Orientador: Paulo Roberto de Aguiar / Banca: Eduardo Carlos Bianchi / Banca: Carlos Elias da Silva Junior / Resumo: A correção de irregularidades nas superfícies de peças metálicas pode ser realizada mediante a usinagem por abrasão, na qual, torna-se indispensável, tanto a refrigeração da superfície usinada, quanto a lubrificação no contato da ferramenta (rebolo) com a peça, visando a uma melhor qualidade final para o produto. Para tanto, deve-se buscar métodos que quando comparados aos processos de usinagem que utilizam o sistema convencional de lubri-refrigeração (fluido abundante), apresentem melhores resultados quanto à qualidade das peças, resalizando as principais funções existentes da refrigeração, lubrificação e limpeza dos cavacos da zona de corte. Um dos métodos é a Mínima Quantidade de Lubrificante (MQL), que utiliza baixo fluxo de óleo a elevada pressão, diminuindo, pois, os resíduos finais do processo. Também existe outro método que consiste em adicionar água ao sistema de MQL, diminuindo ainda mais o volume de óleo no fluido de corte. Desse modo, esta dissertação apresenta como alternativa ao método convencional de lubri-refrigeração, a ténica MQL, em suas condições puro e com adição de água. Para as quais, por meio dos resultados obtidos experimentalmente no processo de retificação cilíndrica externa, foi avaliada a eficiência desses métodos em comparação ao método convencional, verificando dessa forma as melhorias nos resultados finais. Os testes foram realizados com o aço ABNT 52100 revenido e temperado. A ferramenta utilizada foi o rebolo de óxido de alumínio com ligante verificado, que apresenta elevada dureza, porém reduzida friabilidade; o qual é indicado para retificação cilíndrica de aços e suas ligas. Foram analisadas e avaliadas as seguintes variáveis de saída do processo de retificação: rugosidade, circularidade, desgaste diametral do rebolo, potência de corte, emissão acústica, microestrutura e microdureza. Os resultados obtidos, revelam que o menor desgaste... / Abstract: The correlation of irregularities on the surfaces of metal workpieces can be carried out through the machining by abrasion, in which is necessary, both the cooling of the machined surface, and the lubrification in contact of the tool (grinding wheel) with the workpiece, obtaining a better final quality of the product. Thereby, we must seek methods that, when compared to the machining processes that use the conventional system of lubrification-cooling (abundant fluid), show better results in terms of quality of the workpieces, performing the main existing functions of cooling, lubrification and cleaning of the chips of the cutting zone. One of the methods is the Minimum Quantity Lubrificant (MQL), which users low oil flow to high pressure, reducing then the final waste of the process. There is also another method consisting in adding water to the MQL system, further decreasing the volume of oil in the cutting fluid. Thus, this work presents as an alternative to the conventional method of lubrification-cooling, the MQL technique, in its pure conditions and with water addition. To which, through the expermentally obtained results in the external cylindrical grinding process, the efficiency of these methods when compared to the conventional method was evaluated, verifying the improvements in the final results. The tests were performed with the steel quenched and tempered ABNT 52100. The tool used was the grinding wheel of aluminum oxide with vitrified binder, which presents high hardness, but low fiability; which is suitable for cylindrical grinding of steels and alloys. The following output variables of the grinding process were analyzed and evaluated: roughness, roundess, diametrical wear of the grinding wheel, cutting power, acustic emission, microstructure and microhardness. The obtained results show that the smaller diametrical wear of the grinding wheel occurred in the application of the conventional method of lubrification-cooling, and... / Mestre

Este trabalho abrange dois tópicos de potenciais aplicações para líquidos iônicos próticos. Os líquidos iônicos próticos (PILs) são sais orgânicos produto de reações de neutralização ácido – base de Brønsted, que são líquidos a temperaturas menores a 100 °C. Dentre suas propriedades vale mencionar a estendida faixa liquidus, condutividade térmica e elétrica, alta viscosidade, alto poder de solvatação e baixa toxicidade. Essas propriedades são responsáveis pelo amplo espectro de aplicações dos líquidos iônicos próticos. Dessa forma, visando avaliar o comportamento quanto à corrosão e o efeito lubrificante dos mesmos, realizou-se avaliação do comportamento eletroquímico do aço API 5L X-70 em contato com os líquidos formiato de 2-hidroxietilamina (2HEAF), propionato de 2-hidroxietilamina (2HEAPr) e butanoato de 2-hidroxietilamina (2HEABu), empregando-se as técnicas de monitoramento de potencial de circuito aberto (OCP), e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS). A partir da avaliação do comportamento quanto à resistência à corrosão do aço API 5L X-70 em contato com os PILs 2HEAF, 2HEAPr e 2HEABu, foram observados fenômenos de adsorção, difusão e corrosão. Tendo sido observado que o líquido 2HEABu que apresenta maior comprimento de cadeia no ânion, apresentou maior adsorção ao substrato e menor grau de corrosão. Desta etapa, concluiu-se que o PIL 2HEABu poderia agir como inibidor de corrosão; e por isso avaliou-se o efeito da adição de pequena quantidade (500 ppm) do mesmo em eletrólitos de NaCl 0,01 mol.L-1 e de Na2SO4 0,01 mol.L-1 empregando-se curvas de polarização, monitoramento de OCP e EIS. A partir dos ensaios de corrosão, observou-se que, na concentração trabalhada, o PIL 2HEABu não teve efeito considerável para a inibição do processo de corrosão do aço API 5L X-70. Além disso, considerando-se que tem sido relatado na literatura o efeito lubrificante dos PILs, avaliou-se o efeito lubrificante dos líquidos 2HEAF e pentanoato de 2-hidroxietilamina (2HEAPe), os quais apresentam diferentes comprimentos de cadeia no ânion, em contato com substrato alumínio comercialmente puro e esfera de alumina a partir de ensaios de desgaste empregando-se um tribômetro com configuração ball-on-plate. Os dois PILs estudados promoveram uma redução do coeficiente de atrito e, consequente diminuição da largura da trilha formada durante o desgaste, comparativamente ao sistema sem lubrificação. Além disso, os resultados mostraram que, o PIL 2HEAPe foi aquele que promoveu maior diminuição do coeficiente de atrito evidenciando o efeito do tamanho da cadeia do ânion do PIL sobre o efeito lubrificante do mesmo. / This thesis deals with two topics regarding potential applications for protic ionic liquids. Protic ionic liquids are organic salts, obtained by Brønsted neutralization, liquid at temperatures lower than 100 °C. Among their properties, it is worth to mention their extended liquidus range, thermal and electrical conductivity, high viscosity and high solvation power and low toxicity. Those properties are responsible for their wide variety of applications. Aiming to evaluate their corrosion behavior and their lubricant effect, electrochemical behavior of API X-70 steel in contact with 2-hydroxyethylammonium formiate (2HEAF), 2-hydroxyethylammonium propionate (2HEAPr) and 2-hydroxyethylammonium butanoate (2HEABu) was evaluated. For this purpose, the techniques open circuit potential (OCP) monitoring and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) were employed. Evaluation of corrosion resistance behavior of API 5L X-70 steel in contact with 2HEAF, 2HEAPr and 2HEABu allowed to observe adsorption, diffusion and corrosion phenomena. It was observed that 2HEABu, whose anion chain was the longest, had better adsorption on the substrate and less corrosion. Besides, it was concluded that PIL 2HEABu could work out as corrosion inhibitor. That is why, the effect of adding small amounts (500 ppm) of the liquid into a 0.01 mol.L-1 NaCl solution and into a 0.01 mol.L-1 Na2SO4 solution was evaluated via polarization curves, OCP monitoring and EIS. Corrosion tests showed that for the work concentration, 2HEABu had no relevant effect for the API X-70 corrosion process. In addition, and considering the lubricant effect of PILs reported in the literature, 2HEAF and 2-hydroxyethylammonium pentanoate (2HEAPe) lubricant effect was tested. These PILs have different anion chain length and were tested for commercially pure aluminum – alumina sphere contacts in wear tests. Wear tests were conducted in a ball-on-plate tribometer. Both PILs promoted the reduction of the coefficient of friction and consequent the reduction of width of the track formed during the wear test, compared to the dry, non-lubricated system. Results showed that 2HEAPe promoted the more significant coefficient of friction decrease, evidencing the effect of the PIL anion chain length on its lubricant effect.

Dentre tantas matérias primas existentes para produção de biodiesel, os óleos e gorduras residuais apresentam-se como uma alternativa promissora em função das questões ambientais envolvidas no seu reaproveitamento. Neste contexto, vários aspectos necessitam ser melhores compreendidos quanto à produção e utilização de biodiesel produzido a partir desta matéria prima. Dentre eles, destacam-se a estabilidade à oxidação do biodiesel e as suas conseqüências para o óleo lubrificante do motor, pois um combustível com baixa estabilidade à oxidação remete à menor vida útil do mesmo, enquanto que a presença de biodiesel no lubrificante degrada a qualidade do óleo, interferindo diretamente nas condições de desgaste das partes móveis do motor. Desta forma, esta pesquisa tem como objetivo propor uma metodologia de análise para identificar as conseqüências do uso de biodiesel de óleos e gorduras residuais em motores, a partir da adição ou não de um anti-oxidante no combustível, bem como avaliar a influência deste anti-oxidante sobre a estabilidade à oxidação do biodiesel. Para tanto, a pesquisa propõe a realização de ensaios em motores de ciclo diesel abastecido com biodiesel, sem troca de óleo, em condições reais de funcionamento, na presença e na ausência de anti-oxidante. Além disso, é proposto que a concentração do antioxidante a ser usado seja determinada a partir do acompanhamento do índice de peróxido do combustível e que o efeito deste anti-oxidante seja avaliado a partir da caracterização do combustível antes e após a sua aplicação. Quanto às conseqüências tribológicas do uso de biodiesel em motores, é proposto um monitoramento das variáveis físico-químicas do lubrificante, além de espectroscopia no infravermelho e por emissão ótica. Para identificar as relações existentes entre o combustível utilizado, o desgaste observado e a contaminação do óleo lubrificante, a metodologia proposta sugere a aplicação de uma matriz de correlação nos resultados obtidos. No presente estudo, a metodologia foi aplicada em um motor de ciclo diesel estacionário, acoplado à um gerador de 12,5 kVA, trabalhando por intervalos de tempo superiores à 250 h. Os resultados mostraram que a adição de BHA como agente anti-oxidante aumenta a estabilidade à oxidação do biodiesel para uma concentração de 1000 ppm, Além disso, também foi possível identificar que ocorreu contaminação do lubrificante pelo biodiesel, na presença ou não de BHA, e que esta contaminação apresentou alguma influência nas condições tribológicas do motor para o período de ensaios considerado. / Amongst many available sources for biodiesel production, the residual oils and fats are presented as a promising alternative by the environmental questions involved in its reuse. This way, some aspects related to biodiesel production and utilization must be better understood. Amongst them, it is highlighted the oxidation stability of biodiesel and its consequences to the engine lubricant oil, because a fuel with low oxidation stability sends to a lesser useful life whereas the presence of biodiesel in the engine lubricant degrades the oil quality, intervening directly with the wearing conditions of the engine mobile parts. In such a way, this research proposes an analysis methodology to identify the consequences of the biodiesel use in engines, in the presence or not of the antioxidative substance, as well to evaluate the influence of an antioxidative substance on the oxidation stability of biodiesel. For that, the research considers the accomplishment of the assays in a diesel engine, without oil exchange, in real conditions of working, in two stages: in the presence and without the antioxidative substance in the fuel. Moreover, it is proposed that the concentration of the antioxidative substance to be used must be evaluated by the accompaniment of the fuel peroxide index and that the effect of this antioxidative substance must be evaluated from the characterization of the fuel before and after its application. About the tribologycal consequences of the biodiesel use in engines, it is proposed a monitoring of the lubricant physical-chemical variables, beyond spectrometry in the infra-red ray and optical emission spectroscopy. To identify the relations between the fuel used, degree of wearing and lubricant oil contamination, the methodology suggests the application of a matrix of correlation in the achieved results. In the present study, the methodology has been applied in a stationary diesel engine coupled to a generator of 12,5 kVA, by a period bigger than 250 h. The lubricant used was SAE 15W40 oil. The results had shown that the BHA addition increases the biodiesel oxidation stability for a 1000 ppm concentration. Moreover, it was also possible identify that contamination lubricant by biodiesel occurs, in the presence or not of BHA, and that this contamination presented some influence on the engine tribologycal conditions for the period of assays considered.

Este trabalho abrange dois tópicos de potenciais aplicações para líquidos iônicos próticos. Os líquidos iônicos próticos (PILs) são sais orgânicos produto de reações de neutralização ácido – base de Brønsted, que são líquidos a temperaturas menores a 100 °C. Dentre suas propriedades vale mencionar a estendida faixa liquidus, condutividade térmica e elétrica, alta viscosidade, alto poder de solvatação e baixa toxicidade. Essas propriedades são responsáveis pelo amplo espectro de aplicações dos líquidos iônicos próticos. Dessa forma, visando avaliar o comportamento quanto à corrosão e o efeito lubrificante dos mesmos, realizou-se avaliação do comportamento eletroquímico do aço API 5L X-70 em contato com os líquidos formiato de 2-hidroxietilamina (2HEAF), propionato de 2-hidroxietilamina (2HEAPr) e butanoato de 2-hidroxietilamina (2HEABu), empregando-se as técnicas de monitoramento de potencial de circuito aberto (OCP), e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS). A partir da avaliação do comportamento quanto à resistência à corrosão do aço API 5L X-70 em contato com os PILs 2HEAF, 2HEAPr e 2HEABu, foram observados fenômenos de adsorção, difusão e corrosão. Tendo sido observado que o líquido 2HEABu que apresenta maior comprimento de cadeia no ânion, apresentou maior adsorção ao substrato e menor grau de corrosão. Desta etapa, concluiu-se que o PIL 2HEABu poderia agir como inibidor de corrosão; e por isso avaliou-se o efeito da adição de pequena quantidade (500 ppm) do mesmo em eletrólitos de NaCl 0,01 mol.L-1 e de Na2SO4 0,01 mol.L-1 empregando-se curvas de polarização, monitoramento de OCP e EIS. A partir dos ensaios de corrosão, observou-se que, na concentração trabalhada, o PIL 2HEABu não teve efeito considerável para a inibição do processo de corrosão do aço API 5L X-70. Além disso, considerando-se que tem sido relatado na literatura o efeito lubrificante dos PILs, avaliou-se o efeito lubrificante dos líquidos 2HEAF e pentanoato de 2-hidroxietilamina (2HEAPe), os quais apresentam diferentes comprimentos de cadeia no ânion, em contato com substrato alumínio comercialmente puro e esfera de alumina a partir de ensaios de desgaste empregando-se um tribômetro com configuração ball-on-plate. Os dois PILs estudados promoveram uma redução do coeficiente de atrito e, consequente diminuição da largura da trilha formada durante o desgaste, comparativamente ao sistema sem lubrificação. Além disso, os resultados mostraram que, o PIL 2HEAPe foi aquele que promoveu maior diminuição do coeficiente de atrito evidenciando o efeito do tamanho da cadeia do ânion do PIL sobre o efeito lubrificante do mesmo. / This thesis deals with two topics regarding potential applications for protic ionic liquids. Protic ionic liquids are organic salts, obtained by Brønsted neutralization, liquid at temperatures lower than 100 °C. Among their properties, it is worth to mention their extended liquidus range, thermal and electrical conductivity, high viscosity and high solvation power and low toxicity. Those properties are responsible for their wide variety of applications. Aiming to evaluate their corrosion behavior and their lubricant effect, electrochemical behavior of API X-70 steel in contact with 2-hydroxyethylammonium formiate (2HEAF), 2-hydroxyethylammonium propionate (2HEAPr) and 2-hydroxyethylammonium butanoate (2HEABu) was evaluated. For this purpose, the techniques open circuit potential (OCP) monitoring and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) were employed. Evaluation of corrosion resistance behavior of API 5L X-70 steel in contact with 2HEAF, 2HEAPr and 2HEABu allowed to observe adsorption, diffusion and corrosion phenomena. It was observed that 2HEABu, whose anion chain was the longest, had better adsorption on the substrate and less corrosion. Besides, it was concluded that PIL 2HEABu could work out as corrosion inhibitor. That is why, the effect of adding small amounts (500 ppm) of the liquid into a 0.01 mol.L-1 NaCl solution and into a 0.01 mol.L-1 Na2SO4 solution was evaluated via polarization curves, OCP monitoring and EIS. Corrosion tests showed that for the work concentration, 2HEABu had no relevant effect for the API X-70 corrosion process. In addition, and considering the lubricant effect of PILs reported in the literature, 2HEAF and 2-hydroxyethylammonium pentanoate (2HEAPe) lubricant effect was tested. These PILs have different anion chain length and were tested for commercially pure aluminum – alumina sphere contacts in wear tests. Wear tests were conducted in a ball-on-plate tribometer. Both PILs promoted the reduction of the coefficient of friction and consequent the reduction of width of the track formed during the wear test, compared to the dry, non-lubricated system. Results showed that 2HEAPe promoted the more significant coefficient of friction decrease, evidencing the effect of the PIL anion chain length on its lubricant effect.

A RMN em baixo campo (RMN-BC) é uma importante ferramenta analítica que vem sendo usada para substituir os métodos clássicos de análise. As principais características da RMN-BC sobre esses métodos são: rapidez da análise, pouca ou nenhuma preparação da amostra, análise não-invasiva e não-destrutiva e não tem descarte de produtos químicos. O presente trabalho avaliou o uso da RMN-BC com sensor (ímã e sonda) unilateral (RMNU). Neste equipamento de baixo custo, a região de análise é projetada para frente do imã, o que permite analisar amostras com grande volume, diferente dos espectrômetros convencionais onde o tamanho da amostra é limitado pelo gap ou bore do ímã. Como o sensor RMNU possui um intenso gradiente de campo magnético é possível investigar o comportamento da amostra em diferentes alturas. Essa propriedade foi explorada para medir a temperatura e a difusividade térmica de sementes de macadâmia em três profundidades. Para isso fez-se uma curva de calibração com o tempo de relaxação transversal (T2) do óleo da semente versus a temperatura. Os resultados obtidos com a RMNU foram coerentes com encontrados na literatura usando sensores invasivos como termopares. Também foram realizadas análises de viscosidade de óleos lubrificantes automotivos dentro das embalagens utilizando a sequência de CPMG. Com o método foi possível discriminar se o óleo base é mineral ou sintético. O sensor RMNU não foi sensível para identificar amostras de diesel com diferentes composição e origem. Para isso usou-se espectrômetro de RMN convencional onde analisou 118 blendas de diesel/biodiesel/óleo vegetal, em que se variou a refinaria, teor de enxofre do diesel (S500 e S10), a origem do biodiesel e do óleo. Os modelos de classificação de análise multivariada apresentaram alta capacidade de distinguir as respectivas blendas. Investigou-se também o uso do acoplamento indutivo para ampliar a região de detecção do sensor a partir da sua superfície. O acoplamento permitiu aumentar da região sensível de 2 mm para 20 mm. Esse sistema foi usado para monitorar a cura de uma amostra de gesso utilizando a sequência de CPMG. / The Low-Field NMR (LF-NMR) is an important analytical tool that has been used to replace the classical methods of analysis. The main features of LF-NMR about these methods are: speed of analysis, little or no sample preparation, non-invasive and non-destructive analysis and no disposal of chemicals. This study evaluated the use of LF-NMR with sensor (magnet and probe) unilateral (UNMR). In this low cost equipment, the region of analysis is projected forward of the magnet, which allows analyzing samples in large volumes, unlike conventional spectrometers where the sample size is limited by the gap or bore of the magnet. As UNMR sensor has an intense magnetic field gradient is possible to investigate the behavior of the sample at different heights. This property has been exploited to measure the temperature and the thermal diffusivity Macadamia seed at three depths. For this became a calibration curve with the transverse relaxation time (T2) of the seed\'s oil versus temperature. The results obtained with the UNMR were consistent with the one found in literature, using invasive sensors such as thermocouples. They were also held viscosity analysis of automotive lubricants in the packaging using the CPMG sequence. With the method it was possible to discriminate whether the base oil is mineral or synthetic. The UNMR sensor was not sensitive enough to diesel samples with different composition and origin. To it was used conventional LF-NMR spectrometer, where 118 blends diesel / biodiesel / vegetable oil, as it the refinery varied, sulfur diesel (S500 and S10), the source of biodiesel and oil were analyzed. The multivariate classification models showed high ability to distinguish their blends. It was also investigated using inductive coupling to expand the sensor detection region from its surface. Coupling allowed to increase the sensitive region of 2 mm to 20 mm. This system was used to monitor the cure of plaster sample using the CPMG sequence.

Fluidos de corte são compostos utilizados na indústria por sua capacidade de lubrificação e refrigeração nos processos de usinagem. Por serem ricos em compostos orgânicos sofrem ataques constantes de microorganismos que danificam peças, máquina-ferramenta e a saúde humana. Este trabalho se propôs a estudar o ciclo de vida dos fluidos de corte, considerando aspectos mecânicos, químicos e biológicos que, juntos, contribuem para uma análise holística dos aspectos de sustentabilidade industrial. Para atingir esta meta foi necessário estabelecer os requisitos e restrições para decisão do uso de óleos de base mineral, vegetal e sintética, para controlar as alterações das características mecânicas (condições de lubrificação e de refrigeração), químicas e biológicas. Como um dos resultados deste trabalho, foram definidos os requisitos e restrições para o uso da água resultante dos tratamentos de efluentes originários de fluidos de corte usados, pois, a partir destes dados, poder-se-á reutilizar esta água em máquina-ferramenta. Além disto, o estudo do ciclo de vida de fluidos de corte possibilitou o desenvolvimento de um novo fluido de corte vegetal de base óleo de pinhão manso. Este fluido serviu como protótipo para aplicação e demonstração do método de qualificação de fluidos de corte solúveis para processos de usinagem em liga de alumínio e ferro fundido cinzento. Finalmente, como resultado principal do estudo do ciclo de vida dos produtos observou-se que o fluido de corte solúvel dependendo da sua composição e destinação de seus efluentes, podem ter um ciclo de manufatura sustentável.

Na usinagem, visando a processos produtivos com menor geração de resíduos, maior eficiência e mais sustentáveis, são desenvolvidas novas técnicas, como a usinagem com mínima quantidade de lubrificantes (MQL) ou mesmo a seco. A inserção de novas tecnologias também implica investimento financeiro e alterações no consumo de energia. O presente trabalho tem por objetivo avaliar as dimensões técnico-econômica, social e ambiental do fresamento de Ferro Fundido Vermicular (CGI - Cast Grey Iron) utilizando as técnicas de Lubri-refrigeração a seco, MQL e inundação. O ambiente de estudo foi eleito conforme seu nível de criticidade, pois o CGI possui alta taxa de grafita e o fluido de corte de base vegetal de Pinhão-manso (Jatropha curcas) contém alta taxa de matéria orgânica em sua composição. Como critério técnico-econômico estudou-se o consumo energético da máquina-ferramenta e de equipamentos auxiliares específicos, além da quantificação do volume de fluido de corte gasto e seu gerenciamento. Na dimensão ambiental, estudou-se a qualidade do ar (fungos ambientais) e os resíduos gerados. Por fim, na dimensão social, foram estudados indicadores relacionados à saúde do operador. Avaliando a quantidade de óleo presente em suspensão (névoa) no ambiente de trabalho e a poluição sonora gerada com a aplicação de cada técnica. Levando em consideração os aspectos técnico-econômicos, ambientais e sociais analisados, concluiu-se que a técnica de Lubri-refrigeração a seco é a mais indicada para o fresamento de CGI. Os custos envolvidos provaram ser menores para essa condição, que produz resíduos de tratamento mais facilitado. Os resultados também indicam menores problemas de saúde ocupacional. Adicionalmente, conclui-se que o ambiente de trabalho estudado não está apto a trabalhar com o processo de Lubri-refrigeração por MQL, pois ainda faltam projetos de máquinas a serem melhorados.

Orientador: Eduardo Carlos Bianchi / Co-orientador: Vicente Luiz Scalon / Banca: Dayse Iara dos Santos / Banca: Bento Rodrigues de Pontes Junior / Banca: Olivio Novaski / Banca: Jaime Gilberto Duduch / O Programa de pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi / Resumo: A retificação é um processo de acabamento, sendo normalmente o último processo da sequência de fabricação. Assim, qualquer benefício obtido na retificação é de grande valor para todo o processo de fabricação. Danos térmicos são uma das principais limitações do processo de retificação, por isso, é importante compreender os fatores que afetam a temperatura de retificação. o desempenho da técnica de lubri-refrigeração otimizada foi investigada e comparada com a técnica de lubri-refrigeração convencional para estimar o fluxo do calor dissipado para a peça de trabalho e assim verificar o máximo aumento da temperatura superficial da zona de contato entre o rebolo convencional de Al2O3 e a peça de aço ABNT 1020, levando-se em conta variáveis tais como a distribuição total de fluxo de calor e como ele é modelado (retangular ou triangular), as características térmicas da peça de trabalho e assim por diante. O problema direto foi solucionado a partir da equação de difusão de calor associado ao problema de condução de calor bidimensional em regime transiente utilizando-se do Método de Volumes Finitos para a sua discretização. Para a solução do problema inverso em transferência de calor fez-se o uso das temperaturas medidas experimentalmente para estimar o fluxo de calor na interface entre o rebolo e a superfície da peça (função objetivo). Foi aplicada a técnica inversa da Seção Áurea para a estimativa do fluxo de calor. Quando comparada à técnica do método convencional de aplicação de fluido, o fluxo de calor conduzido para a peça de trabalho foi reduzido em 84,0% nos ensaios realizados com profundidade de corte de 30um, em 74% nos ensaios com 45um e em 62,2% nos ensaios mais severos de 60um, demonstrando de forma clara e aplicabilidade do método otimizado de aplicação de fluido. O método otimizado foi efetivo na redução das temperaturas superficiais das regiões afastadas da região... / Abstract: Grinding is a finishing process, usually being the last sequence of the manufacturing process. Thus, any benefit obtained in the grinding is of great value to the entire manufacturing process. Thermal damage is one of the main limitations of the grinding process, so it is important to understand the factors that affect the temperature rectification. The technial performance of optimized lubrification and cooling was investigated and compared with the conventional lubrification and cooling technique to estimate the flow of heat dissipated into the workpiece and thus to check the increase in the maximum surface temperature in the contact zone between the conventional grinding wheel Al2O3 and the piece of AISI 1020, taking into account variables such as the total distribution of heat flow and how it is modeled (rectangular or triangular), the thermal characteristics of the workpiece, the geometry of the grinding wheel/workpiece interface and so on. The direct problem was solved from the heat diffusion equation associated with the problem of two-dimensional heat conduction in transient regime utilizing the finite volume method for its discretization. For the solution of the inverse problem of theat transfer the experimentally measured temperatures was used to estimate the heat flux at the interface between the grinding wheel and workpiece surface (objective function). The inverse technique of Golden Section was applied to estimate heat flow. When compared to the conventional technique of method of application fluid, the heat flow conducted to the workpiece was reduced by 84,0% in the tests performed with cutting depth of 30um, at 74,0%in the tests with 45 um and 62,2% in the tests practices of 60 um, clearly demonstrating the applicability of the optimized method of fluid application. The optimized method was effective in reducing the surface temperature of the remotest regions in the cutting region indicating that the front and back cooling... / Doutor

Submitted by Setor de Tratamento da Informa??o - BC/PUCRS (tede2@pucrs.br) on 2015-07-22T14:09:55Z No. of bitstreams: 1 472531 - Texto Completo.pdf: 4997837 bytes, checksum: 1590f79ac735e6692cd0c7dd643ff084 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-22T14:09:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 472531 - Texto Completo.pdf: 4997837 bytes, checksum: 1590f79ac735e6692cd0c7dd643ff084 (MD5) Previous issue date: 2015-03-31 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / The present study aims to evaluate the wear resistance of two different materials (SAE 1045 steels and SAE 52100) in different microstructure conditions without lubrification and using biodiesel (B100), biodiesel-diesel blend (B50) and commercial diesel fuel (B7). Two samples of each material were subjected to hardening heat treatment of quenching (temperature: 850 ?C and cooled in water in SAE 1045 samples and temperature: 830?C cooled in oil in SAE 52100 steel samples) followed by tempering (300?C in samples of SAE 1045 steel and 100?C and 200?C in SAE 52100 steel samples to 100 ? C). It was obtained samples with four different hardness and different microstructure conditions (tempered martensite in steel SAE 1045 and tempered martensite with Chromium Carbide in steel SAE 52100). The experiments will be conducted in a pin-on-disk tribometer, with rotation of 300 RPM, 1,5kg load and 4400 m distance covered, according to the recommendations of ASTM G99-04, followed by the wear track surface hardness measurement and evolution of the samples wear surface with a Scanning Electron Microscope. At the end of the trials, there was a variation of wear resistance between different materials, different microstructures and different lubricants applied in the test. The results showed a tendency to decrease in wear tests with B100 biodiesel lubrication. / O presente trabalho tem por objetivo avaliar a resist?ncia ao desgaste de dois diferentes materiais (tr?s amostras de SAE 1045 e tr?s amostras de a?o SAE 52100) em diferentes condi??es microestruturais, sem lubrifica??o e com lubrifica??o (utilizando biodiesel B100, ?leo diesel B50 e ?leo diesel comercial B7). Duas amostras de cada material foram submetidas a tratamento t?rmico de t?mpera (850?C resfriado em ?gua nas amostras de SAE 1045 e 830?C resfriado em ?leo nas amostras de a?o SAE 52100) seguida de revenimento (100?C e 300?C nas amostras de SAE 1045 e 100?C e 200?C nas amostras de a?o SAE 52100). Assim, foram obtidas amostras com quatro durezas diferentes e diferentes condi??es microestruturais (martensita revenida no a?o SAE 1045 e martensita revenida com uma terceira fase prioritariamente de carbeto de cromo no a?o SAE 52100). Os ensaios foram realizados em um trib?metro do tipo pino-sobre-disco, com rota??o de 300 RPM, 1,5kg de carga e 4400m de dist?ncia percorrida, seguindo as recomenda??es da norma ASTM G99?04, medi??o da microdureza superficial da pista de desgaste e avalia??o da superf?cie desgastada das amostras com um Microsc?pio Eletr?nico de Varredura (MEV). Ao final dos ensaios, observou-se a varia??o da resist?ncia ao desgaste entre os diferentes materiais, diferentes microestruturas e diferentes lubrificantes aplicados no ensaio. Os resultados indicaram uma tend?ncia de diminui??o de desgaste nos ensaios realizados com lubrifica??o de biodiesel B100.

Submitted by Setor de Tratamento da Informa??o - BC/PUCRS (tede2@pucrs.br) on 2016-02-11T10:24:45Z No. of bitstreams: 1 DIS_TIAGO_KUNZ_COMPLETO.pdf: 2813092 bytes, checksum: 4a31e9fa6f6b00754e7f702733f5c592 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-11T10:24:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DIS_TIAGO_KUNZ_COMPLETO.pdf: 2813092 bytes, checksum: 4a31e9fa6f6b00754e7f702733f5c592 (MD5) Previous issue date: 2015-11-30 / Screw loosening is often a complication reported in prosthetic implants. The torque develops a compressive clamping force between parts called preload, which holds the components together and the reducing of friction between the surfaces has been shown to increase its value. Dry lubricants, also called coatings have been used and the results are satisfactory, but the use of liquid lubricants is still little explored, which is the aim of this study. For this, 14 titanium screws and 14 screws with (Diamond-Like Carbon) DLC coating were randomly assigned to four groups (Titanium; DLC, Titanium with oil, and DLC with oil) and subjected to five cycles of tightening and loosening. The screws of groups Titanium with oil and DLC with oil were lubricated with castor oil. The preload was measured by a preload gauge cell, especially developed for the study. The results of preloads and average removal torques for torques of 20 and 32Ncm at 2 different times were analyzed: after the first grip and after five consecutive grips. At the end of the analysis, the thread pitches were measured to rule out plastic deformation. The Group DLC had higher pre-load values at all time points, but it was only significant after the sequence grips with 32 Ncm, and in the absence of oil. It was concluded, therefore, that the castor oil lubrication was not able to significantly increase the preload values or removal torque. / O afrouxamento do parafuso ? uma complica??o frequentemente reportada em pr?teses sobre implantes. O torque desenvolve uma for?a compressiva de aperto entre as partes chamada pr?-carga, que mant?m os componentes unidos, e a redu??o do atrito entre as superf?cies tem demonstrado aumentar o seu valor. Lubrificantes secos, tamb?m chamados de recobrimentos, t?m sido utilizados e os resultados s?o satisfat?rios, contudo o emprego de lubrificantes l?quidos ainda ? pouco explorado, sendo o objetivo deste estudo. Para isso, 14 parafusos de tit?nio e 14 parafusos com recobrimento de Diamond-Like Carbon (DLC) foram aleatoriamente alocados em quatro grupos (Tit?nio; DLC; Tit?nio com ?leo; e DLC com ?leo) e submetidos a cinco ciclos de aperto e desaperto. Os parafusos dos grupos Tit?nio com ?leo e DLC com ?leo foram lubrificados com ?leo de mamona. A pr?-carga foi mensurada por meio de uma c?lula aferidora de pr?-carga, desenvolvida especialmente para o estudo. Foram analisados os resultados das pr?-cargas e torques de remo??o m?dios para os torques de 20 e 32 Ncm em dois momentos distintos: ap?s o primeiro aperto e depois de cinco apertos consecutivos. Ao fim das an?lises, os passos de roscas foram mensurados para descartar deforma??es pl?sticas. O Grupo DLC apresentou maiores valores de pr?-carga em todos os momentos de avalia??o, contudo ele s? foi significativo ap?s a sequ?ncia de apertos com 32 Ncm, e na aus?ncia do ?leo. Concluiu-se, portanto, que a lubrifica??o com ?leo de mamona n?o foi capaz de aumentar significativamente os valores da pr?-carga ou do torque de remo??o.