Uma condição do processo de manufatura é a necessidade de se obter peças processadas, caracterizadas pela boa qualidade de acabamento superficial, baixa rugosidade e a conservação de suas propriedades metalúrgicas. Essas condições motivaram o desenvolvimento deste estudo, no qual selecionou-se o processamento de materiais a laser para o corte do aço ABNT 1045, unindo uma tecnologia a um metal muito utilizado na indústria. Além disso, a versatilidade e as vantagens, como também a tendência global do setor industrial, tornaram-se fatores preponderantes na utilização do laser como processo de corte. No presente trabalho foram investigados os efeitos da variação da potência de corte, da velocidade de corte e da pressão do gás de assistência na usinagem por laser contínuo de CO2 sobre a qualidade do corte, onde foram realizadas diversas análises utilizando-se a estatística do planejamento experimental. Após a obtenção das amostras foram analisadas a formação de rebarbas, a rugosidade, o perpendicularismo, a zona termicamente afetada, a microestrutura do material e por fim a microdureza da região obtida pelo corte a laser. Com base nestes dados construíram-se arranjos fatoriais, por meio da metodologia de planejamento experimental, a fim de avaliar o grau de influência dos parâmetros e suas possíveis interações e assim averiguar sua significância estatística. Apesar da complexidade dos efeitos e das interações dos parâmetros envolvidos, os resultados corroboram para que a melhoria do processo de corte a laser do aço ABNT 1045 possa ser factível. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2015-02-11T16:06:50Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Rafael Dallegrave Conrado.pdf: 4587470 bytes, checksum: b1550dfb859df142383243df824f2a8f (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-11T16:06:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Rafael Dallegrave Conrado.pdf: 4587470 bytes, checksum: b1550dfb859df142383243df824f2a8f (MD5) / A condition of the manufacturing process is the need to get processed parts, characterized by good quality surface finish, low roughness and the conservation of its metallurgical properties. These conditions have motivated the design of this study, in which we selected the materials processing laser for cutting steel ABNT 1045, joining a technology to a metal widely used in industry. Moreover, the versatility and advantages, as well as the overall trend of the industry have become important factors in the use of laser as the cutting process. In the present study investigated the effects of varying the cutting power, cutting speed and pressure of assist gas in machining by continuous CO2 laser on the quality of the cut, where several analyzes were performed using the statistical planning experimental. After obtaining the samples are burrs, roughness, the perpendicularity, the heat affected zone, the microstructure of the material and finally the hardness of the region obtained by laser cutting were analyzed. Based on these data were constructed factorial arrangements, using the methodology of experimental design in order to assess the degree of influence of the parameters and their possible interactions and thus determine their statistical significance. Despite the complexity of the effects and interactions of the parameters involved, the results corroborate that the improvement of laser cut steel ABNT 1045 process may be feasible.

Uma condição do processo de manufatura é a necessidade de se obter peças processadas, caracterizadas pela boa qualidade de acabamento superficial, baixa rugosidade e a conservação de suas propriedades metalúrgicas. Essas condições motivaram o desenvolvimento deste estudo, no qual selecionou-se o processamento de materiais a laser para o corte do aço ABNT 1045, unindo uma tecnologia a um metal muito utilizado na indústria. Além disso, a versatilidade e as vantagens, como também a tendência global do setor industrial, tornaram-se fatores preponderantes na utilização do laser como processo de corte. No presente trabalho foram investigados os efeitos da variação da potência de corte, da velocidade de corte e da pressão do gás de assistência na usinagem por laser contínuo de CO2 sobre a qualidade do corte, onde foram realizadas diversas análises utilizando-se a estatística do planejamento experimental. Após a obtenção das amostras foram analisadas a formação de rebarbas, a rugosidade, o perpendicularismo, a zona termicamente afetada, a microestrutura do material e por fim a microdureza da região obtida pelo corte a laser. Com base nestes dados construíram-se arranjos fatoriais, por meio da metodologia de planejamento experimental, a fim de avaliar o grau de influência dos parâmetros e suas possíveis interações e assim averiguar sua significância estatística. Apesar da complexidade dos efeitos e das interações dos parâmetros envolvidos, os resultados corroboram para que a melhoria do processo de corte a laser do aço ABNT 1045 possa ser factível. / A condition of the manufacturing process is the need to get processed parts, characterized by good quality surface finish, low roughness and the conservation of its metallurgical properties. These conditions have motivated the design of this study, in which we selected the materials processing laser for cutting steel ABNT 1045, joining a technology to a metal widely used in industry. Moreover, the versatility and advantages, as well as the overall trend of the industry have become important factors in the use of laser as the cutting process. In the present study investigated the effects of varying the cutting power, cutting speed and pressure of assist gas in machining by continuous CO2 laser on the quality of the cut, where several analyzes were performed using the statistical planning experimental. After obtaining the samples are burrs, roughness, the perpendicularity, the heat affected zone, the microstructure of the material and finally the hardness of the region obtained by laser cutting were analyzed. Based on these data were constructed factorial arrangements, using the methodology of experimental design in order to assess the degree of influence of the parameters and their possible interactions and thus determine their statistical significance. Despite the complexity of the effects and interactions of the parameters involved, the results corroborate that the improvement of laser cut steel ABNT 1045 process may be feasible.

Orientador: Maria Clara Filippini Ierardi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-05T03:51:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Larosa_MariaAparecida_M.pdf: 7133035 bytes, checksum: 21dc117acd3886e58c2819ef437c2d52 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: No presente trabalho, os aços inoxidáveis austenítico AISI 304 e martensítico AISI 420, empregados na fabricação de instrumentais cirúrgicos, foram submetidos a tratamentos superficiais a laser sem e com fusão, com o intuito de analisar as modificações microestruturais resultantes destes tratamentos e, conseqüentemente, seus efeitos na resistência à corrosão destes aços. A caracterização microestrutural foi feita por' microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, microdureza Vickers, difração de raios-X e espectroscopia de energia dispersiva. Para analisar o comportamento à corrosão dos aços, antes e após os tratamentos, foram realizados ensaios eletroquímicos usando como eletrólitos água e detergentes enzimáticos, sendo estes utilizados na limpeza de instrumentais cirúrgicos. Após os tratamentos a laser, o aço austenítico refundido apresentou uma microestrutura refinada constituída por dendritas de austenita, porém sem um aumento significativo de dureza, mas com melhoria frente à corrosão. A estrutura do aço martensítico tratado a laser é formada por martensita, austenita residual e carbonetos dos tipos Cr7C3e Cr23C6. A dureza do aço AISI 420 aumentou significativamente mas houve uma perda na resistência à corrosão devido à precipitação de carbonetos / Abstract: In this work, the austenitic AISI 304 and martensitic AISI 420 stainless steels, used in surgical instruments fabrication were submitted to laser surface treatments with and without melting. The purpose is analyse the microstructural changes resulting from laser treatments and, consequently, their effects on the corrosion resistance. The microstructural characterization was performed by optical microscopy, scanning electronic microscopy, Vickers microhardness, X-ray diffraction and energy dispersive spectroscopy. In order to analyze the corrosion behavior electrochemical tests were carried out before and afier treatments. The electrolytes consisted of water and enzymatic detergents that are used in the c1eaning procedures of the surgical instruments. After laser treatments, the remelted austenitic steel presented a refined microstructure composed of austenite dendrites. No significant hardness increase was observed. Further, corrosion resistance was improved. The structure of the treated martensitic steel consisted of martensite, residual austenite and carbides type Cr7C3 and Cr23C6. The AISI 420 steel hardness increased significantly but the corrosion resistance was decreased by carbides precipitation / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

CAPES / Este trabalho apresenta um sistema automatizado que foi desenvolvido com o objetivo de fabricar estruturas fotônicas por meio da técnica de escrita direta com pulsos de laser de femtossegundo. Tal técnica consiste em focalizar finamente o feixe de laser em substratos transparentes e movimentar o substrato em direções paralela e perpendicular em relação à direção de propagação do feixe de laser. Procedimentos de controle automatizado referente ao feixe de laser e à translação, de substrato foram implementados e integrados, resultando num sistema totalmente automatizado para a gravação de estruturas fotônicas. Utilizando o sistema automatizado de gravação, guias de onda funcionais em forma de reta e com curvaturas foram fabricados com sucesso, cujos perfis de campo próximo demonstraram propagação monomodo da luz vermelha de 635 nm que foi injetada e guiada. Além disso, a possibilidade de gravar estruturas fotônicas 2D e 3D é confirmada pelas gravações de uma estrutura em forma de espiral logarítmica (2D) e uma estrutura fan-out (3D). Estes resultados demonstram que o sistema desenvolvido está totalmente pronto para o uso prático de fabricar diversas estruturas fotônicas com aplicações potenciais nas áreas de redes de comunicação moderna e de circuitos fotônicos integrados. / An automated system is reported in this work with the goal of fabricating photonic structures by the direct-write technique with femtosecond laser pulses. This technique uses a finely focused laser beam into transparent substrates and the translation of the substrate along directions parallel and perpendicular to the propagation direction of the incident laser beam. Control procedures related to laser pulses and sample translation were implemented and integrated, giving rise to a fully automated femtosecond writing system. Functional straight-line and curved waveguides have been successfully achieved with the automated writing system, where single mode propagation is observed from their near filed profiles when 635 nm light is injected and guided. In addition, the possibility of writing 2D and 3D photonic structures is confirmed by tracing a logarithmic spiral structure (2D) and a fan-out structure (3D). These results show that the developed system is fully operational in practice for the purpose of fabricating a variety of photonic structures with potential applications in modern communication networks and integrated photonic circuits.

CAPES / Este trabalho apresenta um sistema automatizado que foi desenvolvido com o objetivo de fabricar estruturas fotônicas por meio da técnica de escrita direta com pulsos de laser de femtossegundo. Tal técnica consiste em focalizar finamente o feixe de laser em substratos transparentes e movimentar o substrato em direções paralela e perpendicular em relação à direção de propagação do feixe de laser. Procedimentos de controle automatizado referente ao feixe de laser e à translação, de substrato foram implementados e integrados, resultando num sistema totalmente automatizado para a gravação de estruturas fotônicas. Utilizando o sistema automatizado de gravação, guias de onda funcionais em forma de reta e com curvaturas foram fabricados com sucesso, cujos perfis de campo próximo demonstraram propagação monomodo da luz vermelha de 635 nm que foi injetada e guiada. Além disso, a possibilidade de gravar estruturas fotônicas 2D e 3D é confirmada pelas gravações de uma estrutura em forma de espiral logarítmica (2D) e uma estrutura fan-out (3D). Estes resultados demonstram que o sistema desenvolvido está totalmente pronto para o uso prático de fabricar diversas estruturas fotônicas com aplicações potenciais nas áreas de redes de comunicação moderna e de circuitos fotônicos integrados. / An automated system is reported in this work with the goal of fabricating photonic structures by the direct-write technique with femtosecond laser pulses. This technique uses a finely focused laser beam into transparent substrates and the translation of the substrate along directions parallel and perpendicular to the propagation direction of the incident laser beam. Control procedures related to laser pulses and sample translation were implemented and integrated, giving rise to a fully automated femtosecond writing system. Functional straight-line and curved waveguides have been successfully achieved with the automated writing system, where single mode propagation is observed from their near filed profiles when 635 nm light is injected and guided. In addition, the possibility of writing 2D and 3D photonic structures is confirmed by tracing a logarithmic spiral structure (2D) and a fan-out structure (3D). These results show that the developed system is fully operational in practice for the purpose of fabricating a variety of photonic structures with potential applications in modern communication networks and integrated photonic circuits.