Orientador : Amauri Garcia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-02T15:36:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Osorio_WisleiRiuperRamos_M.pdf: 6164971 bytes, checksum: 3efe6b504cd00467c0800c4d3cdf5d0c (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: A imposição de uma ampla gama de condições operacionais nos processos de fundição e solidificação gera, como conseqüência direta, uma diversidade de estruturas de solidificação. Parâmetros estruturais, tais como tamanho de grão e espaçamentos dendriticos são fortemente influenciados pelo comportamento térmico do sistema metal/molde durante a solidificação, consequentemente impondo uma estreita correlação entre o sistema descrito e a microestrutura resultante. As propriedades mecânicas de uma liga dependem do arranjo microestrutural decorrente da solidificação. Sobre essas circunstâncias, o comportamento mecânico da liga, representado pelas tensões e/ou deformações, será definido pelo tamanho de grão, espaçamentos dendriticos, eventuais porosidades e partículas ou outras fases segregadas. Expressões que correlacionem o comportamento mecânico com os parâmetros microestruturais são bastante úteis para um planejamento prévio das condições de solidificação em função de um determinado nível resistência mecânica que se pretenda alcançar, como exemplo, estabelecer um caminho de programação tanto da microestrutura, bem como das propriedades mecânicas. O objetivo nesse trabalho é investigar a influência da transferência de calor na microestrutura de solidificação de ligas Zn-AI e a correlação com as propriedades mecânicas. Os resultados experimentais incluem os coeficientes variáveis de transferência de calor metal/molde e molde/ambiente (h;) e (hAmb), espaçamentos dendriticos secundários (Â2), tempo local de solidificação (tSL) e limite de resistência à tração (ou ), em função das condições de solidificação impostas pelo sistema metal/molde / Abstract: The imposition of a wide range of operational conditions in foundry and casting process generates, as a direct consequence, a diversity of solidification structures. Structural parameters such as grain size and interdendritic spacings are highly influence by thermal behavior of the metallmould system during solidification, consequently imposing a close correlation between the described system and resulting microstructure. The mechanical properties of an alloy depend on solidification microstructural arrangement. Under this circumstance, the mechanical behavior of the alloy, represented by stresses andlor strains, will be defined by grain size, interdendritic spacings, casual porosities, segregated products and other phases. Expressions correlating the mechanical behavior with microstructure parameters are very useful for a previous planning of the solidification conditions in terms of a determined leveI of mechanical resistance which is intended to be attained, i.e. to settle a way ofprogramming the microstructure and the mechanical properties as well. The aim of the present work is to investigate the influence of heat transfer on solidification microstructure of Zn-Al alloys and the correlation with mechanical properties. Experimental results include transient metal/mould and moldlenvironment heat transfer coefficients (h;) and (hAmb) , secondary dendrite arm spacings (Â2), local time solidification (tSL) and ultimate tensile strength (Oü) as a function of solidification conditions imposed by the metallmould system / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

A liga de alumínio AA2024-T3, extensivamente empregada na indústria aeronáutica, devido as microestruturas heterogêneas intencionalmente desenvolvidas para otimizar as propriedades mecânicas é susceptível a corrosão localizada. Com o intuito de prevenir a corrosão vários tratamentos de superfície têm sido investigados para substituir o tratamento de cromatização, e os filmes a base de sílica podem ser considerados como uma alternativa promissora. O objetivo deste trabalho é a obtenção, desenvolvimento e caracterização de filmes de viniltrimetoxisilano (VTMS) combinado com tetraetilortosilicato (TEOS) ou - glicidiloxipropiltrimetoxisilano (GPTMS) na presença e na ausência de ácido 1,2- diaminoetanotetrametileno fosfônico (EDTPO) como pré-tratamentos contra a corrosão da liga de alumínio AA2024-T3 em NaCl 0,05 mol L-1. Além disso, foi investigado o efeito da adição de argila na matriz híbrida sol-gel e de nanopartículas de sílica na matriz VTMS/GPTMS contendo EDTPO. Diferentes razões de precursores de sílica e concentrações de ácido fosfônico e de argila foram avaliadas. As propriedades anticorrosivas da liga com os filmes foram estudadas usando espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) após diferentes tempos de imersão. A estrutura química dos filmes e das soluções de partida foi determinada por espectroscopia de infravermelho (FT-IR), enquanto que a morfologia e composição dos filmes foram examindas através de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios-X (EDX) e/ou Espectroscopia Fotoeletrônica de Raios-X (XPS). Os resultados alcançados foram satisfatórios para a proteção contra a corrosão da AA2024 utilizando os revestimentos obtidos a partir do processo sol-gel e modificados com ácido fosfônico. Após a otimização dos revestimentos de sílica e de sílica/ácido fosfônicos estes sistemas foram avaliados como pré-tratamentos anticorrosivos e promotores de adesão de pintura epóxi comercial. Ensaios acelerados de corrosão permitiram comprovar a ação benéfica da camada de sílica como sistema de ancoragem da pintura epóxi. Foi verificado que os sistemas constituídos por sílica/pintura epóxi, sílica + ácido fosfônico/pintura epóxi e sílica/pintura epóxi modificada com polímero condutor propiciam uma efetiva proteção contra a corrosão da AA2024-T3. / The aluminum alloy AA2024-T3, used extensively in the aerospace industry, due to the heterogeneous microstructures intentionally designed to optimize the mechanical properties, is very susceptible to localized corrosion. In order to prevent the corrosion several surface treatments have been investigated to replace the chromate treatment and, in this way, silica based films can be regarded as a promising alternative. The aim of this work is the obtaining, development and characterization of films vinyltrimethoxysilane (VTMS) combined with tetraethylorthosilicate (TEOS) or -- glycidoxypropyltrimethoxysilane in the presence and absence of ethylenediamine tetrametilene phosphonic acid (EDTPO) as pretreatments against corrosion of aluminum alloy AA2024-T3 in NaCl 0.05 mol L-1. Furthermore, it was investigated the effect of adding clay to sol-gel hybrid matrix and silica nanoparticles to the matrix of VTMS/GPTMS films containing EDTPO. Different ratios of precursor and silica concentrations of phosphonic acid and clay were evaluated. The anticorrosive properties of the alloy coated with the modified silica films were studied using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) after different immersion times. The chemical structure of the films and the starting solutions were characterized by infrared spectroscopy (FT-IR), while the morphology and composition of the films were examined on using Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy X-Ray (EDX) and / or Photoelectron Spectroscopy X-Ray (XPS). The results obtained were positive for the corrosion protection of AA2024 using the coatings obtained by the sol-gel method and modified with phosphonic acid. After optimization of the coatings of silica and silica/phosphonic acid we applied the best systems as anticorrosive pretreatments and adhesion promoters for one epoxy primer paint. Accelerated corrosion tests allowed check the beneficial action of the silica layer as anchoring system for the epoxy paint. It was found that the systems composed by: silica/epoxy paint and silica + phosphonic acid/epoxy paint and silica/ poxy paint modified with conductive polymer provide effective corrosion protection for the alloy AA2024. / La aleación de aluminio AA2024-T3, que se utiliza ampliamente en la industria aeronáutica, debido a las microestructuras heterogéneas intencionadamente diseñadas para optimizar las propiedades mecánicas, es muy susceptible a la corrosión localizada. Para prevenir la corrosión diversos tratamientos de superficie han sido investigados para reemplazar el tratamiento con cromato, en este sentido las películas a base de sílice constituyen una alternativa prometedora. El objetivo de este trabajo es la obtención, desarrollo y caracterización de películas de viniltrimetoxisilano (VTMS) combinado con tetraetilortosilicato (TEOS) o - glicidiloxipropiltrimetoxisilano (GPTMS) en presencia y ausencia de ácido etilendiamina tetrametilenofosfônico (EDTPO) como tratamientos previos contra la corrosión de la aleación de aluminio AA2024-T3 en NaCl 0,05 mol L- 1. Por otro lado, se investigó el efecto de la adición de arcilla en la matriz híbrida y la presencia de nanopartículas de sílice a la matriz solgel VTMS/GPTMS que contienen EDTPO. Se evaluaron diferentes proporciones de concentraciones de sílice y precursores de ácido fosfónico y arcilla. Las propiedades anticorrosivas de la aleación recubierta con los filmes de sílice modificados se estudiaron mediante espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) después de diferentes tiempos de inmersión. La estructura química de los filmes y de las soluciones de partida se caracterizaron por espectroscopia de infrarrojo (FT-IR), mientras que la morfología y la composición se examinaron por microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopia de energía dispersiva de rayos-X (EDX) y/o espectroscopia de fotoelectrones de rayos-X (XPS). Los resultados obtenidos son positivos para la protección contra la corrosión del AA2024-T3 con el uso de los recubrimientos preparados con el método sol-gel y modificado con ácido fosfónico. Después de la optimización de los recubrimientos de sílice y sílice/ácido fosfónico, se aplicó los mejores sistemas como tratamientos anticorrosivos y promotores de la adherencia de una pintura epoxi de imprimación. Los ensayos de corrosión acelerados permitieron comprobar la acción beneficiosa de la capa de sílice como sistema de anclaje de la pintura epoxi. Se encontró que los sistemas compuestos por: la sílica/pintura epoxi, sílica + ácido fosfónico/pintura epoxi y sílica/pintura epoxi modificada con polímero conductor proporcionan una protección eficaz contra la corrosión de la aleación AA2024-T3.

Orientador: Amauri Garcia / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-18T19:08:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_MariaAdrinaPaixaodeSouzada_D.pdf: 5780858 bytes, checksum: b602bf47a710b2fb6f161a596020054f (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Ligas de alumínio dispersas com bismuto, chumbo e índio apresentam aplicações promissoras em componentes automotivos resistentes ao desgaste. Essas dispersões de elementos de baixa temperatura de fusão diminuem a dureza e escoam facilmente em condições de deslizamento, resultando em um comportamento tribológico favorável. Muitos estudos têm sido realizados a fim de melhor compreender as distintas morfologias obtidas pela reação monotética Algumas pesquisas assumem que a evolução do espaçamento interfásico (?) nas Iigas monotéticas ou obedece à clássica relação utilizada para eutéticos: ?2v = C, ou ainda a relação de crescimento dentrítico ?.va.Gb = C, onde v é a velocidade de solidificação e C uma constante para ambos os casos, G é o gradiente de temperatura e a e b são constantes. Tais estudos utilizaram fornos de aquecimento à resistência do tipo Bridgman para produzir a solidificação direcional de ligas monotéticas. Existe uma falta de estudos consistentes no desenvolvimento microestrutural de ligas monotéticas durante condições de fluxo de calor transitório, que são de importância primordial, uma vez que esse tipo de fluxo de calor engloba a maioria dos processes industriais e de solidificação. No presente estudo, foram realizados experimentos de solidificação unidirecional em regime não-estacionário com as Iigas hipomonotéticas Al-0,9%Pb e Al-5,5%In, com a liga monotética Al-1,2% Pb e com as Iigas hipermonotéticas Al-5,0%Bi, Al-7,0%Bi e Al- 2,1%Pb, além da análise da rnacrossegregação da liga monotética Al-3,2%Bi. Os parâmetros térmicos como velocidades de crescimento, taxas de resfriamento e gradientes térmicos foram determinados experimentalmente por curvas de resfriamento adquiridas ao longo do comprimento do lingote. A evolução microestrutural foi caracterizada por técnicas metalográficas e os espaçamentos foram correlacionados com os parâmetros térmicos de solidificação. Verificou-se que a lei de crescimento ?2v= C é válida apenas para os casos onde há ocorrência de partículas de soluto dispersas irregularmente na matriz e que esta lei não se aplicou nos casos onde foi observado uma frente monotética celular e morfologia de fibras e cordões de pérolas. Já a lei ?.va.Gb = C se mostrou aplicável em todos os casos ascendentes. O aumento do teor de soluto das ligas e o fluxo convectivo induzido provocaram mudanças nas morfologias das fases, na magnitude dos espaçamentos interfásicos e nos diâmetros das partículas / Abstract: Aluminum alloys dispersed with bismuth, lead and indium show promising applications in wear­resistant automotive components. Such dispersions of low melting temperature elements decrease hardness and flow easily under sliding conditions, resulting in favorable tribological behavior. Much research has been devoted in order to better comprehend the distinct morphologies obtained by monotectic reactions. Some researches assume that the interphase spacing evolution in monotectic alloys follows the classical relationship used for eutectics: ?2v = C, or the dendritic growth relationship ?.va.Gb = C, where v is the solidification velocity and C a constant value for both cases, G is the thermal gradient and a and b are constants. Such studies have used Bridgman type het resistance furnaces to produce the directionally solidified monotectic samples. There is a lack of consistent studies on the microstructural development of monotectic alloys during transient heat flowconditions, which are of prime importance since this class of heat flow encompasses the majority of solidification industrial processes. In the present study, directional unsteady-state solidification experiments were carried out with hypomonotectic Al-0.9wt%Pb and Al-5.5wt%In, monotectic Al-1.2wt%Pb and hypermonotectic Al-5.0wt%Bi, Al-7.0wt%Bi and Al-2.1wt%Pb alloys, besides the macrosegregation analysis of the monotectic Al-3.2wt%Bi alloy. Thermal parameters such as the growth rate, cooling rate and thermal gradient were experimentally determined by cooling curves recorded along the casting length. The microstructural evolution was characterized by metallography and the spacings were correlated with the thermal parameters. It is show that the ?2v = C growth law is valid only for the cases where there is a morphology of solute particles irregularly arranged in the matrix and it is not applied on the cases where a cellular monotectic front or fibers and strings of pearls morphologies were observed. On the other hand, ?.va.Gb = C law seems to be able to characterize all the upward cases. The increase in the alloy solute content and induced convective flow affected the morphologies of the resulting phases, the magnitude of the interphase spacing and the diameters of the solute-rich particles / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Eugênio José Zoqui / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-27T09:38:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Peluso_TomaisGoncalves_M.pdf: 4698944 bytes, checksum: 3430f71d5bf40358338cef1d992df4fc (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O objetivo desse estudo é avaliar a tixoconformabilidade da liga A318 sob três pontos de vista: o termodinâmico, o metalúrgico, e o reológico. Esse trabalho é motivado pela falta de estudos sobre a tixoconformabilidade desse material em ambientes industriais. Foram realizadas análises DSC e simulações utilizando o software Thermo-calc® para verificar a viabilidade do ponto de vista termodinâmico. Foram feitas comparações entre o material fundido com e sem agitação eletromagnética para decidir qual seria usado como material de estudo para o tratamento térmico de globularização, e em seguida análises para determinar tamanhos de glóbulo de fase primária, tamanhos de grão e fatores de forma, o que resultou no material fundido com agitação sendo escolhido. O material então passou pelo tratamento térmico de globularização, a fim de observar a evolução morfológica do material. Foram utilizadas micrografias para determinar os tamanhos de glóbulo primário e fator de forma, e micrografias coloridas para determinar os tamanhos de grão, para cada condição de ensaio proposta. O tratamento térmico globularizou com sucesso a microestrutura do material, obtendo fatores de forma de até 0,64, e tamanhos de glóbulo e grão de apenas 76 e 115 µm respectivamente. O material tratado termicamente passou então por ensaios de compressão a quente, para que fosse observado seu comportamento reológico. O maior valor de tensão obtido durante os ensaios foi de apenas 1,95 MPa, e a viscosidade aparente se manteve na ordem de grandeza de 105 Pa.s, o que de acordo com a literatura é semelhante à do vidro fundido, e apresentam ótima conformabilidade. De maneira geral, observou-se pouca variação na morfologia e na reologia do material para as condições de estudo propostas, mostrando que o material é viável para ser utilizado no estado semissólido em ambientes industriais / Abstract: The objective of this study is to evaluate the thixoformability of the A318 alloy under three points of view: the thermodynamic one, the metallurgic one, and the rheologic one. This work is motivated by the lack of that support the thixoformability of this material in industrial environment. DSC analyses, and simulations using the Thermo-calc® software were run in order to verify the viability from the thermodynamical point of view. Comparisons were made between the materials as-cast and electromagnetically stirred in order to decide which would be the feedstock material for the globularization heat treatment, analyzes to determine globule size, grain size and shape factor resulted in the stirred material being chosen. Material then went into globularization heat treatment in order to observe the evolution of the material¿s microstructure. The heat treated material then went through hot pressing tests in order to observe its rheologic behavior. Micrographs were used to determine average primary globule size and shape factor, and macrographs to determine grains size. The heat treatment successfully globularized the microstructure, giving shape factors as high as 0.64, and primary globule and grains sizes only as high as 76µm and 115µm respectively. The material then went through hot pressing tests in order to observe its rheologic behavior. The highest stress shown during the tests was only as high 1,95 MPa, and the apparent viscosity was in the order of magnitude of 105 Pa.s, which according to specialized literature is similar to that of the molten glass, which shows great conformability. In general, there was close to no variation in morphologic and rheologic behavior for the intended test conditions, showing the material¿s processing in the semisolid state in industrial environments to be viable / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Submitted by Fernanda Rodrigues de Lima (fernanda.rlima@ufpe.br) on 2018-09-26T22:13:12Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Elinaldo Neves dos Santos.pdf: 7749958 bytes, checksum: 8e4218776b8daae81116df3544562d61 (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-11-19T20:16:55Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Elinaldo Neves dos Santos.pdf: 7749958 bytes, checksum: 8e4218776b8daae81116df3544562d61 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-19T20:16:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Elinaldo Neves dos Santos.pdf: 7749958 bytes, checksum: 8e4218776b8daae81116df3544562d61 (MD5) Previous issue date: 2017-09-05 / Ligas de alumínio são extensivamente utilizadas devido às suas excelentes características de baixo peso e boas propriedades mecânicas como ductilidade aliado a uma excelente resistência a corrosão dentre outras. O presente trabalho de pesquisa consiste na fabricação e caracterização da liga de alumínio-silício a partir de pós elementares de alumínio (AA 1100) e de pós de silício (Si) nas percentagens em massa de 5, 10 e 13% e com o tempo de 30, 60 e 120 minutos para cada percentagem, fabricados através da técnica de metalurgia do pó via moagem de alta energia (MAE) utilizando um moinho vibratório do tipo Spex, seguido de compactação uniaxial a frio e sinterização. Os pós processados foram caracterizados por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia Dispersiva de raios X (EDS) e Difração de Raios - X (DRX). Após a sinterização as amostras foram caracterizadas por Microscopia óptica (MO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia Dispersiva de raios X (EDS). A caracterização mecânica foi feita por dureza Vickers (HV). Na análise por MEV dos pós foi constatado que as partículas de pós diminuíram com o aumento do tempo de moagem nas três percentagens de silício. Após a sinterização conseguiu-se visualizar uma boa incorporação e uma distribuição homogênea do elemento de liga na matriz nas análises de MEV e MO. Os resultados de dureza revelaram aumento na dureza em relação a matriz AA1100 sem o elemento de liga. Convém destacar que a liga com 10% em massa de silício e processada durante 120 min apresentou o melhor resultado de dureza, onde foi verificado um aumento de 720,99% em relação a matriz AA1100. / Aluminum alloys are widely used because of their excellent characteristics of low weight and good mechanical properties such as ductility combined with excellent corrosion resistance among others. The present research consists on the manufacture and characterization of aluminum-silicon alloy from elemental aluminum powders (AA 1100) and elemental silicone powders (Si) in mass percentages of 5, 10 and 13% and with the time of 30, 60 and 120 minutes for each percentage, manufactured by powder metallurgy technique using mechanical alloying (MA) using a Spex shaker mills, followed by pressing and cold sintering. The powders - processed were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), X - ray Dispersive Spectroscopy (EDS) and X - ray Diffraction (XRD). After sintering, the samples were characterized by Optical Microscopy (OM), Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray Dispersive Spectroscopy (EDS). The mechanical characterization was done by Vickers hardness (HV). In the SEM analysis of the powders it was observed that the powder particles decreased with increasing grinding time in the three silicone fractions. After sintering, it was possible to visualize a good incorporation and a homogeneous distribution of the alloying element in the matrix in the SEM and MO analyzes. The hardness results showed increase of hardness in relation to the AA1100 matrix without the alloying element. It should be noted that the alloy with 10% by of silicone mass and processed for 120 min presented the best hardness result, where an increase of 720.99% was verified in relation to the AA1100 matrix.

Orientador: Eugenio Jose Zoqui / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-13T23:53:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Torres_LuisVanderlei_M.pdf: 3703013 bytes, checksum: 7115a237d824f9b55bed6bdf9f41d383 (MD5) Previous issue date: 2009 / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Eugênio José Zoqui / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T11:43:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VilasBoas_Bruna_M.pdf: 42430697 bytes, checksum: 87567412122ac22fa1c23e2b330933f0 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Esta dissertação tem como finalidade avaliar a tixoconformabilidade das ligas Al- 4wt%Si-5wt%Zn, Al-5wt%Si-5wt%Zn, Al-6wt%Si-5wt%Zn. Para tanto, essas ligas foram submetidas a um tratamento térmico de globularização pelos tempos de 0s, 30s, 90s e 210s, na fração sólida de 45%, para assim, ocorrer o tixoforjamento em prensa excêntrica e em prensa pneumática. Posteriormente, foi feita a caracterização micro e macroestrutural das peças tixoconformadas. Em seguida, foram analisadas as propriedades mecânicas da peça tixoforjada através do ensaio de tração, e da análise da porosidade do material. Como resultado principal destaca-se que as três ligas apresentaram boas propriedades mecânicas após a tixoconformação e que as peças tixoconformadas na prensa pneumática apresentou melhores propriedades mecânicas do que a prensa excêntrica / Abstract: This dissertation aims to evaluate the thixoconformability of Al-4% Si-5% Zn, Al- 5% Si-5% Zn, Al-6% Si-5% Zn alloys. For this, these alloys were subjected to a heat treatment of globularization by the following periods of times 0s, 30s, 90s and 210s in the solid fraction of 45%, so that it can occurs the thixoforging in the eccentric press and the pneumatic press. Later on, it was made the characterization of micro and macrostructural thixoforged pieces. Next, we analyzed the mechanical properties of thixoforged pieces through tensile testing, and analysis of the porosity of the material. As a main result, it stands out that the three alloys showed good mechanical properties after thixoforming and thixoforged pieces in pneumatic press showed better mechanical properties than the eccentric press / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Rezende Gomes dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T22:01:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Eid_MarcoAntonio_M.pdf: 19245694 bytes, checksum: b272ecb88a2fa2a6affcf2a60d7e8d47 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Apesar da importância tecnológica da solidificação de ligas metálicas sob fluxo de calor radial, relativamente poucos estudos estão sendo feitos nessa área. Neste trabalho, a solidificação da liga Al 4,5%Cu em molde de aço radial cilíndrico é analisada e comparada com a solidificação direcional em molde resfriado.Inicialmente a variação de temperatura em diferentes posições no metal e no molde foi medida durante a solidificação usando um sistema de aquisição de dados. Essas variações de temperatura foram introduzidas em um método numérico para determinar a variação do coeficiente de transferência de calor na interface metal/molde pelo método inverso. Os resultados para a solidificação unidirecional e radial foram comparados mostrando que o coeficiente de transferência de calor para o fluxo de calor radial é menor. A variação dos espaçamentos dendritos secundários foram medidos através de um microscópio óptico. Comparações entre os resultados mostraram maiores espaçamentos para fluxo de calor radial. Comparações entre variações e temperaturas calculadas numéricas e experimentalmente comprovaram que o método numérico descreve satisfatoriamente o processo de solidificação radial / Abstract: In spite of technological importance of solidification of metallic alloys under radial heat flow, relatively few studies have been carried out in this area. In this work the solidification of Al 4.5 wt% Cu cylinders against a steel massive mold is analyzed and compared with unidirectional solidification against a cooled mold. Initially temperature variations at different positions in the casting and in the mold were measured during solidification using a data acquisition system. These temperature variations were introduced in a numerical method in order to determine the variation of heat transfer coefficient at metal/mold interface by inverse method. The results for unidirectional and radial solidification were compared showing that the heat transfer coefficient is smaller for radial heat flux. The primary and secondary dendrite arm spacing variations were measured through optical microscopy. Experimental results for temperature variations were applied to estimate thermal parameters of the solidification process. Comparisons carried out between experimental and numerical data showed that the numerical method describes well the solidification processes under radial heat flux / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

A liga de alumínio 6082 apresenta de média para alta resistência mecânica e é de grande importância no mercado de perfis extrudados. O processo de jateamento com granalha de aço em componentes automotivos e aeronáuticos, visando induzir uma condição otimizada de tensão residual de compressão na superfície, tem se mostrado eficaz na melhoria das propriedades mecânicas em fadiga desses componentes. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo estudar os efeitos do jateamento com granalhas de aço na tensão residual e no comportamento mecânico em fadiga da liga de alumínio 6082 solubilizada e envelhecida artificialmente. Inicialmente foram feitos tratamentos térmicos de solubilização e envelhecimento artificial visando a determinação da melhor condição em termos de resistência mecânica da liga de alumínio 6082. A seguir foram realizados experimentos com diversos tipos de granalhas esféricas de aço e em condições variadas de jateamento (velocidade de rotação e tempo), definindo-se a melhor condição de tensão residual medida por difração de raios x. Ensaios de fadiga em corpos de prova jateados com granalha de aço na melhor condição de tensão residual foram executados em máquina flexo-rotativa e comparados com os resultados do material sem jateamento. A melhor condição de tensão residual ocorreu em decorrência do jateamento com o uso da granalha de aço S170PEE, rotação da turbina à 2500 rpm e tempo de exposição de 1 minuto. A curva de tensão residual em profundidade para a condição escolhida apresentou resultados coerentes somente até 76 μm devido à presença de grãos grandes em profundidades superiores a esta. As curvas S-N mostraram que houve um ganho na vida em fadiga em tensões elevadas e baixo número de ciclos para romper devido jateamento com granalha de aço. Ao contrário, ocorreu um efeito deletério na vida em fadiga em tensões baixas e número de ciclos elevados para romper, devido à influência do aumento da rugosidade em ensaios de fadiga mais longos. / Aluminum alloy 6082 exhibits medium to high strength and is widely used as extruded products. Shot peening of automobile and aircraft components, carried out to induce optimum residual compressive stress on the surface, improves fatigue properties of these components. In this context, the aim of this investigation was to study the effects of shot peening on the residual stress and fatigue behavior of solution treated and artificially aged 6082 aluminum alloy. Initially, solution treatment and artificial ageing of this alloy were carried out to determine the best conditions in terms of alloy strength. Subsequently, experiments were carried out with different types of spherical steel shots, under a variety of peening conditions (rotation speed and duration), to define the best set of conditions to increase residual stress that was measured using x-ray diffraction. Fatigue tests were carried out using a rotating-bending machine on shot peened specimens that had the highest residual stress. These results were compared with those of specimens that were not shot peened. The highest residual stress was observed when peening was done with S170PEE steel shots, at 2500 rpm for 1 minute. The variation in residual stress as a function of depth, for the above-mentioned peening conditions, was coherent only up to a depth of 76 μm and attributable to the presence of large grains at depths higher than this. The S-N curves revealed an increase in fatigue life at high stresses and at low cycles to failure and attributed to shot peening. Contrary to this, a deleterious effect in terms of reduction in fatigue life was observed at low stresses and at high cycles to failure, due to increase in surface roughness of the specimens during the extended fatigue tests.

As ligas de Al-Si são amplamente utilizadas na indústria, recentes avanços possibilitaram a produção de ligas de alumínio com ótimas propriedades podendo-se destacar o seu baixo peso, excelente resistência à abrasão e à corrosão, e baixo coeficiente de expansão térmica em relação ao aço. O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento da mistura de pós elementares de Cu, Si, Mg, Ni, Fe a uma base de alumínio, sinterizado individualmente em atmosfera controlada com gás argônio e nitrogênio pelo processo de sinterização convencional em forno resistivo. Após realização de análise o composto que forneceu o melhor desempenho foi submetido a um comparativo com amostras sinterizadas via plasma. Os resultados encontrados foram confrontados com os resultados da liga de EN AC- 48000 (AlSi12CuNiMg) fundida, a fim de avaliar os aspectos mecânicos e físicos do composto intermetálico. O desenvolvimento do trabalho se deu a partir do pó de alumínio com pureza de 99,7%, ao qual foi incorporado o percentual dos demais elementos, com base na composição da liga comercial EN AC-48000 (Si12%; Fe0,45%; Cu1,08%; Mg1,08%; Ni1,14%). Após a sinterização as amostras foram caracterizadas quanto a densificação, microdureza e rugosidade superficial, além disso, uma análise metalográfica foi realizada por microscopia óptica, bem como foi feita uma por difração de raios-X para a verificação da formação de novas fases. A densificação das amostras sinterizadas pelo processo convencional com atmosfera controlada por nitrogênio foi superior as produzidas com atmosfera de argônio, ficando também superior ao processo assistido por plasma com nitrogênio. Pelo processo convencional de sinterização a microdureza apresentada pelas amostras obtidas por atmosfera de nitrogênio foi na média superior a encontrada nas amostras produzidas com atmosfera de argônio, já a microdureza apresentada pelas amostras assistida por plasma com atmosfera controlada por nitrogênio, atingiram resultados abaixo da sinterização convencional. Durante o processo de sinterização a plasma, as amostras acabaram sofrendo uma reação abaixo da temperatura de sinterização desejada (510 °C), ocasionando microfusão na superfície da amostra, e logo em seguida deformações. Estas reações tiveram influência direta nos resultados encontrados nas amostras produzidas via sinterização a plasma, desta forma a temperatura teve que ser reduzida. / Al-Si alloys are being used in industry to replace steel and cast iron in high-tech sectors. Recent advances have allowed the production of aluminum alloys with excellent properties, highlighting their low weight compared to steel, excellent resistance to abrasion and corrosion, high resistance at high temperatures and low coefficient of thermal expansion. The objective of this work is to evaluate the behavior of the Cu, Si, Mg, Ni and Fe elemental powder mixtures with an aluminum base, individually sintered in a controlled atmosphere with argon and nitrogen using the conventional sintering process in a resistance furnace. After this process, the best performing compound was submitted to a comparison with plasma sintered samples. The results were compared with those for the EN AC- 48000 (AlSi12CuNiMg) molten alloy, to evaluate the mechanical and physical aspects of the intermetallic compound. The development of the work was based on the 99.7% aluminum powder donated by Alcoa with the addition of other elements from the commercial alloy composition EN AC-48000 (Si12%; Fe0,45%; Cu1,08%, Mg1,08%, Ni1,14%). After sintering, the samples were carachterized by surface roughness, densification, microhardness, optical microscopy and X-ray diffraction analysis. The densification of the sintered samples by the conventional process with the controlled atmosphere by nitrogen gave higher densification values than for samples produced with the argon atmosphere or by the plasma assisted process using nitrogen. By the conventional sintering process, the samples processed in nitrogen atmosphere presented higher hardness values than those produced with argon atmosphere, and also higher than those plasma assisted sintered with nitrogen atmosphere. During the plasma sintering process, the samples underwent a reaction below the desired sintering temperature (510 °C), causing microfusion on the sample surface, and deformations. These reactions had a direct influence on the results found in the samples produced by plasma sintering, therefore the temperature for the plasma process had to be reduced.