O uso do alumínio e de suas ligas nas indústrias aeroespacial e automobilística vem aumentado continuamente, principalmente em aplicações que demandam redução de peso com conseqüente economia de combustível. O processo de anodização do alumínio é utilizado com diversas finalidades, entre as quais o aumento da resistência à corrosão, e a anodização em eletrólitos a base de ácido sulfúrico é amplamente utilizada na prática industrial. Entretanto, este processo causa um decréscimo da vida em fadiga dos componentes quando comparada a componentes não anodizados. O objetivo fundamental deste trabalho é o de caracterizar morfológica e eletroquimicamente a camada de óxido formada durante o processo de anodização em meio sulfúrico, elucidando mecanismos que possam levar a esta diminuição da vida em fadiga de componentes anodizados. Para tanto, foi avaliada a influência de parâmetros de processo na morfologia da camada de óxido através de técnicas de microscopia eletrônica de varredura e transmissão, análise de imagens e espectroscopia de impedância eletroquímica. Os resultados obtidos mostram que a morfologia do óxido é bastante heterogênea, com formação de vazios devido à dissolução de precipitados, e que a porosidade superficial da camada de óxido e as características da interface metal/óxido dependem de determinadas condições de processo. Além disso, há formação de trincas no óxido causadas pelo processo de selagem, as quais contribuem para a redução do desempenho em fadiga dos componentes. / The use of aluminum and its alloys in both aerospace and automotive industry is continuously growing, especially when weight reduction and subsequent reduction in fuel consumption are demanded. Aluminum anodizing process is used for diverse purposes, including corrosion resistance improvements, and anodizing with electrolytes containing sulfuric acid is widely used in industrial practice. However, such process causes a reduction in fatigue life of anodized components when compared to non-anodized ones. The main objective of this work is the morphological and electrochemical characterization of the oxide layer formed during the sulfuric anodizing, elucidating the mechanisms that can lead to this decrease in fatigue life. The influence of process parameters upon oxide morphology was evaluated by means of transmission and scanning microscopy, image analysis, and electrochemical impedance spectroscopy. Obtained results show that oxide morphology is quite heterogeneous, with void formation resulting from precipitates dissolution, and that surface porosity and the metal/oxide interface characteristics depends on certain process conditions. Besides that, the sealing process causes the formation of cracks in the oxide, which contributes to the decrease in fatigue life of components.

Uma nova tecnologia de soldagem, denominada Friction Spot Welding (FSpW) utiliza uma ferramenta rotativa especial que transfere energia térmica e mecânica ao material sendo soldado. O processo se destina à soldagem de juntas sobrepostas, primariamente para ligas leves, mas, em teoria, é aplicável a qualquer material que apresente boa plasticidade. A crescente competitividade tem motivado as indústrias à otimização de processos, o que tem levado ao uso cada vez mais expressivo de ligas leves nas indústrias automobilística e aeronáutica. Soma-se a isto a necessidade de redução do consumo de combustível em veículos, dada a crescente preocupação com as questões do meio ambiente. Estes fatores tornam o processo FSpW um grande atrativo seja na substituição ou no uso complementar de tecnologias consagradas como soldagem a ponto por resistência elétrica e a LASER (indústria automobilística) e rebitagem (indústria aeronáutica). Neste trabalho foi feito um estudo da aplicabilidade do processo FSpW para a liga de alumínio 6181-T4 que tem forte apelo na indústria automotiva. O estudo teve como objetivo avaliar os efeitos dos parâmetros de processo, na microestrutura, na geometria da junta e no desempenho mecânico, além de buscar a otimização do processo para a liga em estudo. Tal otimização foi feita por meio do estudo dos mecanismos de fratura das soldas sob solicitação monotônica de cisalhamento e de tração. Juntas sobrepostas foram produzidas utilizando condições de soldagem variadas, por meio de diferentes combinações de velocidade de rotação e tempo de processamento. Os resultados obtidos mostraram que soldas de alta resistência e de reprodutibilidade são possíveis com este novo processo. O botão de solda FSpW da liga 6181-T4 é constituído de três elementos (União Principal, União Secundária e Cunha). As características destes elementos, somada às transformações metalúrgicas decorrentes do processo, afetam fortemente o comportamento em fratura das juntas e, conseqüentemente, o seu desempenho mecânico. / A new welding technique referred to as Friction Spot Welding (FSpW) suitable to produce overlap joints uses a spindle to transfer mechanical and thermal energy to the material being welded. Although initially developed for lightweight alloys this welding technique is suitable to virtually any material presenting some degree of plasticity. The process has shown potential applicability to complementary use together with other well established techniques such as resistance and LASER spot welding and riveting. In this work a study of the application of the FSpW process for the automotive aluminium alloy 6181-T4 was performed. Overlap joints were produced with different welding conditions by using different combinations of tool rotation speed and welding time. The objectives were the assessment of the welding parameters on the strength, microstructure and geometry of the joints, as well as the optimization of the process. The welded joints were assessed mechanically and metallurgically aiming the investigation of the mechanisms of joint formation and the optimization of the welding parameters. The methodology used for the optimization of the welding parameters was the fracture mechanisms of the joints under shear and tension loads. The results revealed that sound welds with high strength and toughness are possible to be produced with the 6181-T4 alloy using this process. Moreover, the metallurgical investigation revealed that the spot joint is comprised by three elements: Primary Union, Secondary Union and Rim. It was found that the characteristics of these three elements in addition to the metallurgical transformations imposed to the material play a fundamental role on the fracture behaviour of the joints and thus, on its mechanical behaviour.

Orientador: Rezende Gomes dos Santos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T12:42:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Melo_MiriandeLourdesNoronhaMotta_D.pdf: 21146275 bytes, checksum: a39710fa14a32f201f69466fbe1cfc46 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Este trabalho apresenta uma análise numérico/experimental da formação de microporosidades interdendríticas durante a solidificação de ligas. Desenvolveu-se um modelo numérico, baseado no método de diferenças finitas, que é aplicado para a simulação do processo de solidificação unidirecional. Este modelo permite a determinação dos principais parâmetros térmicos (perfis de temperatura, fração de sólido, coeficiente de transferência de calor na interface metal/coquilha, gradientes térmicos, taxas de solidificação, posição das isotermas solidus e liquidus, velocidade de deslocamento das isotermas, tempo local de solidificação) e parâmetros estruturais tais como espaçamentos interdendríticos primários e secundários. O modelo permite também, a determinação de parâmetros diretamente relacionados com a previsão da formação das microporosidades, como exemplo a permeabilidade dos canais interdendríticos e a solubilidade do hidrogênio dentro da zona pastosa. A previsão da formação de microporosidades leva em consideração simultaneamente os efeitos da contração da liga e da evolução do hidrogênio resultante da diferença de solubilidade do mesmo, nas fases líquida e sólida, durante a solidificação. Neste trabalho apresenta-se ainda, um estudo comparativo da influência das variações das principais propriedades termofísicas da liga Al-4,5%Cu nos perfis de temperatura, na previsão microestrutural, e na formação de microporosidades. Objetivando-se a comprovação e otimização do modelo desenvolvido, foram realizados ensaios experimentais empregando-se a liga Al-4,5%Cu, usando um forno especialmente construído, para solidificação unidirecional juntamente com um sistema de aquisição de dados computadorizado, e medidas in situ do teor de hidrogênio no metal líquido. Através de microscopia ótica, obtiveram-se medidas dos espaçamentos interdendríticos primário e secundário, incluindo também a determinação das dimensões, localizações e volume percentual das microporosidades. O modelo permite estabelecer o teor de gases e as condições térmicas ideais para minimizar a formação das microporosidades / Abstract: Microporosity formed during solidification in casting is one of the major problems which deteriorates the quality of the cast products. Many studies have been reported about this kind of defect. This study presents a numerical and experimental analysis of interdendritic rnicroporosity formation during solidification of metallic alloys. A numerical model was developed, based on the enthalpy approach and the finite difference method, to simulate the unidirectional solidification. This model permits the deterrnination of the main thermal parameters: temperature profiles, solid fraction, thermal gradients, solidificationrate, solid and liquid isotherms positions, isotherms velocities, local solidifacation time, and the structural parameters: primary and secondary arm spacing. The model developed also the deterrnination of the parameters directly related with the prediction of rnicroporosity formation, for example: the permeability of interdendritic channels and hydrogen solubility inside the mush zone. Microporosity prediction considers both the alloy shrinkage during solidification and the hydrogen evolution due to its solubility difference in solid and liquid phases. The positions, dimensions and percent volume of rnicroporosity was calculated by the model. A study is reported on the influence of thermophysics properties variations of Al-4,5%Cu alloy on the model results. Experiments were performed to validate the model results. The experiments with unidirectional upward solidificationwere monitored by a temperature acquisition system and by "in situ" measurement of hidrogen content in the liquid metal. The variable heat transfer coefficient at metallchill plate interface was calculated using the temperature profiles.The primary and secundary dendritic arm apacings, positions and dimensions of rnicroporosiy were deterrnined by optical rnicroscopy. The rnicroporosity percent volume was measured by the image analysis system. Good agreement of experimental deterrnined results amd numerical model calculations were obtained. The model can be used to establish the gas content and thermal condition adequate to rninirnize the microporosity formation in casting of metallic alloys / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Anselmo Eduardo Diniz / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-28T19:32:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Braga_DurvalUchoas_D.pdf: 12354864 bytes, checksum: 6bf9ef93c83f3d7b21c8aec02b345ba6 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Nessa última década, muito se tem pesquisado sobre a restrição ao uso de fluidos de corte na produção metal-mecânica. Os fatores importantes que justificam tal procedimento incluem a elevada parcela dos custos dos mesmos (até 17%) nos custos operacionais da fabricação, as questões ecológicas, as exigências legais quanto à preservação do meio-ambiente, à saúde do ser humano etc. Considerando-se os padrões das indústrias automotivas alemãs, para o ano de 1992, o volume de descartes de fluido de corte emulsionável representou aproximadamente 60% do consumo total de lubrificantes no país (1.151.312 tlano). Esse tipo de fluido de corte é importante não somente por refrigerar e/ou lubrificar a região do corte, mas devido ao grande volume aplicado por jato, contribuindo ainda para a remoção do cavaco e manutenção das tolerâncias dimensionais e de forma, tanto do produto como da máquina-ferramenta. É importante salientar que a aplicação de fluido de corte atomizado (mistura ar-óleo) tem sido possível em processos de fabricação por usinagem, graças ao desenvolvimento tecnológico de novos materiais para as ferramentas de corte e também das máquinas-ferramentas. O objetivo deste trabalho foi testar o desempenho do processo de furação de uma liga de alumínio-silício (7,11% Si) quando utilizado fluido de corte atomizado em comparação com o fluido de corte emulsionado. Os ensaios foram realizados utilizando-se brocas inteiriças de metal duro, tipo KI0, com diâmetro d = 10 mm. Os resultados mostraram que a operação, quando utilizado fluido de corte atomizado com vazão de óleo de 10 ml/h, apresentou um desempenho em termos de qualidade dos furos (tolerância dimensional e rugosidade) e desgaste da ferramenta similar àquele da operação com fluido de corte emulsionado aplicado em abundância por jato. Por outro lado, em termos de esforços de corte (força de avanço e potência de corte), a operação com fluido de corte atomizado se apresentou mais eficaz / Abstract: In the last decade a lot has been researched about the minimization of the use of cutting fluid in metal-mechanical production. Among the most important factors to justify such procedure are the high percentage of cutting fluid costs (up to 17%) in the total production costs, ecological issues, legal demands concerning to the environment, human health and so on. Considering the German pattern of its automotive companies for 1992, the volume of cutting fluid (emulsions) residuaIs represented around 60% of the total consumption of lubricants of the country (1,151,312 t/year). Cutting fluid is important not just to cool and/or to lubricate cutting zone but, due to the high volume of the fluid jet, it also contributes to the chip removal and to keep tight geometric and dimensional tolerances of the workpiece and machine tool. It is important to note that the application of atomized cutting fluid (air-oil mist) has become possible in machining processes, due to the development of new tool materials and machine tools. The main goal of this work is to evaluate the performance of a aluminum-silicon alloy (7.111% of Si) drilling process when air-oil mist is used as cutting fluid in comparison with a flood of oil-water emulsion. Several experiments were carried out using solid carbide (ISO KI0) drill with diameter d = 10 mm. The results proved that the operation with air-oil mist presented similar performance in terms of quaIity of the holes (dimensional tolerances and surface roughness) and tool wear than when a flood of emulsion was applied. In the other hand, in terms of cutting forces (feed force and power) the operation using air-oil mist presented a better performance / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Itamar Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T17:02:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FonsecaJunior_TaylorMacIntyer_M.pdf: 9948817 bytes, checksum: 529a28a4b0cf6882a71df2d9d5d2b7ed (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Mostra-se fundamental para qualquer projeto de engenharia a necessidade de se conhecer em grande profundidade o comportamento mecânico dos materiais. Não menos importantes são as relações existentes entre as diferentes propriedades mecânicas, que serão detenninantes quanto à viabilidade e ao desempenho de um componente mecânico. Tendo em vista que a utilização das ligas de alumínio se toma cada vez mais importante e presente no dia-a-dia da indústria, este trabalho tem por objetivo analisar alguns métodos de estimativa das propriedades mecânicas cíclicas a partir das propriedades mecânicas monotônicas e comparar os valores estimados com os resultados experimentais, obtidos em ensaios de fadiga de baixo ciclo, verificando a viabilidade de seu uso nas ligas de alumínio AA6261-T6 e AA6351-T6. Foram analisadas as propriedades mecânicas monotônicas (módulo de elasticidade, limite de escoamento, limite de resistência à tração, tensão de fratura verdadeira, alongamento total em 25mm, redução de área, defonnação de fratura verdadeira, coeficiente de resistência e coeficiente de encruamento) e cíclicas (coeficiente de resistência à fadiga, expoente de resistência à fadiga, coeficiente de ductilidade à fadiga, expoente de ductilidade à fadiga, coeficiente de resistência cíclico e coeficiente de encruamento cíclico). Os resultados obtidos nos ensaios de tração e de fadiga de baixo ciclo apresentaram uma grande dispersão quando comparados aos valores nominais da literatura, porém com desvios-padrão muito pequenos, mostrando-se confiáveis. Nenhuma das relações encontradas na literatura com o objetivo de prever a resposta do material quando solicitado ciclicamente foram confinnadas. Utilizando os seis métodos encontrados na literatura, os valores dos parâmetros de fadiga foram estimados a partir das propriedades mecânicas obtidas nos ensaios de tração, apresentando uma variação significativa e tendo no método de Baümel a melhor aproximação aoS' valores obtidos experimentalmente. Assim, a previsão da vida em fadiga destas ligas de alumínio (AA6261-T6 e AA6351-T6) depende do conhecimento de suas propriedades cíclicas obtidas em ensaios de fadiga controlados por amplitude de defonnação / Abstract: It is very . important for any engineering design the need to know better the mechanical behavior of the materiaIs. Not less important are the existing relations between different mechanical properties that will be determinate regarding viability and the performance of a mechanical component. Having in mind that the aluminum alloys utilization becomes every time more important and present in the everyday of the industry, this dissertation has for goal analyze some methods for predicting the fatigue properties from the monotonics mechanical properties and to compare the estimate values with the experimental results, obtained in low cycle fatigue tests, and verifying the viability for the aluminum alloys AA6261-T6 and AA6351-T6. The monotonic properties (elasticity module, yield strength, tensile strength, true fracture stress, total elongation in 25mm, reduction of area, true fracture deformation, resistance coefficient and strain hardening coefficient) and cyclic properties (fatigue strength coefficient and exponent, fatigue ductility coefficient and exponent, cyclic strength coefficient and cyclic strain hardening coefficient) have been determined. The obtained results from tencion and low cycle fatigue tests presented a very small standard deviation but a reasonable difference when comparing to the literature values. Six methods for predicting the fatigue properties from the monotonic properties were used. In general, these methods do not agree to the experimental results and in the Bãumel method there is the small difference between experimental and predicted values. As a result ofthat, for these aluminum alloys (AA6261-T6 and AA6351T6) the six forecast methods of the fatigue properties obtained from literature are not suitable / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Maria Helena Robert / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-24T09:02:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Margarido_Marcos_M.pdf: 15438836 bytes, checksum: 491de04fd86872795e29486fbd162fdc (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo o estudo da influência de tratamentos termomecânicos na obtenção de estruturas reofundidas da liga Al-3,35 wt %Cu, por Fusão Parcial Controlada. Dois tipos de tratamento são utilizados. O primeiro é constituído da deformação a frio da matéria prima e seu aquecimento até uma temperatura fixa acima da solidus (TDS). No segundo, previamente à deformação e aquecimento, é efetuado um tratamento térmico de solubilização e precipitação para a obtenção de precipitados com tamanho e espaçamento interpartículas controlados (TSV). São variados os seguintes parâmetros: o tamanho de grãos da liga fundida, o grau de deformação e o tempo de tratamento isotérmico para ambos tipos de tratamentos termomecânicos. Os resultados mostram que tanto TDS quanto TSV levam a estruturas globulares reofundidas. No TDS, o tamanho médio de glóbulos nas estruturas reofundidas obtidas é independente da deformação, nos níveis estudados, porém proporcional à variação do tamanho inicial de grãos. No caso de reofundidos obtidos por TSV, o tamanho final de glóbulos é sensível às variações da deformação e do tamanho inicial dos grãos. O efeito geral do tratamento isotérmico é induzir o crescimento e maior globularização da fase primária dos reofundidos. Reduções médias de tamanho de grãos, em relação à matéria prima, da ordem de 700 e 900 % para reofundidos obtidos por TDS e TSV, respectivamente, foram conseguidos. De maneira geral TSV produz estruturas reofundidas com glóbulos mais esféricos e de menores dimensões que os obtidos por TDS, principalmente sob a aplicação de maior deformação. Os mecanismos de globularização sugeridos são engrossamento dendrítico para regiões muito pouco deformadas, fragmentação dendritica para as estruturas deformadas acima de um valor mínimo e, para as ligas envelhecidas, recristalização estimulada por partículas e separação de grãos / Abstract: This work deals with the influence of thermomechanical treatments on the production, by partial melting, of rheocast structures of an AI-3.35wt%Cu alloy. Two different treatments are performed: the first one consists of cold working the as-cast alloy and heating it to a constant temperature in the mushy zone. In the second, prior to straining and heating, the as-cast alloy is submitted to a solution and precipitation heat treatment in order to obtain dispersed second-phase particles of appropriate size and interparticle spacing. The following factors are studied: the initial grain size of the as-cast alloy,the cold working level and the time of isothermal treatment for both thermomechanical treatments. Results show that TDS and TSV are able to produce globular rheocast structures. The average diameter of TDS rheocast structures is found to be independent of the cold work levels studied but proportional to the initial grain size, while for TSV rheocastings the average diameter of globules is dependent on cold work level and on initial grain size. The overall effect of isothermal treatment is to achieve more rounded and bigger globules in rheocasting. Average reductions in grain size, compared to initial grain sizes, of 700 and 900 % for TDS and TSV rheocastings, respectively, are obtained. In general, TSV produces more rounded and smaller globules of rheocast structures than TDS, mainly at higher degrees of deformation. The suggested formation mechanisms of rheocast structures are dendrite coarsening at the less deformed regions, dendrite fragmentation when the cold work level is high enough to promote recrystallization and, for overaged alloys, particle stimulated nucleation followed by globule formation / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Eugenio José Zoqui / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-07-25T21:06:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_JoseEdenilGomesdos_M.pdf: 6542847 bytes, checksum: d4d77474b4e6a8c54c2e130aee80f50c (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Este trabalho busca contribuir para o desenvolvimento do campo da reofundição referente à obtenção de pastas reofundidas por agitação eletromagnética em processo de lingotamento semi-continuo no âmbito nacional, analisando a possibilidade de se obter matéria prima com estruturas globulares apropriadas para processamento posterior no estado semi-sólido de ligas de baixo e médio ponto de fusão. Para tanto foi projetado e construído um equipamento capaz de produzir lingotes com diâmetro de até 80mm, por lingotamento semi-continuo e promoção de agitação eletromagnética do metal líquido durante a solidificação. A agitação eletromagnética visa a alteração da morfologia de crescimento da fase sólida primária de uma liga, no caso do trabalho para uma liga AA2011. As estruturas dos lingotes obtidos foram caracterizadas macro e microestruturalmente para análise da influência das variáveis de controle do processo (apenas da velocidade de lingotamento e presença de agitação) sobre as variáveis de resposta (espaçamento interdendrítico secundário, teor de segunda fase, diâmetro médio e fator de forma da fase sólida primária). A análise dos resultados obtidos atestam que o equipamento é eficiente em produzir lingotes com estruturas globulares, com diâmetro médio dos glóbulos em torno de 140|im e fator de forma em tomo de 2. Estes valores indicam que os lingotes obtidos estão reofundidos e apropriados portanto para uso como matéria prima em processos de tixoconformação / Abstract: This work search for contribute for the development of the rheocast production area. It is concerning about obtaining rheocast slurries by electromagnetic stirring in a semi-continuous casting apparatus, with the analysis of the possibility to obtain raw material with globular structures able for posterior processing in the semi solid state for low and medium melting point alloys. For this matter was projected and built an equipment capable of producing ingots with diameter up to 80mm, for semi-continuous casting and a system to produce the electromagnetic agitation of the liquid metal during the solidification. The electromagnetic stirring seeks the alteration of the morphology of the growing solid (the primary solid phase of the alloy - in this particularly case the alloy AA2011). The structures of the obtained ingots were characterised for macro and microstructure to analyse the influence of the control variables of the process (casting speed and agitation presence) on the answer variables (interdendritic secondary arm spacing, quantity of secondary phase, globular medium diameter and roundness in way to characterised of the primary solid phase). The analysis of the obtained results attests that the equipment is efficient to produce ingots with globular structures, with globules medium diameter around 130um and roundness around 2. These values indicate that the obtained ingots are rheocast material and therefore it is appropriate for the usages as raw material in the tixo-conformation processes / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Mauricio Prates de Campos Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-14T03:09:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Arruda_AntonioCelsoFonsecade_D.pdf: 34400565 bytes, checksum: 19a028a690947838e96277fb161fa1c4 (MD5) Previous issue date: 1978 / Resumo: O presente trabalho visou o desenvolvimento de processos de refino de grão em estruturas de Alumínio Comercial e sua liga com 4,75% de Cobre, sem a adição de inoculantes ou agentes refinadores, isto é, através da utilização de substratos de nucleação potentes (regimes de alta extração de calor) e da indução de fluxos no Metal líquido que propiciem o desprendimento de cristais das paredes do molde ou canal. Foram estudadas as influências dos movimentos relativos entre o metal líquido na sua etapa de nucleação e o substrato (parede do molde ou canal de alimentação) na formação de zonas equiaxiais de granulação refinada. Analisou-se os fluxos de fluidos que ocorrem em moldes cilíndricos estacionários, rotatórios, oscilatórios e em canais refrigerados. As macroestruturas dos linqotes obtidos, através da agitação mecânica do sistema metal/molde, evidenciaram a ação dos fluxos de convecção e de Ekman como agentes libertadores de cristais junto as paredes do molde e promotores da distribuição dos mesmos ao longo do metal líquido. Os lingotes solidificados em moldes estáticos, alimentados por canais refrigerados a água, comprovaram a ação das altas condições de extração de calor, no sentido de propiciar preenchimentos de moldes com metais apresentando baixos superaquecimentos e parcialmente solidificados, consequentemente facilitando a obtenção de estruturas equiaxiais refinadas. No caso de moldes estáticos estabeleceu-se urna equação que dimensiona o comprimento crítico do canal de alimentação, para ocorrer refino de grão em função das condições de vazamento. As técnicas de refino desenvolvidas, com oscilação torcional harmônica do sistema metal/molde e alimentação de moldes estáticos por canais refrigerados a água, apresentaram potências de refino comparáveis as obtidas através do processo convencional de refino de grão do Alumínio, por inoculação com Titânio-Boro / Abstract: The present work encompassed the development of grain refining processes as applied to commercial purity Aluminium and the Al-4,75 % Cu alloys, without addition of inoculants refining agents. The techniques used employed substrates high heat extracting potential) for copious nucleation of solid and the induction of flow in liquid metal wich encouraged detachment of solid crystals from the surface of the mould wall or feeding channel. The influence of relative motion between liquid metal and cooled substrate (mould wall or feeding channel) was studied in terms of formation of a refined, equiaxed structure.The fluid flows which occured in static, rotated . and. oscillated moulds were analysed and flow in refrigerated channels was also examined. The macrostructures of ingots obtained using mechanical agitation of the mould exhibited evidence of the effect of convectional and Ekrnan flows as mechamisms for crystal detachment from the mould wall and subsequent redistribution in the bulk of the liquid. The ingots solidified in static fed through cooled channels exhibited the effect of rapid heat extraction in producing grain refinement by ensuring the metal entered the mould cavity with low superheat and containing solid particles.For the case of a static mould, an equation was developed for efficient refinement to the pouring conditions. It was shown that of the techniques developed, torsional mould oscillation and the use of a refrigerated feeding channel exhibited refinement efficiency comparable with conventional bath inoculation (with a Titanium-Boron preparation) / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Ana Maria Martinez Nazar / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-15T13:24:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Voorwald_HermanJacobusCornelis_D.pdf: 7396565 bytes, checksum: f3ef34e6746c13a441c84378ba3f3270 (MD5) Previous issue date: 1988 / Resumo: O objetivo do presente trabalho foi o de estudar os principais efeitos de interação na taxa de propagação de uma trinca por fadiga, em amostras de uma liga de alumínio 2024-T3 de espessura fina, submetida a carregamentos de amplitude variável. Os efeitos de interação estudados foram os seguintes: 1. Aceleração na taxa de propagação da trinca por fadiga em carregamentos de seqüência ascendente. 2. Retardo na taxa de propagação da trinca por fadiga em carregamentos de seqüência descendente. 3. O efeito de cargas de tração de valor menor do que as anteriores, na redução do retardo no crescimento da trinca, Na elaboração dos modelos teóricos foram utilizados a equação de Forman, que representa bem os dados empíricos obtidos em carregamentos de amplitude constante e o modelo de Willenborg. Com os resultados obtidos foi possível obter um modelo geral que pode representar o crescimento de uma trinca por fadiga submetida a um carregamento de amplitude variável / Abstract: This thesis has the objective of studyng the interaction effects on the fatigue crack propagation rate in thin samples of an aluminium alloy 2024-T3, subjected to variable amplitude loading. The following interaction effects were studied: 1. Acceleration on the fatigue crack propagation rate in ascendent sequence loading. 2. Retardation effects on the fatigue crack propagation rate in descendent sequence loading. 3. The effect of underloads on the retardation of the fatigue crack growth. To obtain the theoretical models that represent the interaction effects, the Forman expression and the Willenborg model were employed. It was possible, with those results, to elaborate a final model that represents the growth of a fatigue crack subjected to variable amplitude loading / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Ana Maria Martinez Nazar / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-16T17:52:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zangrandi_Aelcio_D.pdf: 3773467 bytes, checksum: 2e590fc9537204f8266dff2a13e205bd (MD5) Previous issue date: 1988 / Resumo: As ligas de alumínio 7475 (5,7% Zn, 2,2% Mg, 1,6% Cu, 0,22% Cr)de uso estrutural em aeronaves, caracterizam-se por apresentar uma elevada relação resistência/peso associada a outras propriedades mecânicas como tenacidade a fratura, resistência a corrosão sob tensão e excelente comportamento em fadiga. Esse material, quando submetido a processos de conformação plástica, do tipo dobramento a frio(antes do tratamento termico de envelhecimento), para ser utilizado na forma de perfis estruturais, sofre deformações que variam da ordem de 20%, na superfície externa de curvatura de dobramento, 0% sobre a linha neutra, que passa no centro da secção transversal, alterando o comportamento mecânico da liga. Para avaliar as mudanças nas propriedades mecânicas da liga 7475- T761, foram es tudados os efeitos de diversos graus de deformação a frio entre 0 e 20%, sobre as propriedades monotônicas de tração e sobre o comportamento em fadiga ¿Observação: O resumo, na íntegra poderá ser visualizado no texto completo da tese digital. / Abstract: The 7475 aluminum alloys (5,7% Zn, 2,2% Mg, 1,6% Cu, 0,22% Cr)designed for structura1 use in aircrafts, are characterized by high strength weight ratio associated with other mechanica1 properties as fracture toughness, resistance to stress-corrosion cracking and excellent fatigue behaviour. However, this material, when it is submited to plastic conformation process, type cold bending (before artificial aging heat treatment) in order to be uti1ized in the form of structura1 profiles, undergoes strains which vary fron about 20% on externa1 surface of bending curvature to 0% upon the neutral line which passes through the center point of the cross section, producing alterations in mechanical behaviour of the alloy.To evaluate these alterations in mechanical properties of 7475-T761 aluminum alloy, the effects of several cold strains grades were studied between 0 and 20%, on monotonic tensile mechanical properties and on fatigue behavior ...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations. / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica