Orientadores: Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia, Carmo Roberto Pelliciari de Lima / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T04:15:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Goncalves_FernandodeAlmeida_D.pdf: 4153645 bytes, checksum: fe7e541e43fe3f147ac65eff5bc547f0 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A necessidade de melhorar as características superficiais da liga Ti-4Al-6V usada em implantes ortopédicos, levou à pesquisas no sentido de estudar a modificação da superfície dos implantes através da deposição de revestimentos cerâmicos resistentes à corrosão, ao desgaste e biocompatíveis, por vários métodos: eletroquímica, física a vapor, eletroforética, por sol-gel, biomimética e por aspersão térmica a plasma, entre outras. A aspersão térmica a plasma é o processo mais utilizado comercialmente, pois é rápido e reprodutível. As biocerâmicas mais utilizadas para revestimento, com sucesso, são as de fosfato de cálcio (hidroxiapatita-HA, betafosfato tricálcico [o -TCP] e uma mistura dessas duas fases). A adesão dessas biocerâmicas ao tecido ósseo possuí bom desempenho é bastante discutida na literatura. A comunidade médica tem algumas restrições ao uso desses implantes metálicos revestidos por cerâmicas, com relação à interface metal-cerâmica, cuja adesão é considerada baixa. Neste trabalho foi estudado a adesão metal/cerâmica em implantes revestidos por aspersão térmica à plasma (ATP) com cerâmica, mais especificamente liga de titânio (Ti-6Al-4V) revestida com titânia (TiO2) sem e com tratamento térmico a vácuo, com o intuito de verificar uma possível melhoria nessa adesão. A cerâmica utilizada neste trabalho foi a titânia, uma vez que é uma cerâmica biocompatível e osseointegrável, que é bastante utilizada para revestir implantes. Para a execução do trabalho foram confeccionados diversos corpos de prova, os quais foram revestidos por titânia por aspersão térmica à plasma, tratados termicamente e caracterizados segundo procedimentos contidos em normas e trabalhos científicos correlacionados que norteiam o assunto proposto. Foram utilizadas as seguintes técnicas de caracterização: análise granulométrica dos pós cerâmicos, difração de raios X, verificação da porosidade, microscopia óptica e eletrônica de varredura, verificação da rugosidade das amostras. Especial ênfase foi dada aos ensaios de adesão metal-cerâmica: ensaios de adesão por tração, flexão e riscamento. Tentou-se utilizar, sem sucesso, os ensaios de microdureza para avaliar a adesão. Como resultados, verificou-se uma boa qualidade nas amostras da liga Ti-4Al-6V revestidas por titânia por aspersão térmica a plasma. Através das três técnicas de avaliação da adesão, verificou-se uma ligeira melhoria dessas características pelo tratamento térmico a vácuo, no ensaio de riscamento a carga crítica aumentou de 53N para 62N, no ensaio de tração a tensão de fratura aumentou de 10,5MPa para 17,4MPa e no ensaio de flexão a tensão de fratura aumentou de 153,3MPa para 193,1MPa. Comparando com valores encontrados na literatura, a adesão Ti-4Al-6V/TiO2 ficou superior a Ti-4Al-6V/HA nas mesmas condições de deposição / Abstract: The need to improve the surface characteristics of the alloy Ti-4Al-6V used in orthopedic implants, increase researches with the focus into the surface modification, using deposition of ceramic coatings resistant to corrosion, wear and more biocompatible by various methods: electrochemistry, physical vapor, electrophoretic, by sol-gel, biomimetics and by thermal plasma, among others. The plasma spray technique is the process more used commercially because it is fast and reproducible. The bioceramics most used for coating, are calcium phosphate (hydroxyapatite-HA, beta-tricalcium phosphate, o -TCP and a mixture of these two phases). The adhesion of these bioceramics to the bone tissue is quite discussed in literature, presenting a good performance. However, the medical community has some restrictions on the use of metal implants with ceramic coating, since the metal-ceramic interface is considered low. In this work the aim is to study the adhesion metal/ceramic-coated implants in the thermal spray plasma (ATP), using titanium alloy (Ti-6Al-4V) coated with titania (TiO2) with and without vacuum heat treatment in order to check a possible improvement this adherence. The ceramic used in this work was the titania, since it is biocompatible and bioactive, and it is quite used to coat dental implants. For the execution of the work were made several specimens, which were coated with titania by plasma thermal spray, heat treated and characterized according to procedures and standards contained in scientific papers related to guide the proposed subject. The following characterization techniques it were used: particle size analysis of ceramic powders, X-ray diffraction, analysis of the porosity, optical microscopy and scanning electron microscopy, scanning the roughness of the samples. Special emphasis was given to tests of metal-ceramic adhesion: adhesion assays for tensile, bending and scratching. Micro hardness tests carried out, however the results were not significant. The summary of this project were that this alloy present a good quality coated by titania. The methods of increase the adhesion, showed a slight improvement of these characteristics by vacuum heat treatment, the result of the scratching test showed that the critical load increase to 62N instead 53N, when analyzed the results of tensile test it also had an increase 17,4MPa instead 10,5 MPa, the bending test presented higher results 193,1MPa in contrast to 153,3MPa for the samples without treatment. Compared with values found in the literature, the adherence of Ti-4Al-6V/TiO2 was greater than Ti-4Al-6V/HA / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-20T03:18:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zolotar_MayardSamis_M.pdf: 2802321 bytes, checksum: bd2ca9ea0da4ed93caf8c6d64d82e3bc (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Há cerca de dez anos, vem sendo estudada a utilização de cerâmicas à base de zircônia em próteses totais de quadril, bem como em implantes dentários, devido a sua elevada tenacidade à fratura e resistência ao desgaste, superiores às da alumina, material tradicionalmente empregado na confecção dessas peças. Entretanto, a degradação de suas propriedades mecânicas ao longo do tempo, quando em presença de meio aquoso, através de mecanismos ainda não bem determinados, deve ser levada em consideração. A controvérsia existente na literatura reforça a necessidade de um estudo mais cuidadoso quanto a viabilidade da utilização desse material em aplicações que requerem propriedades mecânicas otimizadas em meios comprovadamente agressivos. Este trabalho tem como objetivo avaliar a degradação da microestrutura e da tenacidade à fratura de cerâmicas à base de zircônia tetragonal policristalina com adições de ítria em meio aquoso fisiológico. Os efeitos do teor de ítria, tempo e temperatura de sinterização e tempo e temperatura de envelhecimento em solução de Ringer em materiais cerâmicos à base de Y-TZP, foram estudados através de análise de difração de raios-x e microscopia eletrônica de varredura da superfície das amostras. A tenacidade à fratura desse material após o ensaio de envelhecimento foi medida através da técnica de impressão Vickers. Na execução dos experimentos, foi utilizado o planejamento fatorial a dois níveis, sendo os resultados analisados segundo o algoritmo de Yates. Entre as variáveis principais, o teor de ítria apresentou efeito mais pronunciado na redução da tenacidade à fratura desse material, o mesmo acontecendo para a temperatura de envelhecimento com relação à degradação da microestrutura. / Abstract: Recently, several studies have been focused on the use of yttria doped tetragonal zirconia polycrystal ceramics (Y-TZP's) as a biomaterial for the manufacturing of ceramic femoral heads and dental implants, because of their higher fracture toughness and strength when compared to alumina. However, there is still some controversy about the time dependent deterioration of the mechanical properties of zirconia ceramics, due to a phase transformation in aqueous environment. The present work aims at the study of possible time dependent changes on the fracture toughness and microstructure of two Y-TZP ceramics with different yttria contents, when immersed in Ringer's solution. The effects of yttria content, sintering time and temperature and immersion time and temperature on the tetragonal phase content and microstructure of these ceramics were studied, using x-ray diffraction analysis and SEM of the sample surface. Also, their fracture toughness was measured before and after aging in Ringer's solution using the Vickers indentation technique. The set of experiments envolved in this study was planned using a two level - four factor factorial design, and the results were analyzed using the Yates algorithm. Among the main variables, the yttria content showed the greatest effect on the fracture toughness reduction of the samples studied, the same applying to the immersion temperature on what concerns the increase in the microstructural degradation of the samples after aging in Ringer's solution. / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-24T04:11:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 257750.pdf: 1702282 bytes, checksum: 6beff43e4a7cb06be67808b430fa5be5 (MD5) / O presente trabalho teve como objetivo avaliar a incorporação do resíduo sólido (lodo) da estação de tratamento de efluente proveniente da etapa de pintura da indústria automobilística para obtenção de um produto cerâmico. A grande quantidade de lodo formado por empresas do ramo desperta preocupação em relação ao descarte destes resíduos, tendo em vista os efeitos nocivos que podem causar quando dispostos de forma inadequada no meio ambiente. O processo de queima conjunta do rejeito sólido com materiais argilosos retém os elementos metálicos e inorgânicos potencialmente perigosos contidos no rejeito. Além disso, aproveita a energia química contida na fração orgânica do rejeito, com economia de energia na queima; produzindo um produto com retorno econômico. O lodo foi adicionado à argila em percentuais de 0, 5 e 10%. Corpos-de-prova foram elaborados por prensagem manual em 3 diferentes pressões de compactação (300 Kgf/cm2, 350 Kgf/cm2 e 400 Kgf/cm2) e posteriormente submetidos ao processo de queima em temperaturas de 800 ºC, 1000 ºC e 1200 ºC, seguindo um planejamento fatorial parcial de 3 fatores e 3 níveis. O estudo da influência destas variáveis sobre as propriedades que indicam a qualidade do material cerâmico foram avaliadas através da análise de variância (ANOVA) e visualizadas com o auxílio de gráficos de curvas de nível. Com base nos resultados, verificou-se que é perfeitamente possível construir materiais cerâmicos com até 10% de adição do resíduo na massa sem alterar significativamente a qualidade das propriedades físicas do material (retração linear, densidade aparente, absorção de água e resistência mecânica à flexão), sendo que em algumas delas a adição de 5% do resíduo mostrou ser equivalente àqueles materiais produzidos com 100% de argila (sem resíduo). Para a produção de telhas, apenas materiais queimados acima de 1000 ºC são capazes de atender as especificações exigidas, podendo estes ser compostos por até 10% de resíduo. The present work has as goal evaluate the incorporation of the residual solid part (mud) of an treatment station into the affluent stage of automobilist painting industry on clay for the production of a ceramic product. The great quantity of mud formed for enterprises from the same line of business brings out concern related with the discard of those residual forms, considering the harmful environment effects when incorrectly discarded. The process of jointly burning of solid rejects with clay material holds the metallic elements and inorganic potentially dangerous inserted into the reject material. Moreover, it makes use of the chemical energy inserted into the organic fraction of the reject material, with a reduction of energy in the burning process; producing a product with economical return. The mud was added on the clay with a chemical content of 0%, 5% and 10%, sampling were elaborated for manual pressure in three different press of compactation (300Kgf/cm2, 350Kgf/cm2 e 400 Kgf/cm2) and afterward submitted to the burning process on temperatures spotted in 800 ºC, 1000ºC and 1200 ºC, following an partial factorial planning of 3 factors and 3 levels. The study of the influence of those variables on the attributes which indicate the quality of the ceramic material were evaluated through the analysis of variants (ANOVA) and visualized with the support of surface graphics of answer. Based on those results, it was verified that it is perfectly possible build ceramic materials with until 10% on addition of residual into the mass without significantly alter the quality of physical attributes of the material (linear retraction, apparently density, absorption of water and mechanical flexion resistance), being that in some of them the 5% adding of the residual form demonstrated be equivalent at the materials produced with 100% of clay (with no residual form). To produce roofing tiles, only materials burned over a 1000 ºC are able to fill the demanded specifications, being those composed up to 10% of residue.

Orientadores: Antonio Celso Fonseca de Arruda, Aron Jose Pazin de Andrade / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T06:51:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bock_EduardoGuyPerpetuo_M.pdf: 3873649 bytes, checksum: 91eb2ac5543b164e576ca7a5e61d6a45 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Uma bomba centrífuga implantável foi projetada e construída para assistência ventricular de longa duração no tratamento de pacientes portadores de doenças cardiovasculares. A metodologia utilizada foi a de testes de desempenho ¿in vitro¿ compostos de testes de atrito para seleção de materiais para os mancais de apoio, testes de desempenho hidrodinâmico da bomba e testes com sangue humano para a verificação da hemólise causada no bombeamento. Os primeiros testes foram realizados com uma bomba centrífuga não implantável, normalmente utilizada em cirurgias cardíacas, para a determinação do posicionamento do orifício de entrada da bomba. Foram realizadas simulações numéricas por computador para dimensionamento da bomba. Testes de atrito foram feitos para a seleção de materiais do sistema de mancais de apoio proposto para alcançar a durabilidade necessária. Testes de desempenho hidrodinâmico foram utilizados para determinar o melhor desenho para o rotor da bomba. Seu desempenho foi comparado com uma bomba não implantável e com uma bomba implantável similar americana e apresentou melhores resultados que ambas. Testes com sangue foram feitos para quantificar os danos causados aos componentes do sangue pela bomba. O seu índice normalizado de hemólise foi de 0,0054 mg/100L, considerado excelente por se encontrar próximo do limite mínimo encontrado na literatura: entre 0,004 g/ 100L e 0,02 g/ 100L. Como trabalhos futuros, serão feito testes com animais para que a bomba centrífuga implantável possa ser utilizada em pacientes / Abstract: An implantable centrifugal blood pump was developed for long-term ventricular assistance in cardiac patients. In vitro tests were performed, as wear evaluation, performance tests and hemolysis tests in human blood. Preliminary tests were performed with a non-implantable pump in order to properly locate the inlet port. Numerical computational simulations were performed in order to predict its best geometry. Wear evaluations helped to select the best materials for double pivot bearing system proposed to achieve longer durability. Performance tests pointed the best impeller geometry. The implantable centrifugal blood pump was compared with other two blood pumps. One is a centrifugal blood pump for cardiopulmonary bypass and the other is a similar implantable device. The proposed implantable centrifugal blood pump showed the best performance. But, its results showed a strong descendant curve in high flow. Other prototype was manufactured with a different inlet port angle to overcome this problem. The normalized index of hemolysis (NIH) tests was performed with human blood pumped in an In Vitro closed circuit (mock loop) in normalized conditions, as flow of 5 L/min and total pressure ahead of 100 mm Hg. After six hours, NIH measured 0.0054 mg/100L that can be considered excellent since it is close to the minimum found in literature (between 0.004 g/ 100L e 0.02 g/ 100L). As future work, in vivo test will be performed with the implantable centrifugal blood pump looking forward to implant it in patients / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-16T07:21:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T18:58:38Z : No. of bitstreams: 1 143748.pdf: 1604063 bytes, checksum: ac0b4fc7042d669fea655930b2eb4398 (MD5)

Orientador: Anselmo Eduardo Diniz / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-07T19:18:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferrer_JorgeAntonioGiles_D.pdf: 4540427 bytes, checksum: 047f6383d5c609fa0233000c16e0843b (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: A maior parte dos estudos sobre o processo de fresamento frontal aborda a usinagem de superfícies planas sem descontinuidades, o que na prática dificilmente acontece. Normalmente existem superfícies interrompidas com furos, superfícies estreitas que são usinadas com fresas de diâmetro grande, devido a uma pequena porção de largura maior, superfícies com rebaixos de 90o, o que faz com que todas as outras superfícies tenham que ser usinadas com uma fresa com este ângulo de posição, etc. Este trabalho pretende abordar alguns problemas gerados pelo fresamento de superfícies como as citadas. Assim, os ensaios deste trabalho foram realizados em peças de ferro fundido do meio produtivo (carcaça de compressor do sistema de freio de ônibus), que contém 3 superfícies a serem fresadas com características diferentes umas das outras. No fresamento de desbaste utilizou-se ferramenta de metal duro e cerâmica e analisou-se a influência da velocidade de corte e sentido de usinagem (concordante e discordante) sobre a vida da ferramenta, a produtividade do processo e a potência de corte. No processo de acabamento analisou-se também a influência do desgaste sobre a rugosidade da peça, especialmente usando pastilha alisadora. As principais conclusões deste trabalho foram: a) em operações de superfícies com rebaixo de 90o, em que o corte discordante se inicia com espessura de corte igual a zero, o corte concordante teve melhor desempenho em termos de desgaste da ferramenta; b) superfícies estreitas que são fresadas com fresas de diâmetro grande, devido à existência de uma pequena porção de largura maior, e que não possuem rebaixos para serem usinados, apresentaram melhor desempenho em termos de desgaste de ferramenta quando usinadas no sentido discordante; c) estas superfícies tem maior desgaste quanto maior o número de descontinuidades que possuir; d) no acabamento é possível substituir o processo de desbaste e acabamento por um único passe usando uma pastilha alisadora no jogo de pastilhas de cerâmica / Abstract: Most of the works about face milling are carried out on uninterrupted flat surfaces, which, in industrial practice, rarely occur. Usually what occur are interrupted surfaces with holes, narrow surfaces which are milled with large diameter cutters, due to a small portion of the surface with larger width, surfaces with corners of 90o, which makes mandatory the use of a 90o cutter, etc. This work deals with some problems generated by the milling of surfaces like those. So, the experiments of this work were carried out in parts of gray cast iron used in industrial production (block of compressor of a bus brake system), which contain three surfaces to be milled, with different features. In the rough milling tests, carbide and ceramic tools were used and the input variables were cutting speed and cutting direction (up and down milling). Their influences on tool lives, process productivity and cutting power were analyzed. In the finish milling tests, besides these parameters, workpiece surface roughness was also analyzed. The main conclusions of this work were: a) in the milling of surfaces with 900 corners, in which the up milling initiates with chip thickness equal to zero in each cutting edge, the down milling presented better performance in terms of tool wear; b) narrow surfaces which are milled with large diameter cutter, due to the fact that they present a small portion with larger width and which do not have corners to be machined, presented better performance in terms of tool wear when milled using up milling; c) the higher the number of interruptions of these kind of surfaces, the larger is the tool wear; d) in finish milling it is possible to replace rough and finish pass by just one cutter pass using wiper inserts / Doutorado / Engenharia de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica