Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Metalúrgica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Mário A. Barbosa

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Metalurgica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Mário Barbosa

Prova complementar para doutoramento, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Neste trabalho, procurou-se investigar a fundição de peças metálicas pelo método de sucção em câmara de vácuo, bem como, estudar características e propriedades de discos de alumínio obtidos por este processo. Experiências foram realizadas com o propósito de obter informações acerca dos parâmetros que devem ser seguidos na operação do equipamento de sucção e sobre a influência de variáveis importantes, corno o grau de superaquecimento, a temperatura inicial da coquilha, a taxa de aspiração e o tipo de liga, nas propriedades das pecas produzidas. Nas condições de realização dos testes de vazamento por aspiracao em câmara de vácuo, os resultados obtidos foram satisfatórios, permitindo a produção de petas com e. sanidade de sejada. Quanto às propriedades dos discos obtidos por aspiração em coquilha, verificou-se ser a estrutura macrográfica do tipo colunar e bi-partida nos degraus. Além disso, comprovou-se a influência das variáveis anteriormente citadas sobre o nível de fluidez. Finalmente, pode-se concluir ser possível a obtenção de discos com espessuras variando de 0,5 a 0,8 mm, quando se usa moldes metálicos pré-aquecidos. / The aim of this work was to study the production of aluminum parts by the counter gravity casting method. The study covers the aspects of the process, like the construction of a vacuum system and the solidifica ti on properties of aluminum(fluidity), as a function of the process parameters. The conclusions show that it is possible to obtain very thin aluminum disks with thickness ranging from 0,5 mm to O, 8 mm, Vlhen using pre-heated metalic molds. It also shows an increase in fluidity in aluminum alloys with the increase of mold temperature, s u perheating degree and aspiration rate.

Este trabalho descreve o método de fabricação de uma liga de alumínio de alta performance visando aplicações a temperaturas elevadas. A composição química básica da liga é : AI -12°/o Si - 5% Ferro ... ' O processo de manufatura empregado para a liga é o de Mechanical Alloying (M.A.). Esse processo utiliza energia através do impacto do meio de moagem (esferas e braços impulsores) com a massa do pó usada para produzir a liga. Envolve mecanismos de fratura e soldagem de partículas até a obtenção de estruturas refinadas, estruturas endurecidas por dispersão, es truturas amorfas e estruturas nanocris talinas, entre ou tras. Esse processo é largamente utilizado em países desenvolvidos. É compatível com os processos modernos de fabricação de pós, como os de solidificação rápida (S.R), Reactio11 1Vlilfitrg (R.M.) ou o método Osprey. É descrito o processo M.A., e são apresentados alguns métodos de caracterização de ligas como análise de distribuição granulométrica, análise de gás residual, densidade aparente, cu rvas de compressibilidade, análise superficial específica (B.E.T.) e análise de difração de Raios-X. São apresentados métodos de consolidação de pós obtidos por VL lechanical Allo_ying, incluindo compactação à frio, sinterização com desgaseificação e forjamento à quente. Apresenta-se uma análise das propriedades de resistência ao escoamento obtidas. É feita uma comparação com as propriedades citadas na literatura para ligas manufaturadas através de métodos convencionais de fabricação (tecnologia do lingote) e para ligas obtidas por outros processos que envol vem a metalurgia do pó.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Ciências e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T18:26:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 270041.pdf: 5257587 bytes, checksum: a6b95ca8c3ba3a3d0dae24d50b49b9e5 (MD5) / Neste trabalho estudaram-se comparativamente o processo de têmpera convencional com processos alternativos de têmpera direta localizada no aço 15B28, para verificar a possibilidade de substituição da têmpera convencional no processo de fabricação de lâminas motoniveladoras. Foi avaliado o efeito da temperatura de homogeneização (reaquecimento) e sem homogeneização após a laminação em três condições de têmpera direta e comparada com a convencional através das propriedades mecânicas e microestruturais. No processo de têmpera convencional, a têmpera é efetuada em todo o perfil e na têmpera direta localizada só em uma região da lâmina. Na têmpera direta localizada foram definidas três regiões para serem estudadas. Como mostra a seguir: região 3, região imersa em água # sujeita ao desgaste durante a utilização, onde apresenta maior dureza , região 2 # intermediária, fica localizada acima da linha d#água com resfriamento ao ar e região1, também com resfriamento ao ar, essa região é onde se efetua os dois tipos de furação (redonda e quadrada) para fixação das lâminas nas motoniveladoras. O estudo mostrou que maiores valores de tenacidade e ligeiramente maiores valores de resistência na região de maior dureza, foram obtidos na condição de têmpera convencional. Estes resultados foram associados ao refino da microestrutura e tamanho de grão austenítico. / In this work it was studied comparatively the processo of conventional quench with alternative processes of direct quench located in the steel 15B28, to verify the possibility of replacing the conventional quench in the manufacture process of grader blades. It was evaluated the effect of homogenization temperature (reheating) and without homogenization after rolling in three conditions of direct tempering and compared with the conventional through the mechanical properties and microstructures. In the conventional process of quenching, the quench is done throughout the profile and direct quench located only in a region of the blade. In the located direct quench were defined three regions to be studied. As shown as follows: region 3, region immersed in water # subject to wear during use, where present greater hardness, region 2 # intermediate, located above the water line with air drilling and region 1, also with air cooling, this region is where it occurs both types of drilling (round and square) for setting the values in motor graders. The study showed that higher values of tenacity and slightly higher of resistance in the region of greater hardness, were obtained on condition of conventional quench. These results were associated to the refining of the microstructure and size of austenitic grain. As the main goal for the industry that has financed this study we have: the improvement of product quality and the reduction of processing cost in the manufacture of grader blades produced by METISA.

No presente trabalho estudou-se a alimentação de placas fundidas em ligas de alumínio com diferentes modos de solidificação. As experiencias realizadas visaram obter alguma informação quanto a influencia de variáveis tais como o grau de superaquecimento, a relação altura/diametro do massalote, bem como - da distancia a ser alimentada, no grau de sanidade das placas ob - tidas. Os resultados desta investigação variavam de acordo com a liga utilizada. O método utilizado para avaliação dos resultados baseou- se fundamentalmente em análises micrográficas, para a quantificação dos microrechupes, e nos cálculos de volume dos pipes (vazios) formados nos massalotes, com o objetivo de avaliar a - eficiência de alimentação atraves do massalote. Verificou-se que, tanto para o Alumínio Puro (A199,5%) como para as ligas Al-Cu e Al-Si, as distancias de alimentação de, respectivamente, 10Ep, 6Ep e 10Ep, indicadas na bibliografia, são validas em função do grau de sanidade exigido da peça. / The aim of the present study was to establish a correlation between feeding characteristics and different modes of solidification of various castings alloys. The main parameters analised were the influence of superheating degree, height/diameter ratio of the feeder, feeding range on the degree of sanity of castings plates. The degree of sanity was evaluated by normal micrographic techniques giving good results in detecting pipes and microporosities. It has heen showed that the normal values for feeding ranges (10Ep, 6Ep and 10Ep for Al, Al-4,5Cu and A1-12Si respectively) given in the literature have given good results as the sanity degree is concerned.

Este trabalho teve por objetivo determinar a ação inibidora do íon borato na corrosão do aço-carbono, em soluções aquosas aproximadamente neutras, arejadas e desarejadas, na presença ou não de ions cloreto, à temperatura ambiente. Através do traçado de curvas de polarização potenciostáticas, de experimentos cronopotenciométricos e cronogalvanométricos, com ou sem riscagem do corpo de prova, e do comportamento do aço comum em ensaios de imersão a longo prazo, concluiu-se que o ion borato possui uma ação inibidora sobre a corrosão do aço, desde que o potencial não seja muito elevado. Observou-se também que o aço sofre corrosão por pites em soluções de borato, mesmo na ausência de íons agressivos e que os pites ocorrem em potenciais tanto mais baixos quanto mais diluídas forem as soluções de borato. Para soluções contendo 1000 ppm de bórax ou mais, o potencial de pite, determinado por técnicas cronopotenciométricas, está acima do potencial de corrosão. Para soluções com concentrações iguais ou superiores a 5000 ppm de bórax, não foi detectada corrosão por pites na faixa de potencial estudada, isto é, desde o potencial de evolução de H2 até o potencial de evolução de 02. A adição de 100 ppm de NaCl à solução contendo 2500 ppm de bórax reduz o potencial de pite de aço comum, em relação ao seu valor na ausência de íon cloreto. / The inhibitory action of the borate ion on the carbon steel corrosion in neutral aqueous solutions both aerated and deaerated in presence or absence of chloride ions at ambient temperature has been studied. Trough potenciostatic polarization curves, chronopotenciometric and chronogalvanometric experiments, with or without scratched samples, and the materiais behavior in long time immersion tests, it has been concluded that the borate ion acts as inhibitor when the potential is not very high. It has been observed too that pitting corrosion occurs in borate solutions even in absence of agressive ions, and at potentials the lower the more diluted the borate solutions. The pitting potential determinated by chronopotenciometric technics for solutions containing more than 1000 ppm of borax is higher than the corrosion potential. For solutions with concentration equal ou higher than 5000 ppm no pitting corrosion has been detected from H2 evolution potential until the O2 evolution potential. Adding 100 ppm of sodium chloride to 2500 ppm borax solution decreased the pitting potential of the carbon steel (as compared with its value in absence of chloride ions).

Durante este trabalho foi construido um sistema experimental de fusão zonal horizontal com a finalidade de purificar metais com ponto de fusão entre 400° e 1200°C. A fonte de aquecimento escolhida foi o aquecimento indutivo, e o metal o alumínio. Uma barra de alumínio foi colocada dentro de um cadinho de grafite alojada dentro de um tubo de quartzo. Para deslocar a zona de fusão o cadinho foi puxado por meio de fios, polias e pesos acoplados a um motor-redutor. As experiências de purificação foram feitas com atmosfera de argônio. Foram produzidas oito barras usando diferentes números de passadas da zona de fusão e velocidade de deslocamento. Os resultados obtidos pelos métdos de análise empregados mostraram-se satisfatoriamente concordantes com a teoria e com os resultados registrados na literatura. / In this work was developed a zone melting experimental set-up to purity metals with melting point between 400°C and 1200°C. Induction heating was used to create the molten zone in an alimunum bar, which was contained in a graphite crucible inside a quartz tube. The molten zone travelled along the bar by moving the crucible pulled mechanically in an atmosphere of purified argon. To check the purification efficiency with that equipment, various velocity values and passes of the molten zone were used (between 20 min/h and 220 mm/h). The results obtained for residual Fe, Si, Cu, Ni and Zn showed that the equipments developed presented a good performance in the Aluminium purification, in good agree ment with the published values.