Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-16T10:26:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T20:15:07Z : No. of bitstreams: 1 223820.pdf: 3456574 bytes, checksum: 16d2aedc5213cdffe6674907900e32f7 (MD5)

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T07:10:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T23:43:07Z : No. of bitstreams: 1 138112.pdf: 29662876 bytes, checksum: a0d7b2773e333dacfd0110d6912a186e (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico / Made available in DSpace on 2012-10-17T12:39:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T17:40:41Z : No. of bitstreams: 1 178730.pdf: 29886153 bytes, checksum: f9edd5999ab5542a575e5f6041ef52f0 (MD5) / Desenvolvimento de um inserto, ângulos e quebra-cavacos, de aço rápido sinterizado da classe T15, para usinagem. As técnicas de metalurgia do pó que se destacam na obtenção desse material são a prensagem isostática a quente e a sinterização com fase líquida, sendo dado ênfase para a segunda técnica. Para a realização desta pesquisa foram produzidos insertos a partir da sinterização com fase líquida do pó de aço rápido AISI T15. Os mesmos foram temperados e revenidos em três diferentes combinações de temperaturas, quais sejam 1160/540ºC, 1210/540ºC e 1210/560ºC. Os resultados obtidos mostram que a sinterização com fase líquida proporciona excelentes propriedades mecânicas às ferramentas de usinagem. Com a otimização dos ângulos e do quebra-cavacos dos insertos foi possível empregá-los na velocidade de 50 m/min, durante 10 minutos, no torneamento com corte contínuo do aço ABNT 1045 trefilado, sendo a usinagem realizada sem a utilização de fluido de corte e com avanço e profundidade de corte, respectivamente, de 0,2 mm e 2,0 mm. Outra constatação importante foi que a combinação de temperaturas de têmpera e revenimento de 1210/540ºC proporciona maior dureza às ferramentas, mas piora consideravelmente a resistência ao desgaste das mesmas, isto para o processo de usinagem empregado nesta pesquisa

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2012-10-22T17:11:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 251820.pdf: 48042837 bytes, checksum: 57f5bad2bba5c4315bcc7ab9b0b4ca67 (MD5) / Esta dissertação descreve o desenvolvimento de um novo reator de plasma, projetado especificamente para o uso da pulverização catódica que ocorre em descarga elétrica em regime anormal, para promover a modificação da composição química da superfície de peças (enriquecimento da camada da superfície com elementos de liga). No caso de componentes obtidos via metalurgia do pó, é possível processar o enriquecimento durante a etapa de sinterização ou, também, em um tratamento específico após a sinterização. Em um reator de plasma é gerado calor em consequência da colisão de íons e átomos neutros rápidos contra o cátodo da descarga. Quando a única fonte de geração de calor no reator é a descarga elétrica, a temperatura alcançada é função dos Parâmetros da descarga, isto é, a voltagem aplicada, a pressão do gás (ou mistura gasosa), a densidade de corrente e outros parâmetros do processo. Para possibilitar variar a temperatura independentemente dos parâmetros de condução da descaraga elétrica, o equipamento projetado e construído possui, dentro da mesma câmara, o sistema de eletrodos na geometria de ânodo-cátodo confinado para a geração do plasma e um sistema de aquecimento resistivo auxiliar. Uma vez que a voltagem aplicada às resitências elétricas é baixa (10 a 60 V), não ocorre interferência do sistema de aquecimento resisitivo na descarga elétrica gerada entre cátodo e ânodo. O trabalho compreendeu estudos teóricos sobre metalurgia do pó, plasma e metodologia de projetos, bem como a aplicação dos mesmos para a elaboração do projeto. Adotou-se uma metodologia de projetos de produtos industriais baseada nos conceitos implementados por Pahl & Beitz, que corresponde à seqüência de fases: projeto informacional, a partir do qual se obtêm informações necessárias no processo de tomada de Decisões; projeto conceitual, no qual a concepção do produto é escolhida de forma a melhor atender às necessidades requeridas; e na fase do projeto detalhado são elaborados os desenhos técnicos, com suas tolerâncias, bem como são definidas as instruções para a execução do mesmo. Foram também realizados estudos sistemáticos do processo de enriquecimento da superfície com molibdênio de amostras de ferro puro durante sinterização a plasma ou após sinterização. Foram avaliados os efeitos da energia de bombardeamento dos íons, da temperatura de tratamento, da configuração do potencial de plasma na deposição de Mo. Os resultados demonstram que o equipamento desenvolvido é adequado para o uso da pulverização catódica de descarga elétrica anormal para produzir modificação da composição química da superfície de peças, quando os parâmetros do processo são variados de forma controlada. This dissertation describes the development of a new plasma reactor, specifically projected for cathodic sputtering using abnormal glow discharge in order to promote the chemical composition modification on the surface of components (outer layer enrichment with alloying elements). In the case of components produced by powder metallurgy, it is possible achieve the enrichment during the sintering step or else, in a specific treatment after sintering. In a plasma reactor, the cathode is heated by the bombardment of ions and fast neutral atoms. When the only source of heat in the reactor is the electrical discharge, the reached temperature is function of the discharge parameters, i.e., the applied voltage, the gas pressure (or gaseous mixture), the current density and other plasma parameters. In order to vary the temperature independently from plasma discharge parameters, the projected and constructed equipment has, in the same reactor chamber, the electrode system in the anode-cathode confined geometry to generate the plasma and an auxiliary electrical resistive heating system. Since the voltage applied to the resistive heating elements is low (10 the 60 V), there is no interference of the resistive heating system in electrical discharge generated between cathode and anode. The work involved theoretical studies on powder metallurgy, plasma and project methodology, as well as the application of the same ones for the elaboration of the project. A project methodology of industrial products based in the concepts implemented for Pahl & Beitz was adopted. Such a methodology corresponds to the sequence: informational project, essential to taking decisions; conceptual project, in which the product concept is chosen with the aim of attending the required necessities; in the detailed project the drawings are elaborated, with its tolerances, and instructions for the execution of project are defined. Also, systematic studies of the surface molybdenum enrichment process of iron samples had been carried out during plasma sintering or after sintering. The effect of ion bombardment energy, treatment temperature and plasma potential configuration in the Mo deposition had been evaluated. The results demonstrate that the developed equipment is appropriate for cathodic sputtering in abnormal electric discharge to produce modification of the surface chemical composition of parts, controlling the process parameters.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2012-10-23T13:46:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2008 / Made available in DSpace on 2012-10-24T01:19:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 271258.pdf: 4478893 bytes, checksum: 150e33ffcf7e05d66703db1998b49ac0 (MD5) / Com o advento da tecnologia Moldagem de Pós por Injeção (MPI) a fabricação de peças pequenas, complexas, com alta precisão e baixo custo ganhou uma importância comercial crescente nos setores metálicos das principais indústrias tais como a automobilística, médica, aeroespacial e defesa. Usando pós, misturados com ligantes orgânicos apropriadas, MPI transfere flexibilidade, facilidade do uso, e o custo relativamente baixo da moldagem por injeção de plástico aos setores metálicos e cerâmicos. O longo tempo de processamento para obter o produto acabado é, entretanto, uma das principais limitações da utilização mais difundida dessa tecnologia, para a qual uma das principais limitações é a fase de extração, que consiste em remover o ligante orgânico das peças que foram moldadas. A necessidade de extrair com cuidado o ligante, e ao mesmo tempo evitar a deformação devido ao rompimento das partículas do pó, é uma das razões do longo tempo de processamento. Este trabalho de pesquisa demonstra a possibilidade de se utilizar o processo de extração e sinterização assistida por plasma (PADS) como uma adição ao estágio de extração. O sistema ligante utilizado foi baseado em parafina (PW), etil vinil acetato (EVA) e polipropileno (PP). Os experimentos de extração foram realizados variando sistematicamente o tempo de extração, temperatura e a área catódica, de 50 a 100 cm². Os resultados mostraram que a incorporação da extração e sinterização em um mesmo forno traz vantagens relativas à economia de energia, consumo de gás e tempo de processamento. O PADS pode ser usado para extração total do sistema ligante, mas algumas mudanças precisam ser feitas a respeito do sistema de ligante para se obter resultados apropriados de extração. Além disso, os resultados mostram que a taxa de extração da parafina, presente no sistema de ligante atual, pode ser melhorada aumentando a quantidade de elétrons presentes no ambiente do plasma. Tal aumento na geração do elétron pode ser promovido aumentando-se a área catódica. / With the advent of Powder Injection Molding (PIM) technology the anufacturing of small, complex, high-precision and low-cost parts has gained increasing commercial importance in the metallic sectors of major industries such as automobile, medical, aerospace and defense . By using powders, mixed with appropriate organic binders, PIM transfers flexibility, ease of use, and relatively low cost of plastic injection molding to the metallic and ceramic worlds. The long processing time to get a finished product is, however, one of the main restrictions to a more widespread use of this technology, for which a crucial step is the debinding phase, that consists of removing the organic binders from the parts once they have been molded. The need to carefully extract the binder, and at the same time avoid part deformation due to disruption of powder particles, is one of the reasons of such long processing times. This research works demonstrate the possibility of using plasmaassisted debinding and sintering (PADS) process as an add to the debinding stage. The binder system used was constituted of paraffin wax (PW), ethylenevinyl acetate (EVA) and polypropylene (PP). The debinding experiments were carried out varying systematically debinding time, temperature and cathodic area, from 50 to 100 cm². Results have shown that the incorporation of debinding and sintering in the same furnace bring advantages regarding energy savings, gas consumption and processing time. PADS can be extended to full-debinding of feedstocks, but some hanges must be undertaken regarding the binder system in order to obtain proper results in terms of binder extraction. Moreover results show that the debinding rate of paraffin wax, present in the actual binder system, can be improved by increasing the amount of electrons present in the plasma environment. Such an increase in electron generation can be promoted by increasing the cathodic area.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T08:03:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 276264.pdf: 14233541 bytes, checksum: c3ce135b7d8f4ee1a90fe6530aaf6ae7 (MD5) / No presente trabalho foram desenvolvidos aços sinterizados autolubrificantes a seco, produzidos via moldagem de pós por injeção, nos quais o lubrificante sólido é gerado "in situ" durante a sinterização pela dissociação de carboneto de silício (SiC). O carboneto de silício é introduzido ao material na forma de partículas na etapa de preparação da massa de injeção. Na fase inicial do trabalho foi estudada a cinética de dissociação das partículas de SiC em função da temperatura e do tempo, quando misturadas a pó de ferro puro e a pó de ferro+0,8% de carbono. Nestas misturas foram adicionados teores crescentes de carboneto de silício (1 até 5% em massa). O elemento químico Si resultante da dissociação do carboneto de silício enriquece a matriz ferrosa e estabiliza a fase , na qual a solubilidade de carbono é muito baixa (menor que 0,02%); em decorrência, o carbono é retido no local de origem da partícula de carboneto em dissociação. Os estudos da cinética de dissociação mostraram ainda que esta é lenta e que depende, da temperatura, da composição química da matriz e do tamanho de partícula de ambos os componentes da mistura (pó de carboneto de silício e pó de ferro). Tamanhos de partícula da ordem de 10 m se mostraram mais adequados para promover a total dissociação em tempos e temperaturas normais de sinterização. Utilizando estas informações, foram produzidas amostras de aço sinterizado via moldagem de pós por injeção para o estudo do comportamento mecânico e tribológico. Conforme esperado, grande parte do carbono liberado na dissociação das partículas de carboneto de silício é retido no volume originalmente ocupado por estas, levando a obtenção de um aço sinterizado autolubrificante a seco durante a sua sinterização. O carbono resultante da dissociação apresenta-se na forma de folhas finas, com espessura na escala nanométrica, relativamente espaçadas entre si. Grande parte das ligas estudadas possuem um coeficiente de atrito especialmente baixo ( 0,1) associado a uma resistência à tração elevada (de 400 a 1000MPa). Considerando esta larga faixa de propriedades, pode-se dizer que é possível projetar o aço sinterizado especificamente para cada aplicação particular de engenharia demandada, ou seja, de acordo com a função de engenharia particular do componente.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2013-07-16T03:21:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 257288.pdf: 6136997 bytes, checksum: 7ca05a95534a608353ea922338b84dc0 (MD5) / Este trabalho é um estudo da remoção de ligantes poliméricos seguida pela sinterização em ciclo único, via plasma, de componentes produzidos pelo processo de moldagem de pós por injeção, MPI. Foi realizado o projeto de um reator em escala piloto capaz de variar todos os parâmetros da descarga individualmente ou combinados, sem interferência no ciclo térmico. As variáveis adotadas para a descarga foram: tensão de pico, razão de tempo ligado, pressão da atmosfera e composição da atmosfera. Para obtenção de um ciclo térmico estável foi introduzido no projeto um sistema resistivo o qual foi dimensionado de forma a atender às rigorosas exigências do ciclo de remoção e em seguida o de sinterização. As taxas de aquecimento podem variar de 0,15 °C/min a 30 °C/min. A temperatura máxima pode alcançar 1400 °C e o carregamento pode atingir 5 kg. O equipamento foi caracterizado em relação às descargas elétricas e em relação ao aquecimento auxiliar resistivo. O desenvolvimento do reator resultou em uma patente internacional do mesmo. Para a realização dos experimentos foram produzidas amostras por injeção de pós de aço inoxidável ABNT 316L (AISI 316L). Para estudar a remoção de ligantes foram realizados ciclos combinando os níveis das variáveis de processo: tensão de pico (440, 540 e 640 V), razão de tempo ligado (50, 70 e 90% de tempo ligado), pressão (0,5 - 0,9 e 1,3 Torr), teor de argônio na atmosfera Ar - H2 (1%, 8% e 16% de Ar), carregamento do reator (0,5 - 1,0 - 1,5 e 2,0 kg) e a taxa de aquecimento durante a extração (0,5 - 2,0 - 3,5 e 5,0 °C/min). Os ensaios avaliaram a perda de massa de ligante, a corrente elétrica do plasma e as condições internas do reator como depósito de resíduos ou formação de fuligem. A sinterização (efetivamente remoção de ligante conforme ciclo específico seguida de sinterização) foi realizada a 1350 °C por uma hora sob atmosfera inicial de 99% H2 + 1% Ar e 0,9 Torr, 5% de RTL (razão de tempo ligado) e 440 V. Após a sinterização foi avaliada a densificação das amostras e o teor de carbono residual. O equipamento desenvolvido mostrou-se adequado para a realização das pesquisas tendo apresentado excelente controle de todas as variáveis e robustez frente às rigorosas exigências do ciclo de remoção do ligante e às severas condições da etapa de sinterização. Os experimentos mostraram que para os níveis testados e em tensões mais baixas o teor de argônio não apresenta influência significativa sobre o processo de remoção, mas sob tensões mais elevadas intensifica a extração do ligante. Pressões mais altas aumentam a remoção e reduzem os resíduos no reator, mas tendem à formação de fuligem. O aumento da razão de tempo ligado conduz à redução da quantidade de resíduos no reator. O aumento da tensão de pico melhora o processo de extração. De um modo geral, condições que geram aumento da corrente elétrica do plasma tendem a intensificar o processo de remoção e reduzir a quantidade de resíduos. Alguns fatores que aceleram o processo de remoção podem, no entanto, induzir a formação de fuligem. O processo mostrou-se eficiente e rápido. Após a sinterização as amostras apresentaram boa densificação e o teor de carbono residual ficou bastante abaixo do valor máximo permitido para este material.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T19:09:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 313630.pdf: 3545966 bytes, checksum: 8692ddc0fd6f14448855d04c5c0b3552 (MD5) / O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de aços com baixo coeficiente de atrito via metalurgia do pó através de uma rota de processamento que unisse as características metalúrgicas próximas aos aços produzidos por metalurgia do pó via injeção (MPI) com a facilidade e o custo do processo de fabricação via compactação de pós. Assim neste trabalho estudou-se uma rota de granulação de pós, utilizando a matéria prima empregada na MPI e um aglomerante orgânico para formar os grânulos. Os ligantes orgânicos estudados foram a parafina (PW) e o Etileno-Acetato de Vinila (EVA), e devido as características dos polímeros e dos pós empregados, o ligante que apresentou melhores resultados foi o EVA, que manteve os grânulos formados durante o manuseio dos pós granulados. A composição da liga estudada foi Fe+0,6C+3SiC, devido aos melhores resultados encontrados em trabalhos anteriores realizados no Laboratório de Materiais da UFSC. No presente trabalho, foi avaliada a influência do tamanho médio das partículas de ferro e de carboneto de silício (SiC), e as diferenças estruturais do material ao adicionar o polímero como agente formador de grânulos. Os pós inicialmente misturados em um misturador do tipo "Y" foram granulados via granulação a tambor, devido a escala laboratorial em que foi feito o trabalho. Assim que os processos de preparação dos pós foi concluído, partiu-se para a etapa de compactação e sinterização em ciclo único de extração de aglomerante e sinterização dos componentes. As peças foram submetidas a análises materiolográficas, mecânicas e tribológicos onde pode ser verificado que o objetivo do trabalho foi alcançado, as peças produzidas via compactação de pós granulados alcançaram resultados próximos aos resultados da liga de mesma composição produzida via MPI, com um tempo de processamento e custo próximo ao da metalurgia do pó via compactação.<br> / Abstract : The aim of this work was the development of powder metallurgy steels with low friction coefficient made by a new route. It is join metallurgical characteristics of steels produced by powder injection molding (MPI) with facilities and cost of the manufacturing process for compaction powders. In this work, it was studied the granulation of powders using the raw material used in the MPI and organic binder to form the granules. The organic binders studied were Paraffin Wax (PW) and Ethylene-Vinyl Acetate (EVA), and due to the characteristics of the polymers and the powder employed, the binder which presented better results was EVA, which retained the granules formed during the handling until the forming. The alloy composition studied was Fe +0.6 C +3 SiC, due to better results found in previous studies conducted in the Laboratory of Materials of UFSC. In the present study, we evaluated the influence of the average particle size of iron and silicon carbide (SiC), structural differences and with polymer as granulate agent. The powders were initially mixed in a Y-type mixer and they were granulated by tumbling granulation. Once the process has completed, it started the preparation of the compaction powders and sintering in a single cycle of binder removal and sintering of the components. The pieces were metallurgical, mechanical and tribologically analyzed and the aim of the work was achieved. The parts produced via granulated powders compaction achieved similar results to the results of the same alloy composition produced via MPI, with a processing time and cost close to the powder metallurgy via compaction.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T01:22:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Um sistema de ligantes contendo alumina para moldagem por injeção foi testado com diferentes teores de carga sólida. O sistema de ligantes contendo três componentes, ácido esteárico (AE), polietilenoglicol (PEG) e polivinilbutiral (PVB) foi utilizado numa proporção de 2:1 de PEG:PVB e 25:1 de Al2O3:AE. As misturas foram caracterizadas por meio de reometria capilar. A mistura com melhores características para moldagem por injeção foi escolhida para o estudo de remoção de ligantes.