Orientador: Kamal Abdel Radi Ismail / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-14T07:13:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SousaFilho_LourivalMatosde_M.pdf: 2554893 bytes, checksum: 7939c6dc3737b42a91be61a78bbae721 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: No presente trabalho foi estudado numérico-experimental o processo de solidificação de água ao redor de tubos curvos com diferentes raios de curvaturas, diferentes temperaturas de entrada do fluido refrigerante e número de Dean, que quantificam o grau de curvatura do tubo. O principal objetivo fundamenta-se em analisar a influência desses parâmetros na espessura da camada de gelo. A espessura da camada solidificada foi determinada sobre fotos obtidas de câmera que captura as imagens em intervalos de tempo pré-estabelecido e eram posteriormente digitalizadas. O método numérico utilizado para a interface móvel foi a imobilização de fronteira móvel, e as equações diferenciais do modelo foram discretizadas pelo método de volumes finitos. Correlações para Nusselt nas curvaturas, externa e interna do tubo, foram empregadas no modelo. / Abstract: An experimental and theoretical investigation of water solidification around curves pipes with different brine inlet temperatures and Dean numbers, that quantify the curvature ratio of the pipe was preformed. The main objective of this work with the influence of these parameters upon the thickness of the frozen layer once one of the main application of this work consists on to obtain parameters that can be applied in the design of latent heat storage. The thickness of the frozen layer was assayed by photography, namely, a video camera was used in order to obtain images of the frozen layer at chosen time intervals and further digitized. A conductive numerical program has been developed using the moving boundary immobilization technique with the differential equations of the model discretized by the finite volume method. Nusselt correlations for the outer and inner tube curvature were used in this model. / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador : Mauricio Prates de Campos Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-14T01:00:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alcantara_NelsonGuedesde_M.pdf: 10387346 bytes, checksum: 1275008c9b45eb739172f3f1d8014893 (MD5) Previous issue date: 1978 / Abstract: The mould geometry's influence on metals solidification was considered the main factor investigated in this work. Thus extensive bibliographycal review work was carried out on the influence of the cylindrical mould geometry wich yielded very lit ttle information on the matter, and presented rather complex models for solidification of cylinders. Again it became apparent from th~s study that analytical models were not viable for technological solutions due to their mathematical complexity. To solve this problem, experimental equations with known parameters were applied with the intention of determining the correctian factors. so as to equate these experimental equations with the experimental datas obtained in our investigations. The experimentaIs results were obtained primarily for aluminium with two different interfaces metal/mould conditions. In arder to investigate the thermal resistence at these interfaces. The apparatus used in these experiments were: Cooled chill mould.for the purpose of determination of the solidification kinetics of cylinders. and Massive interna I mould to verify the heat build-up lin the mould as well as the salidification kinetics of the metal / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador : Mauricio Prates de Campos Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-14T06:38:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cardoso_AlvaroAzevedo_M.pdf: 2674313 bytes, checksum: 9d040312939dccbee2ae82696a650c57 (MD5) Previous issue date: 1975 / Resumo: O resumo, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The abstract is available with the full electronic document / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Rezende Gomes dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-17T16:36:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sokei_CelsoRiyoitsi_M.pdf: 1679137 bytes, checksum: b60f0f92b9587e0cd0d1b27b40d577ec (MD5) Previous issue date: 1984 / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo teórico-experimental do processo de solidificação de metais em moldes cilíndricos maciços. Inicialmente foi feita uma revisão bibliográfica dos principais métodos de análise de transferência de calor em sistemas metal/molde. Em seguida, utilizando-se de moldes com diferentes espessuras de parede, várias experiências foram das e os resultados experimentais do tempo em função da realiza espessura solidificada foram obtidos. Posteriormente foi desenvolvido um método para análise da cinética de solidificação em moldes cilíndricos com qualquer espessura de parede, e os resultados obtidos com o emprego do mesmo foram comparados com os resultados experimentais. Finalmente são apresentados exemplos de aplicações do método proposto na solução de problemas práticos de fundição. / Abstract: This work presents a theorical-experimental study on the solidification of metals in massive cylindrical moulds. Initially it was made a review of the existing heat transfer methods applied to solidification in metal/mould systems. Using mould with different thickness, many experiments were realized and experimental data of solidification times as function of mould thickness were obtained. A method was developed to analyse the solidifications kinetics in cylindrical moulds with different thickness and the experimental and the predictions furnished by this method were compared with experimental data obtained. Finally are presented examples of application of the proposed method were compared with experimental data obtained. Finally are presented examples of application of the proposed method in the solution of practical problems of foundry process. / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Mauricio Prates Campos Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-15T19:28:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_RezendeGomesdos_D.pdf: 6323201 bytes, checksum: 383c2c12bbbfd23c481c64168a6bec3b (MD5) Previous issue date: 1980 / Resumo: O principal objetivo deste trabalho foi a realização de um estudo teórico-experimental do processo de solidificação em sistemas metal/molde com geometria cilíndrica, visando o desenvolvimento de um método prático e confiável para a análise de parâmetros relativos ã cinética e ã distribuição de temperaturas. Inicialmente foi feita uma revisão bibliográfica crítica e extensiva dos principais métodos de análise da transferência de calor em sistemas metal/molde. Em seguida foi projetado e construído um dispositivo simulador, da solidificação radial em moldes cilíndricos refrigerados. Com o uso deste dispositivo foram levantados dados experimentais relativos a cinética e a distribuição de temperaturas 'durante a solidificação em sistemas metal/molde com geometria cilíndrica. Os resultados obtidos foram analisados comparativamente com as previsões teóricas de um modelo desenvolvido por Garcia e Prates para geometrias planas, de modo a se verificar o distanciamento teórico-experimental em função das alterações introduzidas no processo de solidificação pela curvatura do molde. A partir deste estudo foi desenvolvido um método para análise da solidificação de metais em geometrias cilíndricas sob ponto de vista de cinética e distribuição de temperaturas. Finalmente, para comprovar sua eficiência foram realizadas comparações entre as previsões teóricas obtidas através do método proposto, pela aplicação de técnicas numéricas e analíticas encontradas na literatura, e resultados experimentais obtidos neste trabalho. / Abstract: The main objective of this work was to develop a practical and versatile method for the analysis of rates and temperature profiles during solidification in metal/mould systems with cylindrical geometry by using a theoretical-experimental approach. Initially it was made a review of the existing heat transfer methods applied to solidification in metal/mould systems. A special radial water cooled device was then designed and constructed in order to simulate solidification of cylindrical geometries. By using this experimental set-up experiments were carried out in order to obtain solidification rates and temperature data. The results were analysed comparatively with theoretical predictions furnished by a model developed by Garcia and Prates for plane geometry, that permitted to verify the modifications introduced in the solidification process by the mould curvature. The above mentioned analysis permitted to develop method to analyse the solidification of metals (solidification rates and temperature profiles) in cylindrical geometries. Finally, to assess the realibility of the proposed method, it was compared with analytical and numerical methods and with experimental data. / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador : Trevor William Clyne / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-16T03:05:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Trevisan_RoseanadaExaltacao_M.pdf: 4229262 bytes, checksum: 7ca64f9ec29911435eae6e4666f5daff (MD5) Previous issue date: 1978 / Resumo: Neste trabalho é proposto um modelo teórico, baseado nos princípios de difusão, para prever mudanças nos gradientes de soluto e dissolução de segunda fase. Resultados obtidos na prática são comparados com os perfis de concentração previstos para vários tempos e temperaturas. Estas comparações são feitas tanto para uma liga monofásica como para uma liga polifásica. No caso da liga monofásica (CU-Ni), as mudanças dos perfis de composição após tratamento térmico se conformam com as previsões de um modo geral, ainda que problemas na resolução, (devido principalmente ao espaçamento dendrítico ser muito pequeno) impeçam um exame quantitativo do comportamento. O sistema polifásico estudado é o AI-Cu. Os níveis de cobre e a incidência da fase 0 (AI2Cu) são examinados. Neste caso com parações quantitativas comprovam o modelo proposto e que a dissolução da fase 0 é controlada por difusão na matriz. Ne-sta liga é observada a presença de uma outra fase, que é especulativamente identificada como CU2FeAI7. A dissolução desta nova fase é muito lenta, sugerindo a presença de uma barreira de dissolução interfacial. De vido a isto a uniformização da distribuição de Cu é bastante prejudicada. As implicações para processos práticos são considerados / Abstract: For a given solidification structure it is important to be able to predict the effect of any heat treatment on that structure. This is of particular importance in terms of changes in solute distribution and dissolution of non-equilibrium second phase, which have a major influence on the mechanical properties. In this study, a mathematical model is outlined, describing diffusional processes during homogenization in a volume element, and çomparison made. between theory and experiment for different treatment times and temperatures. These comparisons were made for both single and multiplephase alloys. For the single phase case (Cu-Ni), the changes in interdendritic solute profile with treatment broadly followed the predicted behaviour, although quantitative comparison was somewhat impeded by resolution problems, principally causedby the very fine dendrite arm spacing of the material used. The multi-phase system studied was AI-Cu, the solute profiles of copper and incidence of the 0phase (A12Cu) being examined. In this case quantitative comparisons éonfirmed the validity of themodel, including the incorporated assumption that the dissolution of the 0 phase is controlled by diffusion in the matrix. In this alloy, another phase was observed at a relatively hign incidence leveI, which was tentatively identified as CU2FeA17. The dissolution of this phase was very slow, suggesting the presence of an interfacial barrier to dissolution. The implications of these observations were considered in practical terms / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Mauricio Prates de Campos Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-16T03:19:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Garcia_Amauri_M.pdf: 2175303 bytes, checksum: 6f91cb884aabca751d9613d32cbfb82e (MD5) Previous issue date: 1975 / Resumo: Efetuou-se inicialmente uma revisão das teorias existentes relativas à transformação eutética, relacionando-se as características estruturais dos eutéticos com os parâmetros da solidificação capazes de condicionar a estrutura final, particularmente a velocidade de solidificação e o gradiente térmico no liquido. Posteriormente determinou-se experimentalmente estes parâmetros com solidificação realizada na forma unidirecional ascendente em um sistema metal/molde refrigerado, utilizando-se como material - tipo o eutético Sn-Pb. Foram feitas as seguintes verificações experimentais: (a) a influência da aplicação de recobrimentos isolantes na interface metal/molde sobre a cinetica de solidificação; (b) medida dos coeficientes de transmissão de calor da interface metal/molde para as diversas condições de contato térmico utilizadas; (c) solidificação com o eutético superaquecido, para determinar-se o comportamento do gradiente térmico no liquido sob diferentes condições de contato termico; (d) efeito dos parâmetros operacionais do processo de solidificação sobre a estrutura resultante. Finalmente, verificou-se a aplicabilidade do modelo unidirecional parabólico, para a determinação do tempo de solidificação de lingotes, para o caso do eutetico Sn-Pb. / Abstract: Firstly it was done a general review of the existing theories about the eutectic transformation, correlating the eutectic structure characteristics with the solidification parameters that make possible the control of the final structure, particularly the velocity of solidification and the thermal gradient in the liquid. After that, these parameters were experimentally determinate, being the solidification done in an unidirectional ascendant way in a water cooled metal/mold system, using the Sn-Pb eutectic as the standard material. It was done the following experimental verifications: (a) the influence of coatings applied at the metal/mold interface upon the kinetics of solidification; (b) measurement of the heat transfer coefficient of the metal/mold interface for different conditions of thermal contact; (c) solidification with the eutectic superheated in order to determine the behaviour of the thermal gradient in the liquid for the different conditions of thermal contact at the metal/mold, interface; (d) the influence of the solidification process operational parameters on the resulting structure. Finally, it vias verified the applicability of the parabolic unidirectional model for the determination of the solidification time of ingots, in the particular case of the Sn-Pb eutectic. / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

As empresas que fabricam aços especiais necessitam superar desafios para se manterem competitivas e lucrativas no mercado, já que o aço passou a ser considerado um “commodity”. Sendo assim, a busca por novas tecnologias e conceitos, para seguir no mesmo ritmo das demandas oriundas da grande competitividade, indiscutivelmente se tornou extremamente necessária para que as empresas consigam manter seus preços em patamares competitivos e diferenciados. Este trabalho busca a avaliação de novos conceitos de configurações de molde no lingotamento contínuo de uma aciaria elétrica, verificando quais suas vantagens e desvantagens em relação à qualidade do tarugo produzido via lingotamento contínuo, levando em consideração o seu processo produtivo e o resultado final para o negócio. Sendo assim, realizaram-se testes com nova configuração de molde para a seção quadrada de 240mm, devido a característica de tarugos oriundos desta seção sofrerem maiores tensões durante o processo de endireitamento em uma máquina de lingotamento com 9m de raio. Os testes foram realizados procurando eliminar o máximo de variáveis de ruídos que pudessem influenciar nos resultados a serem avaliados, assim, fez-se a montagem e instalação do novo conceito de configuração de molde em um veio, para que, posteriormente, fosse possível fazer comparações com os tarugos produzidos nos outros dois veios. Um total de quatro corridas foram lingotadas separadamente, onde foi possível observar o aumento da temperatura de superfície do canto durante o processo de endireitamento, em virtude do novo conceito apresentar um maior raio de canto, assim como uma significante melhora em defeitos relacionados a trincas superficiais e estrutura de solidificação. / Companies that produce special steels need to overcome challenges to remain competitive and profitable in the market, since the steel has been considered a "commodity". Thus, the search for new technologies and new concepts, to follow right along with demands coming from the highly competitive, arguably has become extremely necessary for companies to be able to keep prices in levels competitive and differentiated. This work evaluates new concepts of moulds for the continuous casting of an electric melt shop, checking their advantages and disadvantages in relation to the quality of billet and to the productive process and, consequently, the business the company. Therefore, some tests were performer with the new configuration of mould for the 240mm square section, because billets from this section suffer greater stress during the straightening process in a casting machine with 9m radius. The tests were performed seeking to eliminate as many noise variables that could influence the results as possible. Then, became the assembly and installation of the new concept of setting up a mould came from, so that, later, it was possible to make comparisons with the billets produced in the other two strands. A total of four individual heats were casting, where we observed an increase in surface temperature of the corner during the straightening process, since the new concept have an increased corner radius, as well as reduce defects related to surface cracks and structure solidification were also noticed.

A formação interna da estrutura de uma peça fundida deve determinar as características mecânicas dessa peça, quando em serviço. Dessa forma, torna-se fundamental conhecer e parametrizar os elementos que influem na formação da estrutura do componente sólido, para o desenvolvimento adequado de sistemas de solidificação que permitam conduzir a melhoria da qualidade de uma peça no processo de solidificação. Modelos numéricos podem ser empregados para a determinação da formação estrutural, entretanto estes devem ser aferidos adequadamente para garantir sua aplicabilidade. No trabalho em questão, desenvolveu-se uma metodologia que permitiu a aferição de um modelo numérico para a previsão das condições de resfriamento de ligas de alumínio. Elaborou-se um conjunto de coquilhas e moldes que permitiram o acoplamento e verificação da estrutura formada na solidificação em diferentes situações de resfriamento, observando principalmente a direção de extração de calor e a taxa de resfriamento associada. O modelo numérico aplicado respondeu coerentemente aos resultados obtidos permitindo a previsão da estrutura solidificada pela observação dos resultados de evolução das isotermas solidus e liquidus no interior dos sistemas.

As propriedades metalúrgicas e mecânicas de uma liga metálica dependem fundamentalmente do fenômeno de solidificação e dos parâmetros associados a este. O trabalho proposto analisa a solidificação em uma primeira etapa para o projeto e otimização de moldes de fundição em areia. Nessa etapa utilizou-se como ferramenta um software comercial e resultados experimentais obtidos na indústria. Em uma segunda etapa do trabalho foi investigado as características de solidificação e suas influencias nas propriedades mecânicas e metalúrgicas de ligas de latão. A liga de latão 60/40, foi vazada em molde de areia com base de cobre objetivando uma condição de solidificação unidirecional. O monitoramento de temperaturas foi realizado utilizando-se termopares do Tipo K posicionados ao longo da altura do lingote. O lingote solidificado foi dividido em várias secções ao longo de sua altura, e para cada secção foram retirados corpos de provas e ensaiados segundo as normas ASTM E 8M-97 e ASTM E 18 – 94 para os ensaios mecânicos (σu, HRB e HV) e ASTM E112 para análise metalográfica. Os resultados da solidificação, como por exemplo o espaçamento dendritico secundário foram correlacionados com o comportamento da transferência de calor no sistema, tomando como parâmetros o gradiente térmico, a velocidade da interface (S/L) e a taxa de resfriamento, os quais foram obtidos experimentalmente. Estas características do processo metalúrgico e os resultados da solidificação foram relacionados com as propriedades mecânicas como a resistência à tração (σu) e a dureza (HRB e HV). Foram obtidas, empiricamente, expressões do tipo σu = f( λ2), HRB = f( λ2) , HV = f( λ2) e σu = f( HRB). Os resultados se mostraram coerentes com os dados da literatura e a relação de Hall-Petch que associa a dureza HRB com o espaçamento dendritico secundario. Palavras Chaves: modelagem em areia, microestrutura, propriedades mecânicas, liga de latão, solidificação, EDS.