CNPq; CAPES / A limpeza a plasma é uma tecnologia promissora para a preparação de superfícies que receberão tratamentos, pois possui a habilidade de reduzir a quantidade de resíduos orgânicos em uma superfície através da combinação de agentes físicos e químicos. Apesar do interesse tecnológico, seu uso é ainda limitado, pois seus mecanismos ainda não são bem compreendidos. Tal dificuldade se deve à grande variedade química de contaminantes orgânicos, e a complexidade destes, que via de regra são compostos, e não substâncias simples. Esse trabalho busca investigar o efeito das variáveis de processo como potência aplicada, pressão, fluxo de gás e temperatura da amostra, sobre a capacidade do sistema em gerar degradação de uma molécula orgânica. Para acompanhamento da evolução físico-química das amostras tratadas, foi utilizado como contaminante modelo o ácido esteárico (C18H36O2), que é constituído por uma cadeia carbônica linear, com 18 carbonos, contendo em uma das extremidades uma função ácido carboxílico. O estudo experimental foi realizado utilizando uma descarga gerada por fonte de radiofrequência de 13,56 MHz indutivamente acoplada, com misturas gasosas de Ar e Ar-10%O2 e com a amostra imersa na descarga. A taxa de variação de massa foi utilizada como uma caracterização direta do processo de degradação e análises de espectroscopia do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e de ressonância magnética nuclear (RMN) foram realizadas para investigar modificações moleculares residuais. Foi possível obter redução de massa da amostra quando esta é exposta ao plasma para todas as condições de tratamento em que a amostra permaneceu sólida durante a exposição ao plasma. As caracterizações realizadas mostraram que é possível obter uma taxa de gravura elevada, principalmente na exposição ao plasma de Ar-10%O2 e desde que a amostra permaneça em estado sólido durante o tratamento, nenhuma modificação estrutural foi observada. / Plasma cleaning is a promising technology in surface treatments, with the ability to reduce the amount of organic residues in a surface throught chemical and physical interactions. Despite technological interest, its use is limited because its mechanisms still are not entirely understood. Such difficulties are related to the large chemical variety of existent organic contaminants and the use of compounds instead of single molecules. This work aims to evaluate how the applied power of plasma affects its capabilities to degrade an organic molecule. To follow the physic-chemical evolution of treated samples, a chemical model was used, known as stearic acid (C18H36O2), that is a linear chain of 18 carbons with a acid function on a extremity. The experimental study was made by using an inductively coupled RF discharge at 13,56 MHz, with Ar and Ar-10%O2 gas mixtures, being the sample immerse in the discharge. Sample temperature control was made with a water cooling system and introducing steps of plasma on and off during the experiment. Mass variation rate was used as a direct characterization of degradation process. Fourier transformed Infrared Spectroscopy (FTIR) and Nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) were performed to search for residual molecular modifications. In all experimental conditions was possible to attain mass reduction from the sample when exposed to plasma if the sample was kept in the solid state. The material characterization shows the possibility of attain a high etch rate, where no structural modifications are detected.

A deposição de filmes finos pode ser utilizada na modificação e/ou funcionalização de propriedades da superfície de um material, melhorando a resistência ao desgaste (propriedades tribológicas) ou alterando a resistividade (propriedades elétricas). Além disso, os filmes finos apresentam cores diferentes, as quais são interessantes para aplicações decorativas. Os filmes finos de carbonitreto de titânio (TiCxNy) são conhecidos por melhorar a resistência ao desgaste, contribuindo no aumento da vida útil de ferramentas industriais, além disso, os filmes TiCxNy chamam a atenção da indústria devido as cores que podem apresentar. Sua coloração pode variar do amarelo- ouro ao cinza escuro. As propriedades do filme e cor variam de acordo com os parâmetros de deposição e estequiometria dos filmes produzidos. Neste sentido, o objetivo do presente trabalho consiste em avaliar as propriedades, microestruturais, tribológicas e a mudança de cor provocadas nos filmes de carbonitreto de titânio devido as variações do conteúdo de carbono dos filmes, introduzidas pela mudança na mistura gasosa (N2/CH4). As amostras foram analisadas por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia ótica por descarga luminescente, nanoindentação instrumentada, nanoesclerometria e espectrofotometria. Os resultados revelam a variação da cor em uma escala de cores que vai do amarelo- ouro claro até o bronze claro, sendo o amarelo-ouro predominante para as amostras com menor teor de carbono. Os difratogramas sugerem uma estrutura CFC com expanção isotrópica da célula unitária com a adição de CH4 nos processos de deposição. As propriedades mecânicas dos filmes demonstram uma redução da dureza com o aumento de carbono na estrutura dos filmes TiCxNy, porém ocorre uma melhora nas propriedades tribológicas como aumento da resistência ao riscamento com o elevação de CH4 nos processos de deposição. Os resultados obtidos neste trabalho demonstram a possibilidade da produção filmes de carbonitreto de titânio com uma escala de cores e propriedades, sendo a resistência ao riscamento (característica importante para artigos decorativos) elevada com o aumento do conteúdo de carbono na estrutura. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior. / The deposition of thin films can be employed to modify and/or functionalize the properties of a material’s surface, improving wear resistance (tribological properties) or changing the resistivity (electrical properties). Moreover, thin films display different colors, which are interesting for decorative applications. Titanium carbonitride thin films (TiCxNy) are known to improve wear resistance, contributing to the lifespan augmentation of industrial tools and for attracting the attention of the industry for the variation of colors that these films can exhibit. Its coloration varies from gold-yellow to dark-gray. The film’s properties and color vary according to the deposition parameters and film stoichiometry. In that sense, the objective of the present work consist in the evaluation of microstructural and tribological properties and color variation produced in titanium carbonitride films, due to the carbon content variation on these films, in turn induced by variation of N2/CH4 ration in the gaseous mixture. The samples were analyzed by X ray Diffraction, Scanning Electron Micrography, Glow Discharge Optical Emission Spectoscopy, Nanoindentation, Nanosclerometry and Spectrophotometry. Results reveal a film color variation from gold-yellow to light-bronze, with gold-yellow being the predominant color for samples with lower carbon content. The diffractograms suggest a FCC structure with isotropic expansion of the unit cell as CH4 is added to the gaseous mixture during the deposition process. The mechanical properties show a hardness reduction with carbon increase in the TiCxNy films structure, on the other hand, scratch resistance is improved with more carbon present during the deposition process. The results obtained in this work show the possibility to produce titanium carbonitride films with different colors and, at the same time, improve its scratching resistance (important property for decorative props) with the increase of carbon content on the film’s structure.

A modificação superficial de materiais poliméricos tem levado a importantes avanços para a geração de novas aplicações industriais, além de permitir a substituição de polímeros de engenharia por materiais de custo menos elevado. Neste sentido, foi conduzida no presente trabalho a modificação superficial dos compostos PVC-DOA e PVC-DEHP por tratamento por plasma de N2O2, a fim de melhorar a adesão de uma camada metálica de alumínio, depositada por evaporação térmica resistiva, para aplicação em componentes da indústria calçadista [1]. O composto PVC-DOA apresentou maior perda de massa (1,07% p.) do que o composto PVC-DEHP (0,30% p.), além disso, após teste de envelhecimento UV-Vis, em ambos os sistemas metalizados, o sistema PVC-DOA teve a sua superfície alterada, apresentando perda do brilho metálico, tornando-se fosca. Por microscopia ótica percebe-se a alteração da topografia com o aumento da rugosidade. Baseado nestes resultados, somente para o composto PVC-DEHP foram avaliados diferentes de tempos de tratamento por plasma. Análises por ATR-FTIR não revelaram alterações químicas significativas na superfície do composto, além da indicação da presença de hidroxilas (3200-3500 cm-1) e alterações na região das carbonilas (1720 cm-1), após a exposição ao plasma. Por outro lado, análises por AFM revelaram que a rugosidade da superfície é aumentada, apresentando-se constante (46,59 ± 9,51 nm) acima de 240 segundos de tratamento. Efeito similar observado em medidas de ângulo de contato com água, que após uma redução em 36% em seu valor, mantém-se constante (39° ± 4º) para tratamentos com tempos acima de 240 segundos, apresentando-se mais hidrofílica [2]. Micrografias obtidas por MEV da superfície tratada não revelaram mudanças significativas na textura superficial das amostras em função do tempo de tratamento, mantendo o mesmo padrão de ondulações do material original. Alterações químicas não foram observadas por titulação do grupo –NCO, uma vez que, não houve diferença significativa no consumo de NCO tanto para as amostras com e sem tratamento. Tais resultados indicam que o tratamento por plasma produziu modificações químicas e físicas na superfície da amostra, como observado pelo aumento da rugosidade, resultando no aumento da molhabilidade do material tratado. Testes de adesão realizados sobre a camada metalizada, de acordo com a norma ASTM D 3359-09, indicam que o tempo de tratamento por plasma de 240 segundos foi o mínimo necessário para atingir uma adesão suficiente para este sistema, apresentando uma área de material removido inferior a 5%. / The surface modification of polymeric materials has led to significant design advances of new industrial applications, besides allowing the replacement of engineering polymers by lower cost materials. Thus, in the present work, were performed the surface modification of PVC-DOA and PVC-DEHP compounds by N2O2 plasma treatment in order to improve the adhesion of a metallic aluminum layer, deposited by resistive thermal evaporation, for applications in components for the footwear industry [1]. The PVC-DOA compound presented higher weight loss (1.07% wt.) than the PVC-DEHP compound (0.30% wt.), in addition, after the UV-Vis test in both metallized systems, the PVC-DOA compound had its surface modified, showing a loss of metallic luster becoming it matte. The analysis by optical microscopy reveals a topographical modification in the metallic layer presenting an increase surface roughness. Based on these results, only for the PVC-DEHP compound different plasma treatment times were performed. ATR-FTIR analysis revealed no significant chemical changes in the surface of the PVC-DEHP compound, besides the presence of hydroxyl (3200-3500 cm-1) and changes in the carbonyl region (1720 cm-1) after exposure to plasma treatment. On the other hand, analyzes by AFM revealed that the surface roughness of the PVC-DEHP is increased, being constant (46.59 ± 9.51 nm) after 240 seconds of plasma treatment. Similar effect is observed in water contact angle measurements, which after a 36% reduction in its value, its remains constant (39° ± 4°) for plasma treatments with times greater than 240 seconds, doing the surface more hydrophilic [2]. SEM micrographs of the treated surface revealed no significant changes in the surface texture of the samples as a function of the plasma treatment time, maintaining the same waviness pattern of the original material. Chemical changes were not observed by titration of the -NCO group, since there was no significant difference in NCO consumption for both the untreated and plasma treated samples. These results indicate that the N2O2 plasma treatment produced chemical and physical changes on the surface of the PVC-DEHP compound, as observed by increasing the surface roughness, resulting in increased wettability of the treated material. Adhesion tests performed on the metallized layer according to ASTM D 3359-09 indicate that the 240-second of plasma treatment time was the minimum required to achieve sufficient adhesion for this system, presenting a material area removed less than 5%.

Orientador: Maria Clara Filippini Ierardi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-29T03:11:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_UlissesMiguelde_M.pdf: 6146675 bytes, checksum: a098d7fa360e3318b0d61cda9715b8af (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: O laser atualmente é uma eficiente ferramenta para tratamentos de superficie, atingindo uma área restrita, ou seja, alterando propriedades das regiões superficiais sem alterar o material como um todo. Dentre os tratamentos superficiais com laser pode citar-se a Formação de ligas de Superficie (Alloying) e o Formação de Ligas de Camadas Superficiais (Cladding). Esses processos, em função da pequena área afetada pelo calor, propiciam condições para a solidificação rápida, favorecendo precipitação de fases fora do equilíbrio e refino de grão. Essas alterações superficiais podem melhorar a resistência ao desgaste e dureza. O presente trabalho analisa o processo de Formação de ligas de Superficie (Alloying) de uma liga AI Ni sobre substrato de alumínio comercialmente puro. A nova liga de superficie formada é avaliada através da análise da microestrutura resultante, dureza, variação da concentração de Ni na camada e resistência à corrosão / Abstract: Nowadays the laser is an efficient toa} to treat surfaces, getting to a restricted area by altering the propertie~ of thore &lperncial area~, without altering the ma.terial a.~ a. whole. Among~t the superficial laser treatments one can menrion Alloying and Cladding. These processes, because of the small heat affected area, allow conditions to a rapid solidification, favoring the precipitation of phases out of equilibrium and grain refinement. These surface alterations can increase the resistance to wearing and the hardness. The present work analyses the laser AIloying of a AlNi compound over a commercially pure AI substrate. The newly formed surface compound is evaluated by an analysis of the resulting microstruture, porosity, hardness, variation of the Ni concentration in the layer and resistance to corroslon / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Anselmo Eduardo Diniz / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-13T03:28:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ArroyoOsorio_JoseManuel_D.pdf: 25100736 bytes, checksum: 163b1aa900bc2b44578e310b2fccbe2b (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A usinagem é um dos processos de fabricação fundamentais da indústria contemporânea sendo o metal duro recoberto o material mais utilizado na fabricação das ferramentas de corte. A manufatura deste tipo de ferramentas inclui o processamento da superfície do substrato, previamente à deposição do recobrimento, com o objetivo de obter uma elevada resistência de aderência na interface substrato-recobrimento. O método mais difundido com este propósito e o jateamento do substrato com micropartículas de alumina que, embora amplamente utilizado e efetivo, gera poluição, risco à saúde do operador, consome muitos recursos de tempo e mão de obra e apresenta dificuldade no controle da rugosidade. Por outro lado a texturização a laser é uma tecnologia de engenharia de superfície baseada num laser pulsado que modifica a superfície do material através de fusão, evaporação, sublimação e subsequente solidificação. Nesta tese foi explorada a efetividade da texturização a laser como método alternativo ao jateamento na preparação pré-recobrimento da superfície do substrato. Este processo não apresenta poluição, permite o processamento seletivo de áreas especificas da ferramenta e, sendo automatizável, potencialmente utiliza menos recursos de tempo e mão de obra. As ferramentas selecionadas para experimentar foram duas classes de metal duro com recobrimento composto de TiCN+Al2O3+TiN depositado pelo processo MT-CVD, e, na preparação pré-recobrimento da superfície dos substratos experimentais foi utilizado um laser CuHBr pulsado. De acordo com a dinâmica do processo laser utilizado, é possível controlar a rugosidade do substrato e produzir uma grande diversidade de topografias e estruturas de superfície através da variação da intensidade e/ou da quantidade de pulsos do laser. Também foi verificado que o processamento com laser produz sempre transformações do WC, presente no substrato do metal duro, em novas fases não estequiométricas com menor teor de C. Por tentativa e erro, foram determinados dois conjuntos de parâmetros laser que produziram a melhor resistência de aderência avaliada através de ensaios de indentação: 02 pulsos, 410 MW·cm-2 e 64 pulsos, 239 MW. cm-2. Em ensaios de corte, tipo fresamento de topo a seco de aço molde P20 com ferramentas toroidais, foi comparado o desempenho de arestas microjateadas (comerciais) contra arestas texturizadas a laser (experimentais) encontrando uma vida média igual para ambos os tipos de arestas. Na análise detalhada dos mecanismos de desgaste foram encontradas em todas as arestas evidências de difusão, attrition, abrasão, deformação, delaminação, trincas e um mecanismo secundário, chamado desgaste por microfusão do material da aresta. Não houve diferenças notáveis entre as arestas comerciais e as experimentais que fossem atribuíveis ao processo de preparação da superfície do substrato para a deposição do recobrimento / Abstract: Machining is one of the fundamental manufacturing processes of contemporary industry and coated cemented carbide is the most used cutting tool material. Manufacturing of this kind of tools includes the substrate surface processing previously to coating deposition in order to achieve high adhesion resistance in the substrate-coating interface. The most spread out method with this intention is the substrate blasting with alumina micro-particles, which, although so widely used and effective, generates pollution, operator health risks, consumes considerable time and labor resources and presents roughness control difficulty. In the other hand, laser texturing is a surface engineering technology based on a pulsed laser which modifies the material surface through melting, evaporation, sublimation and subsequent solidification. This thesis aims to explore the laser texturing effectiveness as an alternative method for substrate surface pre-coating preparation. This process does not generate pollution, allows selective tool areas for processing and, being automated, it potentially requires less time and labor resources. The tools selected for the experiments were two kinds of coated cemented carbide with a composed TiCN+Al2O3+TiN MT-CVD coating and for the experimental substrate surface pre-coating preparation, a pulsed CuHBr laser was used. With the laser process dynamics used, it is possible to control the substrate roughness and to produce a great diversity of surface topographies and structures by adjusting the intensity and/or the amount of laser pulses. Also, it was verified that the laser processing always produces WC (present in the substrate) transformations in new non- stoichiometric phases with less C content. By trial and error method, two laser parameters sets were determined which produced the best adhesion resistance as evaluated through indentation tests: 02 pulses, 410 MW·cm-2 and 64 pulses, 239 MW·cm-2. In dry face milling cutting tests of mould P20 steel with toroidal tools, it was compared the performance of micro-blasted tools (commercial) against laser textured (experimental) ones finding an equal average life for both tool types. Detailed wear mechanisms analysis showed evidences in all the cutting edges of diffusion, attrition, abrasion, deformation, delamination, cracks and a secondary mechanism, called micro-melting wear of the material of the edge. There were no remarkable wear differences between the commercial edges and the experimental ones which could be attributable to the substrate surface pre-coating preparation process / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Katia Lucchesi Cavalca / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-14T04:10:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_RafaelBittencourt_M.pdf: 2098484 bytes, checksum: e3c06e9d3444778c194664385fd94c5a (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Desde os primeiros estudos numéricos sobre lubrificação em mancais hidrodinâmicos até a atualidade, existiram relativamente poucos trabalhos abordando o problema através do método dos volumes finitos. Na verdade, a maioria dos estudos, na área de lubrificação, utiliza a equação de Reynolds e o método das diferenças finitas para estabelecer o campo de pressão gerado no filme de óleo, mesmo sendo este tipo de abordagem inviável em certos casos, pois para geometrias mais complexas, ou com certas condições dinâmicas do sistema, a qualidade da discretização e a consistência dos resultados gerados pela equação de Reynolds se mostram insuficientes. Sendo assim, este trabalho trata da análise do campo de pressão em um filme gerado através do efeito hidrodinâmico em um mancal radial cilíndrico plano. Para tanto, o fluido de lubrificação é colocado em condição isotérmica e em regime de escoamento laminar. Para avaliar o campo de pressão é desenvolvido um algoritmo que determina a solução através do método dos volumes finitos para a equação simplificada de Reynolds em um domínio com duas dimensões, e segue com as seguintes etapas: construção da malha, integração das equações dentro dos volumes, definição das equações discretizadas, estabelecimento de condições iniciais e de contorno e avaliação do campo de pressão no domínio de cálculo. Outro ponto analisado é a influência de ranhuras nos mancais, as quais trazem novos elementos para o comportamento do mancal, tais como a redução da pressão no filme de óleo e a maior retenção do fluido entre o eixo e o mancal. Ao final, é possível concluir que a grande importância desta abordagem está na similaridade do método dos volumes finitos com a tradicional representação diferencial do escoamento em volumes de controle, tornando mais claros os conceitos físicos envolvidos, outro ponto abordado é a comparação com o método das diferenças finitas e a solução analítica de Ocvirk, com esses resultados é possível avaliar as principais características e vantagens de cada método. Com respeito ao campo de pressão, também é possível chegar aos valores das forças de sustentação do eixo e ainda avaliar os coeficientes de rigidez do mancal, que são fundamentais no estudo da dinâmica de máquinas rotativas. / Abstract: Since the first studies on hydrodynamic journal bearings using numerical methods until today, there has been relatively few studies addressing the problem through the Finite Volume Method. Indeed, the majority of studies in the area of lubrication use the equation of Reynolds and method of finite differences to establish the field of pressure generated in the oil film, even if this type of approach is not viable in certain cases, specially for complex geometries or for certain dynamic conditions of the system. Thus, this work deals with the analysis of the pressure distribution in a film generated by the hydrodynamic effect in a radial radial journal bearing. Wherefore, the fluid lubrication is placed in isotherm condition and laminar flow. To evaluate the pressure distribution an algorithm is developed to determine the solution through the Finite Volume Method for the simplified Reynolds equation in a field with two dimensions, and follows with the steps: construction of the mesh, integration of equations within the volumes, the definition of discrete equations, establishment of initial conditions and boundary conditions and finally the evaluation of pressure distribution in the calculation domain. Another point analyzed is the influence of grooves in the bearings, these grooves bring new elements for the performance of journal bearings, such as to reduce the pressure in the oil film and the greater retention of the fluid between rotor and bearing, this study is highlight also the behavior of the stiffness of the oil film in certain conditions of operation, and this dynamic parameter has high importance in studies of rotative machines response. At the end, it is possible to conclude that the great importance of this approach is the similarity of the Finite Volume Method with the traditional differential representation in studies with fluid mechanics, making clearer the physical concepts involved, another point raised is the comparison with the Ocvirk's analytical solution, allowing to evaluate the main characteristics and the results quality for this numerical method. / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: José Roberto Dale Luche / Coorientador: Aneirson Francisco da Silva / Banca: Fernando Augusto Silva Marins / Banca: Fabricio Maciel Gomes / Resumo: A programação da produção é uma questão muito importante em qualquer empresa de manufatura. Neste trabalho, foi desenvolvido um modelo de programação linear inteira mista para programar a produção de uma área de tratamento de superfície em uma empresa do setor aeronáutico. Uma breve descrição dos processos envolvidos é apresentada. Otimizar o planejamento diário da área de tratamento de superfície não é uma atividade simples, diversas restrições devem ser consideradas no modelo, como o tipo da liga de matéria-prima, a capacidade dos tanques e das gancheiras. Os resultados de planos diários de produção obtidos pelo modelo possuem a combinação ótima de produtos a serem fabricados utilizando os recursos disponíveis em sua capacidade máxima e por consequência aumentando a produtividade da área. Questões técnicas dos processos foram levadas em consideração como restrições uma vez que os produtos foram homologados junto aos fabricantes das aeronaves. Foram realizados experimentos com trinta instâncias reais e outras trinta com demanda acumulada. Os resultados alcançados pelo modelo proposto foram muito superiores quando comparados à prática da empresa, para se ter uma ideia, no período em que foi registrada a menor diferença, o modelo mostra que é possível produzir mais que o dobro do que a empresa produziu com os mesmos recursos, evidenciando que há capacidade produtiva disponível para absorver novos produtos junto aos clientes atuais e futuros / Abstract: Production scheduling is a very important issue in any manufacturing company. In this work, a mixed integer linear programming model was developed to program the production of a surface treatment area in an aeronautical company. A brief description of the processes involved is presented. Optimizing the daily planning of the surface treatment area is not a simple activity, several constraints must be considered in the model, such as the type of raw material alloy, the capacity of the tanks and the glaciers. The results of daily production plans obtained by the model have the optimal combination of products to be manufactured using available resources at their maximum capacity and consequently increasing the area productivity. Technical issues of the processes were taken into consideration as restrictions since the products were homologated with the aircraft manufacturers. Experiments are performed with thirty real instances and another thirty with accumulated demand. The results achieved by the proposed model were much higher when compared to the company's practice, so as to have an idea, in the period when the smallest difference was registered, the model shows that it is possible to produce more than double what the company produced with same resources, showing that there is production capacity available to absorb new products with current and future customers / Mestre

Fundação Araucária; CNPQ / As máquinas-ferramentas são encontradas em diversas indústrias do setor metal mecânico e oficinas. Estas são acionadas por motores de indução trifásicos, os quais estão sujeitos a problemas relacionados à carga aplicada em seus eixos bem como aos distúrbios da alimentação de energia elétrica na rede. No processo de usinagem os parâmetros relacionados à máquina ferramenta, às propriedades do material da peça, à geometria e ao material da ferramenta e ao próprio processo em si, podem interferir no acabamento superficial das peças usinadas. A rugosidade é considerada um dos principais índices de qualidade do produto final nos processos de usinagem, podendo apresentar variações com as alterações do conjugado eletromagnético no eixo do motor. A proposta deste trabalho é apresentar um preditor de rugosidade superficial de peças baseado exclusivamente na corrente eficaz que alimenta o motor de indução trifásico num processo de torneamento, utilizando redes neurais artificiais para analisar o comportamento da rugosidade em função das condições de usinagem empregadas. Resultados de simulação são apresentados e mostram o desempenho da Rede Neural Artificial (RNA) proposta para diversas situações de operação com desequilíbrios de tensões (entre +10% à -10%) e degraus de torque de carga (25 degraus de 1 em 1 Nm) com erro relativo médio (ERM) de 0,0120%. Os resultados experimentais conforme o método da (RNA) proposta para diversas situações de alimentação da rede elétrica: equilibrado, falta de fase e desequilíbrios de tensões (sobretensão e subtensão), mostram elevada capacidade em aproximar o comportamento da variável de saída (rugosidade Ra) com relação aos valores de entrada (correntes RMS das fases A, B e C). O maior erro relativo médio verificado foi de 0,001754%. / The machine tools are found in various metal and mechanical industries as well as garages. They are operated by three phase induction motors, which are subject to problems related to the applied load on their rotors and disturbances concerning to the quality of electrical supply network. Within the machining process the parameters related to the machine tool, the properties of the workpiece material, geometry and material tool and the process itself, may affect the surface completion of the machined parts. The roughness is considered one of the main indexes of the final product quality in machining processes which may produce changes in the electromagnetic torque on the motor shaft. The purpose of this work is to present a predictor of superficial roughness of parts based on the dynamics of the effective current that feeds the induction motor in the turning process using artificial neural networks to analyze the roughness actions according to the machining conditions employed (speed cutting feed and range of the tool tip). Simulation results are presented and show the performance of the Artificial Neural Network (ANN) proposed several operating situations with imbalances of tensions (between +10% to -10%) and load torque steps (25 steps in 1 1 Nm) with mean relative error (MRE) of 0.0120%. Experimental results depending on the method of (RNA) proposed for various situations power grid: balanced, phase loss and voltage imbalances (overvoltage and undervoltage), show high ability to approximate the behavior of the output variable (roughness Ra) with respect to input values (RMS currents of phases a, B and C). The greatest mean relative error of 0.001754% was observed.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-09-24Bitstream added on 2014-06-13T18:34:25Z : No. of bitstreams: 1 damasceno_rf_me_bauru.pdf: 2382441 bytes, checksum: c07ae566c39a8420db844725306f470e (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho teve o propósito de contribuir com informações sobre a aplicação de fluidos de corte na operação de retificação plana de aço, em especial do ano ABNT 4340 temperado e revenido. Desta forma testados e comparados três métodos de lubri-refrigeração, os quais são: MQL (Mínima Quantidade de Lubrificante), convencional e otimizado. Os testes foram realizados em retificadora plana universal, utilizando um rebolo de cBN Vitrificado. Os fluidos de corte utilizados para os testes foram: emulsão com diluição a 5% para os métodos convencinal e Otimizado, enquanto que para MQL utilizou-se fluido sintético. A fim de obter uma análise comparativa dos desempenhos entre os três métodos, o parâmetro profundidade de corte foi variado em três valores (0,02mm;0,05mm e 0,08mm). Os outros parâmetros de corte, os quais foram mantidos constantes. Como variáveis de saída foram analisadas: força tangencial de corte, rugosidade, desgaste diametral do rebolo, relação G, dureza por microindentação, tensão residual superficial da pela e imagens obtidas no Microscópio Eletrônico de Varredura foram também obtidas para analisar a superfície das peças usinadas. Os resultados indicaram que a técnica MQL, permite obter menor desgaste diametral do rebolo, no entanto há prejuízos quanto ao acabamento superficial (rugosidade) em profundidades de corte até 0,05mm, acima deste valor o método MQL mostrou-se incapaz de realizar a lubrirefrigeração de forma eficaz. Já o método otimizado permitiu obter os melhores resultados de rugosidade, menor desgaste diametral do rebolo e induziu menor tensão residual superficial, mas em profundidade de corte de 0,02mm apresentou os maiores valores de força de corte tangencial comparados aos outros métodos. Por fim, o método convencional apresentou resultados medianos em quase todas as variáveis de saída analisadas / This work aims to investigate the comparative efficiency of three different colling and lubrificatins system e applied to surface grinding operation. Systems compared are MQL (Minimal Quantify Lubrification), conventional and conventional optimized. Grinding tests were performed on universal grinding machine using a vitrified cBN grinding wheel for grinding, steel samples of ABNT4340 (grade SAE4340) hardened and tempered to 55HRc. The cutting fluid used for testing was soluble oil at 5% for methods and conventional and conventional optimized and synthetic fluid for MQL technique tested. In order to obtain a comparative analysis of performance among the three methods, the depth of cut parameter was varied in three values (0,02mm, 0,05 mm, 0,08mm), the other cutting parameters were kept constant. Which one output variables investigated were: tangential cutting force, surface roughness, wheel diametrical wear, G ratio, workpiece microhardness and surface residual stress. Images obtained by scanning electron microscopy of the ground surface were used to analyze machined surfaces. The results indicated that the MQL technique allowed to prolong tool life of wheel, however there is damage on the surface finish of machined surfaces (roughness) at depths of cut up values to 0.05 mm. Above this value the MQL method proved did not provide efficiente lubrification and cooling functions. Conventional optimized method showed the best results of roughness, residual stress and least wear of wheel, bur in depth of cut 0.02 mm gave the highest values of tangential cutting force compared to other methods under conditions investigated. Finally, the conventional coolant method presented relatively satisfatory results for most output variables analyzed

O desempenho de componentes de engenharia está intimamente ligado a fenômenos de superfície, pois esta funciona como a interface entre o componente e o ambiente que o cerca. A escolha de um material com propriedades superficiais adequadas é fundamental para a sua funcionalidade. Neste trabalho as propriedades físico-químicas, estruturais e mecânicas do filmes de nitreto de silício depositados por magnetron sputtering reativo com uma fonte de radiofreqüência, antes e após tratamento térmico em 18O2, foram analisadas por diferentes métodos, tais como nanodureza, difração de raios X, perfilometria por reação nuclear ressonante, nanoindentação, espectrometria de retroespalhamento Rutherford, espectroscopia de fotoelétrons induzidos por raios X e reflectometria de raios X. Os filmes de Si3N4 depositados são essencialmente amorfos, estequiométricos e livres de contaminantes para vários parâmetros de deposição, com valores de dureza que variam de 16,5 GPa 22 GPa, dependendo principalmente da temperatura de deposição dos filmes. Depois de realizado o tratamento térmico em 18O2 a 1000 °C, a dureza de filmes converge para 21 GPa, independentemente da temperatura de deposição o que é explicado com base na cristalização dos filmes nesta temperatura de tratamento térmico. Além disso, o oxigênio é incorporado apenas 7,5 nm do filme de Si3N4, formando oxinitreto de silício na superfície do filme, indicando uma boa resistência à oxidação em altas temperaturas. Finalmente, a deformação elástica até a fratura H3/E2, que é um bom indicador da resistência ao desgaste do filme, dobra após o tratamento térmico a 1000 °C. Estas observações mostram o grande potencial do nitreto de silício como um revestimento duro para aplicações em altas temperaturas. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-06-03T19:57:31Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Cristiane Marin.pdf: 10200632 bytes, checksum: 55a17a7df0f8900cefa2a80a1fe4c086 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-03T19:57:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Cristiane Marin.pdf: 10200632 bytes, checksum: 55a17a7df0f8900cefa2a80a1fe4c086 (MD5) / The performance of engineering components is closely tied to surface phenomena, because it acts as an interface between the component and the environment that surrounds it. The choice of a suitable material with surface properties is critical to its functionality. In this study the physicochemical, structural and mechanical properties of silicon nitride films deposited by radio frequency reactive magnetron sputtering before and after thermal annealing in 18O2 were analyzed using different methods, such as nanohardness, X-ray diffraction, profilometry resonant nuclear reaction, nanoindentation, Rutherford backscattering spectrometry, photoelectron spectroscopy and X-ray induced X-ray reflectometry The Si3N4 films deposited are essentially amorphous, stoichiometric and free of contaminants for various deposition parameters, with hardness values ranging from 16.5 GPa 22 GPa, depending mainly on the deposition temperature of films. After 18O2 annealing at 1000°C, films hardness converged to 21 GPa, independently of the deposition temperature, which is explained on the basis of crystallization of the films at this annealing temperature. Furthermore, oxygen is incorporated only in the 7.5 nm film of Si3N4, forming silicon oxynitride on the surface of the film, indicating good oxidation resistance at high temperature. Finally, the elastic strain to failure H3/E2, which mimics the wear resistance of the film, doubles after the 1000°C annealing. These observations show the great potential of silicon nitride as a hard coating for high temperature applications.