Este trabalho envolve o processamento de compósitos carbono/epóxi pelo uso da técnica VARTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding). A simulação do fluxo de resina na impregnação do reforço foi realizada pelo uso de um programa comercial, RTM-Worx, visando a obtenção de uma placa e de uma seção em C. Para a realização da simulação foram determinadas experimentalmente a viscosidade da resina epóxi utilizada e a permeabilidade e a fração volumétrica da preforma de tecido de carbono utilizada como reforço. Por meio da simulação do fluxo de resina foram analisadas três estratégias de posicionamento dos canais de injeção e de vácuo no molde para a obtenção de uma viga de seção C. A partir da seleção da melhor proposição este componente foi obtido experimentalmente. Os resultados obtidos mostram que o ensaio de permeabilidade unidirecional realizado apresentou-se adequado, com um bom ajuste linear dos dados. No entanto, os tempos de preenchimento estimados nas simulações foram menores que os experimentais (6% menor para a placa e 11% para a seção em C). Verificou-se ainda que apesar das aproximações feitas nos dados de entrada do programa RTM-Worx, os desvios das simulações foram relativamente pequenos e na faixa normalmente observada em trabalhos da literatura. A etapa de pré-formagem mostrou-se também fundamental para a qualidade final da peça.

O presente trabalho apresenta um modelo matemático para o processo de dobramento contínuo por rolos em chapas metálicas. Para a análise do modelo proposto assume-se a região elastoplástica que, durante o processo, apresenta uma geometria não regular que é considerada, aproximadamente, constante do desenvolvimento do presente trabalho. Considera-se parâmetros importantes no desenvolvimento do modelo proposto, para o processo de dobramento contínuo por rolos, sendo os seguintes: a recuperação elástica da chapa após o processo de conformação; as forças principais do processo e a potência de acionamento. Esses parâmetros são determinados em função das propriedades mecânicas e geométricas de chapa metálica, da geometria da máquina para a execução do processo e dos parâmetros de anisotropia do material que, junto com os parâmetros de atrito entre o rolo e a superfície da chapa metálica, são condições necessárias para o desenvolvimento da presente teoria. No presente trabalho verifica-se, experimentalmente, a performance de vários materiais para diferentes condições de processo e espessuras de chapas. Os materiais analisados são os seguintes: aço inoxidável, cobre, ligas de alumínio e latão. Compara-se os resultados experimentais, obtidos para o processo de dobramento contínuo executado em duas máquinas, e os resultados obtidos por diferentes teorias desenvolvidas por pesquisadores da área de conformação, com os resultados obtidos pela presente teoria. Outros parâmetros relevantes ao processo são apresentados e discutidos durante o desenvolvimento do presente trabalho.

Em meio à crescente concorrência que existe no atual mercado de aviação, torna-se imprescindível aos construtores de aeronaves a constante busca por alternativas de projeto que permitam o aumento da eficiência das aeronaves, bem como a redução de custos de fabricação das mesmas. No projeto de estruturas aeronáuticas há crescente utilização de componentes produzidos com materiais compostos. Entre as principais razões para a utilização destes encontra-se a redução de peso, pois estes materiais geralmente apresentam relações resistência/peso e rigidez/peso superiores às dos materiais puramente metálicos utilizados nas estruturas aeronáuticas, tais como as ligas de alumínio. Não obstante, o potencial dos materiais compósitos em aplicações aeroespaciais comerciais só pode ser plenamente percebido se seus custos relativamente elevados são compensados, explorando sua aptidão inerente para a fabricação direta em grandes estruturas monolíticas, reduzindo significativamente os custos de produção. Desta forma o objetivo aqui proposto é o de avaliar a capacidade produtiva da fabricação de peças estruturais aeronáuticas, dos tipos longarinas e reforçadores, utilizando o processo de conformação a quente a partir de um laminado plano de carbono-epóxi obtido pela disposição manual ou automática das camadas de fibra de carbono. Este trabalho descreve o desenvolvimento do processo de conformação a quente com fibra de carbono pré-impregnada de resina epóxi em molde macho de alumínio, utilizando um dispositivo de conformação a quente com a capacidade de aquecer e conformar o material com auxílio do vácuo. O desenvolvimento deste processo foi divido em revisão bibliográfica, fabricação preliminar de corpos de prova e a fabricação de peças com o dispositivo de conformação a quente, além da estimativa de redução de tempo para a fabricação de uma longarina proposta em material composto, utilizando a conformação a quente e a laminação automática. O trabalho inclui procedimentos de teste e fabricação e os resultados que validam o desenvolvimento do processo de conformação a quente, os quais incluem a verificação da necessidade de aplicação de pré-vácuo para compactação nos painéis manualmente laminados utilizados no processo, a capacidade do aparelho de ultrassom de detectar possíveis defeitos internos gerados pelo processo e a produtividade conseguida pelo novo processo na confecção de peças estruturais aeronáuticas do tipo longarinas e reforçadores frente à técnica de laminação manual.

O forjamento a frio destaca-se dentre os processos de conformação pela possibilidade de obtenção de peças com excelente acabamento superficial e boa precisão dimensional. Em muitos casos, a forjabilidade é determinada pela ocorrência da fratura dúctil e, dessa forma, limitações são impostas por trincas superficiais ou internas de regiões altamente deformadas devido ao fluxo intenso de material. Com o advento dos métodos numéricos, especificamente aqueles baseados no método dos elementos finitos para grandes deformações, têm sido possível com relativo sucesso a análise do processo de forjamento a frio durante a fase de projeto. Entretanto, técnicas numéricas existentes ainda apresentam limitações na predição da ocorrência da fratura. O principal objetivo deste trabalho foi avaliar critérios de fratura dúctil e sua implementação em programas de elementos finitos. Foram realizados ensaios numéricos e experimentais de compressão, para a validação das predições teóricas obtidas a partir de dois critérios de fratura amplamente usados.

Devido à diferença entre os coeficientes de dilatação térmica, são geradas tensões na interface entre os substratos de aço ou carbonetos sinterizados e o filme de diamante depositado. Além disso, o ferro -elemento base do substrato aço- e o cobalto - elemento ligante dos carbonetos sinterizados - possuem efeitos negativos para processo de crescimento de diamante CVD, tanto dissolvendo átomos de carbono da fase gasosa, em função do sub-nível atômico 3d incompleto, como catalisando a formação de ligações sp2 típicas da substância grafite, em detrimento da formação de ligações sp3, típicas do diamante. Neste trabalho são desenvolvidos e aplicados métodos de preparação da interface entre o filme de diamante e o substrato, pela modificação da superfície do substrato ou pela criação de filmes intermediários. Esses métodos são aplicados isoladamente ou em conjunto, sendo avaliadas as características da interface resultante, relativas à cristalinidade, pureza e à aderência do filme de diamante ao substrato. Os métodos de preparação de superfície utilizados têm por objetivo reduzir ou eliminar a dissolução dos átomos de carbono no ferro ou no cobalto dos substratos. O primeiro método avaliado consiste na saturação superficial do aço com carbono e/ ou nitrogênio, para uma profundidade controlada a partir da superfície. Entretanto, só são obtidos resultados limitados. A utilização de um filme intermediário, sobre o qual se poderia obter elevada aderência do filme de diamante e que, além disso, possuísse um coeficiente de expansão térmica intermediário entre o filme e o substrato, seria uma solução adequada às duas condições apresentadas. Devido às características favoráveis ao crescimento de diamante CVD, à elevada aderência ao substrato, ao coeficiente de expansão térmica intermediário entre o do diamante e o do aço, além de sua elevada dureza e resistência mecânica, o filme intermediário de carboneto de vanádio termodifundido mostra-se completamente adequado aos objetivos da interface. Essa aderência é medida por espectroscopia de espalhamento Raman sobre o filme de diamante, que identificou tensões residuais de compressão de 6,9 GPa, transmitidas através da interface entre carboneto de vanádio e o filme de diamante CVD. A elevada aderência do filme de diamante CVD ao aço sugeriu a aplicação dessa interface a um outro substrato, o carboneto de tungstênio sinterizado por cobalto (WC-Co). A grande expectativa quanto à utilização desse substrato surgiu em conseqüência da menor diferença entre os coeficientes de expansão térmica do diamante e do WC-Co, o que resultaria em um filme ainda submetido a tensões de compressão, porém em níveis muito inferiores àqueles observados em filmes depositados sobre aços. Análises por espectroscopia de espalhamento Raman indicam filmes de diamante de ótima cristalinidade e pureza, com deslocamento de 4 cm-1 para substratos de WC-Co, em comparação ao deslocamento de 20 cm-1 para substratos de aço.

A presente tese aborda duas modelagens teóricas para a conformação de Junções em "T" em tubos metálicos de parede fina, utilizando elastômeros. Enquanto um modelo utiliza a teoria do Limite Superior (Upper Bound Theory), outra emprega o método dos blocos (Slab Method) conjugado com a teoria de cascas. Em ambas as técnicas a previsão da carga de conformação, tensões e deformação são possíveis. Para verificação experimental um equipamento especial foi desenvolvido, construído e automatizado, e empregado na conformação de Junções em "T", a partir de tubos metálicos de alumínio, cobre e latão 70/30. O dispositivo foi automatizado de tal forma que o movimento dos estágios dos punções são simultâneos, empregando-se um mecanismo de quatro-barras, que foi projetado especificamente. Tal mecanismo, foi baseado na chamada "Folga do processo", que controla a relação entre a pressão aplicada no tubo e no elastrômero. Medidas de dureza, e análise metalográfica em tubos recozidos e após a conformação mostraram que o processo além de aumentar a resistência do material devido ao encruamento existente, proporcionam uma certa uniformidade das propriedades mecânicas. É também analisada a influência de outras variáveis no processo.