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 2013-06-26T00:57:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 312827.pdf: 5067936 bytes, checksum: 88d921076039c2d496895a70a7ce52df (MD5) / Neste trabalho estudou-se o efeito da têmpera e revenido nas propriedades mecânicas e microestruturais de aços rápidos obtidos por fundição convencional com processamento termomecânico e metalurgia do pó aplicados em ferramentas para conformação a frio. Nos tratamentos térmicos foram utilizadas duas temperaturas de têmpera (1180 e 1210 °C) e duas temperaturas de revenido (560 e 600 °C). As transformações microestruturais após os tratamentos térmicos foram verificadas por meio de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura com EDS e difratometria de raios X. Por se tratar de aços aplicados em ferramentas para a conformação a frio, duas características se tornam significativas: a dureza que confere resistência ao desgaste e estabilidade dimensional, e a tenacidade que possibilita ao material suportar consideravelmente esforços cíclicos compressivos. O comportamento mecânico das amostras após o ciclo de tratamento térmico foi avaliado através dos ensaios de dureza, microdureza e flexão em quatro pontos. Os ensaios de dureza e microdureza indicaram que as amostras revenidas a 600 °C alcançaram valores inferiores em razão do coalescimento dos carbonetos secundários. Também indicou valores superiores nas amostras obtidas pela metalurgia do pó devido à composição química. Com o ensaio de flexão em quatro pontos foram observadas a energia e a resistência à ruptura transversal superiores 130% e 36% respectivamente nas amostras obtidas por metalurgia do pó. Isto se deve basicamente às características dos carbonetos primários. No teste industrial foi avaliada a vida das ferramentas através do critério de fratura frágil em processo. Os resultados apontaram superioridade nas amostras obtidas por metalurgia do pó e nas amostras revenidas a 600 °C. Isto evidencia o efeito do coalescimento dos carbonetos primários e principalmente secundários com o revenido.<br> / Abstract : The aim of the present work was to examine the effect of quenching and tempering on the mechanical and microstructure properties of high speed steels obtained by conventional casting with thermomechanical processes and powder metallurgy used in cold forming tools. Heat treatments were used two quenching temperatures (1180 and 1210 °C) and two tempering temperatures (560 and 600 °C). The microstructural changes during the heat treatments were examined by optical microscopy, scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy and X-ray diffraction. As these steels are used in cold forming tools, two characteristics become significant, the hardness which gives wear resistance and dimensional stability, and the toughness which enables a material to support the cyclic stress compression considerably. The mechanical behavior of the samples after the heat treatment route was evaluated by hardness test, microhardness test and four-point bend test. The hardness and microhardness tests indicated samples tempered at 600 °C achieved lesser values due secondary carbides coalescing. Also indicated higher values in powder metallurgy samples because chemical composition. Through the four-point bend test were observed higher results of energy and transverse rupture strength 130% and 36% respectively in powder metallurgy samples. These results are due primary carbides characteristics basically. Industrial test evaluated tool life in process by fragile fracture criteria. The results indicated higher values in powder metallurgy samples and the samples tempered at 600 °C. This fact evinced the effect of primary carbides coalescing and mainly secondary carbides coalescing in tempering.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-19T01:39:23Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T04:18:19Z : No. of bitstreams: 1 152300.pdf: 24228749 bytes, checksum: d1275842159e274596bafa4a50929d62 (MD5) / O objetivo do trabalho foi associar o comportamento mecânico estático do material à sua microestrutura e às condições de processamento. Como matéria prima para a fabricação das amostras utilizou-se pó de ferro atomizado Ancorsteel 1000B e pó de níquel carbonila. A pré-sinterização das pré-formas foi realizada nas temperaturas de 680oC, 880 oC, 950 oC e 1120 oC, por 30 minutos, em atmosfera de hidrogênio. Após a pré-sinterização as amostras foram forjadas a frio com 40% de deformação verdadeira, em recalque (upsetting), e sinterizadas (sinterização final) a 850 oC e 1120 oC, por 30 minutos. Os melhores resultados de propriedades mecânicas estáticas foram atingidos com pré-formas de ferro pré-sinterizadas a 880 oC e pré-formas da liga Fe + 3,5% Ni pré-sinterizadas a 680 oC, ou seja, nas temperaturas que conferem maior densificação no forjamento posterior. A recristalização que ocorre durante a sinterização final, após forjamento a frio, aumenta a cinética do processo. O percentual volumétrico de poros, o tamanho, a forma e a dimensão maior dos poros é variável conforme a região da peça e tipo de tensões sofridas durante o forjamento a frio, em cada região. Estas diferenças e seus efeitos devem, portanto, ser previstos no projeto de pré-formas, considerando as regiões mais solicitadas das peças em serviço.

Orientador : Prof. Dr. Paulo Victor P. Marcondes / Coorientador : Prof. Dr. Fred Lacerda Amorim / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa: Curitiba, 29/08/2016 / Inclui referências : f. 237-241 / Área de concentração : Manufatura / Resumo: A tecnologia ISF (Incremental Sheet Forming) se destaca, sobretudo, por utilizar centro de usinagem tradicional para a produção de pequenos lotes de estampados, de protótipos ou de produtos customizados. E, eventuais forças excessivas no decorrer do processo podem comprometer a integridade da máquina, ultrapassar o limite mecânico do punção ou imprimir danos ao compenente em processamento. Assim sendo, a modelagem matemática experimental dos esforços que ocorrem durante a deformação da chapa, torna-se, essencial para a análise técnica/financeira do referido processo. Caso contrário, seria necessário a utilização do processo convencional por intermédio de matrizes e prensas de grande porte, acarretando, possivelmente, maiores custos e tempos. Desse modo, este trabalho teóricoexperimental apresenta o Delineamento de Experimentos (DOE) para a investigação do comportamento das forças de conformação mecânica - Fx, Fy e Fz - no processo de estampagem incremental assimétrica em máquinas CNC, e com ponto único de contato - SPIF - (Single Point Incremental Forming). O principal objetivo foi a concepção da função matemática, por meio da análise de regressão, que melhor representa o modelo teórico da força atuante nesse fenômeno, ou seja, o equacionamento proposto neste trabalho permite, em especial, estimar as cargas máximas presentes na deformação da peça, Fz_pico e FR, nas direções X, Y e Z, a partir dos principais fatores. Os quais: diâmetro da ferramenta dt (mm); ângulo de inclinação da parede ? (°); espessura da chapa metálica t (mm); incremento vertical ?z (mm); e avanço do punção f (mm/min). A ferramenta foi de metal-duro K40, revestida por carbonitreto de titânio alumínio (AlTiCN), e a chapa de aço comercial ASTM A653 CS-A G90. O método estatístico escolhido foi o fatorial 25 completo , com intervalo de confiança fixado em 99% e, ademais, testado o ponto central para averiguar a respectiva linearidade. Dentre os 5 fatores investigados conclui-se: o avanço f não é significativo e pode ser maximizado para a redução do tempo de produção; o diâmetro do punção dt e a inclinação da parede ? são significativos e com leve influência sobre a força; o incremento vertical ?z é significativo com moderada influência sobre a força e, sobretudo, é o parâmetro de processo que deve, primeiramente, ser manipulado para a viabilização da tecnologia; e, por fim, a espessura da chapa t que, naturalmente, é significativa, porém, é especificada pela área de projeto e, nesse sentido, com pouquíssima margem de ajuste. Logo, o principal parâmetro de processo para a otimização da tecnologia ISF tende a ser o incremento vertical, ?z. Palavras-chaves: Estampagem Incremental Assimétrica de Chapas (ISF). Forças de Deformação. Modelo Matemático Experimental. / Abstract: The ISF technology (Incremental Sheet Forming) stands out mainly by using traditional machining center for the production of small batches of parts, prototypes or customized products. And any excessive force in the process may compromise the integrity of the machine, the punch or even could damage the compenente. Thus, experimental mathematical modeling efforts that occur during deformation of the sheet, is essential for technical / financial analysis of ISF process. Otherwise, the use of conventional process by dies and presses would be required, resulting in possibly increased costs and times. This theoretical and experimental work presents the Design of Experiments (DOE) to investigate the behavior of mechanical forming forces - Fx, Fy and Fz - in the process of asymmetric incremental stamping on CNC machines, with single point of contact - SPIF - (Single Point Incremental Forming). The primary objective was to design the mathematical function by means of regression analysis that best represents the theoretical model of force acting in this phenomenon, ie the equation proposed here allows, in particular, to estimate the maximum loads present in deformation piece Fz_pico and FR, in the directions X, Y and Z. Where as the main factors: dt tool diameter (mm); wall angle ? (°); thickness of metal sheet t (mm); vertical increment ?z (mm); and feed of the punch f (mm/min). The tool was a carbide-K40, coated with titanium aluminum carbonitride (AlTiCN), and commercial sheet steel ASTM A653 The CS-G90 was applied. The statistical method chosen was the complete factor 25 with confidence interval set at 99% and, in addition, tested the central point to observe its linearity. Among the five factors investigated follows: the feed rate f is not significant and can be maximized for reducing production time; the diameter dt and wall angle ? are significant and it has slight influence on the forces; the vertical increment ?z is significant with moderate influence on the force, and above all, is the process parameter that must first be manipulated to the viability of the technology; and, finally, the sheet thickness t, of course, is significant, however, is specified by the project area and, accordingly, with very little adjustment range. Therefore, the main process parameter for optimizing the ISF technology tends to be the vertical increment ?z. Keywords: Incremental Sheet Forming. Forming Force. Experimental Mathematical Model.

Silos metálicos para armazenagem de diferentes tipos de produto são muito empregados no Brasil, isso faz com que compreender melhor o funcionamento deste tipo de sistemas estrutural possa levar a soluções mais inteligentes e econômicas. Com esse intuito no presente trabalho estudam-se as colunas de sustentação de um tipo de silo metálico para armazenagem de ração animal. Neste estudo as colunas foram analisadas seguindo as determinações da norma brasileira de dimensionamento de perfis conformados a frio e com modelos numéricos de diferentes níveis de complexidade. Primeiramente se estudou o perfil conformado a frio utilizado nas colunas dos silos através do método das faixas finitas e obtiveram-se as forças axiais de flambagem local e distorcional elástica. Estes valores foram utilizados no método da resistência direta para obtenção dos índices de esbeltez associados a estes modos de flambagem. Foram definidas as forças axiais de colapso, seguindo as metodologias da norma ABNT NBR 14762:2010 (método das larguras efetivas, seção efetiva e resistência direta) para diversos comprimentos do perfil. Foi desenvolvido um modelo numérico para cálculo via método dos elementos finitos, considerando não linearidades materiais e geométricas e imperfeições geométricas iniciais. Os resultados obtidos através deste modelo numérico foram comparados com os obtidos através da norma ABNT NBR 14762:2010. Após ajuste do modelo numérico se realizou um estudo paramétrico para conhecer a influência da rigidez de fixação, entre a coluna de sustentação e o corpo silo, na força de colapso do perfil. São aplicadas diversas condições de contorno com o objetivo de aproximar o modelo numérico das condições reais de fixação da coluna. Finalmente os resultados obtidos são utilizados para determinar a relação entre a força resistente do perfil e a força solicitante na coluna do silo segundo as condições usuais de segurança referentes aos estados-limites últimos determinados pela ABNT NBR 14762:2010. / Tubular steel silos for storage of different product types are widely used in Brazil. The knowledge of these structural systems can result to smarter and economic solutions. In this work is studied the structural columns of some bulk feed tanks with the national standard design code and numeric models with several complexity level. First were studied the cold-formed steel member used in the silo’s columns with the finite strip methods, and were obtained the elastic local/distorcional buckling axial forces. These values were used with the Direct Strength Method to find out slenderness ratios associated with these modes of buckling. The axial collapse forces were defined following the conception of standard ABNT NBR 14762:2010(using the methods of effective width, effective section and direct resistance) for several members’ lengths. A numeric model was development to calculate with finite elements method, considering materials and geometrics nonlinearities with initial geometric imperfections. The results obtained by this numeric model were compared with those obtained by the standard ABNT NBR 14762:2010. After the numeric model adjust, a parametric study was made to know the influences of the connection stiffness between the column and the silo’s cylindrical wall, in the member’s allowable axial strength. Several boundary conditions were applied with the main purpose to approximate the numeric model with the actual columns' end conditions. Finally the obtained results were used to determine the ration between the axial allowable strength and the required load on the silo’s columns by the usual safety conditions using the ultimate limit state determined by the ABNT NBR 14762:2010.

Orientador : Prof. Dr. Paulo Victor Prestes Marcondes / Coorientador : Prof. Dr. Ravilson Antônio Chemin Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa: Curitiba, 10/07/2012 / Inclui referências : fls. 55-56 / Resumo: Atualmente na área de conformação de chapas, espera-se obter o máximo de alongamento com o mínimo de defeitos. Para este fim, são consideradas CLCs (Curvas Limite de Conformação) das chapas metálicas, as quais fornecem uma condição adequada para o limite de estampagem do material, bastando trabalhar em regiões inferiores a elas. Os parâmetros da máquina de trabalho, como aquecimento do óleo e de sistemas, raramente são considerados para levantamento das CLCs, mas estes apresentam influência significativa no processo. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi a adequação da máquina de ensaios para a obtenção da deformação de chapas metálicas no início da estricção, buscando assim um resultado mais preciso da conformabilidade dos principais materiais utilizados na indústria, em especial os aços avançados de alta resistência. Inicialmente foi realizada uma análise da máquina de ensaios onde, aproveitando os sensores de deslocamento e pressão de óleo presentes, determinou-se uma nova programação de controle no CLP (Controlador Lógico Programável), afim de parametrizar pontos que antecedem a ruptura da chapa durante o ensaio de estampagem. Um problema observado, porém, foi que a variação de temperatura do óleo hidráulico influenciou na padronização destes pontos. Desta forma, foram realizados testes de estampagem em diferentes condições de aquecimento da máquina, tornando possível a definição de uma condição precisa de parada da máquina no ponto de estricção do material, sem a influência de parâmetros associados ao equipamento. Nessas condições foi determinada a CLC do aço dual phase DP600 até a sua ruptura e, posteriormente, até o ponto de início da sua estricção, o que permitiu a definição do real limite de conformabilidade deste material. Além desta conclusão quanto ao comportamento do material, considerando os processos industriais, os resultados obtidos permitem ainda a determinação de pontos de ajuste de máquinas mais adequados aos limites de deformação no material. Palavras-chave: Ensaio Nakazima. Curva CLC. Aços Dual-Phase. / Abstract: Currently in the area of steel sheet forming, it is expected to obtain the maximum of elongation with the minimum of defects. To this end, CLCs (Conformation Limit Curves) of the steel sheets are considered, which provide a suitable condition for the stamping limit of the material, by working in regions inferior to them. The parameters of the working machine, such as oil heating and systems, are rarely considered for making the CLCs, but they have significant influence on the process. Therefore, the objective of this work was the adequacy of the testing machine to obtain the deformation of steel sheet at the beginning of the necking, thus seeking a more precise result of the formability of the main materials used in the industry, especially Advanced High Strength Steels. Initially, an analysis of the test machine was carried out, by taking advantage of the displacement and oil pressure sensors present, a new control program was determined in the PLC (Programmable Logic Controller), in order to parameterize points that precede the rupture of the steel sheet during the Stamping test. A problem observed, however, was that the temperature variation of the hydraulic oil influenced the standardization of these points. In this way, stamping tests were carried out under different machine heating conditions, making it possible to define a precise stopping condition of the machine at the point of material stress, without the influence of parameters associated with the equipment. Under these conditions, the CLC of the dual phase steel DP600 was determined until its rupture and, later, until the point of its beginning, which allowed the definition of the real limit of formability of this material. In addition to this conclusion regarding the behavior of the material, considering the industrial processes, the results obtained also allow the determination of set points of machines more adequate to the limits of deformation in the material. Keywords: Nakazima test. FLC. Dual-Phase Steel.

Orientador : Prof. Dr. Paulo Victor Prestes Marcondes / Coorientador : Prof. Dr. Miguel Vaz Júnior; Prof. Dr. Ravilson Antônio Chemin Filho / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa: Curitiba, 15/08/2016 / Inclui referências : f. 104-109 / Resumo: A estampagem tem por finalidade a fabricação de peças a partir de chapas planas. Este processo tem como um dos seus maiores usuários a indústria automobilística, em que a competitividade existente faz com que se procure a redução de tempos e custos. Nas últimas décadas o aumento da concorrência e a crescente demanda por carros mais seguros, econômicos e menos poluentes exigiram das montadoras, siderúrgicas e comunidade científica investimentos na pesquisa de novos aços. O resultado dessas pesquisas foi o aumento significativo na utilização de aços avançados de alta resistência nos automóveis. A utilização destes aços permite trabalhar com chapas mais finas, entretanto o aparecimento de falhas neste material pode ser frequente pela diminuição da espessura. Sendo assim, há a necessidade do estudo do mecanismo de formação e execução das fraturas dúcteis em materiais metálicos. A simulação numérica dos modelos matemáticos que descrevem os mecanismos de falha em materiais dúcteis é uma prática frequente para investigar qual critério de falha, existente na literatura, representa melhor os resultados obtidos em práticas experimentais. Sendo assim, o desenvolvimento de um modelo computacional para simulação e avaliação dos critérios de fratura na simulação dos Aços Avançados de Alta Resistência e o estudo da velocidade no critério de falha, é a proposta deste trabalho. As etapas deste estudo incorporam o levantamento de dados experimentais através da revisão da literatura, escolha dos critérios de falha relevantes, simulação computacional com o desenvolvimento do modelo, implementação do código computacional, verificação do modelo para simulação dos Aços Avançados de Alta Resistência e obtenção dos resultados para formulação das conclusões. Palavras Chave: Conformação. Aços avançados. Fratura dúctil. Critérios de falha. / Abstract: The forming is intended to manufacture parts from metal sheets. This process has as one of the biggest users in the automotive industry, where the existing competitiveness makes them look to reduction of time and costs. In recent decades the increased competition and the growing demand for safer cars, economical and less polluting demanded of automakers, steelmakers and scientific community invested in the research of new steels. The result of this research was the significant increase in the use of advanced high-strength steels in automobiles. The use of these steels allows working with thinner sheets, however the appearance of flaws in these materials can be often reduced by the thickness. Thus, there is necessity to study the mechanism of formation and execution of ductile fracture in metallic materials. The numerical simulation of mathematical models that describe the failure mechanisms in ductile materials is common practice to investigate which failure criteria, in the literature, best represents the results obtained in experimental practice. Thus, the development of a computational model for simulation and evaluation of criteria for fracture simulation of Advanced High Strength Steels and study of speed in the failure criteria is proposed in this work. The steps of this study incorporate experimental data collection, through the literature review and selection of relevant failure criteria, simulation model development, implementation of computer code, verification of the simulation model through the Advanced High Strength Steels and obtaining results for the formulation of conclusions. Keywords: Forming. Advanced steels. Ductile fracture. Failure criteria.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:09:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseCFF.pdf: 8157511 bytes, checksum: ad469458a6fdb92d8f85b92774089eee (MD5) Previous issue date: 2005-06-29 / Universidade Federal de Sao Carlos / The aims of this work were the microstructural and tensile properties characterization of the hypoeutectic spray formed Al-Si 319 and 380 alloys. The alloys were melted by induction furnace, gas atomized with nitrogen and deposited onto a copper substrate. The results were compared with conventionally sand cast Al-Si 380 alloy samples. Spray formed material showed fine and homogeneous microstructure, composed by equiaxial &#945;-Al matrix, silicon particles, Al2Cu and &#946;-AlFeSi intermetallics phases. Higher porosity and lower yield process were obtained increasing the superheating temperature and liquid metal mass flow rate. The extrusion promoted grain refinement by a partial recrystallization process and strong decrease of the porosity. Room temperature tensile tests of the spray formed Al-Si 380 alloy showed both increased strength and elongation when compared with the values observed for conventionally cast counterparts. These results can be ascribed to the refined grain size, silicon particles morphology and smaller &#946;-AlFeSi phases presented in spray formed deposits. Due to the lower silicon content as well as lower porosity in spray formed and extruded Al-Si 319 alloy, this material showed higher values for the ultimate tensile strength and ductility when compared to Al-Si 380 alloy deposits processed by same parameters. / O presente trabalho teve por objetivo a caracterização microestrutural e a determinação das propriedades mecânicas das ligas de Al- Si 319 e 380 conformadas por spray. O processamento foi realizado através da fusão das ligas em forno de indução, da atomização com nitrogênio e da deposição do spray sobre um substrato de cobre. Foi utilizada, para comparação microestrutural e de propriedades mecânicas, a liga de alumínio 380 processada por fundição em areia. A conformação por spray resultou em depósitos com uma microestrutura mais refinada e homogênea sendo composta basicamente por grãos equiaxiais de Al-&#945;, partículas de silício, Al2Cu e agulhas da fase &#946;-AlFeSi. Foi investigada a influência dos parâmetros de processo de conformação por spray da liga 380, constatando-se um aumento da porosidade e uma redução do rendimento com a elevação da temperatura de superaquecimento e da vazão mássica de metal. A porosidade dos depósitos foi minimizada através de processo de extrusão, o qual, também, proporcionou o refinamento de grão através recristalização da matriz. Ensaios de tração a temperatura ambiente, em amostras da liga 380 conformada por spray, apresentaram um aumento relativo nos valores de limite de escoamento e de resistência e um aumento muito significativo no alongamento, quando comparados aos valores obtidos para a liga fundida em areia. Estes resultados foram atribuídos ao refinamento do tamanho de grão, à forma particulada do silício e à redução da razão de aspecto das agulhas da fase &#946;-AlFeSi presentes no material conformado por spray. Quando conformada por spray e extrudada, a liga 319 apresenta valores de limite de resistência e de dutilidade superiores aos apresentados pela liga 380 depositada sob as mesmas condições de processamento, devido às menores porcentagens de silício e de porosidade.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1970.pdf: 9343472 bytes, checksum: 7a263999a493f38c86bf0c9b95df0c2f (MD5) Previous issue date: 2008-08-07 / Universidade Federal de Minas Gerais / The goal of this doctoral thesis was to contribute to the technology of amorphous metals production with dimensions of the order of millimeters or centimeters through the process of spray forming for the ternary Fe66B30Nb4 alloy. First the alloy has been rapidly solidified by "melt-spinning" to produce ribbons and by its comparison with those data from the literature, confirm the adequacy of the procedures used. Then the alloy has been processed by spray forming with the changing of processing parameters for increasing the fraction of solid particles in the deposition. The characterization of both the overspray powders and the deposits have been performed by combination of X-ray diffratometry XRD), scanning electron microscopy (SEM) and transmission (MET) with microanalyses by dispersion of X-ray energy (EDS) and also differential scanning calorimetry (DSC). Mechanical properties were evaluated by testing the hardness and compression resistance. The formation of only 35% of amorphous volume fraction of particles in the size range of 5-20 &#956; m in diameter indicates that the heterogeneous nucleation have been present in the overspray powder solidification and therefore leading to an increasing of the critical cooling rate necessary to suppress the crystallization process. The deposition under high volume fraction of already fully solidified particles fraction observed in the peripheral area of the atomization cone was not enough to guarantee the formation of bulk amorphous parts which has been confirmed in the peripheral area with 0.5 mm in thickness of the deposit, where the formation of amorphous phase reached only 10.6%. Considering that the literature reported 1,5 mm thick fully amorphous sample, here, as in the case of powders, the heterogeneous nucleation has been present. The production of deposit with high amount of amorphous structure needs a spray forming equipment capable of a high ratio G/M and that the whole process can be performed under controlled inert atmosphere. / O trabalho de tese de doutorado buscou contribuir com a busca pela produção de metais amorfos com dimensões da ordem de milímetros ou mesmo centímetros através do processamento de conformação por spray para a liga ternária Fe66B30Nb4. Primeiramente a liga foi processada através da técnica de solidificação rápida de melt-spinning para produção de fitas e uma vez confirmada a adequação dos procedimentos usados para a preparação da liga por comparação com os dados da literatura, a liga foi processada com a variação de parâmetros visando o aumento da fração de partículas sólidas no processo de deposição no equipamento de conformação por spray do Laboratório de Fundição do DEMa-UFSCar. A caracterização dos pós overspray e dos depósitos foi feita através de difratometria de raios-X (DRX), por microscopia eletronica de varredura (MEV) e de transmissão (MET) em conjunto com microanálise por dispersão de energia de raios-X (EDS) e por calorimetria diferencial de varredura (DSC). Propriedades mecânicas foram avaliadas por ensaios de dureza e compressão. A formação de somente 35% de fração amorfa mesmo em partículas da faixa granulométrica de 5-20µm de diâmetro indica que o pó overspray sofreu nucleação heterogênea que presente no processo, eleva a taxa critica de resfriamento para a supressão do processo de cristalização. A presença de alta fração de partículas solidificadas, na região periférica do cone de atomização não foi suficiente para a completa amorfização das partículas, fato esse confirmado na região com 0,5 mm de espessura do depósito, onde a formação de material amorfo alcançou apenas 10,6%, indicando, como no caso dos pós, que ocorreu nucleação heterogênea, pois a literatura reporta 1,5 mm de espessura para essa liga. A obtenção de deposito com estrutura amorfa necessita de um sistema de conformação por spray que possibilite uma alta razão G/M e que todo o processo aconteça em atmosfera controlada.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4579.pdf: 18742148 bytes, checksum: 1608773daed18a47b7aa9187cd4ea6b5 (MD5) Previous issue date: 2012-08-09 / The aim of this work is to conjugate a sort of known processing techniques in to a machining chips recycling route. These are generate during airframe primary parts from AA 7050-T7451, purchased according to AMS 4050H. The main processes assessed in this work were sprayforming, thermomechanical processes and heat treatments. According to the gathered data, the homogenization heat treatment after sprayforming has improved the investigated material properties significantly. The use of hot torsion test was fundamental in order to define the best processing route in order to define a refined microstructure. Beside the hot torsion tests survey, a methodology of experimental data treatment and analysis was developed and used accordingly. And based on these analyses, a new extrusion matrix was designed and manufactured. The new average grain size about 4.0 &#61549;m obtained has presented good correlation with the size predicted by the method developed. Tensile test data has presented higher than the values specified in AMS 4050 H. Preliminary fatigue data has showed a dispersion within the MMPDS-06 (former MIL-HDBL-5), for similar testing condition, and fulfill the AMS 4050H fatigue requirements. / O objetivo deste trabalho é avaliar a conjugação de técnicas conhecidas de processamento para a definição de uma rota de reciclagem de cavacos de usinagem. Estes são gerados durante a manufatura de peças primárias a partir de placas da liga de alumínio 7050-T7451, adquiridas conforme AMS 4050H. Os principais processos utilizados nesta rota de reciclagem dos cavacos foram: refusão por conformação por spray, processamentos termomecânicos e tratamentos térmicos. O tratamento térmico de homogeneização antes da extrusão e a solubilização antes do envelhecimento melhorou significativamente a resposta do material ao tratamento térmico. A utilização do ensaio de torção a quente foi fundamental para definir a melhor condição de processamento para a obtenção de uma microestrutura refinada. Juntamente com os ensaios de torção a quente, uma metodologia de tratamento e análise dos dados de torção a quente foi desenvolvida. Baseado nos dados obtidos, uma nova matriz de extrusão foi projetada. O tamanho médio de grão de 4,0 &#61549;m que foi obtido apresentou boa correlação com as análises do ensaio de torção a quente, para condições semelhantes de processamento. Os resultados obtidos durante a realização dos ensaios mecânicos de tração apresentaram resultados superiores aos especificados na AMS 4050 H. Da mesma forma, os dados preliminares de fadiga do material, mostraram que os dados obtidos estão na mesma nuvem de dispersão dos dados do MMPDS-06 (antigo MIL-HDBK-5), para condições semelhantes de ensaios, e atende aos critérios de fadiga da AMS 4050 H.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4636.pdf: 4081013 bytes, checksum: 43647aa9920214a912b94ee9ef6ce97a (MD5) Previous issue date: 2007-12-19 / Universidade Federal de Sao Carlos / The aim of this work was to determine the microstructure and the mechanical properties of a spray formed Al-Si 380 alloy in different conditions as follow: co-injection of particles containing intermetallic phases, extrusion and heat treatment in the deposits. The wear resistance was also evaluated. The microstructure was determined as a function of two different composition applied in the co-injection, two processing routes (spray formed with or without extrusion) and two heat treatment condition (present or not). The composition of the co-injection particles was selected aiming to improve the formation of &#945;-Al(Fe,Mn)Si instead of &#946;-Al(Fe,Mn)Si intermetallic, with Thermocalc program. The microstructure of the deposit was characterized by scanning electron microscopy (SEM) coupled with microanalysis (EDS) and the length of the needle-like phases (&#61538;-Al(Fe,Mn)Si) was measured. The processing condition that formed the smallest average length of the &#61538;-Al(Fe,Mn)Si was extruded and heat treated. An extra heat was processed with Mg addition in order to improve the precipitation hardening. The samples were tested in tension at room temperature, 100 oC, 200 oC e 300 oC. The wear tests were carried out at a sliding speed of 0,48 m/s and at the load of 500g, 800g and 1000g, in a 2,5 mm diameter samples. The co-injection of the particles containing the &#945;-Al(Fe,Mn)Si phase was effective in decreasing the &#946;-Al(Fe,Mn)Si phase length and promote the increase of the elongation values. The artificial aging heat treatment was effective in increase the yield and ultimate tensile strengths without decrease significantly the elongation. The Mg addition promoted an additional increase of the yield and ultimate tensile strengths. The wear tests show that no statistical difference was observed among the evaluated samples, according to test parameters selected. / Este trabalho teve por objetivo determinar a microestrutura e as propriedades mecânicas da liga Al-Si 380 processada via conformação por spray, em diferentes condições, a saber: co-injeção de partículas contendo fases intermetálicas, extrusão dos depósitos e tratamento térmico. Foi avaliada também a resistência ao desgaste. A microestrutura foi determinada em função de duas composições diferentes que foram empregadas para co-injeção, duas condições de processamento (conformado por spray com e sem extrusão) e duas condições de tratamento térmico (presente/ausente). A composição das partículas co-injetadas foi projetada objetivando a formação da fase intermetálica &#945;-Al(Fe,Mn)Si em detrimento a &#946;-Al(Fe,Mn)Si, com emprego do programa Thermocalc. Os depósitos da liga Al-Si 380 foram caracterizados por MEV/EDS e as fases com morfologia de agulha (&#946;-Al(Fe,Mn)Si) foram mensuradas. A condição com menor comprimento médio das partículas da fase &#946;-Al(Fe,Mn)Si foi extrudada e tratada termicamente, além de sofrer adição de Mg em uma das condições. O ensaio de tração foi realizado à temperatura ambiente, 100 oC, 200 oC e 300 oC. O ensaio de desgaste foi realizado a uma velocidade de 0,48m/s, sendo aplicadas três cargas diferentes: 500g, 800g e 1000g, em um corpo de prova de 2,5 mm de diâmetro. A co-injeção das partículas da fase &#945;-Al(Fe,Mn)Si foi efetiva em diminuir o comprimento da fase &#946;-Al(Fe,Mn)Si no depósito e levou ao aumento do alongamento até a fratura do material obtido. O tratamento térmico de envelhecimento artificial aplicado foi efetivo em aumentar os limites de resistência e escoamento sem, entretanto, implicar em diminuição significativa do alongamento até a fratura. A adição de Mg aumentou ainda mais os limites de resistência e escoamento. Os ensaios de desgastes evidenciaram que não existem, estatisticamente, diferenças significativas dentre as amostras avaliadas, segundo os parâmetros do ensaio empregado.