Orientador: Sérgio Tonini Button / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T23:55:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Judice_GustavoHenrique_M.pdf: 13713684 bytes, checksum: ca6f8c3e7b2f080bdd41cef45bd2a552 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O processo de conformação denominado Laminação Transversal com Cunha, industrialmente conhecido como Cross Wedge Rolling (CWR), tem se destacado na indústria pela sua flexibilidade, produtividade e economia de material, porém pode apresentar defeitos internos que, em alguns casos, inviabiliza a utilização dos produtos. É um defeito de difícil avaliação quanto a sua formação e propagação e ainda não se desenvolveu um mapa de processamento que represente de forma precisa e consistente as condições em que o defeito pode aparecer. Este estudo apresenta resultados dos campos de deformação plástica, tensão, temperatura e do aspecto do desenvolvimento de defeitos internos, acrescentados ao tarugo, através de simulações do processo de laminação transversal com cunha. O estudo se desenvolveu na criação de modelos de elementos finitos pelo software comercial Abaqus® versão 6.9-2, que seguiram condições geométricas de um processo real. Inicialmente, modelos bidimensionais foram simulados apresentando diferentes densidades de malha. Posteriormente, modelos com um vazio central foram simulados e confirmou-se a boa correlação de seus resultados com os encontrados na literatura. Na sequência, um modelo com propriedades de porosidade indicou que a região central do tarugo apresentou a maior densidade de vazios. Também foram simulados modelos com vazios e inclusões de diferentes tamanhos, disposições e formas, com destaque para a região em volta das inclusões, por apresentar a formação de vazios. Por último, foram simulados dois modelos tridimensionais, um apresentando um vazio interno no centro do tarugo, que apresentou os campos de tensão, de deformação plástica e de temperatura parecidos com o do modelo bidimensional correspondente, porém com valores maiores. O outro modelo tridimensional apresentou propriedades de porosidade e indicou que a maior probabilidade de formação de defeitos se concentrou na extensão longitudinal central do tarugo. Os maiores níveis de temperatura, deformação plástica e tensão foram presentes na região central do tarugo, tanto nos modelos bidimensionais quanto nos tridimensionais, indicando que essa região apresentou os maiores níveis de solicitação, o que pode favorecer o surgimento dos defeitos internos / Abstract: Cross Wedge Rolling is a metal forming process which has become very important in the industry for its flexibility, productivity and material savings, although presenting the critical problem of internal defects generation which restricts the use of rolled products, since it is very difficult to asset the defects formation and propagation and it was still not found a processing map to represent CWR with precise and consistent conditions with which the defect should or should not appear. In this study some numerical results are presented in terms of plastic strain, stress, temperature and the development of internal defects within the billet. These results were obtained with different finite element models developed with the commercial software Abaqus Version 6.9-2 by simulating materials with different internal characteristics, representing geometric conditions identified in the actual process. Initially two-dimensional models were simulated with different mesh densities; then, models with a central void were simulated and a good relationship was found with the results found in the literature. Then a model was simulated to characterize the porosity of the material, and was verified that the porosity is concentrated at the center of billet. Other models were also simulated with voids and inclusions of different sizes, distributions and shapes which were added manually. These models showed similar results, and the models with inclusions developed voids within the metallic matrix. Finally, two models (three-dimensional) were simulated, one with an internal void in the center of the billet, which showed the development of stress fields, plastic deformation and temperature similar to that corresponding two-dimensional model, but with higher values. The other three-dimensional model, which presented properties of porosity, showed that the highest probability of defect formation focused in the central and longitudinal extent region of the billet. All models showed that the central region of the billet presents the highest levels of temperature, plastic strain and stress probably favoring the initiation of internal defects / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

A união por conformação eletromagnética de perfis tubulares de alta condutividade elétrica é um processo inovador e limpo que pode substituir com sucesso os processos convencionais de união baseados na fixação mecânica por parafusos, rebites, soldagem e adesivos estruturais. Esta tecnologia funciona a temperatura ambiente, permite a união de materiais diferentes e oferece potencial para promover novas aplicações na montagem de estruturas leves. Neste trabalho busca-se compreender a união por interferência de tubos por cravamento eletromagnético em termos de seus principais parâmetros com o objetivo de identificar a influência na resistência global das uniões e estabelecer a faixa útil de condições operacionais do processo. Inicialmente são apresentados os fundamentos teóricos do processo de conformação eletromagnética e suas principais variantes operacionais, seguido de um resumo do estado atual do conhecimento da aplicação desta tecnologia na união de perfis tubulares no qual é verificado que os parâmetros mecânicos são a tensão residual no mandril, a área e forma da zona de união e o coeficiente de atrito entre os componentes. Entretanto, tais parâmetros estão relacionados de forma complexa com o processo de cravamento eletromagnético, a começar pela energia e a distribuição do pulso de pressão magnética gerados pela máquina e ferramenta que “disparam” o processo de conformação, a folga inicial entre componentes, o material dos componentes e, a geometria, forma e rugosidade do mandril. O estudo experimental foca a união por interferência de tubos de alumínio (AA6082-O) com mandris de aço (AISI 1045) e alumínio (AA6082 nos estados O e T6) investigando de forma gradual a influência de parâmetros do processo na resistência mecânica (à tração) deste tipo de uniões. Os resultados obtidos demonstram que a resistência mecânica da união e os modos de falha associados são diretamente relacionados com os parâmetros de processo e condições do mandril. Além disso, outras importantes contribuições são apresentadas em relação à instrumentação para medição de fluxo magnético e eficiência global do processo e para o desenvolvimento e aplicações industriais desta tecnologia. / Joining of tubular profiles with high electrical conductivity by electromagnetic forming (EMF) is an innovative and clean technology that can successfully replace conventional joining technologies based on mechanical fixing with fasteners, rivets, welding and structural adhesives. The technology works at room temperature, allows joining dissimilar materials and offers potential to foster new applications in the assembly of lightweight tubular frame structures. This work investigates the interference-fit joining of tubes by electromagnetic crimping in terms of its major parameters with the aim of identifying their influence on the overall strength of the joints and establishing the useful range of process operating conditions. Initially, the theoretical principles of EMF and its main operational process variants are presented, followed by a summary of the current state of the knowledge of its application in the joining of tubular profiles in which it is found that the mechanical parameters are the residual stress at the joint interface, the area and shape of the joint interface and the friction coefficient between the joining partners. However, these parameters are related in a very complex way with the electromagnetic crimping process parameters, starting with the charging energy and by the machine and tool which generates the distribution of the magnetic pressure pulse that “triggers” the forming process, the initial gap between joining partners, the mandrel properties such as material, geometry, shape and surface roughness. The experimental study focuses the interference-fit of aluminum tubes (AA6082-O) on mandrels made of different materials and metallurgical conditions (AISI 1045, AA6082-O and AA6082-T6) and, therefore, the process is analyzed by the gradual influence of other process parameters aiming to achieve high strength joints. Results show that the joint strength and the associated failure mechanisms are directly related to process parameters and mandrel conditions. In addition, other important contributions are presented regarding the instrumentation for measuring the magnetic flux and overall process efficiency and to the development and implementation of this technology in industrial processes.

Orientador: Sergio Tonini Button / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-24T02:13:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernandes_JoseManoel_M.pdf: 4545071 bytes, checksum: 3a97c47f21cf8f84b3c68667ff74bebd (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Pela nova tecnologia de fabricação de latas embutidas e estiradas em aço ou alumínio, corrigiram-se várias desvantagens do processo convencional. O estudo realizado, indica a viabilidade do uso do aço na confecção das embalagens, frente ao alumínio, devido aos fatores tecnológicos e econômicos; analisa o processo de fabricação de latas embutidas e estiradas; comenta sobre as características superficiais das latas fabricadas e a variação na espessura da camada de estanho durante os processos / Abstract: The new manufacturing technology of can drawing and ironing in steel or aluminum presents new concepts avoiding many shortcomings of the conventional process. This wark presents the following contributions: indicates the viability of steel in can manufacturing, comparing to aluminum, considering technological and economical aspects; evaluates the manufacturing process of can drawing and ironing; and discusses about superficial characteristics of manufactured cans and thickness change of the thin layer during forming processes / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Ana Maria Martinez Nazar / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-20T16:29:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rocha_ClaudioJoseda_M.pdf: 34139604 bytes, checksum: d5162c12e520940a51415f7714556a94 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Um dos problemas de processamento dos aços Maraging diz respeito ao bandeamento da microestrutura que prejudica o comportamento mecânico do material. O bandeamento é normalmente decorrente da segregação interdendrítica que persiste em algum grau após os tratamentos termomecânicos. O presente trabalho aborda este problema apresentando um estudo do efeito de tratamentos termomecânicos no grau de microssegregação de um aço Maragin grau 1900MPa, refundido pelo processo eletroescória. Em relação ao processo de refusão, verificou-se que embora não tenham ocorrido macrossegregações, o material apresentou uma microssegregação significativa. A análise do lingote evidenciou também grandes variações nos espaçamentos dendríticos, acarretando variações nos graus de microssegregação e na distribuição do soluto microssegregado. Os resultados dos tratamentos térmicos de homogeneização indicaram que a cinética de homogeneização é pouco afetada pelas diferenças de estrutura de solidificação. O comportamento do material apresentou uma cinética de homogeneização caracterizada por dois estágios: uma taxa de homogeneização mais elevada para tempos de até 6 horas, sendo consideravelmente menor a partir deste tempo. A utilização de modelos matemáticos mostraram, para o caso do titânio, que o comportamento segue o modelo bidimensional com distribuição parabólica. Isto indica que tal comportamento está associado a existência de altos gradientes de concentração de soluto junto aos pontos de máxima concentração e a diferentes espaçamentos entre esses pontos de máxima e os pontos de mínima. Quanto a conformação mecânica, verificou-se que o processo de laminação a quente utilizado provocou uma homogeneização equivalente a 6 horas de tratamento térmico, indicando claramente sua contribuição no processo de homogeneização / Abstract: One of the main problems in the production of Maraging steels comes from banded structures. This banding is originated by interdendritic segregation during ingot solidification and persists in some degree after thermomechanicaltreatments. In this context, the present work studies the effect of thermomechanical treatments on the microsegregation of an electroslag remelting Maraging steel (1900MPa). Preliminary analysis have not shown any macrosegregation in the material, however, a significant interdendritic microsegregation of alloying elements have been observed. The ingot presents different structures between top and bottom, but homogenization rate is not significantlyaffected by this heterogeneity. The microsegregation curves show that the initial rate of homogenization is very rapid; the rate significantly decreases after approximately 6 hours until complete homogenization. For better understanding this behavior, mathematical models have been applied to titanium. A good agreement can be observed with the parabolic distribution bidimensionalmode!. This result allows to associate the behavior of the homogenization rate to a high solute concentration gradient at the points of maxima, and to different distances between the maxima and minima points. Related to the mechanical treatments, it has been verified that the hot rolling has an effect equivalent to a 6 hours homogenization treatment / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

A conformação mecânica está presente em diversos processos industriais e classificam-se em diversas categorias com base em critérios como: o tipo de esforço que provoca a deformação do material, a variação relativa da espessura da peça, o regime de operação de conformação, a temperatura de trabalho, o propósito da deformação. Basicamente, os processos de conformação mecânica podem ser classificados em: conformação de chapas, extrusão, trefilação, laminação e forjamento. O desempenho dos componentes mecânicos pode ser avaliado por uma série de ferramentas matemáticas, porém o conjunto de soluções analíticas nem sempre atendem a solução do problema, o que leva ao uso de métodos numéricos com soluções aproximadas. Com a evolução tecnológica muito tem se utilizado das simulações computacionais visando obter resultados mais rápidos, confiáveis e econômicos. Muitos métodos tem sido implementados para a realização de simulações e em destaque tem-se a modelagem por elementos finitos. O método dos elementos finitos considera a região de solução do problema formada por pequenos elementos conectados entre si, onde a região em estudo é analiticamente modelada ou aproximada por um conjunto de elementos discretos pré-definidos. A metodologia utilizada, consiste nas definições do produto a ser estampado, processo de conformação, e os projetos das ferramentas que serão utilizadas na fabricação do produto, após estas definições, serão modelados no software Inventor os componentes que atuam diretamente na conformação, em seguida serão inseridos no software DEFORM as ferramentas modeladas, e as informações técnicas referentes ao processo e todas as condições que podem influenciar no trabalho de conformação. Após a realização da simulação, é feita a análise das informações obtidas para que seja avaliada a viabilidade do processo, se o processo se mostrar capaz de atingir as especificações desejadas é dado prosseguimento na fabricação do produto, caso contrário serão feitas revisões e correções para que sejam alcançados as especificações, sem que seja necessário a construção de ferramentas. / The mechanical conformation is present in many industrial processes and are classified into several categories based on criteria such as: the type of stress that causes the deformation of the material, the relative variation of the thickness of the workpiece, the scheme forming operation, the temperature work, the purpose of deformation. Basically, the mechanical forming processes can be classified as: sheet metal forming, extrusion, wire drawing, rolling and forging. The performance of mechanical parts can be assessed by a number of mathematical tools, but the joint analytical solutions do not always meet the problem solution, which leads to the use of numerical methods to approximate solutions. With the technological evolution has long been used computational simulations to obtain results faster, reliable and economic. Many methods have been implemented to carry out simulations and has been highlighted by finite element modeling. The finite element method considers the region of solving the problem consists of small elements connected to each other, where the region under study is analytically approximated or modeled by a set of predefined discrete elements. The methodology used is the product settings to be printed, forming processes, and the tools projects that will be used in the manufacture of the product, after these settings, will be modeled in Inventor software components that act directly on the conformation then be entered into the software DEFORM patterned tools, and technical information related to the process, and all the conditions that may influence on the conformation work. Upon completion of the simulation is made analysis of information to be made to evaluate the process of viability, if the process proves capable of achieving the desired specifications are given further in the manufacture of the product, otherwise revisions and corrections will be made that the specifications are achieved without the build tools required.

O objetivo do presente trabalho foi à obtenção de aço rápido tipo AISI M2 pela técnica da conformação por “spray" e a avaliação deste, quanto ao seu desempenho quando aplicado como ferramenta de usinagem. O material obtido foi laminado a quente com razões de redução de 50 e 72%, resultando em placas a partir das quais foram confeccionadas pastilhas intercambiáveis para realização de testes de usinagem. O desempenho das pastilhas obtidas a partir do material conformado por “spray" e laminado a quente, foi confrontado com o de pastilhas confeccionadas a partir de material processado convencionalmente (lingotamento convencional), e com material processado pela técnica da metalurgia do pó (MP). As variações do material obtido por conformação por “spray", assim como também os demais materiais, foram caracterizados química, física, mecânica e microestruturalmente. Adicionalmente, foram realizados testes de usinagem para avaliação de desempenho do material quando submetido a condições reais de trabalho. Os resultados da caracterização dos materiais evidenciaram o potencial da técnica de conformação por “spray", em possibilitar a obtenção de materiais com boas características e propriedades. Para as condições de processamento, conformação mecânica e de tratamentos térmicos aplicados neste trabalho, às análises dos resultados dos testes de usinagem revelaram um comportamento muito próximo entre todos os materiais de ferramenta utilizados. Procedendo a uma análise mais refinada dos resultados dos testes de usinagem contínua, foi verificado um desempenho ligeiramente superior para o material obtido pela técnica da metalurgia do pó (MP), seguido pelo material obtido pela técnica da metalurgia convencional, o qual apresentou uma vantagem mínima em relação ao obtido pela técnica da conformação por “spray" e laminado com redução de 72%. Por fim, o desempenho inferior ficou por conta do material obtido pela técnica da conformação por “spray" e laminado com redução de 50%, o qual apresentou os maiores valores de desgaste. / The aim of the present work was the obtention of AISI M2 high-speed steel by spray forming technique and the material evaluation when used as machining tool. The obtained material was hot rolled at 50% and 72% reduction ratios, and from which it was manufactured inserts for machining tests. The performance of inserts made of the spray formed material was compared to inserts obtained from conventional and powder metallurgy (MP) processed materials. The spray formed material was chemical, physical, mechanical and microstructural characterised. For further characterisation, the materials were submitted to machining tests for performance evaluation under real work condition. The results of material characterisation highlight the potential of the spray forming technique, in the obtention of materials with good characteristics and properties. Under the current processing, hot rolling and heat treatments condition, the analysis of the results of the machining tests revealed a very similar behaviour among the tested materials. Proceeding a criterious analysis of the machining results tests, it was verified that the performance presented by the powder metallurgy material (MP) was slight superior, followed by conventional obtained material (MConv), which presented a insignificant advantage over the spray formed and hot rolled (72% reduction ratio) material. The worst result was encountered for the spray forming and hot rolled (50% reduction ratio) material that presented the highest wear values.

O objetivo do presente trabalho foi à obtenção de aço rápido tipo AISI M2 pela técnica da conformação por “spray” e a avaliação deste, quanto ao seu desempenho quando aplicado como ferramenta de usinagem. O material obtido foi laminado a quente com razões de redução de 50 e 72%, resultando em placas a partir das quais foram confeccionadas pastilhas intercambiáveis para realização de testes de usinagem. O desempenho das pastilhas obtidas a partir do material conformado por “spray” e laminado a quente, foi confrontado com o de pastilhas confeccionadas a partir de material processado convencionalmente (lingotamento convencional), e com material processado pela técnica da metalurgia do pó (MP). As variações do material obtido por conformação por “spray”, assim como também os demais materiais, foram caracterizados química, física, mecânica e microestruturalmente. Adicionalmente, foram realizados testes de usinagem para avaliação de desempenho do material quando submetido a condições reais de trabalho. Os resultados da caracterização dos materiais evidenciaram o potencial da técnica de conformação por “spray”, em possibilitar a obtenção de materiais com boas características e propriedades. Para as condições de processamento, conformação mecânica e de tratamentos térmicos aplicados neste trabalho, às análises dos resultados dos testes de usinagem revelaram um comportamento muito próximo entre todos os materiais de ferramenta utilizados. Procedendo a uma análise mais refinada dos resultados dos testes de usinagem contínua, foi verificado um desempenho ligeiramente superior para o material obtido pela técnica da metalurgia do pó (MP), seguido pelo material obtido pela técnica da metalurgia convencional, o qual apresentou uma vantagem mínima em relação ao obtido pela técnica da conformação por “spray” e laminado com redução de 72%. Por fim, o desempenho inferior ficou por conta do material obtido pela técnica da conformação por “spray” e laminado com redução de 50%, o qual apresentou os maiores valores de desgaste. / The aim of the present work was the obtention of AISI M2 high-speed steel by spray forming technique and the material evaluation when used as machining tool. The obtained material was hot rolled at 50% and 72% reduction ratios, and from which it was manufactured inserts for machining tests. The performance of inserts made of the spray formed material was compared to inserts obtained from conventional and powder metallurgy (MP) processed materials. The spray formed material was chemical, physical, mechanical and microstructural characterised. For further characterisation, the materials were submitted to machining tests for performance evaluation under real work condition. The results of material characterisation highlight the potential of the spray forming technique, in the obtention of materials with good characteristics and properties. Under the current processing, hot rolling and heat treatments condition, the analysis of the results of the machining tests revealed a very similar behaviour among the tested materials. Proceeding a criterious analysis of the machining results tests, it was verified that the performance presented by the powder metallurgy material (MP) was slight superior, followed by conventional obtained material (MConv), which presented a insignificant advantage over the spray formed and hot rolled (72% reduction ratio) material. The worst result was encountered for the spray forming and hot rolled (50% reduction ratio) material that presented the highest wear values.

Este trabalho visou entender e avaliar a resistência mecânica da junção de chapas de aço obtidas pelo processo de União de Chapas por Conformação a Frio (UCCF). Esse processo é conhecido no meio industrial pelo termo em inglês: clinching ou press joining. O formato de união cilíndrico, também conhecido como Round, foi selecionado para unir os corpos de provas. As uniões metálicas ensaiadas foram fabricadas com aço de baixo teor de carbono sem camada superficial de proteção (170MPa de limite de escoamento). O material escolhido é de comum utilização na indústria automotiva. Duas espessuras diferentes foram avaliadas: 0,8mm e 1,2mm. Um completo procedimento foi criado para determinar os parâmetros ideais do processo UCCF baseado nos critérios de falha existentes na literatura e na experiência do fornecedor do equipamento. A união em estudo foi submetida, experimentalmente, a cargas multiaxiais com o auxílio de um dispositivo baseado no ensaio de Arcan para possibilitar uma condição de carga combinada, onde foi possível identificar graficamente o comportamento estrutural do corpo de prova em estados de carregamento que variam de tração (normal à superfície do ponto) até cisalhamento (perpendicular à superfície do ponto). Os valores de resistência mecânica encontrados foram de 1,13kN (mínimo) a 2,55kN (máximo) para as chapas de aço com espessura de 0,8mm e de 1,89kN (mínimo) e 3,18kN (máximo) para as chapas de 1,2mm. Um estudo comparativo com Solda Ponto por Resistência Elétrica (SPRE) foi realizado. A UCCF alcançou resultados de 47,68% dos valores obtidos para a SPRE para chapa com espessura de 0,8mm e 37,78% para chapas de 1,2mm. / The purposes of this work were understand and evaluate cold forming sheet metal joining of steel plates mechanical resistance. This process is well known as clinching or press joining. Round clinching element was selected to be used on all tested specimens due to its industry suitability. The metallic specimens were built on mid carbon steel without zinc coat protection (Yield Stress: 170MPa). This is a common material on automotive industry. Two different thicknesses were evaluated: 0.8mm and 1.2mm. A full procedure to determine ideal clinching parameters was created based on available literature information and clinching supplier know-how. All union technology was experimentally submitted to multiaxial loads using device based on Arcan concept. Joining mechanical behavior curves were plotted from traction (normal to element joint surface) to shear (perpendicular to element joint surface) loads. As a result, 0.8mm thickness steel plates achieved load values from 1.13kN (minimum) to 2.55kN (maximum), 1.2mm thickness steel plates achieved values from 1.89kN (minimum) e 3.18kN (maximum). A comparative study was made with Electric Resistance Spot Weld (ERSP). Clinching joining achieved results as 47.68% and 37.78% of ERSP loads for 0.8mm and 1.2mm thickness steel plates respectively.

Este trabalho utilizou pulsos laser ultracurtos para modificar, de forma controlada, as características dimensionais de nanopartículas de prata em solução aquosa. Para atingir este objetivo foram empregados algoritmos genéticos e circuitos microfluídicos. Utilizou-se um conformador temporal de pulsos ultracurtos para criar diversos perfis temporais de pulsos que irradiaram soluções de nanopartículas de prata. Estes perfis temporais foram ajustados em tempo real, visando otimizar o resultado do experimento, quantificada pela diminuição do diâmetro médio das nanopartículas nas soluções irradiadas. Uma vez que cada experimento de minimização do diâmetro das nanopartículas exigiu centenas de medidas, sua realização foi possível em decorrência da utilização de um circuito microfluídico construído especialmente para este trabalho. Neste circuito é possível utilizar pequenas quantidades de amostra, levando a curtos tempos de irradiação e medição, além da evidente economia de amostras. Para a realização deste trabalho foi elaborado e testado um algoritmo genético interfaceado a diversos equipamentos, incluindo um filtro acustóptico dispersivo programável que modifica as características temporais dos pulsos ultracurtos, através da introdução de componentes de fases espectrais nestes pulsos. Utilizando o algoritmo genético e o filtro acustóptico dispersivo programável foram realizados experimentos de encurtamento da duração temporal dos pulsos ultracurtos provenientes do sistema laser, resultando na obtenção de pulsos com durações próximas às limitadas por transformada de Fourier. Além disso, foram realizados experimentos para a otimização do processo evolutivo do algoritmo genético escrito em Labview. Os experimentos de irradiação de soluções de nanopartículas de prata mostraram que, ao conformar a duração dos pulsos utilizados nas irradiações, pôde-se controlar as dimensões destas nanopartículas, diminuindo seu tamanho médio por um fator 2. Esses experimentos caracterizam a irradiação de nanopartículas por lasers de pulsos ultracurtos como uma importante técnica de controle de características de nanopartículas. / This work used ultrashort laser pulses to modify, in a controlled way, the dimensional characteristics of silver nanoparticles in aqueous solution. To reach this goal, genetic algorithm and microfluidic circuits were used. A pulse shaper was used to create different temporal profiles for the ultrashort pulses used to irradiate the silver nanoparticle solutions. These temporal profiles were conformed in real time, aiming to optimize the experiment result, quantified by the decrease of the average diameter of the nanoparticles in the irradiated solutions. Since each nanoparticle diameter minimization experiment demanded hundreds of measurements, its achievement was possible by the use of a microfluidic circuit specially built for this work. This circuit enables the use of small sample quantities, leading to short irradiation and measurement intervals, besides evident sample savings. To make this work possible, a genetic algorithm was created and tested. This genetic algorithm was interfaced to several equipments, including an acustooptic programmable dispersive filter that modifies the ultrashort pulses temporal characteristics by the introduction of spectral phases in the pulses. The genetic algorithm and the acustooptic programmable dispersive filter were used in conjunction in experiments to temporally shorten the ultrashort pulses from the laser system, generating pulses durations close to the Fourier transform limited ones. Besides, experiments were performed with the Labview coded genetic algorithm to optimize its evolutionary process. The silver nanoparticles irradiation experiments showed that the ultrashort pulses temporal conformation allowed the control of these particles dimensions, decreasing its mean size by a factor of 2. These experiments characterize the nanoparticles irradiation by ultrashort pulses as an important technique to control the nanoparticles characteristics.

Os processos de conformação de metais, apesar de sua extensa aplicação na indústria, tem seus projetos baseados principalmente em técnicas experimentais. Com o desenvolvimento e facilidade de acesso a computadores mais potentes, tornou-se viável a utilização de soluções numéricas como ferramentas de otimização das características do produto, do processo, bem como de seu custo. Um método numérico amplamente utilizado para simulação do processo de conformação é o Método dos Elementos Finitos, que permite a previsão do comportamento do fluxo de material durante a operação de conformação de chapas. Considera-se um blank com perfil ideal aquele onde a peça produzida a partir de sua conformação possua uma flange constante, minimizando ou eliminando a operação de retirada da rebarba. Com o objetivo de se obter o blank com perfil ideal para operação de conformação de chapas, desenvolveu-se uma metodologia de otimização geométrica da forma do blank, que trabalha integrada a um software comercial de análise pelo Método dos Elementos Finitos, o ANSYS/LS-Dyna3D. Apresentam-se os resultados aplicados à simulação da estampagem de uma peça prismática de base quadrada, como meio de validação da metodologia de otimização proposta. / The metal forming processes have extensive industrial application although their projects are based mainly in experimental techniques. With the development of more powerful computers, the use of numerical methods to design, simulate and optimize costs of such processes has become possible. Among the numerical methods, the Finite Element Method have large application in forming simulation, since it allows the prediction of the material flow during the sheet metal forming process. Ideal blank shape is that one which produces a part with constant flange, minimizing or eliminating trimming operations. In order to determine the ideal blank shape, this work developed a methodology to blank shape optimization. This optimization methodology has been integrated to a commercial Finite Element analysis software, the ANSYS/LS-Dyna3D. The results applied to a simulation of a square cup part are showed and discussed in order to validate the proposed optimization methodology.