Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-12-20T03:15:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 343050.pdf: 5346556 bytes, checksum: 2fd34b9b4baf84dbaa8d033064b632af (MD5) Previous issue date: 2016 / Este trabalho relata uma contribuição ao desenvolvimento de tecnologias e de equipamentos aplicados à soldagem orbital de tubos. A temática foi iniciada no LABSOLDA há mais de 10 anos e visa, assim como foi no desenvolvimento de fontes de energia para soldagem, criar condições para que o país deixasse de ser somente um espectador no curso dos acontecimentos e passasse a ser um agente com um pouco mais de conteúdo transformador. Nesta sequência de atuação, o presente trabalho utiliza uma versão de processo MIG/MAG que foi concebida no ciclo evolutivo das fontes de energia originárias do LABSOLDA, as quais são continuamente aprimoradas pelo seu fabricante, a empresa IMC. Trata-se da versão CCC - Curto-Circuito Controlado, a qual possui congêneres no mundo, como a STT, CMT, RMD e outras. Estas versões de processo MIG/MAG possuem como atual e principal apelo de utilização a soldagem de raiz. Este apelo está neste trabalho sendo testado e confrontado mediante mais uma ação na tentativa de contribuir no desenvolvimento de tecnologias de equipamentos para soldagem orbital mecanizada de tubos. Foi procurado dar realismo prático mediante o confronto com situações realísticas industriais, como foi o caso de uma espécie de desafio lançado pela PETROBRAS, em que era vislumbrada uma competição para ser verificada a melhor solução para a soldagem orbital de tubos API 5L X70. Entretanto, tanto para este desafio PETROBRAS, como para inúmeros outros casos, não há sempre uma obrigatoriedade de que o passe de raiz seja executado sem a utilização de anteparos (backings). Uma das empresas que participou do citado desafio utilizou estes anteparos, produzindo soldas com elevada produtividade. Todavia, o caso aqui considerado neste trabalho pressupôs a não possibilidade de utilização do backing. Assim, a versão CCC foi utilizada amplamente, bem como a versão STT da empresa Lincoln Electric. Além disso, em razão de informações colhidas internacionalmente de que a versão CMT da empresa Fronius produzia bons resultados, a referida versão também foi utilizada como comparação. Na oportunidade, foram realizadas investigações e angariado conhecimento sobre o comportamento e a funcionalidade das versões MIG/MAG e dos manipuladores robóticos de sistemas orbitais mecanizados. Nesse contexto, diferentes formas geométricas de chanfros foramtestadas, como, por exemplo, o chanfro ?V? e o chanfro ?U?. Para o chanfro ?V?, foi evidenciado que o CCC e o STT apresentaram bons resultados com relação à fusão no chanfro, o que não foi constatado com o CMT. Com relação ao chanfro ?U?, verificou-se uma melhor condição de aplicação, do ponto de vista de robustez do processo, comparada com o chanfro ?V?. Essa constatação foi verificada de maneira que, com o chanfro ?U?, é possível realizar a raiz em toda a circunferência do tubo, encostando-se a junta sem aberturas e, mesmo assim, resultar em cordões com penetração total da solda e com boas características geométricas de fusão. As soldas com chanfro ?U? foram validadas com a soldagem de vários corpos de prova de tubos da especificação API 5L em diferentes espessuras e diâmetros com as versões CCC e CMT, as quais apresentaram boas características de soldagem. A verificação das variáveis de movimento do manipulador robótico e a verificação da análise de estabilidade da transferência metálica ? resultante das variáveis da fonte de energia ? foram executadas, de modo a resultar em documentos (EPS ? Especificação de Procedimento de Soldagem) que possam garantir a repetibilidade e a confiabilidade dos procedimentos de soldagem desenvolvidos, tornando-os robustos.<br> / Abstract : This paper reports a contribution to the development of technologies and equipment applied to orbital pipe welding. The subject was initiated in LABSOLDA for over 10 years and aims, as it was with the development of power sources for welding, create conditions for the country to cease being only a bystander on the course of events and passed to be an agent with a little more tranforming content. In this sequence of action, this study utilizes a MIG/MAG process version that was conceived in the evolutionary cycle of energy sources originated from LABSOLDA, which are continuously enhanced by its manufacturer, the IMC company. It is about the CCC version ? Controlled Short Circuiting, which has counterparts in the world, such as STT, CMT, RMD and others. These versions of MIG/MAG processes have as current and main appeal for use the root welding. This appeal in this paper is being tested and confronted by another action in an attempt to contribute to the development of equipment technologies for mechanized orbital pipe welding. It was sought to give practical realism by the confrontation with industrial realistic situations, as was the case of a sort of challenge launched by PETROBRAS, which envisioned a competition in order to be ascertained the best solution for the orbital welding of API 5L X70 pipes. However, both for this PETROBRAS challenge, and for many other cases, there is not always a obligatoriness that the root pass is performed without the use of backings. One of the companies that participated in the aforementioned challenge used these backings, producing welds with high productivity. Nevertheless, the case considered here in this paper assumes no possibility of using the backing. Thus, the CCC version was widely used, as well as the STT version of Lincoln Electric Company. Furthermore, because of internationally collected information that the CMT version of Fronius company produced good results, the said version was also utilized for comparison. At the opportunity, there were carried out investigations and raised knowledge about the behavior and functionality of the versions MIG/MAG and the robotic manipulators of mechanized orbital systems. In this respect, different geometric forms of grooves were tested, such as, for example, the groove "V" and the groove "U". For the groove "V", it was shown that the CCC and the STTpresented good results concerning the fusion on the groove, which was not observed with the CMT. With regard to the groove ?U?, it was found a better application condition, from the process robustness point of view, compared with the groove "V". This finding was verified in a way that, with the groove ?U?, it is possible to perform the root around the entire tube circumference, leaning the joint without gaps, and yet, result in beads with full penetration of the weld and with good geometric characteristics of fusion. The welds with the groove "U" were validated by the welding of several test samples of API 5L class tubes of different diameters and thicknesses with the CCC and CMT versions, which showed good welding characteristics. Verification of the movement variables of the robotic manipulator and verification of the stability analysis of the metal transfer - resulting from the power supply variables - were executed so as to result in documents (WPS ? Welding Procedure Specification) that can ensure repeatability and reliability of the developed welding procedures, making them robust.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-12-27T03:11:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 342271.pdf: 18140380 bytes, checksum: f4c0e7ae3981d1d467fe3706b6d29c62 (MD5) Previous issue date: 2016 / O processo de torneamento de materiais endurecidos tem sido aplicado industrialmente em operações de acabamento e/ou semiacabamento. Esse processo ganhou atenção a partir da década de 1980 em função do aprimoramento das máquinas-ferramentas com elevada rigidez e elevada estabilidade dinâmica, combinado com o desenvolvimento das ferramentas de usinagem fabricadas com materiais ultraduros (cerâmicas e PCBN). Além destas, tem sido desenvolvidas ferramentas de metal-duro de grãos ultrafinos que são resultado do desenvolvimento de novas classes, do refino de grãos e de técnicas de alterações do substrato, tornando-as adequadas para assumir uma específica faixa de aplicação no processo de torneamento de materiais endurecidos e de superligas. Este trabalho apresenta e discute os resultados de medições das componentes da força de usinagem e da rugosidade da superfície no torneamento dos aços AISI 4340, AISI 52100 e AISI D2 (em seis níveis de dureza) com ferramentas de PCBN e de metal-duro de grãos ultrafino. As análises dos resultados mostram que os menores valores das componentes da força de usinagem foram obtidos com a ferramenta de metal-duro de grãos ultrafinos, devido à diferença da geometria das ferramentas, principalmente em função do ângulo de saída. Além disso, as intensidades das componentes da força de usinagem foram influenciadas pelo incremento da dureza, para ambas as ferramentas, no processo de torneamento desses três aços, e cada aço apresentou tendência de aumento diferente, devido às distintas propriedades físicas, químicas e mecânicas. A qualidade da superfície, de modo geral para os três aços, melhorou com o incremento da dureza, para os dois tipos de ferramentas. Por fim, as menores rugosidades foram obtidas com a ferramenta de PCBN para as durezas de 60 HRC, no torneamento do aço AISI 4340 e AISI 52100, e para a dureza de 50 HRC, na usinagem do aço AISI D2. Já com a ferramenta de metal-duro alcançaram-se os menores valores de rugosidade para as durezas de 50 HRC, 45 HRC e 35 HRC no torneamento dos aços AISI 4340, AISI 52100 e AISI D2, respectivamente.<br> / Abstract : Hard turning has been industrially applied in finishing processes and / or semi-finishing. This operation has received attention from the 1980s due to the improvement of machine tools with high rigidity and high dynamic stability, combined with the development of machining tools made of ultra-hard materials (ceramics and PCBN). In addition to these, it has been developed ultra-fine grains carbide cutting tools which are the result of development of new classes of refining grains and the substrate changes techniques, making them suitable for assuming a specific application range of the turning process hard materials and superalloys. This work presents and discusses the results of measurements of components of the machining force and surface roughness of turning tests of AISI 4340, AISI 52100 and AISI D2 (six levels of hardness) with the PCBN and ultra-fine grains carbide tools. The analyzes of the results show that the lowest values of the components of the machining force were obtained with the ultra-fine grains carbide due to the difference of the geometry of the tools, mainly due to rake angle. Moreover, the intensities of the components of the machining force are influenced by the increase of hardness for both tools in turning process these three steel, each steel showed a different tendency of increase, due to the different physical, chemical and mechanical properties. The surface quality, generally for three steels, improved with the increase of hardness for both tools. Finally, the smaller roughness intensities for PCBN tools were for hardness 60 HRC for turning AISI 4340 steel and AISI 52100 and the hardness of 50 HRC for machining AISI D2 steel. Since the ultra-fine grain carbide tool produced lower roughness values for hardness 50 HRC, 45 HRC and 35 HRC in the turning of AISI 4340, AISI 52100 and AISI D2, respectively.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-01-17T03:18:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 343422.pdf: 6961635 bytes, checksum: f6882e8dcbf77b46a3b14c39a2a1c3f7 (MD5) Previous issue date: 2016 / Atualmente os campos do Pré-Sal, respondem por 22% da produção de petróleo nacional. Para garantir a longevidade, eficiência e redução de riscos de acidentes ambientais, é necessária a utilização de tubos revestidos internamente com ligas de níquel. A soldagem a arco ainda tem papel importante como processo de revestimento, devido ao seu relativo baixo investimento e simplicidade operacional. Dentre estes processos, tem larga aplicação no Brasil, a soldagem TIG hot wire (HW) automatizada. Os fabricantes nacionais deste tipo de produto se defrontam com dificuldades durante sua produção que geram custos com sucata e retrabalho. Em função disso, este trabalho teve como objetivo analisar procedimentos de revestimento com liga Inconel 625 mediante soldagem pelos processos arco submerso e MIG/MAG, na posição vertical descendente, atendendo aos requisitos de baixa diluição (teor de Fe no depósito menor que 10 %). No caso específico do processo MIG, algumas variantes foram testadas, como o uso de corrente pulsada, corrente alternada adaptativa, várias geometrias e técnicas de tecimento. Além disso, foram estudados os efeitos do gás Ar com 5% de H2 (em contraste com o gás Ar com 2 %O2, mais tradicional) no que diz respeito à redução da diluição e a possibilidade de ocorrer trinca a frio ao soldar sobre aço API X46. Na soldagem pelo processo arco submerso na posição plana a diluição foi bastante alta (em torno de 30 %), mesmo ao utilizar polaridade negativa. Não foi possível conseguir cordões satisfatórios com arco submerso na posição vertical, pois o fluxo arrastava o metal ainda fundido. Para o processo MIG/MAG aplicado na posição vertical descendente, através da utilização de uma trajetória retangular de tecimento, com variação da velocidade transversal em vários trechos, e o uso da soldagem empurrando, foram conseguidos valores de diluição menores que 10 %. Isso resultou em teores de ferro suficientemente baixos para garantir a resistência à corrosão. Com o uso do gás contendo hidrogênio, houve redução da diluição e não foram observadas trincas a frio nos corpos de prova CTS confeccionados. A produtividade alcançada (em termos de área depositada por unidade de tempo) com o processo MIG/MAG foi mais de cinco vezes maior que aquela obtida pelo procedimento TIG HW aplicado industrialmente.<br> / Abstract : Pre-salt offshore oil fields currently produce 22% of Brazil?s crude oil. In order to ensure longevity and efficiency and to reduce environmental risks, the use of pipes cladded internally with corrosion resistant alloys such as nickel is vital. Arc welding plays an important role in cladding processes because of its affordability and simplicity. The automated TIG hot wire process is commonly used in Brazil for this purpose. Local producers of cladded pipes face some issues that compromise their performance and generate costs associated with scrap and rework. With this in mind, the objective of this work is to address the development of innovative cladding procedures to apply layers of Inconel 625 using the MIG/MAG and submerged arc processes in a vertical downhill position and achieve low dilution requirements (less than 10% iron content on the deposits). For the MIG/MAG process, some variants were tested such as the use of pulsed arc, adaptative variable polarity, new weaving techniques, and geometries. Additionally, the use of argon with 5% hydrogen as shielding gas (instead of the more traditional argon with 2% oxygen) was tested in order to determine its effect on dilution and the occurrence of cold cracks when welding API X46 steel. Submerged arc welding resulted in high dilution (about 30%), even when applying reverse polarity. Satisfactory results could not be achieved with the submerged arc process in the vertical downhill position, since the movement of flux drags the molten metal down. The MIG/MAG process applied in the vertical downhill position, associated with: special weave techniques, variable travel speed, rectangular shaped geometry and forehand welding, achieved the target value of less than 10% dilution. This resulted in sufficiently low iron content to assure corrosion resistance. Use of the argon-hydrogen mix reduced dilution without compromising cold crack susceptibility, which was confirmed in CTS tests. From a productivity point of view (area covered versus elapsed time), the MIG/MAG process was more than five times more efficient than the current TIG hot wire.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-01-31T03:07:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 343969.pdf: 3013704 bytes, checksum: cb1aaa83f302b5db6b680c907e3db1e2 (MD5) Previous issue date: 2016 / Vazamentos são comuns em compressores alternativos utilizados em refrigeração doméstica. Esses vazamentos ocorrem principalmente entre a folga pistão-cilindro e nas válvulas. Entretanto, a investigação de vazamento em válvulas e sua influência na performance de compressores é algo recente. As válvulas investigadas neste trabalho são do tipo palheta e abrem/fecham automaticamente devido à diferença de pressão entre as câmaras de compressão e sucção/descarga do compressor. O vazamento ocorre quando a válvula está fechada sobre o assento e o fluido escoa através da folga formada por irregularidades geométricas da válvula e do assento. O vazamento na válvula é particularmente relevante em compressores de baixa capacidade que não utilizam óleo lubrificante, pois o óleo também é responsável pela vedação das folgas. Este trabalho apresenta uma análise numérico-experimental do vazamento de gás em diferentes projetos de válvulas de compressores de baixa capacidade aplicados em refrigeração doméstica desconsiderando o efeito do óleo lubrificante. A vazão mássica do vazamento na válvula é medida em uma bancada experimental que emprega o método do volume constante. Além disso, um modelo numérico é usado para complementar a análise, empregando a formulação de escoamento laminar compressível em regime permanente. A partir da combinação das abordagens experimental e numérica, um método é proposto para avaliar a folga geométrica entre válvula e assento. Os resultados indicam que o vazamento varia consideravelmente com o projeto de válvula e que a folga entre válvula e assento é afetada pela diferença de pressão entre as câmaras de compressão e sucção/descarga, com valores típicos entre 0,11 e 0,61 µm.<br> / Abstract : Leakage is common in reciprocating compressors used in household refrigeration systems. Such leakage occurs mainly through gaps in valves and between the piston-cylinder clearance. However, the investigation of leakage in valves and their influence on compressor performance is quite recent. The reed-type valves considered in this work open and close automatically due to the pressure difference between the compression and suction/discharge chambers. Leakage in valves occurs through the gap formed by the geometric irregularities of the valve and the seat. Valve leakage is particularly relevant in low-capacity compressors that do not use lubricating oil, since the oil is also responsible for sealing gaps. This work presents a numerical and experimental analysis of leakage for three valve designs adopted in small reciprocating compressors neglecting the oil effects. The mass flow rate associated with the valve leakage is measured in an experimental setup with the use of the constant volume method. A numerical model based on the formulation of compressible laminar flow was validated and used to complement the analysis. By combining the experimental and numerical approaches, a method was proposed to evaluate the geometric gap between valve and seat. The results indicate the leakage may considerably vary with the valve design and that the gap between the valve and seat is affected by the pressure load on the valve, with typical values between 0.11 and 0.61 µm.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-03-21T04:14:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344368.pdf: 2934508 bytes, checksum: 7eb672b7e758fd485c0beb9c27b57f0d (MD5) Previous issue date: 2016 / Os riscos e custos envolvidos nas operações submarinas tornam atrativas a pesquisa e o desenvolvimento de veículos subaquáticos. Uma área de pesquisa muito forte em relação aos veículos subaquáticos visa a aumentar a capacidade desses veículos de analisar sua missão, planejar o seu movimento e adaptar sua operação de acordo com as condições do ambiente. Planejamento de movimento refere-se aos algoritmos utilizados para converter uma especificação de tarefa de alto nível em descrições de baixo nível de como o veículo deve se mover. O planejamento de movimento para veículos subaquáticos geralmente ignora as restrições cinemáticas e dinâmicas dos veículos, o que resulta em erros de posicionamento durante o seguimento do caminho. Uma aproximação dessas restrições pode ser incluída no processo de planejamento de movimento através do uso de espirais cúbicas de Bézier com continuidade G² (G2CBS). As G2CBS consistem na concatenação de duas curvas de Bézier, cujos pontos de controle são calculados de forma que a curva resultante possua curvatura contínua e limitada a um valor ?_max, o qual representa a aproximação das restrições cinemáticas e dinâmicas do veículo. Neste trabalho são apresentadas as G2CBS em detalhes, é feito um estudo sobre a cinemática e dinâmica de veículos subaquáticos, e são propostas novas estratégias para planejamento de movimento e desvio de obstáculos, e associada à especificação da direção do caminho, um método de otimização e proposto e comparado.<br> / Abstract : The hazards and costs associated to subaquatic operations make the research and development of underwater vehicles attractive. A very strong research line related to underwater vehicles aims to increase these vehicles capacity of analyzing their missions, planning their movement and adapting their operation according to environmental conditions. Movement planning for underwater vehicles usually disregard their kinematic and dynamic constraints, which results in positioning errors during the following of the planned path. The kinematic and dynamic constraints can be readily included in the movement planning process through the use of G²-continuous cubic Bézier spirals (G2CBS). The G2CBS consist in the concatenation of two Bézier curves, whose control points are calculated in such a way that the resulting curve has a continuous curvature limited to a certain value ?_max, which in turn represents na approximation of the vehicle?s kinematic and dynamic constraints. In this work the G2CBS are presented in details, the kinematics and dynamics of underwater vehicles are reviewd, and new strategies for movement planning and obstacle avoidance are proposed.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-04-04T04:11:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344641.pdf: 8374956 bytes, checksum: 5c13e928a155db35ec85e40f968eeb43 (MD5) Previous issue date: 2016 / O passe de raiz é o procedimento mais difícil de automati-zar na soldagem de dutos. Esta dificuldade se relaciona ao com-plexo controle da penetração na raiz da solda, quando não se utiliza dispositivos de sustentação da poça de fusão (cobre-junta ou backings). O estado de penetração se altera principalmente devido à variação da abertura da raiz (gap) e com relação às dife-rentes posições de soldagem. Para maior controle da penetração utiliza-se a soldagem manual, que, no entanto, é caracterizada por ser de baixa produção e repetitividade. Como forma de automati-zar o passe de raiz na soldagem orbital, o presente trabalho pro-põe um sistema robótico com um controle adaptativo utilizando um sensor LASER. O sensor imita a observação da junta realiza-da pelo soldador, fornecendo a medida da abertura da raiz e o alinhamento central da junta para um computador. Para cada condição característica de abertura da raiz e de posição de solda-gem, parâmetros de soldagem foram determinados como forma de emular o movimento do soldador na junta e as suas correções na fonte de soldagem. Os parâmetros alimentam um banco de dados no computador. Os algoritmos realizam uma análise de regressão para calcular a correção dos parâmetros de soldagem em tempo real. O controle adaptativo foi experimentalmente vali-dado em tubos que apresentavam uma faixa de variação da aber-tura de raiz de aproximadamente 1 a 5 mm. Os resultados da sol-da do passe de raiz foram avaliados segundo normas técnicas, mostrando a efetividade do sistema em compensar a variação da abertura da raiz nas posições de soldagem avaliadas.<br> / Abstract : Root pass is the most difficult procedure to full automate orbital welding of pipelines. This difficulty is due to complex penetration control required in weld root, when one does not employ mechanisms to support weld puddle (backings). Penetra-tion state primarily changes owing root gap variation and differ-ent welding positions. For better penetration control, manual welding is more suitable, which has, however, low production and repeatability rates. To automate root pass, this paper proposes a robotic welding system with an adaptive control using a laser sensor. The sensor mimics observation of weld seam geometry done by welders, providing a measure of root gap and weld seam alignment for a computer. For each individual root gap and weld-ing position, welding parameters were determined as a means to emulate welder?s torch movement and parameter correction of a micro processed power source. The parameters feed a database on a computer. Algorithms perform a regression analysis to recalcu-late welding parameters in real time. Adaptive control has been experimentally validated in pipe specimens with root gap varia-tion from 1 up to 5 mm. Welding results were in accordance with technical standards, showing system effectiveness to compensate changes in root gap in all approached welding positions.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-04-11T04:16:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344788.pdf: 103481399 bytes, checksum: a98f6382558b46c5f5ac471d3d5372a7 (MD5) Previous issue date: 2016 / Abstract : The aviation and medical implants industries have reached significant relevance and growth during the past decades. As grinding processes with abrasive mounted points are widely employed to achieve the strict tolerances of such industries, it is essential to assess alternative grinding strategies in order to improve the production efficiency of the high-performance components being manufactured. Examples of these alternative strategies are tilted and oscillation grinding processes, both able to fulfill all the tolerances and demands required for such high-performance components. One particular characteristic of these two developed strategies is the existence of the structure angle, which is the angle generated by the direction of cutting speed and feed rate vectors. In wake of such context, the concept behind the structure angle can be transferred into 5-axis grinding with abrasive mounted points. To achieve this, the current investigation seeks the development of such technology in order to improve the 5-axis grinding process with abrasive mounted points of high performance ceramics specimens and, more specifically the influence of the structure angle and feed rate on graphite and Si3N4 specimens by analyzing the specimens topography, grinding tool wear, process forces and also developing a geometric-kinematic grinding simulation process. To this end, the study separated the analysis of micro roughness, where individual grooves were ground, from macro roughness, where several grooves within a distance of 0.1 mm of each other were ground, both also simulated. The results proved a significant improvement on the surface of the ground surfaces by varying the structure angle, although no significant influence of the feed rate was noticed. Furthermore, some differences regarding the grinding tool topography were noticed but none pertaining to the grinding forces during process. / Com o notável crescimento da indústria aeroespacial e de implantes médicos nas últimas décadas, o desenvolvimento de novas estratégias de usinagem, especificamente de retificação, são de suma importância para o desenvolvimento de novas cadeias de produção. Essas cadeias objetivam a redução de custos e aumento de qualidade do produto final. Por exemplo, o desenvolvimento das estratégias de usinagem com pontas abrasivas montadas utilizando movimentos oscilatórios ao longo da direção de avanço, ou a inclinação da ferramenta à fim de gerar um ângulo entre a direção da velodidade e corte e de avanço da ferramenta, possibilitou a geração de excelente qualidade de superfície cumprindo os requisitos estrítos das áreas de aplicação previamente citadas. O método que permitiu que estes objetivos fossem atingidos, existe a partir de uma análise profunda do ângulo de estrutura e da velocidade de avanço. O ângulo de estrutura é resultante da direção dos vetores de velocidade de corte e avanço ao longo do processo. Com os conceitos previamente estabelecidos, formulou-se neste trabalho uma maneira de implementá-los na retificação de 5 eixos com pontas abrasivas esféricas montadas visando melhorar as superfícies de ceramicas avançadas retificadas, especificamente quanto a influência do ângulo de estrutura e da velocidade de avanço em corpos de prova de grafite e nitreto de silício. A análise da influência destes parâmetros foi conduzida através da avaliação das topografías dos materiais retificados, desgaste de ferramenta, monitoramento de forças durante o processo e o desenvolvimento de simulações geométricas-cinemáticas do processo de retificação. A análise de topografía dos corpos de prova retificados foi dividida em duas análises: micro rugosidade, na qual ranhuras individuais foram usinadas em graphite e nitreto de silício; e macro rugosidade, na qual várias ranhuras foram usinadas no corpo de prova de nitreto de silício com 0,1 mm de espaçamento. Ambas as análises também foram simuladas. Os resultados apresentaram uma melhora considerável nas superfícies retificadas com até 45° de aumento do ângulo de estrutura, porém nenhuma alteração foi constatada com o aumento da velocidade de avanço. Mesmo com o micro desgaste constatado na ferramenta, nenhuma alteração significativa de forças foi observada ao longo dos ensaios.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-04-11T04:16:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344787.pdf: 3574061 bytes, checksum: cbdf85c3013df4f93d2be9c0dcaf46f4 (MD5) Previous issue date: 2016 / Ensaio é um procedimento experimental utilizado para avaliar as características de um produto ou processo. No caso de compressores de refrigeração, uma grande variedade de ensaios é realizada, tanto para fins de desenvolvimento quanto para controle de qualidade. Alguns desses ensaios apresentam um requisito comum quanto ao procedimen-to: a necessidade de manter o compressor operando em regimes especí-ficos e bem controlados. O controle da operação é uma etapa significativa da avaliação experimental de compressores e muitas vezes é executada de forma manual, adicionando uma série de limitações e incertezas ao resultado do ensaio. Este trabalho visa explorar técnicas que permitam automatizar o controle das pressões de sucção e de descarga sob as quais um compressor de refrigeração pode operar. Para isso foi desenvolvido um protótipo que permite emular a operação de um sistema de refrigeração, dotado de instrumentação adequada para a operação automática. A estratégia de controle utilizada priorizou técnicas de controle clássico adaptadas, de forma a permitir uma aplicação imediata no meio industrial. No decorrer do trabalho são abordados aspectos de projeto do circuito mecânico da bancada, especificação dos componentes do protótipo, bem como a identificação dos modelos dinâmicos da planta e o projeto dos controladores. Os resultados experimentais de malha fechada foram satisfatórios para a aplicação e demonstraram o bom desempenho dos controladores implementados, que foram validados com diferentes modelos de compressores. Como resultado principal do trabalho, tem-se um protótipo funcional de bancada com recursos de hardware e software que permitem impor ao compressor, de forma automática, praticamente todas as condições de pressão que podem ser encontradas nos diversos exemplos de aplicação, tanto para refrigeração quanto para climatização.<br> / Abstract : Testing is an experimental procedure used to evaluate characteristics of a product or process. Refrigerant compressors require a wide variety of tests to be performed, both for development and quality control. Some of these tests have a common procedure requirement: the necessity to keep the compressor operating in well-controlled conditions. The control of the test condition usually demands significant portion of time during a regular compressor test and it is often performed manually. This study focuses on exploring techniques to automatically control suction and discharge pressures under which a refrigerant compressor can operate. For reaching that purpose, a prototype of test rig was developed with appropriate instrumentation for automatic operation, which allows the emulation of a cooling system. The adopted control strategy used classical techniques, adapted to allow an immediate application in industry. Aspects of mechanical circuit design, specification of components, as well as identification of dynamic models and tuning of the controllers are also covered in this document. The experimental closed-loop results were satisfactory for the application and demonstrated the good performance of the controllers, which have been validated with different models of compressors. As a main result of the work, a prototype test rig with hardware and software resources was developed, allowing to automatically impose to a compressor under test all the pressure conditions that can be found in different types of applications, such as cooling and air conditioning.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T16:10:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 207961.pdf: 2720191 bytes, checksum: 0dbda263afe26ba0bdaf43a367350bf3 (MD5) / O presente trabalho de pesquisa tem como objetivo avaliar a técnica de intensidade sonora como uma metodologia alternativa de identificação de fontes de ruído externo de um veículo, montado sobre rolo dinamométrico no interior de uma câmara semi-anecóica, e correlacionar os resultados com os obtidos através da metodologia de abafamento das fontes denominado "quiet car", realizado em pista.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T20:35:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Esta Tese de Doutorado pretende contribuir para um melhor entendimento dos reais efeitos mecânico-metalúrgicos da "pulsação térmica", explicitando as vantagens e limitações do uso dessa nova variante na soldagem de ligas metálicas de emprego comum em engenharia. O estudo enfoca as possíveis implicações, nos campos do processo (estabilidade na transferência metálica) e da metalurgia da soldagem (microestrutura da zona fundida), geradas na implementação do processo MIG/MAG Térmico em ligas susceptíveis ou não a transformações no estado sólido (Aço baixo carbono ABNT 1020 e liga AlMg AA 5052-H34). A pesquisa envolve a análise sistemática do uso de duas formas de onda de pulsação térmica, apresentando diferentes mecanismos de deposição, sobre as alterações na geometria (reforço, penetração, largura, etc..) e na microestrutura da zona fundida (tamanho e forma do grão, presença de vazios e fração volumétrica dos microconstituintes). Planejamento fatorial completo 2k é utilizado como ferramenta estatística na avaliação e validação dos experimentos. Os resultados obtidos são interpretados através do cruzamento das informações operacionais (oscilogramas de corrente, tensão e velocidade de alimentação do arame) e da filmagem em alta velocidade do processo de transferência metálica (shadowgrafia) com a resposta metalúrgica apresentada na zona fundida. Como suporte na realização e análise dos experimentos foram utilizados: uma fonte eletrônica multi-processo, interfaceada com um sistema de aquisição e controle dos sinais elétricos, um sistema laser-ótico de filmagem em alta velocidade (shadowgrafia), microscopia ótica e eletrônica de varredura (MEV) e outros equipamentos necessários à caracterização do depósito. Como resultado foi observado que o processo de soldagem MIG/MAG Térmico influencia significativamente a geometria e o aspecto do cordão, a forma e o tamanho médio dos grãos e a fração volumétrica dos microconstituintes na zona fundida. Adicionalmente, detectou-se que a condição operacional pode induzir na quantidade de vazios (bandas de porosidade e falta de fusão) e na largura média da zona termicamente afetada.