A produção de fundidos com baixo nível de defeitos e com propriedades mecânicas adequadas é facilmente alcançada com a previsão do comportamento do metal durante a solidificação. A transferência de calor entre o metal-líquido e o molde, nos primeiros instantes de contato, compromete definitivamente as propriedades mecânicas e a qualidade do produto final. O comportamento da transferência de calor entre o metal e o molde foi explorado através da análise térmica experimental e confrontado com o Modelo de Schwarz Modificado (MSM). Para comprovar experimentalmente os fenômenos previstos no MSM tais como: superesfriamento aparente, posição das interfaces líquido-superaquecido/líquido- superesfriado e da sólido/líquido durante a solidificação foram realizados experimentos com alumínio puro, gálio puro e estanho. Para a análise térmica foram utilizados dois sistemas de solidificação vertical descendente (Griffiths et al., 1993; Jinho et al., 1996; Jamgotchian et al., 1987). O sistema A e o sistema B, sendo que o sistema B também permitia a solidificação vertical ascendente. Em ambos os casos, o fluxo de calor foi direcionado através de uma barra de alumínio (na temperatura ambiente) que foi inserida verticalmente no banho (técnica do “dedo frio”). A barra extrai calor do líquido em função da diferença de temperatura entre a massa líquida e a massa sólida e simula o choque térmico do metal líquido com as paredes de um molde. Os resultados experimentais e os obtidos pela simulação foram confrontados. Apresenta-se a relação experimental entre o superesfriamento e a taxa de solidificação. Discute-se o redimensionamento da Ti (temperatura de interface) na solução de Schwarz e a comprovação experimental da solução do MSM. / The production of casting with low level of defects and adjusted mechanical properties can be obtained with the previous knowledge of the metal solidification behavior. The transference of heat between the metal-liquid and the mold, in the first instants of the contact, compromises definitively the mechanical properties and the final product quality. The behavior of the transference of heat between the metal and the mold was carried out through the experimental thermal analysis and the results were compared with the Modified Schwarz Model (MSM). To experimentally prove, the cooled phenomena in the MSM such as: apparent supercooling, liquid superheated/liquid supercooled interfaces position and of the liquid/solid during the solidification experiments had been carried out with pure aluminum, pure gallium and tins. Two systems A and B, one of descending vertical solidification and another one of descending and ascending solidification, had been used for the thermal analysis. In both systems, the heat flow was directed through a bar of aluminum (in the ambient temperature) that was inserted vertically in the bath (“cold finger” technique). The bar extracts heat of the liquid, had the difference of temperature between the liquid mass and the solid mass, and simulates the thermal shock of the metal with the mold walls. The experimental results were compared with simulated data. In this work are presented experimental relation between the supercooling and the rate of solidification. The new dimension of the Ti (temperature of interface) in the Schwarz equation and the experimental evidence of MSM solution, are considered.

Carcaças de transmissão estão geralmente sujeitas a tensões cíclicas geradas durante o funcionamento do motor, e estas tensões são mais críticas a temperaturas elevadas e em tempos prolongados. Os gradientes térmicos induzidos no interior de componentes sujeitos a variações de temperatura durante o período de funcionamento podem levar a tensões e deformações internas e a repetição destes ciclos térmicos pode causar a nucleação e a propagação de trincas por um processo denominado de fadiga termomecânica. Este trabalho apresenta um estudo sobre as diferenças das propriedades mecânicas de duas ligas de Al-Si fundidas sobre pressão em molde permanente (injetadas), uma identificada como sendo a Liga A, que contém o elemento de liga Mg, e a Liga B que não contém o Mg, para uso em carcaças de transmissão de veículos automotivos. Neste estudo foram realizados ensaios mecânicos de dureza, de tração e de fadiga isotérmica e anisotérmica e análises fratográficas e microestruturais por microscopia ótica e eletrônica de varredura. A Liga A apresentou resistência mecânica superior à Liga B em toda a faixa de temperatura analisada, apesar da maior quantidade de defeitos de fundição existentes nesta liga. Foi utilizada a metodologia S-N, cujos dados foram inferidos a partir dos ensaios de fadiga termomecânica. A Liga A apresenta desempenho ligeiramente superior à Liga B, especialmente para baixos níveis de tensão aplicados. Entretanto, para ensaios executados sob controle de deformação, não houve diferença significativa na resistência à fadiga entre as duas ligas. / Gear Box housings are usually subjected to cyclic stresses generated during engine operation. Such stresses are more critical at high temperatures and long times. Thermal gradients induced within the components submitted to variation of temperature during working may result in internal stresses and strains. Thermal cycling can result in crack nucleation and propagation by the process of thermomechanical fatigue (TMF). The main aim of this work was to evaluate the effects of Mg content on the mechanical properties of permanent mold cast Al-Si alloys. Two alloys, one containing Mg addition (\"A\" alloy) and another without Mg (\"B\" alloy) were tested under strain temperature TMF controlled conditions. In this study were performed mechanical tests of hardness, tensile strength, and anisotropic / isothermal fatigue and microstrutural / photographic analysis by scanning electronic microscopy (SEM). Using the S-N approach inferred from the TMF results, \"A\" alloy (Mg-added) presented a slightly better performance then \"B\" alloy especially at low stress amplitude levels. However, in the TMF testing conditions was not observed any significant difference in fatigue resistance for both alloys.

A presente pesquisa realizou um estudo que investiga a viabilidade técnica para a reciclagem do resíduo sólido gerado pelo descarte das areias de fundição aglomeradas com argila, para aplicação no setor da construção civil. Para isso, o trabalho estabelece uma metodologia, a qual avalia a estabilização do resíduo em matrizes solidificadas de cimento Portland, melhoradas através de adições de argila bentonita sódica e/ou sílica ativa. A estabilização do resíduo foi verificada através de ensaio de solubilização, o qual submete as matrizes solidificadas a contatos dinâmico e estático com água destilada. Os desempenhos mecânico e físico das matrizes foram avaliados em ensaios de resistência à compressão, absorção de água e permeabilidade ao ar. Os resultados obtidos demonstram que, tanto a bentonita sódica, quanto a sílica ativa contribuem para o aumento da eficiência de fixação dos metais \'AL\', \'FE\' e \'CR\' por parte das matrizes de cimento Portland. As composições que obtiveram os melhores desempenhos mecânico, físico e químico foram utilizadas na confecção de tijolos maciços, visando aplicação na execução de alvenarias. Para a moldagem dos tijolos foi empregada uma prensa hidráulica, o que possibilitou manter a regularidade dimensional das faces. Ao mesmo tempo, o formato dos tijolos foi concebido com design diferenciado, proporcionando modulação e encaixes que podem reduzir significativamente o consumo da argamassa de assentamento. Os tijolos foram submetidos aos ensaios de solubilização, resistência à compressão e absorção de água, apresentando resultados satisfatórios e comprovando a viabilidade técnica para aplicação na execução de alvenarias. / In this research, a study that investigates the technical feasibility for the recycling of solid waste generated by the disposal of the foundry sands bonded with clay, for implementation in the construction industry, was conducted. For this reason, the work establishes a method, which assesses the stabilization of waste in solidified matrices of Portland cement, improved by the additions of sodium bentonite clay and/or silica fume. The stabilization of the waste was verified by solubilization test, which puts the solidified matrices in static and dynamic contacts with distiled water. The mechanical and physical performances of the matrices were evaluated in tests of resistance to compression, absorption of water and air permeability. The results show that both the sodium bentonite, and the active silica contribute to increase the fixation efficiency of the metals \'AL\', \'FE\' and \'CR\' by the matrices of Portland cement. The compositions that have the best mechanical, physical and chemical performance were used in the manufacture of massive bricks, seeking their use in the implementation of masonry. For the molding of bricks a hydraulic press was used, which allowed to keep the dimensional regularity of the faces. At the same time, the format of the bricks was designed with different shapes, providing modulation and fitting that can significantly reduce the consumption of settlement mortar. The bricks were subjected to tests of solubilization, resistance to compression and absorption of water, showing satisfactory results that confirm the technical feasibility for being used in the implementation of masonry.

Trabalho realizado na empresa STA - Sociedade Transformadora de Alumínios, SA e orientado pelo Eng. José Pedro Costa / Tese de mestrado. Mestrado Integrado em Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Metalúrgica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Dr.ª Silva Ribeiro

As folhas 114-132 estão encadernadas ao contrário (paginação no topo) / Tese de mestrado. Engenharia de Segurança e Higiene Ocupacionais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de mestrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 1999

Trabalho realizado na STA, orientado pelo Eng. Manuel Casais / Tese de Mestrado Integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2013

A produção de fundidos com baixo nível de defeitos e com propriedades mecânicas adequadas é facilmente alcançada com a previsão do comportamento do metal durante a solidificação. A transferência de calor entre o metal-líquido e o molde, nos primeiros instantes de contato, compromete definitivamente as propriedades mecânicas e a qualidade do produto final. O comportamento da transferência de calor entre o metal e o molde foi explorado através da análise térmica experimental e confrontado com o Modelo de Schwarz Modificado (MSM). Para comprovar experimentalmente os fenômenos previstos no MSM tais como: superesfriamento aparente, posição das interfaces líquido-superaquecido/líquido- superesfriado e da sólido/líquido durante a solidificação foram realizados experimentos com alumínio puro, gálio puro e estanho. Para a análise térmica foram utilizados dois sistemas de solidificação vertical descendente (Griffiths et al., 1993; Jinho et al., 1996; Jamgotchian et al., 1987). O sistema A e o sistema B, sendo que o sistema B também permitia a solidificação vertical ascendente. Em ambos os casos, o fluxo de calor foi direcionado através de uma barra de alumínio (na temperatura ambiente) que foi inserida verticalmente no banho (técnica do “dedo frio”). A barra extrai calor do líquido em função da diferença de temperatura entre a massa líquida e a massa sólida e simula o choque térmico do metal líquido com as paredes de um molde. Os resultados experimentais e os obtidos pela simulação foram confrontados. Apresenta-se a relação experimental entre o superesfriamento e a taxa de solidificação. Discute-se o redimensionamento da Ti (temperatura de interface) na solução de Schwarz e a comprovação experimental da solução do MSM. / The production of casting with low level of defects and adjusted mechanical properties can be obtained with the previous knowledge of the metal solidification behavior. The transference of heat between the metal-liquid and the mold, in the first instants of the contact, compromises definitively the mechanical properties and the final product quality. The behavior of the transference of heat between the metal and the mold was carried out through the experimental thermal analysis and the results were compared with the Modified Schwarz Model (MSM). To experimentally prove, the cooled phenomena in the MSM such as: apparent supercooling, liquid superheated/liquid supercooled interfaces position and of the liquid/solid during the solidification experiments had been carried out with pure aluminum, pure gallium and tins. Two systems A and B, one of descending vertical solidification and another one of descending and ascending solidification, had been used for the thermal analysis. In both systems, the heat flow was directed through a bar of aluminum (in the ambient temperature) that was inserted vertically in the bath (“cold finger” technique). The bar extracts heat of the liquid, had the difference of temperature between the liquid mass and the solid mass, and simulates the thermal shock of the metal with the mold walls. The experimental results were compared with simulated data. In this work are presented experimental relation between the supercooling and the rate of solidification. The new dimension of the Ti (temperature of interface) in the Schwarz equation and the experimental evidence of MSM solution, are considered.

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T05:20:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T00:20:44Z : No. of bitstreams: 1 150847.pdf: 24667434 bytes, checksum: 29b0f014d56fa3f5259ed6eb10420e4e (MD5)