Submitted by Angela Maria de Oliveira (amolivei@uepg.br) on 2018-11-22T18:11:23Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Tiago Jacumasso.pdf: 9316680 bytes, checksum: 9e1e6195d90b660e6d32c4f13481bf5b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-22T18:11:23Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Tiago Jacumasso.pdf: 9316680 bytes, checksum: 9e1e6195d90b660e6d32c4f13481bf5b (MD5) Previous issue date: 2018-08-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A mecânica da fratura foi desenvolvida, utilizando-se uma descrição geométrica euclidiana que pressupõem uma trinca lisa sem irregularidades. Por esta razão, a modelagem matemática de uma trinca rugosa, usando a geometria fractal, tem sido a preocupação de vários autores nas últimas décadas. O intuito destes pesquisadores é descrever o fenômeno da fratura de forma mais autentica e precisa. Uma das formas de se avaliar as propriedades mecânicas de um material fraturado é usando o conceito de integral-J. Este conceito aplicado ao fenômeno da fratura define uma curva de resistência ao crescimento de trinca chamado de curva J-R. Sendo assim, vários modelos fractais de curva J-R têm sido propostos. Um dos modelos que vem ganhando destaque na literatura científica foi proposto por ALVES (2010, 2011). Por esta razão investigou-se, neste trabalho, a aplicação desse modelo no estudo da fratura do ferro fundido nodular e ferro fundido nodular austemperado (ADI). O objetivo foi avaliar os efeitos dos tratamentos térmicos de austêmpera na microestrutura e nas propriedades mecânicas de uma liga de ferro fundido nodular. Para tanto foi empregado duas rotas de tratamentos térmicos: austêmpera convencional, consistindo de austenitização a 900ºC por 60min, seguida de austêmpera até 250ºC e à 300ºC, com permanência por 60min e 120min para cada temperatura, totalizando quatro condições, com resfriamento ao ar. As amostras tratadas termicamente foram caracterizadas com auxílio de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (FEG) e difração de raios X (DRX), com objetivo de determinar suas fases e microconstituintes. O efeito das condições de tratamento nas propriedades mecânicas foi verificado por ensaios de dureza Vickers e de impacto instrumentado Charpy. Por meio de ensaios de impacto instrumentado e solicitação mecânica de tração e com o auxílio de microscopia eletrônica por emissão de campo (FEG) foi possível estudar o crescimento de trincas rugosas na fratura do ferro fundido nodular austemperado, comparando os resultados entre as quatro condições de tratamento térmico de austêmpera. Deste modo, foi possível fornecer dados experimentais para comprovar a validade da equação da curva J-R na presença de uma trinca rugosa proposta por ALVES (2010, 2011) com base na geometria fractal e na mecânica da fratura. Os resultados obtidos permitiram comparar e discutir o efeito das rotas de tratamento térmico, no sentido de desenvolver as propriedades mecânicas do ferro fundido nodular para aplicações diversas. As curvas D J ajustadas pelo modelo fractal mostraram-se em boa concordância com aquelas obtidas pelo método descrito na ASTM E1820-17a (2017). O ADI tratado a 300ºC por 60 minutos foi o material que apresentou as melhores condições de resistência mecânica a tração e ao impacto, superando o material bruto de fundição na tenacidade a fratura, calculada pelos parâmetros fractais da curva. Este ferro fundido nodular austemperado é comparado ao da classe de alta resistência de ADI. / The mechanics of the fracture were developed using a geometric Euclidean description that assumes a smooth crack without irregularities. For this reason, the mathematical modeling of a rough crack, using fractal geometry, has been the concern of several authors in the last decades. The aim of these researchers is to describe the fracture phenomenon more authentically and accurately. One of the ways to evaluate the mechanical properties of a fractured material is by using the concept of integral-J. This concept applied to the fracture phenomenon defines a crack growth resistance curve called the J-R curve. Thus, several fractal J-R curve models have been proposed. One of the models that have gained prominence in the scientific literature was proposed by ALVES (2010, 2011). For this reason we investigated the application of this model in the study of nodular cast iron and austempered nodular cast iron (ADI). The objective was to evaluate the effects of thermal treatments of austempering in the microstructure and mechanical properties of a ductile cast iron alloy. Two routes of thermal treatments were used: conventional austenitic, consisting of austenitization at 900ºC for 60min, followed by tempering up to 250ºC and at 300ºC, with permanence for 60min and 120min for each temperature, totaling four conditions, with air cooling. The thermally treated samples were characterized by optical microscopy, scanning electron microscopy (FEG) and X - ray diffraction (XRD), in order to determine their phases and microconstituents. The effect of the treatment conditions on the mechanical properties was verified by tests of Vickers hardness and instrumented impact Charpy. By means of instrumented impact and mechanical tensile stress tests and with the aid of field emission electron microscopy (FEG), it was possible to study the growth of rough cracks in austempered nodular cast iron fracture, comparing the results between the four conditions of heat treatment. Thus, it was possible to provide experimental data to prove the validity of the J-R curve equation in the presence of a rough crack proposed by ALVES (2010, 2011) based on fractal geometry and fracture mechanics. The results obtained allowed to compare and discuss the effect of heat treatment routes in order to develop the mechanical properties of nodular cast iron for different applications. The D J curves fitting by the fractal model show in agreement with the curves obtained by the method described in the ASTM E1820-17a (2017). The ADI treated at 300ºC for 60 minutes was the material that presented the best conditions of tensile and impact mechanical strength, surpassing the crude casting material in the fracture toughness, calculated by the fractal parameters of the curve. This austempered nodular cast iron is compared to that of the ADI high strength class.

As ligas de ferro fundido branco alto cromo (FFBAC) da norma ASTM A-532 são comumente utilizadas em peças que necessitam de elevada resistência ao desgaste. Tal escolha acontece devido à elevada dureza apresentada por tais materiais, o que propicia maior vida útil dos componentes. Entretanto, uma vez que o teor de cromo utilizado nos FFBAC possui grande influência no custo das peças, é importante garantir que os tratamentos térmicos (TOTO’s) aplicados estejam otimizados para cada composição de liga. Buscando atuar nesse sentido, esta dissertação analisou a utilização de diferentes tempos e temperaturas de patamar em TOTO’s de desestabilização da austenita para duas ligas da norma ASTM A-532 (ligas com 20% e 25%Cr). Após tais procedimentos, foram estudadas a dureza e a resistência ao desgaste, tanto para algumas das amostras tratadas quanto para seis amostras de FFBAC fornecidas por diversas fundições nacionais. Os resultados demonstraram a existência de uma temperatura que otimiza a dureza da liga, possibilitando incrementos desta propriedade nas amostras tratadas em valores de até 37% (considerando a dureza inicial na condição “bruto de fusão”). Com relação ao tempo de patamar, verificou-se que o mesmo apresentou pouca influência no incremento de dureza, apresentando variações máximas inferiores à 4% para tratamentos variando entre 30 minutos à 6 horas de duração, resultado que destoou daquele indicado pela literatura. Além disso, verificou-se que uma liga com 19,6 %Cr pode apresentar uma dureza até 11% maior do que o verificado para ligas comerciais Nesta comparação, apesar da liga comercial possuir menor teor de carbono, ficou evidenciado o indicativo de que as peças consideradas neste estudo e oriundas de fundições nacionais não otimizam os resultados de seus TOTO’s. A resistência ao desgaste, por sua vez, demonstrou não depender apenas da macrodureza das amostras, mas também de outras características como tamanho, distância e continuidade dos carbonetos primários, o que explica a obtenção de resultados similares de perda de massa no ensaio abrasivo para amostras que possuem durezas diferindo em cerca de 12% porém possuindo tamanho de microconstituintes similares. Por fim, observou-se que ligas com maiores teores de cromo e menores teores de carbono apresentam menores valores de dureza e resistência ao desgaste, o que viabiliza uma aplicação com maior vida útil e menor custo. / The high chromium white cast iron alloys from ASTM A-532 are commonly used in parts which wear resistance are required. This choice happens due the great hardness showed by these alloys, what propitiates a higher lifetime for the components. However, since chromium content has great influence in the cost of the parts, it is important ensure that the apply heat treatments are optimized for each alloy composition. Thus this dissertation analyzed the application of different heat treatment cycles on the austenite destabilization for two ASTM A-532 alloys (20%Cr and 25%Cr). After the heat treatment, hardness, wear resistance and microstructure were analyzed, both for some of the treated samples as for six samples provided by different manufactures in Brazil. The results showed the existence of a temperature that optimizes the alloy hardness, allowing increases on this property in values up to 37% (considering the initial hardness of the “as cast” condition) Concerning the time of heat treatment, was verified that this parameter has low influence in the increase on hardness, showing maximum variations lower than 4% in treatments with times coming from thirty minutes until six hours, results that does not match that one’s indicated by the literature. Besides that, it was verified that an alloy with 19,6%Cr can present a hardness 11% greater than that verified in commercial. In this comparation, although the commercial alloy having lower carbon content, was evidenced that the parts from the Brazilians companies which were considered in this study, does not have an optimum heat treatment. The wear resistance was not only depend of the sample hardness, but also of other characteristics as size, distance and continuity of the primary carbides, which explain the results of similar mass loss in the abrasive test for samples with hardness differing about 12%, but with similar size of microconstituents. Finally, it was observed that alloys with higher chromium and low carbon content shows lower hardness and wear resistance values than alloys with low percentages of chromium, what enable an application with larger lifetime and lower cost.

Neste trabalho, estudou-se a viabilidade da aplicação de revestimentos de ferro fundido branco multicomponente (FFBMC) pelo processo de aspersão térmica por chama hipersônica (HVOF). A melhor condição de aspersão, variando-se a vazão e razão dos gases oxigênio e propano, a distância de aspersão e a granulometria do pó, foi utilizada para aplicação dos revestimentos em substratos de aço e de FFBMC com e sem preaquecimento. Caracterizaramse os revestimentos de FFBMC em relação ao teor de carbono, temperatura final, espessura, porosidade, dureza, aderência, perda de massa, coeficiente de atrito e mecanismo de desgaste abrasivo. Os revestimentos com menor porosidade e maior dureza foram aqueles depositados com razão oxigênio/propano de 4,6, 200 mm de distância de aspersão e granulometria entre 20 e 45 μm. Com esses parâmetros obtiveram-se revestimentos com aderência de 84 MPa, em substratos de aço sem preaquecimento e temperatura final de 200 °C, sendo que o fator mais importante no valor da aderência foi a temperatura final do revestimento. Além disso, a perda de massa foi semelhante aos valores obtidos para amostras de FFBMC fundidas, temperadas e revenidas. Os fatores responsáveis por estes valores foram a eliminação da austenita retida e a sinterização das partículas do revestimento quando as amostras foram temperadas e revenidas. O mecanismo de desgaste predominante foi o microcorte associado à fratura das lamelas próximas das partículas não fundidas, poros de aspersão e dos vazios formados no processo de desgaste. Considerando os níveis de aderência e perda de massa obtidas neste trabalho é viável a aplicação de FFBM por aspersão térmica HVOF. / In this work, the viability of the application of multicomponent white cast iron coatings was studied using high velocity oxygen fuel thermal spray process. The best spray condition, varying the oxygen and propane flow rate, the oxygen/propane ratio, the spraying distance and the powder size, was used for the application of coatings in steel and multicomponent white cast iron substrates with and without preheating. Carbon content, final temperature, thickness, porosity, hardness, adherence, mass loss, friction coefficient and abrasive wear mechanism of the coatings were characterized. The coatings that presented lower porosity and greater hardness were those deposited with oxygen/propane ratio of 4.6, spraying distance of 200 mm and powder size between 20 and 45 μm. With these parameters, coatings with adherence of 84 MPa in steel substrate, without preheating and final temperature of 200 °C, were obtained. The final temperature was identified as the most important factor for the adherence value. Moreover, the coating mass loss was similar to the multi-component white cast iron substrate tempered and annealed. The factors responsible for the high adherence and lower mass loss were the elimination of the retained austenite and the sintering of particles of the coating when the samples were tempered and annealed. The predominant wear mechanism was microcutting associated with the fracture of the lamellae near to unmelted particles, pores of spraying process and the voids formed in the wear process. Considering the levels of adherence and mass loss verified in this work, the application of multicomponent white cast iron coatings using high velocity oxygen fuel thermal spray process is viable.

O uso de núcleos metálicos fundidos é comum na Odontologia Restauradora para promover a substituição de estruturas perdidas em dentes tratados endodonticamente. Estes núcleos podem ser fundidos em ligas nobres ou ligas básicas: as ligas alternativas apresentam vantagens mas são susceptíveis à corrosão. O titânio foi introduzido na Odontologia com o objetivo de compensar as deficiências dos metais básicos, principalmente a corrosão e seus produtos. Então, a proposta deste estudo foi comparar a resistência à tração de núcleos metálicos fundidos confeccionados em liga de ouro tipo III, titânio e titânio tratado superficialmente com solução de Kroll quando fixados com diferentes agentes cimentantes. Quarenta e dois caninos humanos extraídos foram selecionados, a porção coronária foi removida e a raiz remanescente foi tratada endodonticamente. Todos os espécimes foram divididos em seis grupos (n=7). O espaço para pino foi preparado a uma profundidade de 10mm usando-se brocas de Largo. Os núcleos foram fundidos em liga de ouro tipo III e titânio c.p. e fixados com cimento de fosfato de zinco ou cimento resinoso (Panavia F). A resistência à tração foi determinada em uma máquina universal de ensaios a uma velocidade de 0,5mm/min utilizando-se uma célula de carga de 50 Kgf. Os resultados foram analisados estatisticamente por ANOVA, demonstrando que não houve diferença estatisticamente significante entre os grupos. Dentro das limitações deste estudo pode-se concluir que os núcleos metálicos fundidos em titânio c.p. fixados com cimento fosfato de zinco ou cimento resinoso são uma alternativa viável aos núcleos metálicos fundidos em ouro. / The use of cast post and core is common in restorative dentistry to provide long-term tooth structure replacement for endodontically treated teeth. They could be cast in precious or basic alloys: the alternative alloys present advantages but they are susceptible to corrosion and its effects. The titanium was introduced to Dentistry with the objective of compensating the metal basic deficiencies, mainly the corrosion. Then, the purpose of this study was to compare the tensile resistance among gold alloy, titanium, and titanium after a superficial treatment with Kroll’s solution when fixed with different luting agents. Forty two human extracted canines were selected, the coronal aspect of each tooth was removed and the remaining root received endodontic therapy. All specimen were divided into six groups (n=7). The post space was prepared at a depth of 10mm using a Largo’s drill. The cast post and core were manufactured using a type III gold alloy and titanium. Cast post and core were fixed with zinc phosphate or resin luting agent (Panavia F). Tensile bond strength of the specimens was measured with a universal testing machine at a crosshead speed of 0,5mm/min and cell-load of 50 Kgf. Data (Kgf) were statistically analyzed by ANOVA. The results demonstrated that there was not a significant difference among the groups. Within the limitations of this study it has been conclude that the titanium fixed with zinc phosphate or resin luting agent is a viable alternative to the gold alloy to fabricate cast post and cores.

Proposição: Este estudo in vitro comparou a resistência à fratura e os padrões de falha de 5 tipos diferentes de pinos-núcleos cimentados em raízes bovinas. Materiais e métodos: Um total de 50 incisivos bovinos frescos foram utilizados. A coroa, o terço cervical e parte do terço médio radicular foram removidos. Os dentes selecionados foram divididos em cinco grupos (n=10). Quatro grupos foram enfraquecidos utilizando uma seqüência de pontas diamantadas, reforçados com resina composta e restaurados com núcleos metálicos fundidos, pinos de fibra de vidro, pinos de fibra de carbono e pinos de aço inoxidável. Um grupo não sofreu enfraquecimento e foi restaurado com núcleo metálico fundido (grupo controle). Todos os pinos foram cimentados com adesivo Single Bond 2 e cimento resinoso dual RelyX ARC. Cada espécime foi incluído em resina acrílica e recebeu uma coroa total metálica. A máquina de ensaios universais EMIC-2000 foi utilizada para o teste mecânico. Uma carga compressiva com célula de carga de 500Kgf a uma velocidade de 0,5 mm.min-1 foi aplicada em um ângulo de 135º em relação ao longo eixo do dente até ocorrer fratura. Análise de variância e teste de Tukey foram realizados para determinar a significância da resistência à fratura entre os grupos (p<0,05). Resultados: A análise estatística indicou que as raízes íntegras restauradas com núcleos metálicos fundidos (Grupo 1) apresentaram resistência à fratura significativamente maior: 120,02±35,34, seguido pelos grupos de raízes reforçadas com resina composta e restauradas com os seguintes tipos de pino: núcleo metálico fundido (Grupo 2): 77,91±32,86; pino de fibra de vidro (Grupo 3): 69,60±34,44; pino de fibra de carbono (Grupo 4): 48,25±22,84; e pino de aço inoxidável: 42,26±17,52. Os Grupos 2 a 5 apresentaram valores estatisticamente semelhantes entre si. O padrão de fratura variou entre os grupos. O Grupo 1 apresentou um índice de 100% de fratura catastrófica, enquanto o Grupo 4 apresentou apenas 20% de fraturas radiculares. Conclusões: Os resultados mostraram que dentes com estrutura íntegra são mais resistentes que dentes fragilizados e reforçados com resina. Os dentes restaurados com núcleo metálico fundido demonstraram maior resistência à fratura que os dentes restaurados com pinos de fibra de vidro, fibra de carbono e aço inoxidável. Dentes restaurados com pinos de fibra de vidro são altamente resistentes à fratura, enquanto o dentes restaurados com pinos de fibra de carbono possuem uma grande capacidade protetora da estrutura remanescente. Os dentes restaurados com pinos de aço inoxidável apresentaram a menor resistência à fratura dentre os grupos testados, além de, frequentemente, induzir fraturas radiculares / Purpose: This in vitro study compared the fracture strength and the failure patterns of 5 different types of post-and-cores luted in bovine root canals. Materials and methods: A total of 50 recently extracted anterior bovine teeth with similar dimensions were used in this study. Their crowns, coronal thirds and part of the middle thirds of the roots were removed. The selected teeth were divided into five groups (n=10). Four groups were flared using a sequence of diamond burs, reinforced with composite resin and restored with cast metal post-and-core, glass fiber, carbon fiber and stainless steel posts. One group was not flared and restored with cast metal post-and-core (control group). All posts were cemented with Single Bond 2 adhesive system and dual-cured RelyX ARC resin cement. Each specimen was embedded in acrylic resin and received a complete metal crown. The Universal Testing Machine EMIC-2000 was used for the mechanical test. A compressive load with a 500 Kgf load cell, at a crosshead of .5 mm. min-1, was applied at a 135-degrees angle to the long axis of the tooth until fracture occurred. One-way analysis of variance and Tukey test were performed to determine the significance of the fracture strength among the groups (P<.05). Results: The statistical analysis indicated that healthy roots with cast metal post-and-cores (Group 1) had significantly higher fracture strength: 120.02±35.34, followed by the groups of flared roots with resin reinforcement and restored with posts: cast metal post-and-cores (Group 2): 77.91±32.86; glass fiber post (Group 3): 69.60±34.44; carbon fiber post (Group 4): 48.25±22.84; and stainless steel post (Group 5): 42.26±17.52. Groups 2 to 5 were statistically similar to each other. The failure patterns varied between the groups. Group 1 showed an index of 100% of catastrophic fracture, whereas Group 4 had only 20% of root fractures. Conclusions: It can be concluded healthy teeth with complete root structure has higher fracture strength than teeth with resin-reinforced flared roots. Teeth restored with cast metal post-and-cores demonstrated higher fracture strength than teeth restored with glass fiber, carbon fiber and stainless steel posts. Teeth restored with glass fiber posts are highly resistant to fracture, whereas carbon fiber posts protect the remaining dental structure. Teeth restored with stainless steel posts show lower fracture strength and often induce root fractures.

Made available in DSpace on 2016-12-12T20:25:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Everton Ruggeri.pdf: 24321266 bytes, checksum: d9116328281ce8d4d01d557335e3d70b (MD5) Previous issue date: 2014-09-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In recent years, the study of chatter vibrations has been intensifying in the machining of materials, however, the analysis of chatter vibration has been conducted only for machining of ductile materials and few studies analyzing these vibrations in machining of brittle materials are found in the literature. The chatter vibrations in machining process can considerably compromise the workpiece surface finish, tool wear and in some cases provide severe damage to the machine-tool. Thus there is an imminent need to expand the theory of chatter vibrations for the class of brittle materials. To analyze the vibrations of the process and zones where the process is stable, and where it is unstable, the stability lobes diagram was used. This diagram is constructed in most cases for applications at high speed cutting. In this work, the analysis of the stability lobe diagram was made for application at low cutting speed, where the phenomenon of damping arises. The damping is a crucial factor in the process, it increases system stability. The phenomenon of damping was considered in the formulation of chatter vibrations using the indentation model of Wu. Apart from consideration of the damping effect, an analysis of dynamic stiffness on the mechanical system adopted was made by means of a simulation using the peak to peak method of passing of the tool in the workpiece. For experiments validations, the signals of force and acceleration were acquired and an analysis was conducted in time and frequency domain to identify where the vibrations emerged. The workpiece surface finish and RMS value of the signals were checked and compared with the stability conditions of the process. The results demonstrated perfectly the consequences that the chatter vibrations present in machining of grey cast iron and proved that the stability lobe diagram shows good results to detect the vibrations in machining of brittle materials, determining the areas where the material removal should be avoid. / Nos últimos anos, o estudo das vibrações regenerativas tem-se intensificando na usinagem de materiais, entretanto, a análise das vibrações regenerativas vem sendo conduzidas apenas para a usinagem de materiais dúcteis e poucos trabalhos analisando essas vibrações na usinagem de materiais frágeis são encontrados na literatura. As vibrações regenerativas no processo de usinagem podem comprometer consideravelmente o acabamento superficial da peça, o desgaste da ferramenta e em alguns casos proporcionar danos severos à máquina-ferramenta. Por isso, há uma necessidade eminente de expandir a teoria das vibrações regenerativas para a classe de materiais frágeis. Para analisar as vibrações no processo e regiões onde se possui um corte estável e onde há um corte instável, foi utilizado o diagrama de lóbulos de estabilidade. Este diagrama é construído na grande maioria dos casos para aplicações em alta velocidade de corte. Neste trabalho, a análise do diagrama de lóbulos de estabilidade foi feita para ensaios em baixa velocidade de corte, onde o fenômeno de amortecimento surge. O amortecimento é um fator crucial no processo, pois aumenta a estabilidade do sistema. O fenômeno de amortecimento foi considerado na formulação das vibrações regenerativas utilizando o modelo de indentação de Wu. Além da consideração do amortecimento, uma análise da influência da rigidez no sistema mecânico adotado foi realizada por uma simulação utilizando o método pico a pico, da passagem da ferramenta no corpo de prova. Para validação dos experimentos realizados, os sinais de força e de aceleração foram adquiridos e uma análise foi conduzida no domínio do tempo e no domínio da frequência para identificar onde as vibrações surgiram. O acabamento superficial da peça e valor RMS dos sinais também foram verificados e comparados com as condições de estabilidade do processo. Os resultados demonstraram perfeitamente as consequências que as vibrações regenerativas apresentam na usinagem do ferro fundido cinzento e comprovam que o diagrama de lóbulos de estabilidade mostra bons resultados para identificação das vibrações na usinagem de materiais frágeis, determinando as zonas onde se deve evitar a remoção de material.

As ligas de ferro fundido branco alto cromo (FFBAC) da norma ASTM A-532 são comumente utilizadas em peças que necessitam de elevada resistência ao desgaste. Tal escolha acontece devido à elevada dureza apresentada por tais materiais, o que propicia maior vida útil dos componentes. Entretanto, uma vez que o teor de cromo utilizado nos FFBAC possui grande influência no custo das peças, é importante garantir que os tratamentos térmicos (TOTO’s) aplicados estejam otimizados para cada composição de liga. Buscando atuar nesse sentido, esta dissertação analisou a utilização de diferentes tempos e temperaturas de patamar em TOTO’s de desestabilização da austenita para duas ligas da norma ASTM A-532 (ligas com 20% e 25%Cr). Após tais procedimentos, foram estudadas a dureza e a resistência ao desgaste, tanto para algumas das amostras tratadas quanto para seis amostras de FFBAC fornecidas por diversas fundições nacionais. Os resultados demonstraram a existência de uma temperatura que otimiza a dureza da liga, possibilitando incrementos desta propriedade nas amostras tratadas em valores de até 37% (considerando a dureza inicial na condição “bruto de fusão”). Com relação ao tempo de patamar, verificou-se que o mesmo apresentou pouca influência no incremento de dureza, apresentando variações máximas inferiores à 4% para tratamentos variando entre 30 minutos à 6 horas de duração, resultado que destoou daquele indicado pela literatura. Além disso, verificou-se que uma liga com 19,6 %Cr pode apresentar uma dureza até 11% maior do que o verificado para ligas comerciais Nesta comparação, apesar da liga comercial possuir menor teor de carbono, ficou evidenciado o indicativo de que as peças consideradas neste estudo e oriundas de fundições nacionais não otimizam os resultados de seus TOTO’s. A resistência ao desgaste, por sua vez, demonstrou não depender apenas da macrodureza das amostras, mas também de outras características como tamanho, distância e continuidade dos carbonetos primários, o que explica a obtenção de resultados similares de perda de massa no ensaio abrasivo para amostras que possuem durezas diferindo em cerca de 12% porém possuindo tamanho de microconstituintes similares. Por fim, observou-se que ligas com maiores teores de cromo e menores teores de carbono apresentam menores valores de dureza e resistência ao desgaste, o que viabiliza uma aplicação com maior vida útil e menor custo. / The high chromium white cast iron alloys from ASTM A-532 are commonly used in parts which wear resistance are required. This choice happens due the great hardness showed by these alloys, what propitiates a higher lifetime for the components. However, since chromium content has great influence in the cost of the parts, it is important ensure that the apply heat treatments are optimized for each alloy composition. Thus this dissertation analyzed the application of different heat treatment cycles on the austenite destabilization for two ASTM A-532 alloys (20%Cr and 25%Cr). After the heat treatment, hardness, wear resistance and microstructure were analyzed, both for some of the treated samples as for six samples provided by different manufactures in Brazil. The results showed the existence of a temperature that optimizes the alloy hardness, allowing increases on this property in values up to 37% (considering the initial hardness of the “as cast” condition) Concerning the time of heat treatment, was verified that this parameter has low influence in the increase on hardness, showing maximum variations lower than 4% in treatments with times coming from thirty minutes until six hours, results that does not match that one’s indicated by the literature. Besides that, it was verified that an alloy with 19,6%Cr can present a hardness 11% greater than that verified in commercial. In this comparation, although the commercial alloy having lower carbon content, was evidenced that the parts from the Brazilians companies which were considered in this study, does not have an optimum heat treatment. The wear resistance was not only depend of the sample hardness, but also of other characteristics as size, distance and continuity of the primary carbides, which explain the results of similar mass loss in the abrasive test for samples with hardness differing about 12%, but with similar size of microconstituents. Finally, it was observed that alloys with higher chromium and low carbon content shows lower hardness and wear resistance values than alloys with low percentages of chromium, what enable an application with larger lifetime and lower cost.

[pt] A utilização de compósitos de matriz ferrosa com pré-forma cerâmica oferece a possibilidade de redução do desgaste abrasivo em aplicações onde as ligas usuais não são efetivas. Nesta tese, foi desenvolvido um estudo voltado para a obtenção de um compósito de matriz metálica com ênfase na caracterização e previsão da infiltração espontânea de um ferro fundido nodular através de uma préforma granulada porosa de óxido de alumínio. O processo de infiltração de pré-forma porosa constituída de óxido de alumínio, em três granulometrias distintas (12#, 16# e 42#), por um ferro fundido nodular de composição eutética (3,9 graus Celsius) foi realizado em três temperaturas de vazamento diferentes (1403 graus Celsius, 1299 graus Celsius e 1250 graus Celsius), desde a elaboração das pré-formas passando pela infiltração do metal, até a caracterização microestrutural. Os resultados dos ensaios de compressão com as pré-formas foram processados por análise fatorial e mostraram que, dentro dos níveis estudados, o percentual utilizado de ligante (silicato de sódio) e o tempo de cura influenciam positivamente e de forma mais significativa do que a granulometria do óxido de alumínio. A microestrutura da matriz foi afetada pelos grãos cerâmicos da préforma, fato este caracterizado pela presença de veios de grafita no lugar de nódulos em uma extensão variável entre 10 micrômetros e 60 micrômetros a partir da superfície do grão. Após a permeabilidade da pré-forma cerâmica ter sido estimada por processamento digital de imagens em 3D, foi desenvolvido um modelo matemático voltado para a identificação da penetração máxima da fase metálica levando em consideração as temperaturas de vazamento e de solidificação do ferro fundido. As curvas do modelo mostraram boa correlação quando comparados com os resultados experimentais. / [en] Iron metal matrix composites in aluminium oxide offers an outstanding possibility to reduce abrasive wear where usual alloys are not working well. For the present study the composite was obtained by carrying out an spontaneous infiltration of an eutectic (3,9 degrees Celsius) nodular iron in a preform made with three aluminiun oxide granulometries (#12, #16 and #42), in three different pouring temperatures (1403 degrees Celsius, 1299 degrees Celsius e 1250 degrees Celsius). The preforms compression tests results were processed by factorial analysis and showed a greater influence of the sodium silicate amount and the curing time over the aluminium oxide granulometry. After the estimation of the ceramic phase permeability by 3D image digital processing it was developed a mathematical model to predict the maximum infiltration of the ferrous melt through the ceramic phase. It was based on the pouring and alloy solidification temperatures and produced a good agreement with the experimental results. The matrix microstructure was affected by the ceramic grains. This was characterized by the presence of lamellar graphite instead of the expected nodules in an extension between 10 micrometers and 60 micrometers from the border of the composite.

This work takes for finality main Magma carries out a study through the use of the software of numerical simulation, for checking of the residual tensions provoked by the process of fusing, in the support of the pantograph of the plant machines used in the agriculture of precision. This necessity appears in function of break of pieces in fulfilled row of seats tests previously in the phase of development of the prototype, signaling the possibility of a possible weakening of the component one in function of the excess of concentration of residual tensions in the item or hard-working efforts. The used methodology was through the realization of simulations with use of the software of numerical simulation, that it analyses two proposed for fusing of the pieces. The first one has three pieces for mold and on Monday with two pieces for mold. This profile of the distribution of pieces in the mold has a tendency to provoke a behavior differentiated between two proposals and in spite of the fact that that checks which presents the best result, in other words, less concentration of residual tensions formed during the process of fusing. From the fulfilled numerical simulation, where was considered the main variables, at pieces disposal in the mold, temperature of desmoldagem what respected the phase eutetóide of 730ºC, satisfactory results were obtained since the concentration of low residual tensions, concentrating around 50MPa and the item for his time projected to support up to 320 MPa of hard-working efforts. The results prove what even taking different quantities of pieces as a mold, consequently you distinguish of volume from emptied liquid metal, there were no variations in the concentration of the residual tensions in the piece that could in some form compromise the performance in his application. one concludes so that the concentration of residual tensions with maximum of 50MPa, does not affect his performance in function of the demand of efforts suffered by the piece in the system pantograph of the plant machines. Being able in this way, to be used with security and guarantee of the product will attend the demand of efforts and demands of load for which was projected. / Este trabalho tem por principal finalidade realizar um estudo através da utilização do software de simulação numérica Magma, para verificação das tensões residuais provocadas pelo processo de fundição, no suporte do pantógrafo da semeadeira utilizada na agricultura de precisão. Esta necessidade surge em função de quebra de peças em testes de bancada realizados anteriormente na fase de desenvolvimento do protótipo, sinalizando a possibilidade de uma possível fragilização do componente em função do excesso de concentração de tensões residuais no item ou esforços aplicados. A metodologia utilizada foi através da realização de simulações com uso do software de simulação numérica, que analisou duas proposta para fundição das peças. A primeira possui três peças por molde e a segunda com duas peças por molde. Este perfil da distribuição de peças no molde tende a provocar um comportamento diferenciado entre as duas propostas e com isso verificar qual apresenta o melhor resultado, ou seja, menor concentração de tensões residuais formadas durante o processo de fundição. A partir da simulação numérica realizada, onde se considerou as principais variáveis, a disposição de peças no molde, temperatura de desmoldagem que respeitou a fase eutetóide de 730ºC, obtiveram-se resultados satisfatórios já que a concentração de tensões residuais baixas, concentrando-se em torno de 50MPa e o item por sua vez projetado para suportar até 320 MPa de esforços aplicados. Os resultados comprovam que mesmo tendo diferentes quantidades de peças por molde, consequentemente diferenças de volume de metal líquido vazado, não houveram variações na concentração das tensões residuais na peça que pudessem de alguma forma comprometer o desempenho em sua aplicação. Conclui-se portanto que a concentração de tensões residuais com máximo de 50MPa, não afeta o seu desempenho em função da exigência de esforços sofridos pela peça no sistema pantográfico da semeadeira. Podendo desta forma, ser utilizada com segurança e garantia de o produto atenderá a demanda de esforços e exigências de carga para a qual foi projetada.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moises Luiz Parucker.pdf: 68682 bytes, checksum: 467610033ab0e388e3c7ad69487bd9be (MD5) Previous issue date: 2000-08-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A preocupação com a reciclagem industrial tem levado as industrias a buscarem alternativas para disposição final de seus resíduos e uma saída plausível é a utilização de processos adequados para sua recuperação. Neste trabalho tem se a preocupação em reaproveitar cavacos de ferro fundido cinzento proveniente de torneamento de usinagem a seco na industria metal- mecânico para a utilização pela técnica da metalurgia do pó. O primeiro passo é transformar o cavaco em pó através do processo de moagem mecânica em moinho de bolas onde é realizado um estudo do tempo e rendimentos necessários para cominuição do material, e os resultados indicaram rendimentos de 100% em perídios de tempos de moagem por 25 horas, obtendo-se partículas numa faixa granulométrica bem variável, entre +140 e 230 mesh. Em uma primeira etapa é realizado um estudo completo das características do pó em bruto e são realizadas diluições com ferro puro em diferentes proporções e adicionadas pequenas quantidades de cobre para suprir a variação dimensional durante sinterização e por final propiciar a formação de uma liga metálica por diluição. São realizados estudos das propriedades físicas como compressibilidade e sinterabilidade e os resultados indicam que uma baixa pressão de compactação torna os compactos mais resistentes e uma temperatura ideal para sinterizar estes materiais é necessária a eliminação do excesso de grafita livre presente proveniente da moagem, que dificulta o processo de compactação e conseqüentemente a sinterização, pela heterogeneidade estrutural presente. A variação dimensional sofrida durante a sinterização é bem controlada pela adição de 3,5 % em peso de cobre para amostras com conteúdo superior a 50% do pó de cavaco. Em uma segunda etapa, o pó é submetido ao tratamento térmico de redução com Fe2O3 sólido e a quantidade inicial de 3,5% de carbono total é eliminada para 1,2%. São realizadas novas diluições com o pó descarburado e os estudos de compressibilidade e sinterabilidade evidenciam uma melhora na homogeneidade estrutural e para propriedades mecânicas como resistência a tração e o desgaste, os resultados indicam aumento de propriedades em relação a etapa anterior. A composição da liga de aço (50/50% pó de cavaco) apresentou os melhores resultados, principalmente na resistência a tração e ao desgaste, e a amostra com 100% de cavaco conduziu a resultados similares a liga 50/50%, porém o aumento do conteúdo de cavaco resultou em uma porosidade estrutural homogênea. Em uma terceira etapa, através da otimização das etapas anteriores e adaptação das características avaliadas, segue-se a produção de uma peça estrutural, neste caso, um mancal cilíndrico. São realizadas novas diluições como anteriormente, portanto, submetidas à pressões de compactação menores (250MPa) onde se chega a resultados surpreendentes. A homogeneidade estrutural é apresentada em todas as amostras e o conteúdo crescente de pó de cavaco às misturas leva a uma crescente homogeneidade estrutural de porosidade interligada. Com o objetivo principal do controle da porosidade interconectada, resistência radial e ao desgaste, a amostra com 100% de pó de cavaco apresentou os melhores resultados, essencial para a avaliação em mancais, além de resultar em um produto com matéria-prima totalmente reciclada.