Neste trabalho foi desenvolvido o projeto e fabricação de quatro componentes de uma pinça de biópsia (concha, garfo, oito e haste), através da micromoldagem de pós metálicos por injeção. A matéria prima utilizada neste trabalho é conhecida comercialmente como CATAMOLD® 316L A. Corpos de prova foram obtidos através da injeção em uma injetora de baixa pressão para determinação da quantidade de pó de aço inoxidável 316L e sistema aglutinante contida na matéria prima. Ensaios de injetabilidade foram realizados para análise do comportamento da matéria prima no processo de injeção. Foram avaliados os parâmetros de injeção (temperatura de injeção, temperatura do molde e velocidade de injeção) e as variáveis de saída (pressão de injeção, massa, segregação entre pó e sistema aglutinante e densidade). A influência dos parâmetros de injeção sobre as variáveis de injeção foi analisada através do delineamento estatístico via Redes Neurais Artificiais (RNA), com a utilização do programa Statgraphics® Centurion XV. Os corpos de prova obtidos na injetora de baixa pressão apresentaram alta quantidade de pó de aço inoxidável (92,2% em massa). Devido a esta alta concentração de pó, os ensaios de injetabilidade realizados na injetora de alta pressão apresentaram valores elevados para as pressões de injeção, variando de 1641 a 2115 bars para que houvesse o preenchimento total das cavidades. O molde microusinado para os componentes da pinça se mostrou eficiente na fabricação dos componentes, porém apresentou dificuldades na extração das peças. Mesmo com a obtenção de todos os componentes a montagem da pinça não foi realizada, visto que as furações de montagem foram retiradas no projeto, consequentemente não foram usinados. Depois de microinjetados, os componentes da pinça foram sinterizados e apresentaram variação dimensional de 0,01 a 0,29 mm em relação às dimensões de projeto e variação na contração de 7,05 a 13,33%, diferentes dos 14,30% citados no catálogo do CATAMOLD® 316L A. / In this work the design and manufacture of four components of the biopsy forceps (ladle, fork, eight and rod), by metal powder injection molding was developed. The feedstock used in this work is known commercially as CATAMOLD® 316L A. Specimens were obtained by injection into a low-pressure injection molding machine for determining the amount of 316L stainless steel powder and binder system contained in the feedstock. Mouldability tests were performed to analyze the behavior of the feedstock in the injection process. The injection parameters (injection temperature, mold temperature and injection speed) and output variables (injection pressure, mass segregation between powder and binder system and density) were evaluated. The influence of injection parameters on the variables of injection was analyzed using the statistical design via Artificial Neural Networks (ANN), using the software Statgraphics® Centurion XV. The specimens obtained at low pressure injection showed high amount of stainless steel powder (92.2 wt%). Due to this high concentration of power, mouldability tests were performed in high-pressure injection showed high values for injection pressures ranging from 1641 to 2115 bars so that there was the complete filling of cavities. The micromachined mold for the components of the forceps proved efficient in the manufacture of components, but presented difficulties in the extraction of parts. Even with the obtaining of the all the components the biopsy forceps was not assembled, since the mounting holes were taken in the project, and therefore were not machined. After injected , the components of the forceps were sintered and showed dimensional variation from 0.01 to 0.29 mm in relation to project dimensions and variation in contraction from 7.05 to 13.33% , different from those 14.30% cited in the catalog of CATAMOLD® 316L A

O processo tradicional de fabricação de ímãs de terras raras – TR – é a metalurgia do pó convencional. Este processo inclui etapas de preparação da liga, moagem, compactação sob campo e sinterização. Atualmente, ímãs obtidos pelo processo de injeção tem como resultado os ímãs conhecidos como bonded, que são compósitos de resina e ligas magnéticas. O processo de obtenção proposto neste trabalho é a moldagem de pós por injeção – MPI, o que implica novos desafios uma vez que ligas de terras raras são altamente reativas. A obtenção de ímãs de Nd-Fe-B por esse processo fornece a oportunidade de diversificar ainda mais os setores, potencialmente lucrativos, que trabalham com materiais magnéticos. As dificuldades desse processo foram encontradas em cada etapa, desde a mistura da liga com os polímeros à eliminação destes polímeros depois de as peças serem injetadas, essa etapa se tornou crítica dado que está diretamente relacionada às propriedades finais do material. Assim, propuseram-se novos ciclos de extração dos polímeros com solventes orgânicos e degradação térmica. Além disso, modelou-se ferramental para o processo de injeção, uma vez que o material deve ser orientado magneticamente durante a injeção. Finalmente usou-se o MAXWELL 14® (software para análises por elementos finitos para resolução em 3D) para incluir propriedades no banco de dados do software e assim predizer o comportamento do material quando aplicado nas máquinas elétricas de núcleos com de formato complexo. / The typical magnets production process of Rare Earths – RE is the conventional powder metallurgy. This process includes preparation stages of alloys, grind, pressing under field and sintering. Nowadays, magnet obtained by the injection process has as result the magnets known as bonded, that is a resin composite and magnetic alloys. The proposed process to obtainment, in this work, is the Metal Injection Molding- MIM, what involve new challenges once alloys of RE are highly reactive. The magnets obtainment of ND-Fe-B for this process supplies even opportunity of diversifying the sectors, potentially lucrative, that work with magnetic materials. The difficulties of this process were found in each stage, since the alloy mixture with the polymers to the elimination of these polymers after the pieces are injected, this stage became criticizes given it is directly related to final properties of the material. This way if it propose to polymers extraction new cycles with organic solvents and thermal degradation. Moreover, it modeled die for the injection process, once the material should be guided magnetically during the injection. It finally used MAXWELL 14 ® (Software for analyses by finite elements for resolution in 3D) to include properties on the bench of data of the software and thus predict the material behavior when applied in cores of electrical machines with complex shape.

Neste trabalho foi estudado o processo de moldagem por injeção em baixa pressão (LPIM do inglês: low-pressure injection molding) de pós cerâmicos submicrométricos para a produção de molas cerâmicas. O trabalho compreende a confecção de moldes e pequenas injetoras de laboratório, extração dos ligantes orgânicos utilizados durante a moldagem, a sinterização das peças e alguns ensaios preliminares para avaliar as propriedades mecânicas de molas cerâmicas. A LPIM apresenta muitas vantagens na produção de peças cerâmicas complexas, quando comparada à moldagem por injeção tradicional. Entretanto LPIM apresenta alguns problemas na remoção da mistura de ligantes que são maiores quando se confecciona peças cerâmicas preparadas com pós submicrométricos. Mas, por outro lado, a utilização destes pós permite a obtenção de corpos sinterizados com alta densidade e excelentes propriedades mecânicas. Os pós cerâmicos utilizados foram a alumina (Al2O3) e a zircônia (ZrO2), e o ligante principal utilizado foi a parafina. Moldes tubulares e moldes usinados multipartidos foram desenvolvidos para moldagem por injeção de molas de alumina e uma pequena injetora foi construída para injetar peças de zircônia. Os moldes tubulares mostraram-se pouco adequados. Por outro lado, a utilização do molde de latão multipartido, revestido com PTFE (politetrafluoretileno), melhorou o processo de fabricação de molas cerâmicas, possibilitando a confecção de quantidades maiores e com boa reprodutibilidade. No processo de sinterização das molas cerâmicas as distorções foram evitadas utilizando cilindros cerâmicos como suporte das molas. As molas de alumina e zircônia tiveram suas densidades e durezas medidas e estão de acordo com a literatura. Finalmente, foram feitos alguns ensaios preliminares de compressão com molas cerâmicas de alumina e zircônia para avaliar sua constante de mola e a carga máxima suportada antes da quebra. / In this work the low-pressure injection molding (LPIM) of submicrometer-sized ceramic powders was studied aiming to produce ceramic springs. The work comprised the production of molds and laboratory equipment for injection molding, the debinding of the organic vehicle used in the molding, the sintering of ceramic parts, and some preliminary experiments to evaluate the mechanical properties of the ceramics springs. The LPIM presents many advantages for complex ceramic parts production, in comparison with traditional high-pressure injection molding. However, LPIM has some difficulties associated to the debinding step, that are even greater for ceramic parts made with submicrometer-sized powders. But, on the other hand, the use of submicrometer-sized powders allows the production of sintered bodies with high density and better mechanical properties. The submicrometer-sized ceramic powders used in this work were alumina (Al2O3) and zirconia (ZrO2), and the main binder was the paraffin. Tubular molds and a multipart machined mold were developed for injection molding of alumina springs, and a little injection machine was build for injection molding of zirconia parts. The tubular molds had a limited performance. On the other hand, the multipart brass mold, coated with PTFE (polytetrafluorethylene), improved the ceramics spring molding process, making it possible to produce ceramic springs in greater quantities with good reproducibility. In the sintering process of the ceramic springs, major distortions of the parts were avoided using ceramic beams to support the springs. The alumina and zirconia ceramic springs had their measured density and hardness in good agreement with literature. Finally, some preliminary compression tests were performed with alumina and zirconia ceramic springs in order to evaluate their spring constant and maximum load before failure.

Orientador: Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-08T21:15:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DeBlasio_CarlosAnibal_M.pdf: 31200962 bytes, checksum: 05c39a037788bd3e3fc397de85e51f7a (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Neste trabalho foi feito um levantamento das principais causas e soluções dos defeitos que ocorrem na transformação de polímeros pelo processo de moldagem por injeção. Foram discutidos os parâmetros de preparação e regulagem dos equipamentos envolvidos no processo levando em consideração o projeto do produto auxiliado por software, bem como tipos de máquinas injetoras, tipos de moldes, roscas para processamento, definições dos parâmetros de processo e suas implicações no produto fabricado. Foi feita uma abordagem dos defeitos típicos que aparecem nos produtos injetados sob o ponto de vista tecnológico e criadas tabelas com os principais defeitos de injeção, facilitando a visualização de suas causas e soluções para evitá-los. O software ¿moldflow¿ foi utilizado como alternativa para simular o processo de injeção, em três estudos de casos, mostrando-se uma ferramenta eficiente para a prevenção de defeitos de injeção / Abstract: In this work it was made a rising of the main causes and solutions of the defects that happen in the transformation of polymers for the molding process for injection. The preparation parameters and tuning of the equipments were discussed involved in the process taking into account the project of the product aided by software, as well as types of injection molding machines, types of molds, screws for processing, definitions of the process parameters and their implications in the manufactured product. It was made an approach of the typical defects that they appear in the injected products under the technological point of view and maids tables with the main injection defects, facilitating the visualization of their causes and solutions to avoid them. The software "moldflow" was used as alternative to simulate the injection process, in three case studies, being shown an efficient tool for the prevention of injection defects / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Neste trabalho são apresentados alguns resultados relacionados a estudos sobre o comportamento eletroquímico do Cu(II) em meio contendo diferentes peptídeos (tri, tetra e pentaglicina) em função da acidez utilizando-se voltametria cíclica. Os experimentos foram realizados em uma faixa de pH entre 7,0 e 10,0. Experimentos espectrofotométricos e coulométricos também foram feitos, ambos para se caracterizar as espécies de Cu(II) e Cu(III) em solução e provar a existência da degradação dos complexos de Cu(III). Além disso, experimentos para esses sistemas também foram realizados em diferentes temperaturas utilizando eletrodo rotativo na configuração disco-anel. Estudos eletroanalíticos demonstraram a potencialidade de se empregar o sistema Cu(II)/Cu(III) no desenvolvimento de metodologia eletroanalítica para a determinação de sulfito. Neste contexto, um método amperométrico indireto para a determinação de sulfito em fluxo é proposto neste trabalho. O método baseia-se na medida amperométrica (OV vs Ag/AgCI (sat. NaCI)) do Cu(III) gerado quimicamente no processo de auto¬-oxidação do S(IV) em soluções de Cu(II)/tetraglicina na presença de traços de Ni(II) utilizando uma célula em fluxo com sistema adequado para separação de gases. A oxidação espontânea do complexo pelo oxigênio dissolvido e S(IV) é muito lenta ao contrário do que ocorre quando há traços de Ni(II). A faixa de trabalho foi de 20-100 µmoIL-1 com limite de detecção de 2µmoIL-1 (S/N=3). A repetibilidade para a determinação (100µmoIL-1) levou a um desvio de 4,9% (n = 38), valor superior aos encontrados na literatura para determinações de sulfito em vinho por FIA com detecção amperométrica indireta (1-4,6%), e a freqüência analítica foi de 40h-1, valor coerente com os dos outros métodos amperométricos. Ambas as análises de sulfito em amostras de vinhos e de sucos tiveram seus resultados comparados com aqueles obtidos utilizando-se o método padrão. / The electrochemistry of Cu(II) in aqueous solutions containing triglycine, tetraglycine and pentaglycine had been investigated at glassy carbon surfaces. Experiments were carried out in the pH range between 7.0 and 10.0. A correlation between voltammetric waves and the nature of the Cu(II) species involved in the electrochemical steps was performed. Spectrophotometric and coulometric studies were also done to characterise Cu(II) and Cu(III) species in solution and prove the existence of a degradation step related to Cu(III) complexes. Rotating ring-disc voltammetry was employed to follow this chemical step coupled to the electrode reaction, at three different temperatures. Data show that Cu(III)/triglycine species degrade, with faster kinetics, when the results are compared with those obtained for tetraglycine and pentaglycine. An indirect amperometric method for the determination of sulfite in a flow injection configuration is described. The method is based on the amperometric measurement (OV vs Ag/AgCI (sat. NaCI)) of Cu(III) chemically generated by the sulfite induced autoxidation of Cu(II)/tetraglycine complex in the presence of traces of Ni(II) with a manifold that incorporates flow extraction of sulfite as SO2 through a PTFE membrane. The operational range was 2µmoIL-1 with a detection limit of 2µmolL-1 (S/N = 3). The repeatability for the determination (100 2µmolL-1) was evaluated to be 4.9% (n = 20) and the analytical frequency was 40h-1. Results for 3 wines and 2 juices samples showed excellent agreement with those obtained by using a recommended procedure for sulfite analysis.

Procedimentos analíticos baseados em medidas de quimiluminescência caracterizam-se por apresentar alta sensibilidade, baixos limites de detecção, ampla faixa de resposta linear e instrumentação simples. Uma das principais dificuldades relacionadas a este tipo de medida é maximizar a quantidade de radiação detectada, já que a emissão ocorre em todas as direções, o que dificulta o posicionamento adequado da cela de medida em relação ao sistema de detecção. Uma alternativa consiste na utilização de guias de ondas, que são dispositivos que conduzem a radiação emitida, minimizando perdas durante o transporte, tal como ocorre nos cabos de fibras ópticas. O acoplamento de sistemas de análises em fluxo com detecção por quimiluminescência é bastante conveniente, já que a mistura entre amostras a reagentes precisa ser rápida e altamente reprodutível, além de ser realizada a uma distância muito pequena do sistema de detecção, devido ao curto tempo de vida dos intermediários no estado excitado. Neste trabalho, é apresentada a avaliação de uma cela constituída por um guia de ondas para medidas de quimiluminescência. Estas ferramentas foram aplicadas à determinação de hipoclorito em amostras de líquido de Dakin por quimiluminescência empregando a reação de oxidação do luminol por hipoclorito. Também foi desenvolvido um procedimento analítico para a determinação de salbutamol, explorando a inibição da quimiluminescência da reação de oxidação de luminol por hipoclorito, caracterizando-se como uma alternativa promissora para a quantificação do fármaco. Em ambas as aplicações, os resultados foram concordantes com os obtidos por procedimentos de referência a nível de confiança de 95% / Analytical procedures based on chemiluminescence are characterized by high sensitivity, low detection limits, wide linear response ranges and simple instrumentation. One of the main troubles is to increase the amount of detected radiation, because emission occurs in all directions, making difficulty the positioning of the measurement cell in relation to the detection system. An alternative consists in the use of liquid-core waveguides, devices that constrain the emitted radiation, minimizing losses during the transport, in a similar way to optical fibers. Coupling flow analysis to chemiluminescence is attractive, because sample and reagents mixing needs to be fast, highly reproducible and accomplished close to the detector, in view of the short lifetime of the intermediates in the excited state. In this work, a cell constituted by a liquid-core waveguide was evaluated for chemiluminescence measurements. These tools were applied to the determination of hypochlorite in Dakin solution samples by chemiluminescence exploiting the oxidation of luminol by hypochlorite. An analytical procedure for salbutamol determination, exploiting the inhibition of chemiluminescence of luminol oxidation by hypochlorite, was developed, characterizing as a promising alternative for the quantification of this pharmaceutical substance. In both applications, results were in agreement to those obtained by reference procedures at the 95% confidence level

A terapia fotodinâmica (TFD) é uma técnica não invasiva usada no tratamento de lesões de pele, como câncer basocelular, queratose actínica, e doença de Bowen, dentre outros. Basicamente, a combinação da administração de um fotossensibilizador (FS), com a irradiação de luz adequada e o oxigênio celular, gera uma série de reações oxidativas que provocam a morte do tecido. Contudo, o principal efeito colateral desta terapia é a fotossensibilidade prolongada ocasionada pela administração de fotossensibilizadores sistêmicos. Por outro lado, a via tópica não apresenta esta limitação, pois o tratamento é realizado no local da lesão através de pró-drogas. O ácido aminolevulínico, ALA, está entre as pró-drogas mais utilizadas para indução do acúmulo do agente fotossensível na pele, a protoporfirina IX, ou PpIX. Contudo, a via tópica não permite penetração suficiente e homogênea do creme para o tratamento de lesões espessas. Visando a melhoria da TFD, foram realizados estudos in vivo e in vitro. Nos estudos in vivo, técnicas mecânicas - rolos de microagulhas, tape stripping e injeção livre de agulhas foram estudadas buscando encontrar a mais eficiente nos quesitos de: promoção da penetração da pró-droga no tecido, distribuição homogênea e de indução do acúmulo de PpIX. Para isto, foi o utilizado o modelo porcino, in vivo, conhecido como o modelo que possui a pele mais similar à pele humana. Os resultados in vivo mostram que as técnicas têm resultados similares na produção de PpIX e na distribuição de porfirina mais homogênea na superfície. Além disso, todas as técnicas estudadas in vivo têm se destacado em promover uma entrega mais homogênea de ALA também na profundidade da pele quando comparadas ao grupo controle. Nos estudos in vitro, foram examinadas possíveis diferenças na capacidade de formação da PpIX e/ou de resistência de células ao tratamento por TFD entre células expressando diferentes características de transição epitélio-mesenquimal. Os resultados in vitro indicam que as células com características epitélio-mesenquimal mais acentuadas produzem mais PpIX e são mais responsivas à TFD. Estes resultados indicam que a TFD tem maior efetividade no tratamento de células mesenquimais, e os estudos in vivo mostram que no tecido normal há maior seletividade de produção na camada da epiderme e apêndices da pele sugerindo que a terapia pode ser utilizada com maior eficiência em lesões superficiais e, até mesmo diminuir as taxas de recorrência devido a heterogeneidade de distribuição do creme na pele quando umas das técnicas mecânicas são utilizadas. / Photodynamic therapy (PDT) is a noninvasive technique used to treat skin lesions, such as basal cell cancer, actinic keratosis and Bowen\'s disease. Basically, the administration of a photosensitizer (PS), combined with the illumination of adequate light and the cellular oxygen, generate a series of oxidative reactions that cause tissue death. However, the major side effect of the treatment is prolonged photosensitivity caused by the systemic administration of photosensitizers. On the other hand, the topical therapy does not show this limitation, and it is performed at the lesion site via prodrugs. The aminolevulinic acid, ALA, is the most popular pro-drug in topical PDT. This prodrug induces PpIX production that is a photosensitive porphyrin. However, when ALA is used topically, the cream does not provide enough or homogeneous penetration for the treatment of deep lesions. Therefore, with the aim of improving PDT therapy, studies in vivo and in vitro were performed. In the in vivo analysis, mechanical techniques - microneedle roller, tape stripping, and needle-free injection- were studied looking for the most effective regarding to improve the following purposes: promoting penetration of the prodrug into the tissue, homogeneous distribution, and at inducing PpIX accumulation. The evaluations were made by fluorescence spectroscopy, biopsy of skin, and fluorescence images, using the porcine model, in vivo, known as the most similar of human skin tissue. The in vivo results showed that all techniques have similar results in the production of PpIX, and perform a more homogeneous porphyrin distribution in the skin surface. Moreover, all the techniques have excelled in promoting a homogeneous distribution of PpIX in the deep of the skin when compared to the control group. In addition to the skin penetration, studies of PpIX production were performed in vitro in cells expressing different levels of epithelial-mesenchymal transition characteristics. The studies were made in regard to a possible difference in PpIX formation capacity and / or a resistance to the PDT treatment. The in vitro results showed that cells with more epithelial-mesenchymal characteristics produce more PpIX and are more responsive to the PDT therapy. These results indicate that PDT therapy may have a better effectiveness in the treatment of mesenchymal cells and also the results in vivo showed that the ALA-induced PpIX in normal tissue seems to be selective to epidermal and skin appendages, indicating that the topical therapy may be used with a higher efficiency in superficial injuries providing lower recurrence rates when they combine with one of the techniques studied.

Neste trabalho, foi desenvolvido equipamento portátil e procedimentos analíticos automáticos para determinação de cátions e anions em águas usadas para consumo humano e suprimento. Os procedimentos foram baseados no processo de multicomutação em fluxo e detecção fotométrica empregando fotômetro feito no laboratório. Os sistemas de fluxo foram construídos empregando válvulas solenóide, com interface independente de comutação acionadas por computador usando apenas um canal de bombeamento. O sistema proposto foi controlado por um computador rodando um software escrito em QuickBasic 4.5. Os dói fotômetros baseados em LED foram desenvolvidos usando como detectores de radiação foto-transistores e foto-diodos. Nos dois casos a fonte de radiação (LED) e o foto-detector foram acoplados a cela de fluxo obtendo assim, uma unidade compacta. O fotômetro foi projetado para usar um foto-transistor para determinações seqüenciais de nitrato, nitrito, ferro(II), ferro(III) em águas de rios.O fotômetro proposto usa um foto-diodo para determinação de cloreto por turbidimetria, fosfato e amonium por fotometria. A sistema de fluxo foi desenhado associando-se os processos de multicomutação e multisite garantindo redução de reagente e de efluente. O sistema sistema foi empregado para determinação de cloreto, fosfato e amônio em águas de rios. Os dois sistemas propostos apresentaram excelente performance incluindo boa precisão, freqüência analítica e baixo consumo de reagente. Além disso, o sistema baseado em multisite apresentou baixo volume de efluente gerado. As dimensões reduzidas de ambos os fotômetros e do modulo de analise em fluxo, permitiram a portabilidade, o que possibilita sua aplicação em condições de campo. / In this work it was developed a portable apparatus and automatic analytical procedures for the determination of cations and anions in waters used for human consumption and industrial provisioning. The procedures were based on the multicommutation process in flow analysis and detection was performed using a homemade photometer. The flow systems were designed employing a set of solenoid valves, which were assembled to work as independent commutation units, thus under computer control several solutions were handled using a single pumping channel. The proposed system was controlled by computer running a software wrote in QuickBasic 4.5. The two LED based photometers were developed using as light detection a phototransistor and a photodiode. In both cases, the radiation source (LED) and the photodector were coupled to the flow cell in order to obtain compact unit. The photometer designed using a phototransistor was employed for the sequential determination of nitrate, nitrite, iron(II) and iron(III) in river water. The photometer designed using a photodiode was employed in the system used for the determination of chloride by turbidimetry, phosphate and ammonium by photometry. The flow system was designed associating the multisite and multicommutation process intending reduction of the reagent consumption and waste generation. The useful of the system was proved performing the determination of chloride, ammonium and phosphate in river water. The two proposed systems presented very overall performance including precision and accuracy, analytical frequency and low reagent consumption. Furthermore, the system based on multisite approach presented a very low volume of waster generation. The reduced dimensions of both photometer and flow system module allow their portability, thus we can suggest that the proposed systems are reliable for work in field condition.

Submitted by Edineia Teixeira (edineia.teixeira@unioeste.br) on 2018-09-21T18:57:27Z No. of bitstreams: 2 Paulo_Paiva_2018.pdf: 1808822 bytes, checksum: b60c2ed8673a5040b72da406c4cb66fd (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-21T18:57:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Paulo_Paiva_2018.pdf: 1808822 bytes, checksum: b60c2ed8673a5040b72da406c4cb66fd (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-03-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The tractor is the most used agricultural machine in the wide range of operations existing in the rural properties; being a source of mechanical energy for the operations, in which it is made available through the motor, this machine converts thermal energy into mechanics. In this context, the objective of this research was to evaluate the performance of the engine of an agricultural tractor using pure A-S500 diesel, binary (diesel-biodiesel) and ternary (diesel-biodiesel-ethanol) blends. In the case of a mechanical diesel fuel cycle engine, the injection time, known as the injection point, was also modified by changing it by 2 ° (P2), 4 ° (P4) and -2 ° (P-2), before and after the reference point of 0 ° (P0) (original of the motor), so that this moment is advanced and delayed in relation to the original. To evaluate the mechanical performance of the tractor, the data collected in this research were based on the use of a Foucault chain dynamometer coupled to the power take-off, in which the proposed diesel-biodiesel proportions were: B0, B8, B15 and B20, in (E0) and tests using the 1% (E1) ratio of this same substance. The dynamometric tests were performed with four replicates. As reference for the test and the analyzes was applied the condition B0P0E0, with 0.14% more B0P2E0 presented the best value for maximum power, B0E0P0 and B0E1P0 had the best torque values, in specific consumption B15E0P2 had a reduction of 17, 0%, already in consumption hour P-2 had better results being 10.1% of reduction. P-2 was the point of injection with better indexes of IE, RT and RR. / O trator é a máquina agrícola mais utilizada na grande gama de operações existentes nas propriedades rurais; sendo uma fonte de energia mecânica para as operações, na qual é disponibilizada por meio do motor, esta máquina converte energia térmica em mecânica. Neste contexto, esta pesquisa teve como objetivo avaliar o desempenho do motor de um trator agrícola, utilizando como combustíveis: o diesel puro A-S500, misturas binárias (diesel-biodiesel) e ternárias (diesel-biodiesel-etanol). E se tratando de um motor ciclo diesel de alimentação de combustível mecânica, o momento de injeção, conhecido como ponto de injeção também foi modificado, alterando-o em uma ordem de 2°(P2), 4°(P4) e -2°(P-2), antes e após ao ponto de referência de 0°(P0) (original do motor), sendo assim este momento adiantado e atrasado em relação ao original. Para avaliar o desempenho mecânico do trator, os dados coletados nesta pesquisa foram embasados na utilização de um dinamômetro de correntes de Foucault acoplado à tomada de potência, em que as proporções binarias diesel–biodiesel propostas foram: B0, B8, B15 e B20, nas quais ocorreram ensaios sem utilização de etanol (E0) e ensaios utilizando a proporção de 1%(E1) desta mesma substância. Os ensaios dinamométricos ocorreram com quarto repetições. Como referencial para o ensaio e as análises foi aplicado a condição B0P0E0, com 0,14% a mais B0P2E0 apresentou o melhor valor para potência máxima, B0E0P0 e B0E1P0 tiveram os melhores valores de torque, em consumo especifico B15E0P2 teve uma redução de 17,0%, já em consumo horário P-2 teve melhores resultados sendo 10,1% de redução.P-2 foi o ponto de injeçao com melhores índices de IE, RT e RR.

O processo de injeção sob pressão de ligas de alumínio é empregado para a produção de peças diversas, destinadas principalmente à indústria automobilística. Dentre as principais vantagens deste processo, destaca-se a possibilidade de produção de peças complexas, com seções delgadas, e a alta velocidade de produção. Apesar desses pontos positivos, o reduzido tempo de ciclo e as elevadas temperaturas (~ 700°C) envolvidas promovem danos por fadiga térmica na superfície de trabalho das matrizes. Após milhares de peças produzidas, surgem trincas em regiões críticas, que crescem com o aumento da produção até atingirem condições que inviabilizam o uso da matriz, levando ao seu fim de vida. Na última década, novos aços de alta tenacidade e melhor resistência a quente, bem como tratamentos termoquímicos como a nitretação sob plasma vêm sendo aplicados em tais matrizes, retardando significativamente o fim de vida. Neste contexto, o presente trabalho visou estudar o fim de vida de matrizes de fundição sob pressão, relacionando-o aos aspectos microestruturais da superfície nitretada, tensões residuais inseridas durante processo de nitretação e as condições do processo de fundição. Para o estudo, os aços AISI H13, AISI H11 com redução do teor de Si e AISI H10 modificado, foram temperados e revenidos para dureza na faixa de 44 a 46 HRC e posteriormente nitretados sob plasma em diversas condições de temperatura, tempo e composição da atmosfera gasosa. Foram feitos ensaios de medições de tensões residuais, perfis de dureza, metalografia e difração de Raios-X. Para o estudo de fadiga térmica, foi utilizado o software DEFORM 3DTM para simular os danos ocasionados pelos mecanismos de fadiga térmica nas superfícies das matrizes com a presença e ausência de camada nitretada. Os resultados obtidos mostraram que a variação dos parâmetros de nitretação, tais como: tempo, temperatura e percentual de nitrogênio, afetam o perfil de dureza e de tensões residuais presentes na camada nitretada, bem como os microconstituintes da camada nitretada. Também foi verificado que a variação dos teores de elementos de liga de aços ferramenta para trabalho a quente em relação ao H13, mudam o perfil de dureza e de tensões residuais de compressão das camadas nitretadas. O material nitretado, após ser submetido em temperatura elevada, apresenta redução no nível de tensões residuais de compressão, ocorrendo processo de alívio de tensões. O mesmo efeito não é tão fortemente verificado no perfil de dureza do material. Deste modo, foi possível verificar que nos primeiros ciclos de injeção de alumínio, os mecanismos responsáveis por retardar a nucleação das trincas térmicas são a presença de tensões residuais de compressão na superfície do material e maior dureza local, dada pela maior dureza a quente existente no perfil de dureza da camada nitretada. Para estágios mais avançados de ciclagem térmica, apenas a maior dureza local será responsável por retardar a nucleação das trincas térmicas. A simulação demonstrou que o dano gerado durante processo de fadiga térmica é mais intenso no processo em que a matriz permanece exposta por tempos mais longos em elevadas temperaturas. O conhecimento destas características pode auxiliar a retardar o dano na superfície da matriz, via alterações do processo de fundição, ou das características dos aços ferramenta, dada pela tenacidade e resistência a quente da liga empregada na matriz, ou dos tratamentos térmicos e ou dos tratamentos de superfície, como a nitretação sob plasma, aplicados às matrizes. / The process of pressured injection of aluminum alloys is made use of in the production of sundry parts, meant mainly for the automotive industry. Among the main advantages of such process there stands out the possibility of production of complex parts, with thin sections, and at a high output speed. Despite these positive points, the reduced cycle time and high temperatures (~ 700°C) involved cause damage due to the thermal fatigue on the working surface of dies. After a great number of parts made there appear cracks in these areas that grow with the production increase up to reaching conditions that make the use of the die no longer viable, thus leading to its death. In the last decade, new unyielding, better heat resistant steels, as well as thermochemical treatments like plasma nitriding, have been applied to such dies, significantly hindering their death. In this context, the present paper has aimed at studying the death of pressured die casting by relating it to the microstructural aspects of the surface, residual tensions inserted during the nitriding process and the die casting conditions. For the study, AISI H13, AISI H11 with Si content reduction, and DIN WNr. 1.2367 steels were quenched and tempered to hardness in the range of 44 to 46 HRC and later subjected to plasma nitriding in different conditions of temperature, time, and gas atmosphere composition. Measurement tests of residual tensions, hardness profiles, metallography, and X-Ray diffraction have been carried out. For the thermal fatigue study, the software DEFORM 3D has been used to simulate damages caused by the thermal fatigue on the surface of dies in the presence or absence of surface nitriding. Results obtained have shown that the variation of nitriding parameters, such as time, temperature, and nitrogen percent, affect the hardness and residual tension profiles present in the surface nitriding, as well as in its microcomponents. It has also been ascertained that the variation of content of elements of steel tool alloys for heat work in relation to H13 one changes the profile of hardness and residual tensions of compression of nitriding treated surface. The resulting material, after being subjected to high temperature, presents a reduction of level in the residual tensions of compression, bringing about a process of tensions relief. The same effect is not so strongly verified in the material hardness profile. Accordingly, it has been possible to ascertain that in the first cycles of aluminum injection, the mechanisms responsible for slowing down the nucleation of thermal cracks are the presence of residual compression tensions on the material surface and higher spot hardness, given the higher heated hardness existing in the hardness profile of nitriding treated surface. For more advanced thermal cycling stages just the higher spot hardness will account for hindering the nucleation of thermal cracks. The simulation has demonstrated that the thermal fatigue process is more intense in process in which the die is exposed to high temperature for a longer time. The knowledge of these characteristics may help hinder the die surface damage through modifications in the casting process, or in the characteristics of tool steel (given the toughness and heat resistance of the alloy used in the die), or in the thermal treatments, or in the surface treatments, like plasma nitriding applied to dies.