Orientador: Eugênio José Zoqui / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-27T12:27:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Beil_WendelLeme_M.pdf: 9441091 bytes, checksum: a79e3096e6d5e36f55c442eaac25c9ea (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O presente trabalho visa desenvolver um projeto e executar a montagem e teste de um sistema de lingotamento contínuo, aprimorado com o uso da agitação eletromagnética, para a fabricação de lingotes de ligas de Al-Si com estrutura refinada de grãos. Durante seu desenvolvimento, o projeto almejou o estabelecimento de parâmetros construtivos do equipamento, bem como os parâmetros de processamento para obtenção dos lingotes. Os parâmetros estudados foram a altura de metal fundido na cavidade do molde, velocidade de lingotamento, temperatura de vazamento e rugosidade da cavidade do molde. Após serem determinados os parâmetros construtivos e de processamento, procedeu-se a obtenção dos lingotes propriamente ditos, em duas condições de refrigeração: refrigeração primária, somente no molde metálico, e refrigeração primária e secundária (com sistema de refrigeração na saída do lingote). Para cada uma dessas condições foram obtidos lingotes sem a aplicação do campo magnético e, sob a agitação eletromagnética a 1500 W com o campo magnético variando de 12 a 20 Gauss e 3000 W com o campo magnético variando de 22 a 38 Gauss. De posse dos lingotes seguiu-se a caracterização microestrutural por meio de análise metalográfica convencional e análise metalográfica por polarização de imagem, que buscou verificar a eficiência do sistema no refino de grãos. A condição de otimização alcançada sugere a fabricação de ligas de Al-Si nas seguintes condições: a temperatura de vazamento adotada foi de 800 ºC, rugosidade da cavidade do molde de Ra = 0,06 µm, velocidade de lingotamento 3 mm/s e altura de metal fundido na cavidade do molde de 15 a 20 mm, em que alcançou-se o tamanho de grãos com 178 µm e espaçamento interdendrítico de 125 µm, com uma potência de 1500 W e campo magnético de 12 a 20 Gauss / Abstract: This work aims to develop a project and implement the assembly and testing of a continuous casting system , enhanced with the use of electromagnetic stirring to manufacture ingots of Al-Si alloys with refined grain structure. During its development the project aspired to establishing constructive parameters of the equipment, as well as the establishment of the processing parameters for obtain ingots. The parameters studied were: the molten metal height in the mould cavity, the casting speed, the casting temperature, and the roughness of the mould cavity. After setting the construction and processing parameters were obtained obtain the ingots in two cooling conditions: primary cooling (considering only the metal mould), and primary and secondary cooling (with the ingot cooling system in the output). For each of these conditions were obtained ingots without applying the electromagnetic field and with electromagnetic stirring in 1500 W with a variation of electromagnetic field between 12 to 20 Gauss, and 3000 W with a variation eletrocmagnetic field between 22 to 38 Gauss. In possession of ingots followed the microstructural characterization by conventional metallographic analysis and metallographic analysis by polarization imaging, which aims to evaluate the efficiency of the grain refining system. The process optimized condition suggests the manufacturing Al-Si alloy in the following conditions: the pouring temperature was 800 °C, the mould cavity surface roughness Ra = 0.06 µm, casting speed is 3mm/s and molten metal height in the mould cavity of 15 to 20 mm where grain size up to 180 µm and interdendritic spacing of 125 µm, with a power of 1500 W and electromagnetic field of 12 to 20 Gauss / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

O forjamento a quente em matriz aberta é o processo mais utilizado para fabricação de grandes peças. Este tipo de forjamento envolve vários parâmetros tais como forma geométrica de lingotes e matrizes, largura de matrizes, técnica de forjamento, sequência operacional, redução de forjamento, capacidade máxima do equipamento, entre outros. O principal desafio deste processo é produzir peças com boa qualidade, visto que os grandes lingotes, matéria-prima do processo, apresentam vários defeitos e heterogeneidades inerentes ao processo de solidificação, e os produtos finais possuem rigorosos requisitos de qualidade. Com a evolução dos computadores e a aplicação dos métodos numéricos em processos de conformação mecânica, pesquisadores de vários países realizaram, com sucesso, análises do processo de forjamento utilizando o método de elementos finitos. Dentro deste contexto, o objetivo deste trabalho é avaliar parâmetros de processo como geometria de matrizes, sequência operacional e técnica de forjamento, utilizando o método de elementos finitos implementado em um código comercial fechado. Para isto, são realizadas investigações em quatro experimentos aplicando-se a simulação numérica como ferramenta de análise. Os resultados evidenciaram que a simulação numérica é eficiente em avaliar os parâmetros investigados, pois se mostra em concordância com a literatura, coerente quando comparada com casos práticos de uma planta siderúrgica e capaz de fornecer informações importantes para a escolha dos melhores parâmetros do processo.