Orientador: Luís Rogério de Oliveira Hein / Coorientador: Peterson Luiz Ferrandini / Banca: Antonio Jorge Abdalla / Banca: Ricardo Risso Chaves / Resumo: O nível de qualidade de peças produzidas a partir de grandes lingotes está intimamente relacionado à qualidade dos lingotes em si. Dentre os diversos defeitos inerentes ao processo de solidificação, destacam-se as microssegregações de elementos de liga, que causam uma deterioração nas propriedades do produto final. Uma maneira de reduzir o dano causado pela microssegregação é através do Tratamento Térmico de Homogeneização, este por sua vez demanda elevados tempos de processo, elevando custos e tempos de fabricação. Uma das formas de reduzir os tempos de homogeneização, uma vez que este apresenta caráter difusional, é através da redução do espaçamento interdendrítico. Neste trabalho foi analisada a influência da deformação plástica como forma de reduzir o espaçamento entre dendritas no tratamento térmico de homogeneização. Para tal fim, utilizou-se um lingote fundido em aço ferramenta de composição química similar ao AISI A2. As amostras foram retiradas do núcleo do lingote no estado bruto de solidificação e sofreram deformações de 0,6 e 1,3 através do processo de laminação a quente, sendo temperadas em água na sequência. Após laminadas as amostras passaram por um tratamento térmico de homogeneização na temperatura de 1200°C por 8h ou 16h e foram novamente temperadas em água. As análises foram feitas através de Microscopia Óptica, Dureza Vickers, Difratometria de Raios-X e Microscopia Eletrônica de Varredura. Foi observado em todas as amostras a presença de microrechupes, e u... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The quality of pieces produced from large ingots is closely related to the quality of ingots itself. Among the various defects inherent to the solidification process, there is the microsegregation of alloying elements, causing a deterioration in the properties of the final product. One way to reduce the damage caused by microsegregation is through the homogenization heat treatment, this in turn demands long time of process, increasing costs and lead-times for manufacture. One way to reduce the homogenization time, since it has a diffusive character, is by reducing the interdendritic spacing. In this study was analyzed the influence of plastic deformation as a mean to reduce the spacing between dendrites in the homogenization heat treatment. For this purpose it was used a cast ingot of chemical composition similar to the AISI A2 tool steel. Samples were cut from the ingot center in the as-cast state and suffered deformations of 0.6 and 1.3 through the hot rolling process and quenched in water in the sequence. After rolling the samples passed through a homogenization heat treatment at a temperature of 1200°C for 8h and 16h and again were quenched in water. Analyses were performed by Optical Microscopy, Vickers Hardness, X-Ray Diffractometry and Scanning Electron Microscopy. It was observed in all samples the presence of microcavities, and a microstructure consisting predominantly by solidifications dendrites identified by a martensitic phase, involved by a retained austenite matrix containing carbides and sulfides. The plastic deformation broke the dendritic structure, and approached the segregated regions to the non-segregated regions. The heat treatment for 8h was not sufficient to homogenize the microstructure and reduce the microsegregation, independently of the deformation state of the samples. The heat treatment for 16h ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Ingeniero Civil de Minas / El objetivo de esta memoria es analizar la estabilidad física de una presa de relaves espesados ante solicitaciones estáticas y sísmicas mediante el uso de herramientas empíricas, de equilibrio limite y modelamiento numérico. Para llevar a cabo el estudio, se selecciona una geometría y parámetros geotécnicos de los materiales de construcción representativos de una presa de relaves espesados. Para el caso de estudio definido, se realiza el análisis de estabilidad física estática, pseudo-estática, y dinámica, en softwares comerciales de equilibrio limite (SLIDE v7.0) y de elementos finitos (RS2 v9.0) y diferencias finitas (FLAC3D v5.00). En el caso del software RS2 se considera un amortiguamiento Rayleigh, mientras que, en el software FLAC3D se considera un amortiguamiento de tipo histerético Hardin-Drnevich. Para el caso sísmico se considera un registro de aceleraciones sintético que representa a un sismo de diseño de momento magnitud, Mw=8.8, cuya aceleración máxima a nivel superficial (PGA) es de 0.45g. Para esta solicitación sísmica, se procede a comparar los resultados de los métodos empíricos, equilibrio limite y modelamiento numérico con respecto a los factores de seguridad, modo de falla, aceleración de respuesta, y desplazamientos, según corresponda. El objetivo de este análisis es establecer similitudes y diferencias entre las distintas herramientas y metodologías. Los resultados de los análisis estáticos mediante equilibrio limite y modelamiento numérico indican que el modo de falla del muro de contención corresponde a deslizamientos superficiales con factores de seguridad que varían entre 1.8 a 2.0 Con respecto al análisis sísmico, se encuentran asentamientos similares a nivel de la cresta del muro obtenidos mediante los softwares RS2 y FLAC3D. Adicionalmente, estos asentamientos son comparados con fórmulas empíricas (Swaissgood) entregando valores consistentes. Por último, los métodos simplificados de bloque deslizante (Newmark, Gibson) estiman desplazamientos de baja magnitud en comparación a las formulas empíricas y modelamiento numérico.

Orientador : Prof. Dr. Ramón Sigifredo Cortés Paredes / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa: Curitiba, 15/12/2016 / Inclui referências : f. 131-135 / Área de concentração : Manufatura / Resumo: No Brasil há elevada produção de combustível automotivo derivado da cana de açúcar e na colheita mecanizada são utilizadas quase que exclusivamente facas de corte comerciais sem revestimento, com pouca durabilidade. Esta situação é preocupante, principalmente porque a demanda de facas está aumentando permanentemente, pelo aumento da produção de cana de açúcar. Esta pesquisa tem como motivação investigar a viabilidade de aumentar a vida útil de facas de corte pela aplicação de revestimentos duros via o processo de aspersão térmica por arco elétrico com arame tubular. Foram preparados revestimentos em facas de acordo a planejamento experimental fatorial fracionado com nove experimentos com testes de confirmação e também realizado tratamento térmico adicional. Foi realizada uma ampla caracterização das propriedades mecânicas e microestruturais, assim como desgaste por abrasão com impacto em equipamento fabricado no âmbito desta pesquisa. Os resultados obtidos mostraram a viabilidade de melhorar a vida útil das facas através de aplicação de revestimento duro por aspersão térmica por arco elétrico e posterior tratamento térmico de caldeamento e austêmpera. Palavras-chave: Aspersão térmica ASP. Revestimentos de carboneto de tungstênio. Abrasão com impacto. Facas de corte de base. / Abstract: In Brazil there is high production of automotive fuel from sugar cane where almost only commercial blades, without hard coatings, are utilized for the mechanical harvest and therefore have short durability This situation is concerning because the demand of blades is increasing continuously due to the increase of sugar cane production. This research has as motivation investigate the viability to increase the useful life of harvester blades through the deposition of hard coatings via electric arc thermal spay with cored wire. The coatings on blades were done according a fractional factorial experiment design with nine experiments with confirmation tests and also additional heat treatment. There was undertaken an extensive characterization of the mechanical microstructural properties as well as wear by abrasion with impact on a machine fabricated for the purpose of this research. The results demonstrate the viability of increasing the useful life of harvester blades through the application of hard coatings by electric arc thermal spray and post heat treatment of cladding and austempering. Key-words: ASP Thermal spray. Tungsten carbide coatings. Abrasion with impact. Harvester blades.

Orientador : Prof. Dr. Adriano Scheid / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa: Curitiba, 15/12/2014 / Inclui referências / Área de concentração: Manufatura / Resumo: Ligas de Níquel do tipo C276 são usadas para proteger componentes de equipamentos como turbinas aeronáuticas ou de geração de energia e refinarias de petróleo, especialmente devido a associação de tenacidade boa e elevada resistência à corrosão. Desempenho promissor tem sido relatado para o processamento de revestimentos pela técnica de plasma com arco transferido (PTA). Para o sistema de ligas NiCrMoW, a liga comercial conhecida como Hastelloy C276, apresenta desafio para o processamento, particularmente quando processos de soldagem estão envolvidos e, em consequência, os depósitos estão sujeitos a diferentes parâmetros de processamento e interação com o substrato. As condições de soldagem, características dos cordões produzidos, bem como a influência do substrato a ser revestido (por meio da sua diluição) demanda estudos para este sistema de ligas, especialmente para entender a influência sobre a microestrutura e propriedades. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi o de avaliar revestimentos da liga Hastelloy C276, processados por PTA sobre substratos de aço inoxidável AISI 316L e ao carbono API 5L X70, para três diferentes níveis de corrente de deposição: 120, 150 e 180 A. A caracterização dos revestimentos foi realizada por microscopia óptica e eletrônica de varredura, difração de raios-X e dureza Vickers. Os revestimentos foram também avaliados quanto à resistência ao desgaste com determinação do coeficiente de atrito e taxa de perda de massa. Os resultados indicaram que a diluição foi fortemente influenciada pelo substrato e aumentou linearmente com a corrente de deposição. Diluição entre 5 e 25 % foram medidas para a deposição sobre aço API 5L X70 e entre 22 e 42 % sobre substrato de aço AISI 316L, sendo os valores superiores deste último associados com a menor condutividade térmica do aço inoxidável. O substrato de aço também influenciou as fases formadas em cada revestimento e, como regra geral, a dureza dos revestimentos reduziu com o aumento da diluição, como consequência da redução de elementos que promovem endurecimento por solução sólida (Mo e W) e também pelo coalescimento das estruturas dendríticas. Maior dureza dos revestimentos sobre aço API 5L X70 foi resultado da menor diluição, menor espaçamento de braços dendríticos (DAS) e maior fração de carbonetos. A taxa de perda de massa em desgaste foi afetada principalmente pela corrente de deposição, que levou a incremente de até 20 %, enquanto pequenas diferenças foram observadas para diferentes substratos. Os revestimentos com maior dureza apresentaram os menores coeficientes de atrito superficial. Palavras-chave: Hastelloy C276. Plasma com Arco Transferido (PTA). Revestimentos. Substratos de Aço. Microestrutura e Propriedades. / Abstract: Nickel-based alloy type C 276 is utilized to protect aircrafts components, oil refinery and power generation components due to an association of good toughness and high corrosion resistance. Ni-based alloy Hardfacing is frequently utilized to protect steel components. For the NiCrMoW, alloy system commercially known as Hastelloy C 276 alloy present, processing challenges, particularly when welding is involved. The Coatings properties depends on deposition parameters and also on interaction with the substrate. Welding parameters and its influence on tracks geometry as well as substrate interaction (dilution) demand research in order to understand the influence on microstructure and coatings properties. The main purpose of this work was to evaluate C 276 coatings alloy by Plasma Tranferred Arc (PTA) deposited with three different current levels, 120, 150 and 180 A, two different substrate, AISI 316L stainless steel and API 5L X70 carbon steel. Processing effect on coatings was evaluated first by tracks geometry and dilution. Coatings were then characterized by Laser, optical and scanning electron microscopy, X-ray diffraction analisys and Vickers hardness. Wear properties of coatings were evaluated by pin on disc sliding wear test. Results indicated that dilution was deeply influenced by the substrate and increased linearly with the deposition current. Dilution between 5 and 25 % was measured for deposition on API 5L X70 steel and from 22 to 42 % on AISI 316L steel substrate, the latter associated with the lower thermal conductivity of the stainless steel. The steel substrate also influenced formed phases but, as a general trend, coating hardness reduced with increasing dilution, as a consequence of reduction on alloying elements which promotes solid solution hardening (Mo and W), carbides fraction and also microstructure coarsening (measured by dendrite arm spacing - DAS). Higher hardness of coatings produced on API 5L X70 was a result of lower dilution, smaller dendrite arm spacing (DAS) and the presence of higher carbides fraction. Coatings on API 5L X70 presented the lower wear mass loss rates, in agreement to hardness results. Wear mass loss rate was affected mainly by deposition current, which induced up to 20 % increase, while lower differences was measured for different substrate steel. The higher hardness observed the lower friction coefficient. Keywords: Hastelloy C276. Plasma Tranferred Arc (PTA). Coatings. Steel Substrates. Microstructure and Properties.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-12-16Bitstream added on 2014-06-13T20:18:22Z : No. of bitstreams: 1 goncalves_cg_me_guara_parcial.pdf: 217661 bytes, checksum: c20902856040fbee187ead0ee3cb00b5 (MD5) Bitstreams deleted on 2015-06-25T13:01:15Z: goncalves_cg_me_guara_parcial.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2015-06-25T13:03:30Z : No. of bitstreams: 1 000679599_20151231.pdf: 217896 bytes, checksum: cf025ea71faace9e52cbc1051e6f88a1 (MD5) Bitstreams deleted on 2016-01-04T10:26:26Z: 000679599_20151231.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-01-04T10:28:17Z : No. of bitstreams: 1 000679599.pdf: 1039378 bytes, checksum: fb5a9506ef24ceed88e78978a6f9f073 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este estudo mostra as variáveis dinâmicas do processo de fundição centrífuga de cilindros de laminação, que são utilizados para realização de conformação em gaiolas de laminação. O objetivo desse estudo é analisar as principais variáveis dinâmicas do processo de fundição centrifugada de cilindros de laminação e estudar as relações entre estas variáveis. Os processos de fundição centrífuga podem ser classificados em fundição centrífuga vertical e horizontal. Para a fundição centrífuga vertical, são elaborados os envelope de carga de dois modelos de máquinas centrífugas verticais existentes na literatura, onde se consegue determinar o tipo de rolamento de apoio utilizado na máquina. Para a fundição centrífuga horizontal, são estudadas variáveis como rotação, razão G, “aspect ratio”, espessura e vibração de uma amostra de aproximadamente 1.000 cilindros de ferro fundido, aço rápido e aço alto cromo. Desta amostra, verifica-se que a causa de sucateamento de parte dos cilindros não está ligada a adoção de variáveis dinâmicas incorretas no processo. Também é visto que diferentemente do alumínio, os cilindros de ferro fundido, aço rápido e aço alto cromo exigem maior rotação quanto maior a espessura da casca fundida. / This paper shows the dynamic variable of centrifugal casting process of rolling mill rolls which are used to compress the metal in rolling mill process. The main goal is to analyze the main dynamic variable and to study its relation in the process. There are two type of centrifugal casting: horizontal and vertical. For the horizontal centrifugal casting, two load envelopes are done, being possible to determine the bearing model used on the vertical centrifugal casting machine. For the horizontal centrifugal casting, variable such as rotating, ratio G, aspect ratio, thickness and vibration are studied to a sample of 1,000 casting rolls made of casting iron, high speed steel and high chromium steel. From this sample, it is seen that the cause of scrapping is not related to incorrect adoption of dynamic variables in the process. It is also verified that differently from the aluminum, cast iron, high speed steel and high chrome steel rolls demand greater speed with the increasing the shell casting thickness.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2259.pdf: 2249203 bytes, checksum: 0d8d6a3fb97691cc7379878113fca2e9 (MD5) Previous issue date: 2002-02-19 / The fast growing of regional jets market has required from airframe manufacturers a prompt attending to market demands and the primary parts fabrication at a planned quality, quantity, and time at low costs. In order to achieve this, the process robustness is a key concept to be kept in mind, it means that the manufactured parts shall be conform to engineering specifications and geometric tolerances as well, regardless the raw material source used in machining process. Warping or machining distortion is one of the main problems identified during machining process. The corrective action for warping impacts the manufacturing lead-time, production costs, and production plan accomplishment. The influence of raw material on machining process performance is one of the main variables, is an assumption of this work. Recently, studies related to this approach have started and little technical literature is available. Otherwise, the availability of technical literature related to machining parameters, and cutting tools has been exhaustively explored. The aim of this work is to study the influence of material, in specific, the residual stress originated during thermo-mechanical processing of 7XXX series aluminum alloy plates, on warping of primary parts manufactured through milling machining. The layer removal method was the experimental technique chosen to measure the residual stress. Through this method is possible to determine the through thickness residual stress profile, the more suitable information for this study. In addition to this, the W parameter, which gives the average residual stress level per volume unit of plate and is a function of existing residual stress profile was also derived. It was correlated to warping level of machined from plates with several W parameter values. Parts machined from low W parameter values (lower than 1,0 kJ/m3) plates presented warping measurements remarkably lower than measurements made with parts machined from plates with W parameters values higher than 2,0 kJ/m3. This trend agrees with data available in literature and demonstrates the layer removal method results dependability, and its suitability to be applied for suppliers qualification purposes. / O mercado de aviões regionais tem evoluído rapidamente e o pronto atendimento às exigências do mercado exige dos fabricantes de aeronaves a garantia da fabricação de peças primárias usinadas na quantidade, qualidade e prazo planejados. Para isso necessita-se de robustez de processo, ou seja, as peças fabricadas devem estar em conformidade com as especificações de engenharia e definições geométricas de projeto independentemente do tipo de matéria-prima utilizada no processo de usinagem. Dentre as disfunções que ocorrem durante a usinagem, o empenamento tem uma grande importância pois aumenta significativamente o tempo de fabricação de uma peça primária. Uma das variáveis importantes a ser considerada neste processo é a influência do material que ainda escapa ao gerenciamento do processo, pois é assunto que recentemente começou a ser estudado e apresentado na literatura técnica, ao contrário de outros como os parâmetros de usinagem e condições de ferramentas de corte, assuntos extensivamente explorados. Este trabalho tem como objetivo estudar a influência do material, em específico, das tensões residuais oriundas do processo de fabricação das placas de ligas de alumínio da série 7XXX, no empenamento das peças primárias fabricadas através da usinagem. A técnica utilizada para determinação das tensões residuais foi a de remoção de camadas, técnica essa que fornece dados de macro tensão residual ao longo da espessura da matéria-prima (na forma de placa), condição essa considerada mais adequada ao estudo em questão. Além disso, foi determinado o parâmetro W, que expressa o nível de energia elástica armazenada no material e é função das tensões residuais existentes no material, e este valor foi correlacionado com o empenamento durante a usinagem de peças reais com diferentes valores de W. Placas com baixos valores de W (abaixo de 1,0 kJ/m3), mostraram na usinagem valores de empenamento significativamente menor do que placas do mesmo material com valor de W acima de 2,0 1,0 kJ/m3. Isto demonstra a confiabilidade do método de remoção de camadas e que seu resultado pode ser utilizado no como um dos parâmetros de qualificação de fornecedores.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6534.pdf: 4466459 bytes, checksum: 86632bf49aeb4a4fbc4d6ad54b72ba55 (MD5) Previous issue date: 2014-12-18 / Universidade Federal de Sao Carlos / Metallic coatings are generally designed to confer high wear and corrosion resistance to the substrate to be coated. These properties are essential to make structures suitable to resist to aggressive environment and operating conditions. In this context, Fe-based alloys have drawn great attention due to their unique physical and chemical properties and relatively low cost of iron. Compared with traditional crystalline metallic materials, Fe-based amorphous alloys exhibit high strength, hardness and superior corrosion resistance, attributed to their disorder structures as well as chemical homogeneity. Powder alloys can then be used to produce amorphous coatings on steel substrate, improving corrosion and wear properties in aggressive environments. This work reports on the production of high corrosion and wear resistant coatings produced by HVOF (High Velocity Oxygen Fuel) using only commercials precursors. Initially, preliminary studies were made for the evaluation of glass forming ability (GFA) for the selected Fe60Cr8Nb8B24%at. composition. Further analyses of the crystallization of fully amorphous samples were conducted to correlate the crystalline phases with the physical and chemical properties. Then, the production of amorphous coatings was studied. The microstructure of the samples was characterized by optical microscopy (OM), confocal microscopy (CM), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD) and differential scanning calorimeter (DSC). Corrosion, wear and hardness tests were performed as well as porosity and oxygen content measurements. The results have shown the feasibility of production of high quality coatings by HVOF (low porosity and oxygen content together with high hardness and large amount of amorphous fraction). However, the corrosion properties of the coatings were found to be impaired by the presence of α-Fe and FexB (x=1,2 and 3) crystalline phases. / Revestimentos metálicos são geralmente engendrados para serem aplicados em superfícies de componentes estruturais a fim de conferir elevada resistência ao desgaste e/ou à corrosão. Neste contexto, os revestimentos amorfos à base de ferro com pequenas adições de elementos de liga resistentes à corrosão são promissores, pois apresentam elevada resistência mecânica, baixo coeficiente de atrito, rápida formação de filmes passivos estáveis e resistentes aos ataques eletroquímicos, além de elevada temperatura de cristalização. Essas ligas, além das interessantes combinações entre propriedades químicas e físicas, configuram-se como sistemas de relativo baixo custo que, portanto, são viáveis economicamente. A presente dissertação de mestrado investigou a microestrutura de revestimentos da liga amorfizável Fe60Cr8Nb8B24%at. produzidos por aspersão térmica por oxicombustível de alta velocidade (HVOF) através do emprego de elementos de pureza comercial. As resistências ao desgaste e à corrosão dos mesmos também foram analisadas. Inicialmente, foram desenvolvidos estudos para avaliar a tendência de formação de estrutura amorfa (TFA) para a composição selecionada. Estudos de cristalização também foram conduzidos com a finalidade de correlacionar as fases formadas com as propriedades físicas e químicas apresentadas pelas amostras. Em seguida, a viabilidade em se produzir revestimentos amorfos por HVOF foi investigada. Os revestimentos produzidos foram caracterizados por microscopia ótica (MO), microscopia confocal (MC), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET), difratometria de raios-X (DRX), calorimetria diferencial de varredura (DSC), ensaios de desgaste, ensaios de corrosão e medidas de dureza, de porosidade e de teor de oxigênio. Os resultados obtidos indicaram a viabilidade de produção de revestimentos amorfos de elevada qualidade (baixa porosidade e teor de óxidos juntamente com elevada dureza e fração de fase amorfa). Entretanto, a baixa resistência à corrosão apresentada pelos revestimentos deve-se à presença de nanocristais de fases Fe-α e FexB (x=1,2 e 3).

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-09-20T18:55:10Z No. of bitstreams: 1 DissJG.pdf: 8680920 bytes, checksum: 558643ae51125e185840f2e6e5e07b83 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-21T12:40:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissJG.pdf: 8680920 bytes, checksum: 558643ae51125e185840f2e6e5e07b83 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-21T12:40:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissJG.pdf: 8680920 bytes, checksum: 558643ae51125e185840f2e6e5e07b83 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-21T12:40:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissJG.pdf: 8680920 bytes, checksum: 558643ae51125e185840f2e6e5e07b83 (MD5) Previous issue date: 2015-08-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Friction Spot Welding (FSpW) is an innovative technique developed and patented in 2005 by the Helmholtz Zentrum Geesthacht (HZG) research center in Germany. FSpW uses the friction between a rotating tool and the workpieces to generate heat enough to cause diffusion across the interface to consolidate the weld. This new welding technology has been tested and optimized with the objective of produce overlap weld joints between two polyamide 6 plates. Full factorial design of experiments (24) and analysis of variance (ANOVA) allowed to explain the effects of weld parameters as rotational speed (RS), welding time (WT), plunge depth (PP), holding pressure time (HPT) and the interactions between these main parameters on the microstructural characteristics and mechanical strength of the joints. The rotational speed (RS) and welding time (WT), within the limits studied, had greater influence on the mechanical single lap shear strength of the joints that achieved up to 26 MPa. This behavior was related to the higher heat generation during the weld, reaching temperatures of up to 275°C, thereby increasing the welded area. The parameter holding pressure time (HPT), designed in this study allowed the cooling and solidification of the polymer under pressure, improving the weld surface finishing and avoiding defects as voids in the weld area. The most common failure for the joints with higher mechanical strength was the fracture of one of the plates while the joints with lower mechanical strength showed interface shear failure. The degree of crystallinity of PA6 in the welded area did not show a significant difference as compared to the base material. The molecular weight of PA6 in the welded area was reduced in the worst case 7% as compared to the base material (Mv = 41.800 g/mol), and that reduction occurred linearly with the increase of the temperature during the welding; however, that low degree of degradation was not found to affect the mechanical strength of the joints. These characteristics emphasize the potential of this FSpW as an alternative to the current welding methods for polyamide 6. / A Soldagem Pontual por Fricção (FSpW) foi desenvolvida e patenteada pela Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG), na Alemanha. A FSpW é uma técnica de soldagem pontual que ocorre por meio da fricção de uma ferramenta, com movimentos rotacional e axial, através das amostras, gerando aquecimento suficiente para fundir e misturar localmente o(s) polímero(s), com posterior consolidação sob pressão. Este estudo teve como principal objetivo investigar o uso da FSpW na fabricação de juntas pontuais entre chapas de poliamida 6 (PA6) sobrepostas. Experimentos do tipo fatorial completo (24) e análise de variância (ANOVA) possibilitaram a compreensão dos efeitos dos parâmetros de soldagem, velocidade de rotação (VR), tempo de soldagem (TS), profundidade de penetração da ferramenta (PP), tempo de consolidação (TC), e de suas interações, sobre características microestruturais e a resistência mecânica das juntas. Os parâmetros velocidade de rotação (VR) e tempo de soldagem (TS), dentro dos limites estudados, apresentaram maior influência sobre a resistência mecânica das juntas, alcançando 26 MPa. Este comportamento foi relacionado à maior geração de calor durante a soldagem, atingindo temperaturas de até 275oC, consequentemente, aumentando a área soldada. A utilização do parâmetro tempo de consolidação (TC), idealizado neste estudo, possibilitou o resfriamento e solidificação do polímero sob pressão, melhorando o acabamento superficial da solda e evitando a formação de defeitos. Juntas com maiores valores de resistência ao cisalhamento sob tração apresentaram maior probabilidade de falha por fratura de uma das chapas, enquanto que juntas menos resistentes falharam por separação das chapas. O grau de cristalinidade da PA6 nas soldas não sofreu variação significativa e observou-se um decréscimo de até 7% na massa molar da PA6 em relação ao material de base (Mv = 41.800 g/mol) que ocorreu de forma linear com o aumento da temperatura durante a solda, porém essa alteração não comprometeu a resistência mecânica da solda.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2016-10-10T12:25:39Z No. of bitstreams: 1 DissFGC.pdf: 13101829 bytes, checksum: d22d882649fb3d1c83e504e4bdb1de2e (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-10-11T14:09:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissFGC.pdf: 13101829 bytes, checksum: d22d882649fb3d1c83e504e4bdb1de2e (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-10-11T14:09:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissFGC.pdf: 13101829 bytes, checksum: d22d882649fb3d1c83e504e4bdb1de2e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-11T14:16:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissFGC.pdf: 13101829 bytes, checksum: d22d882649fb3d1c83e504e4bdb1de2e (MD5) Previous issue date: 2015-07-07 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / The aircraft industry search for light weight materials to produce lower density parts for increased energy efficiency of fuels was focused in recent years in searching new alloy systems with high mechanical strength and with the ability of producing low-density coatings. The objective of this work was to select a promising system for manufacturing alloys with high mechanical strenght but also capable of forming high hardness samples, for different compositions. The chosen system was mapped in a matter of microstructures formed under different cooling rates, thereby determining the formation region of each phase depending on the cooling rate required for their production. The Al-rich compositions in Al-Mn-Ce system were chosen and their solidification was studied under various cooling rates, from high to low. For high cooling rates, the formation of the crystalline phase Al20Mn2Ce was observed, this is a metastable phase that forms in these Al-rich samples under high cooling rates. The results presented here allow a reinterpretation of the literature data about the phases present in other studies, it is clear that in all cases, the phase present is Al20Mn2Ce, this phase may even coexist with a quasicrystalline phase, the binary Al-Mn quasicrystal, however there is no beneficial effect by adding Ce to the formation of quasicrystals. This phase can also form in copper mold cast samples, in this work produced in the form of cylinders with different diameters, whose yield strength can exceed 800MPa. This phase is relatively thermal stable due to a layer of the Al6Mn phase formed on decomposition of the ternary phase that constitutes a protective cover. Solidification of samples produced under lower cooling rates were also studied. This part of the study enabled the development of a new fraction of the phase diagram of this system. / Nos últimos anos, a demanda da indústria aeronáutica por peças de menor densidade, com o objetivo de aumentar a eficiência energética de combustíveis, se focou na busca de novos sistemas de ligas com alta resistência mecânica e com a capacidade de produzir recobrimentos de baixa densidade. O objetivo deste trabalho foi selecionar um sistema promissor para a fabricação de peças de alta resistência mecânica, capaz de formar amostras de alta dureza, para diferentes composições. O sistema escolhido foi mapeado de acordo com as microestruturas formadas para diferentes taxas de resfriamento, determinando, desta forma, a região de formação de cada fase presente neste sistema em função da taxa de resfriamento necessária para a sua produção. As composições ricas em Al do sistema Al-Mn-Ce foram escolhidas e sua solidificação foi estudada sob diversas taxas de resfriamento, englobrando tanto altas taxas quanto baixas. Para altas taxas de resfriamento, observou-se a formação da fase cristalina Al20Mn2Ce, uma fase metaestável que se forma em composições ricas em Al para altas taxas de resfriamento. Os resultados aqui apresentados possibilitam uma reinterpretação dos dados presentes na literatura sobre as fases presentes nos outros trabalhos. Em todos os casos, é possível perceber que a fase presente é a Al20Mn2Ce, que pode até coexistir com uma fase quasicristalina, a binária Al-Mn. Entretanto, não há efeitos benéficos ao se adicionar Ce para a formação de quasicristais. Esta se mantém presente em amostras solidificadas na forma de cilindros maciços, cujo limite de escoamento pode exceder 800MPa. Esta fase é relativamente estável termicamente por conta de uma camada da fase Al6Mn que se forma na sua decomposição na forma de uma capa protetora. A solidificação sobre baixas taxas de resfriamento também foi estudada. Esta parte do estudo possibilitou a elaboração de uma nova fração do diagrama de fases deste sistema.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Resumo Pedro Balbinotti.pdf: 76139 bytes, checksum: 1b9e6e746016d5322c199c3d4bff030a (MD5) Previous issue date: 2011-02-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O titânio é um dos metais com propriedades mais adequadas para aplicações em medicina e odontologia, onde há a necessidade de suportar cargas mecânicas. Contudo, é um material bio-inerte, ou seja, a fixação do tecido ósseo sobre sua superfície ocorre por aderência biomecânica. Por outro lado, a hidroxiapatita (HAP) é um material bioativo com composição química e cristalográfica similar ao esqueleto humano e que apresenta baixa resistência mecânica. Nesse trabalho optou-se por elaborar compósitos de titânio/hidroxiapatita pelo método de metalurgia do pó com o objetivo de produzir um compósito bioativo para aplicações biomédicas onde há esforços mecânicos. Foram elaborados compósitos à base de titânio com 5%, 7,3% e 10% em volume de hidroxiapatita. O pó de titânio (99,53% puro) foi adquirido da TiBrasil (granulometria < 150 µm) e o pó de hidroxiapatita foi sintetizado no Laboratório de Biomateriais da UDESC com tamanho de partícula inferior a 100 nm. As misturas foram realizadas com álcool e esferas de zircônia em moinho atritor de alta energia durante 5 horas, seguidas de secagem em evaporador rotativo. Em seguida foram compactadas a frio a 600 MPa e sinterizadas em atmosfera de argônio a 1200 oC por 2 horas. Os materiais foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-X e calorimetria diferencial. As fases cristalinas do compósito produzido foram &#945;-Ti, CaTiO3, Ca3(PO4)2 e fase(s) TixPy. As análises revelaram que as partículas de titânio foram cobertas por uma camada compacta de fases TixPy e CaTiO3, resultantes da decomposição da HAP a aproximadamente 1025oC. Primeiramente a HAP se decompõe em CaTiO3 e &#946;-Ca3(PO4)2. Em seguida a decomposição do &#946;-Ca3(PO4)2 resultou no crescimento da camada de CaTiO3 e na nucleação e crescimento de fase(s) TixPy. Devido à presença de aglomerados de HAP nos compósitos, o tempo e a temperatura de sinterização não foram suficientes para converter todo o &#946;-Ca3(PO4)2 desses aglomerados em CaTiO3 e TixPy. O &#946;-Ca3(PO4)2 que não foi convertido se transformou em &#945;-Ca3(PO4)2 a 1200oC. Os ensaios de compressão revelaram que os compósitos fabricados com HAP nanométrica apresentam maior resistência à ruptura do que aqueles fabricados com HAP micrométrica porque os compósitos com HAP nanométrica ficaram mais homogêneos, ou seja, apresentaram maior dispersão de partículas de HAP.