Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4868.pdf: 5266402 bytes, checksum: 62475c2ee7d3702d1f3a9cc7178b99c6 (MD5) Previous issue date: 2011-03-21 / Financiadora de Estudos e Projetos / Lightweight alloys, originally developed for aeronautic applications, have also shown increasing use in the automotive sector, aiming fuel consumption and reduction of production costs. In addition to this there is the increasing environmental concern that makes lightweight alloys even more attractive, due to recycling capabilities. It is important notice that parts produced with lightweight alloys may need, at some point of the production process, be joined to others parts. In the aeronautic industry the joining is made primarily by riveting while in the automotive industry RSW - Resistance Spot Welding is usually employed. These processes present some problems such as those related to metallurgical defects and the low weldability for some lightweight alloys. Within this context the FSpW - Friction Spot Welding, that is a solid state joining process, was developed at GKSS Research Centre in Germany. This process has shown great potential for applications where the already established RSW (automotive) and riveting (aircraft), present some disadvantages. In this work the applicability of this new process for the production of overlapping joints of the alloy 6181-T4, which is already used in the automotive industry, was studied. Joints were produced with different welding parameters (welding time and rotational speed) and will be submitted to mechanical characterization, by means of microhardness measurements and mechanical tests for assessment of the performance of the welds. Microstructural characterizations will be performed using optical and electron microscopy to determine the effect of the welding parameters on the final microstructure of the welds, as well as eventual defects. It will be also done a study of failure analysis, aiming the understanding of the mechanisms of fracture, correlating them with the process parameters. Sound joints with high mechanical strength and good repeatability were obtained, with better results associated to low welding time and high toll rotational speed. / As ligas de alumínio, amplamente utilizadas pela indústria aeronáutica, têm cada vez maior espaço também no setor automobilístico, e visa dentre outros fatores: a diminuição do consumo de combustível pela consequente redução de peso, a redução de custos de produção e também a crescente preocupação com o meio ambiente. É importante ressaltar que componentes produzidos com ligas leves podem precisar, durante o processamento, ser unidos pontualmente a outros componentes dentro da linha produtiva. Na indústria aeronáutica essa união é feita essencialmente por rebitagem enquanto na indústria automotiva o método Soldagem por Resistência por Ponto (SRP) é geralmente empregado. Entretanto esses processos apresentam problemas como defeitos metalúrgicos bem como difícil soldabilidade para algumas ligas leves. Dentro deste contexto foi desenvolvido recentemente no Centro de Pesquisa alemão GKSS o processo de união pontual Soldagem por Fricção por Ponto - SFP. Este processo está mostrando grande potencial de aplicação frente aos já estabelecidos SRP (automotivo) e rebitagem (aeronáutico). Neste trabalho estudou-se a aplicabilidade deste novo processo para a produção de juntas sobrepostas da liga de alumínio 6181-T4, liga já utilizada na indústria automobilística. As amostras foram soldadas com diferentes tempos de soldagem e velocidades rotacionais da ferramenta, então foram submetidas a ensaios mecânicos de tração e de fadiga, além de medições de microdureza para investigação do desempenho mecânico da junta soldada. Análises microestruturais utilizando luz polarizada, microscopia ótica e eletrônica foram utilizadas para observar o efeito dos parâmetros de soldagem na formação de eventuais defeitos e na qualidade microestrutural da junta soldada. Foi realizado um estudo de análise de falha visando o entendimento dos mecanismos de fratura, correlacionando-os com os parâmetros de processo. Os resultados encontrados levam a juntas soldadas de alta resistência mecânica e boa repetibilidade, com melhores resultados associados com baixo tempo de soldagem e alta velocidade rotacional da ferramenta.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4879.pdf: 25673246 bytes, checksum: 6c3e0d5feb6e463144ee2d5d5e50882f (MD5) Previous issue date: 2013-10-04 / Universidade Federal de Sao Carlos / The addition of magnesium-aluminate spinel (MgAl2O4) in refractories for secondary steel refining has been considered for years one of the more feasible alternatives to reduce the corrosive wear imposed by the aggressive steel ladle environment. Nonetheless, the corrosion resistance of spinel refractory castables is still not fully understood, mainly regarding to the influence of chemical and microstructural characteristics of such materials. This aspect is basically related to: 1) the limited knowledge on the castable microstructural evolution with temperature and, 2) the usual evaluation of commercial products with unknown compositions. In order to overcome this drawback, the main objective of the present project is to understand the microstructural behavior of spinel refractories during sintering and, as a consequence, how the generated microstructure interacts with basic slags at high temperatures. The slag penetration into these materials was clearly associated not only with the sort of incorporated spinel (pre-formed or in situ), but mainly to the previous location of crystals of an additional phase, the calcium hexaluminate (CaO.Al2O3 - CA6) one. When present at the border of the aggregates, CA6 grains provide a suitable protection of the castable structure during the interaction with molten slag, suppressing further infiltrations. Additionally, materials with reduced apparent porosity and average pore size also presented high corrosion resistance. Based on this information, high performance refractories were obtained by a better raw materials selection procedure. The colloidal alumina addition, for instance, resulted in a microstructure with favorable physical aspects, whereas the presence of in situ spinel led to CA6 further generation at target locations. The attained results disclose novel opportunities to produce refractory castable with excellent corrosion resistance, which may reduce the failures rate during operation and increase the steel ladle productivity. / A adicao de espinelio de magnesia e alumina (MgAl2O4) em refratarios para metalurgia secundaria tem sido considerada ha anos uma das alternativas mais viaveis para reduzir o desgaste corrosivo imposto pelo ambiente agressivo de panelas de aco. No entanto, tais conclusoes sao obtidas sem considerar plenamente como os aspectos quimicos e microestruturais de concretos refratarios contendo espinelio influenciam sua resistencia a corrosao. Isto se deve basicamente a dois fatores: o conhecimento limitado em relacao a evolucao microestrutural do refratario com a temperatura e a realizacao de analises em materiais comerciais, cujas composicoes sao desconhecidas. Visando suprimir essa lacuna, o presente projeto tem como principal objetivo entender de forma sistemica o comportamento microestrutural de refratarios espinelizados durante a sinterizacao e, consequentemente, como esta microestrutura gerada interage com escorias basicas em temperaturas elevadas. Observou-se que os niveis de penetracao de escoria nesses materiais estao associados nao so as caracteristicas do tipo de espinelio utilizado (pre-formado ou in situ), mas principalmente a localizacao previa dos cristais de outra fase formada durante o tratamento termico: o hexaluminato de calcio (CaO.Al2O3 - CA6). Quando presente ao redor dos agregados do concreto, os graos de CA6 promovem uma protecao satisfatoria da estrutura durante o contato com a escoria liquida, reduzindo o avanco da infiltracao. Adicionalmente, materiais contendo valores reduzidos de porosidade e tamanho medio de poro tambem apresentaram elevada resistencia a corrosao. Baseado nessas informacoes, foi possivel obter refratarios de elevado desempenho por meio da correta selecao de materias-primas. A adicao de alumina coloidal, por exemplo, gerou uma microestrutura com aspectos fisicos mais favoraveis, enquanto a presenca de espinelio formado in situ levou a geracao subsequente de CA6 nas regioes desejadas. Esses resultados abrem novas oportunidades para a producao de concretos refratarios de excelente resistencia a corrosao, possibilitando a reducao no numero de falhas durante a operacao e o aumento na produtividade das panelas de aco.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4893.pdf: 1905484 bytes, checksum: 02a25c1228dfdd363d808c40173a0774 (MD5) Previous issue date: 2012-09-10 / Universidade Federal de Sao Carlos / Brazil is a protagonist in the market of ceramic tiles. Porcelain stoneware is part of this supply chain with added value due to its excellent technical and aesthetic features, which higher acceptance in the market. Although the color of the holder is no longer visible after application of the porcelain stoneware enameled, it is critical to the consumer: the whiteness seems to be greater value and product quality. Reddish hues are directly related to the content of chromophores ions from raw materials, mainly present in clays and phyllites, which are the major components of the mass. Accordingly, it is essential to study conditions permitting the use of raw materials with a content of chromophores ions not so restricted. Thus, this study was divided into two stages. At first several typical porcelain stoneware masses were evaluated in differents firing temperatures. Data were organized in order to identify the main variables that affect the color of burning. In the second stage, procedures were conducted in order to evaluate the efficiency of maneuvers that can improve the tone of stoneware, enabling the use of masses with higher content in chromophores ions than usual, by simple methods and readily applicable to industry. The results obtained contributed to the identification of variables responsible for color formation and found that is possible the use of raw materials with levels of chromophore ions relatively high. / O Brasil e um dos protagonistas no mercado de revestimentos ceramicos. Nesta cadeia produtiva enquadram-se os porcelanatos com aceitacao cada vez maior no mercado e de maior valor agregado devido as excelentes caracteristicas tecnicas e esteticas. Em porcelanatos esmaltados, muito embora a cor do suporte nao seja mais visivel apos a aplicacao, a mesma e decisiva para o consumidor: quanto mais clara e menos avermelhada, maior a percepcao pessoal de valor e qualidade do produto. Tonalidades avermelhadas estao diretamente relacionadas ao teor de ions cromoforos das materias-primas, presentes principalmente em argilas e filitos, os quais sao os componentes majoritarios da massa. Nesse sentido, e essencial o estudo de condicoes que permitam a utilizacao de materias-primas com teor de ions cromoforos nao tao restritos. Desse modo, este trabalho foi dividido em duas etapas. Na primeira foram avaliadas diversas massas tipicas de porcelanato em varias temperaturas de queima. Os dados foram organizados buscando identificar as principais variaveis que interferem na cor de queima. Na segunda etapa foram conduzidos procedimentos com o intuito de avaliar a eficiencia de manobras capazes de melhorar a tonalidade de pecas, possibilitando o uso de massas com teor de ions cromoforos nao tao restritos atraves de metodos simples e facilmente aplicaveis a industria. Os resultados obtidos contribuiram em alguns aspectos para a identificacao de variaveis responsaveis pela formacao da cor e concluiu-se que a utilizacao de massas com teores de ions cromoforos relativamente elevados e possivel.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4913.pdf: 15206710 bytes, checksum: 2255e1ec15b6c862cd9ca4357c90af2b (MD5) Previous issue date: 2012-09-14 / Financiadora de Estudos e Projetos / The union of technology of thermoplastic and rubber has contributed to the development of thermoplastic elastomers (TPE), which was evidenced through the study of patents in TPE in the last 20 years, where Japan and the United States are the leaders. Trends in TPE are: modification to polymer structure in styrenic TPEs in order to employ the dynamic vulcanization, use of nanofibres and nanoclays, and resists oil TPEs using hydrogenated nitrile rubber to improve the properties of hot air and aging. The main variables in the development of TPE should take into account the surface energy the thermoplastic and elastomer, the elastomer entanglement, crystallinity of thermoplastic, proportions of the thermoplastic and compatibilizer. Typically the articles produced with nitrile, may be obtained using the technology or conventional rubbers (vulcanized), and not having possibility of recycling of defective products and materials vulcanizates. The purpose is to develop a thermoplastic nitrile rubber by dynamic vulcanization (TPV-(NBR + PP)) using conventional techniques for mixing between nitrile rubber and polypropylene. The development of nitrile rubber thermoplastic by dynamic vulcanization, TPV (NBR+PP) were studied with variation of vulcanization system, variation of proportion of NBR/PP and type of compatibilizer. The main results on development of TPV-(NBR+PP) were obtained with the use of system of vulcanization type phenolic resin, with compatibilizer Ph-PP and with 4,0phr of amine (6PPD). Developed a nitrile rubber thermoplastic by dynamic vulcanization (TPV-(NBR + PP)) with good performance in reprocessabilidade, using equipment and techniques conventional thermoplastic processing, which will help to satisfy the demands of industry. / A uniao da tecnologia de termoplastico e da borracha tem contribuido para o desenvolvimento de elastomeros termoplasticos (TPE), que foi evidenciada atraves do estudo de patentes em TPE nos ultimos 20 anos, onde o Japao e os Estados Unidos sao os lideres. As tendencias em TPE sao: modificacao da estrutura do polimero de estireno TPE para empregar a vulcanizacao dinamica, o uso de nanofibras e nanoargilas, e TPEs resistes ao oleo utilizando borracha nitrilica hidrogenada para melhorar as propriedades de ar quente e envelhecimento. As principais variaveis no desenvolvimento de TPE tem em conta a energia de superficie do elastomero e do termoplastico, o emaranhamento do elastomero, cristalinidade do termoplastico, as proporcoes do termoplastico e compatibilizante. Normalmente, os artigos produzidos com borracha nitrilica so podem ser obtidos utilizando-se a tecnologia ou tecnicas de processamento de borrachas convencionais (vulcanizados), apresentando a nao possibilidade de reciclagem de produtos defeituosos e materiais vulcanizados. O proposito e desenvolver uma borracha nitrilica termoplastica por vulcanizacao dinamica (TPV-(NBR+PP)), usando tecnicas convencionais para mistura entre borracha nitrilica e polipropileno. O desenvolvimento de borracha nitrilica termoplastica por vulcanizacao dinamica, TPV - (NBR + PP) foram enchido com variacao de sistema de vulcanizacao, a variacao da proporcao de NBR/PP e do tipo de compatibilizante. Os resultados principais sobre o desenvolvimento de TPV-(NBR + PP) foram obtidos com a utilizacao do sistema de vulcanizacao do tipo de resina fenolica, com compatibilizante Ph- PP e com 4,0 phr de amina (6PPD). Desenvolveu-se uma borracha nitrilica termoplastica por vulcanizacao dinamica (TPV-(NBR+PP)) com bom desempenho na reprocessabilidade, usando equipamentos e tecnicas convencionais de processamento de termoplasticos, que contribuira para satisfazer as exigencias da industria.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4961.pdf: 1558537 bytes, checksum: 99ed6c73addac92c37848de32b9ab180 (MD5) Previous issue date: 2013-01-22 / Financiadora de Estudos e Projetos / Refractory masses for lost wax casting process of steel and alloys, especially for dental devices are constituted basically of silica (quartz and / or cristobalite). In these materials, the binding agent is generally based on magnesium phosphate cements, produced by acid-based reaction of NH4H2PO4 with MgO. The main product of the reaction is struvita (MgNH4PO46H2O). The presence of phosphates together with retarders, necessary to control the reaction kinetics, contributes to the sintering and adhesion of the silica investment to the metal material after solidification. Recently it was developed a consolidation process of ceramic powders by direct coagulation (DCC) of a stabilized slurry of high solids content and low viscosity. The direct coagulation is achieved by controlled destabilizing (flocculation/ coagulation) of the suspension either through the gradual change of the pH towards the isoelectronic point or increasing the ionic strength of the medium. In this work the change in pH was accomplished by two different routes. The first one by the use of buffer solutions whose pH controll was close to the one of silica IEP (innovative methodology). The second was made by using citric acid and sodium trypolyphosphate in a competing reaction changing slowly the medium pH towards the silica IEP. Both routes promoted the direct coagulation of silica refractory masses without the presence of phosphates or any other binder. The results were very satisfactory, since in all silica refractory masses (>99% SiO2) used, the coagulation occurred rapidly, at low initial viscosity, and low final water content to be eliminated. The masses kept the required refractory properties for high temperature castings, presenting excellent properties such as high expansion at the metal casting temperatures, excellent surface finishing, low adherence to the cast part and easiness upon demolding. This whole set of properties are ideal for lost wax investment casting processes. / As massas refratárias dos processos de fundição em cera perdida de ligas de aço principalmente para dispositivos odontológicos são constituídas à base de sílica (quartzo e/ou cristobalita) utilizando como ligante cimentos à base de fosfato de magnésio. Estes, são formados através de reação ácido base de quantidades razoáveis de NH4H2PO4 com MgO cujo produto principal é a struvita (MgNH4PO46H2O). A presença de fosfatos juntamente com retardadores necessários para controle da cinética de reação concorre para a sinterização da sílica e adesão da massa ao metal após solidificação na fundição. Recentemente foi desenvolvido um processo novo de consolidação de pós cerâmicos através da coagulação direta (DCC) de barbotinas de alta concentração de sólidos e baixa viscosidade. Isto é conseguido pela desestabilização (coagulação=floculação) controlada da suspensão através ou da mudança do pH para o ponto isoeletrônico ou aumento da força iônica do meio. Neste estudo utilizou-se de forma inédita, a desestabilização de suspensões de sílica através de duas rotas; a primeira através da mudança dos valores de pH para perto do ponto isoeletronico da sílica, pelo uso de soluções-tampão (metodologia inovadora), e a segunda pela acidulação direta com ácido-cítrico coadjuvado com tripolifosfato de sódio. Neste último caso ocorre uma combinação de defloculação com tripolifosfato de sódio e coagulação com ácido cítrico, fazendo com que as massas refratárias iniciem seu processo de coagulação sem a presença de fosfatos ou qualquer outro agente ligante. Os resultados se mostraram bastante satisfatórios, visto que em todas as massas refratárias utilizadas (>99% de SiO2), a coagulação ocorreu de forma rápida sob baixa viscosidade inicial e baixa quantidade de água a ser eliminada após a coagulação. Estas características proporcionaram um preenchimento bastante satisfatório nos moldes testados. As massas refratárias mantiveram as propriedades refratárias exigidas para fundidos em alta temperatura, apresentando excelentes qualidades, como elevada expansão na temperatura de vazamento do metal, bom acabamento superficial, baixa aderência residual, e fácil desmoldagem. Este conjunto de características são ideais para o emprego em processos de fundição por cera perdida.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5109.pdf: 4283744 bytes, checksum: 408302378e18ddc95ba19b710ebac788 (MD5) Previous issue date: 2012-12-07 / This research fits in the technological development area and is aimed to evaluate the effects of adding waste of rigid polyurethane foam in the polymeric compounds based on polypropylene. The results of this research will certainly contribute to finding a solution to the large volume of industrial wastes of rigid polyurethane foam that arise from the waste process of handling thermal insulation from the production of refrigerators and freezers. The analysis of the effects of adding scraps of rigid foam in polypropylene copolymer was made by evaluating the physical, mechanical and thermal properties of the compounds when compared to the behavior of neat polypropylene. Moreover, the technique of Scanning Electron Microscopy was used to observe the microstructure of the final compound. The rigid polyurethane foam, after grinding, was incorporated into polypropylene by blending on the twin extruder and then the granulated materials obtained were injected to obtain the samples. In general, the compounds showed good processability in the experimental phase and looked good as can be seen in the SEM micrographs. The mechanical properties showed that the incorporation of PUR in PP copolymers promoted a brittle behavior in the compounds decreasing the main mechanical properties tested. However, the addition of the compatibilizing agent used, PP-g-MA helped in improving these properties. The use of PUR in polypropylene compounds brought advantages in terms of reducing waste disposal and thus has economic and environmental advantages and also viability in applications where high mechanical strength is not required. / Este trabalho enquadra-se na área de Desenvolvimento Tecnológico e teve como principal objetivo avaliar os efeitos da adição de resíduos de espuma rígida de poliuretano em compostos poliméricos a base de polipropileno. Os resultados desta pesquisa certamente contribuirão para encontrar uma solução para o grande volume de rejeitos industriais da espuma rígida de poliuretano que surgem com resíduos de processo durante sua utilização como isolante térmico para refrigeradores e freezers. A análise dos efeitos da adição de rejeitos de espuma rígida de poliuretano (PUR) nos compostos poliméricos de polipropileno foi feita através da avaliação das propriedades físicas, mecânicas e térmicas dos compostos com e sem a adição do agente compatibilizante variando-se a porcentagem de PUR adicionada - 20%, 30% e 40% - do composto quando comparados ao comportamento do polipropileno puro. Além disso, a técnica de Microscopia Eletrônica de Varredura foi utilizada para observar a microestrutura do composto final. A espuma rígida de poliuretano, após a sua moagem, foi incorporada em polipropileno através de mistura em extrusora de dupla rosca e, em seguida os materiais granulados obtidos foram injetados para obtenção dos corpos de prova. Em geral os compostos apresentaram uma boa processabilidade na etapa experimental e uma boa distribuição dos componentes. As propriedades mecânicas mostraram que a incorporação de PUR em copolímeros de PP promoveu uma maior fragilidade nos compostos diminuindo as principais propriedades mecânicas testadas. Entretanto, a adição do agente compatibilizante utilizado, PP-g-MA promoveu uma melhora significativa nessas propriedades melhorando a adesão interfacial entre os materiais e promovendo, por exemplo, um aumento significativo nos valores de HDT promovendo assim um aumento na resistência térmica destes compostos viabilizando a sua utilização em diversas aplicações.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5230.pdf: 2729499 bytes, checksum: b8f13ca3b12a082fdc1210733347e08c (MD5) Previous issue date: 2013-04-24 / Universidade Federal de Minas Gerais / The oil exploitation and production in the pre-salt layers in safe, efficient and economically viable way depend on the development of materials that bear the severe conditions found in their applications during their whole life cycle. The pipes used in the oil exploitation and production such as drilling risers are subjected to severe work conditions. The stainless steel grades, such as the supermartensitic, duplex and superduplex, present the corrosion resistance and mechanical properties suit to the application in pipes used the oil exploitation, however, these materials present low wear resistance. Recent studies performed in the Materials Engineering Department at the Federal University of São Carlos (DEMa-UFSCar) have shown that the boron addition in stainless steel grades composition promotes borides formation, which increases the wear resistance of these materials. In this context, this protect aims the study of the wear resistance of spray-formed supermartensitic stainless steel with small additions of boron in its composition. This process allows the attainment of deposits with refined and homogeneous microstructure and with uniformly distributed precipitates directly from the liquid metal. The materials produced were characterized trough the techniques of X-ray diffraction (XRD), Optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and chemical microanalysis by energy dispersive spectroscopy (EDS). The materials wear resistance was evaluated trough the dry sand against rubber wheel test (ASTM G65-04) and trough a developed test that simulate one of the wear conditions that can occur in oil drilling risers. The results showed that the boron addition in supermartensitic stainless and the boride formation act differently in the materials wear resistance depending on the type of wear mechanism observed. / A exploração e produção de petróleo em camadas do pré-sal de modo seguro, eficaz e economicamente viável dependem do desenvolvimento de materiais que suportem as condições severas encontradas em suas aplicações durante todo seu ciclo de vida. Os tubos utilizados na exploração e produção de petróleo como, por exemplo, os risers de perfuração, são submetidos a condições severas de trabalho. Os aços inoxidáveis, como o supermartensítico, o duplex e o superduplex, por exemplo, apresentam resistência à corrosão e propriedades mecânicas adequadas para a aplicação em tubos utilizados na exploração de petróleo, contudo, estes materiais apresentam baixa resistência ao desgaste. Trabalhos recentes realizados no DEMa-UFSCar tem mostrado que a adição de boro na composição dos aços inoxidáveis promove a formação de boretos que aumentam a resistência ao desgaste desses materiais. Neste contexto, este projeto visa o estudo da resistência ao desgaste do aço inoxidável supermartensítico com pequenas adições de boro processado por conformação por spray. Este processo permite a obtenção de depósitos com microestrutura homogênea, refinada e com precipitados uniformemente distribuídos, diretamente do metal líquido. Os materiais produzidos foram caracterizados através das técnicas de difração de raios-X (DRX), microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microanálise química por espectroscopia por energia dispersiva (EDS). A resistência ao desgaste dos materiais foi avaliada através do ensaio de areia seca contra roda de borracha (ASTM G65-04) e através de um ensaio desenvolvido que simula de maneira mais próxima uma condição de desgaste que pode ocorrer em risers de perfuração de petróleo. Os resultados mostraram que a adição de boro no aço inoxidável supermartensítico e a formação dos boretos atuam de modo diferente na resistência ao desgaste do material dependendo do tipo de mecanismo de desgaste observado.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5246.pdf: 9799013 bytes, checksum: 4c1e1a4d482b5bbe3c75535359168a82 (MD5) Previous issue date: 2012-10-05 / Universidade Federal de Minas Gerais / Polymeric components have been replacing traditional materials such as glass or metals in a wide range of applications due to their advantages, such as optimized specific strength (weight-to-strength ratio), reduced fabrication time and costs, and design flexibility. The increasing use of polymeric materials in engineering requires efficient and environmental friendly fabrication and processing technologies. Initially developed for metals, the Friction Stir Spot Welding (FSSW) is a joining technique with short process cycles, low energy consumption and no need of consumables. Friction Stir Spot Welding has excellent performance in welding of lightweight alloys, showing promising results in thermoplastic welding. This study investigates the relationships between friction stir spot welding parameters (tool rotational speed, plunge rate and dwell time) and weld properties (joint geometry, process temperature, microstructure, lap shear resistance and failure mechanisms) in polymethylmethacrylate (also known as PMMA) single-spot joints. PMMA friction stir spot welds showed similar mechanical performance in comparison to other current welding techniques, with equal or shorter welding cycle times. Differential scanning calorimetry and gel permeation chromatography analysis demonstrated that polymer degradation level in the weld region was negligible. The statistical models proposed for FSSW of PMMA showed good repeatability and reproducibility for the investigated material and welding ranges. Moreover, the feasibility of the Friction Spot Welding (FSpW) a new joining technology developed as a further improvement of the friction stir spot welding was successfully demonstrated in thermoplastic polymers for the first time worldwide. Sound FSpW-single lap joints on PMMA were produced and their properties studied within an exploratory study. / A busca por eficiência econômica e tecnologias ecologicamente corretas tem sido observada em praticamente todos os setores da produção industrial, desde o desenvolvimento de materiais, design de produtos e inclusive na área da soldagem. A soldagem ponto por fricção e mistura mecânica, FSSW (do inglês Friction Stir Spot Welding) e a Friction Spot Welding FSpW são técnicas de soldagem recentes e que têm sido amplamente empregadas na união de ligas metálicas leves, em que as soldas geralmente apresentam excelentes propriedades mecânicas. Além disso, ciclos de soldagem curtos, baixo consumo de energia e ausência de necessidade de adição de material ou elementos de soldagem são características positivas encontradas nesses novos processos. Na área de materiais poliméricos, entretanto, este é um novo e promissor assunto. Neste trabalho buscou-se investigar a relação entre os parâmetros do processo de soldagem por FSSW (velocidade de rotação da ferramenta, taxa de penetração e tempo de recalque) e as propriedades das juntas (geometria da solda, máxima temperatura processual, área afetada termicamente, resistência mecânica ao cisalhamento sob tensão e mecanismos de fratura) em placas de poli (metacrilato de metila). Foi possível observar a formação de juntas com resistência mecânica ao cisalhamento semelhante a outros processos atualmente utilizados na indústria, com tempos de ciclo de soldagem iguais ou inferiores a esses processos. As análises via calorimetria diferencial exploratória (DSC) e cromatografia por permeação em gel (GPC) demonstraram que os níveis de degradação termomecânica encontrados nas amostras foram insignificantes. A modelagem estatística do processo demonstrou a boa repetibilidade e reprodutibilidade dentro das condições estudadas. Nesse trabalho, também foi investigado através de um estudo exploratório, pela primeira vez, a viabilidade da nova técnica FSpW na soldagem de termoplásticos, demonstrando, com sucesso, a capacidade de obtenção de juntas de boa qualidade em PMMA.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5392.pdf: 1719267 bytes, checksum: 2860c65e1e99156c46208254a6b696be (MD5) Previous issue date: 2012-09-14 / Financiadora de Estudos e Projetos / A condutividade iônica em sólidos é conhecida desde o século 19, porém os mecanismos de transporte dos portadores de cargas em sólidos amorfos ainda não são completamente compreendidos. O controle desta propriedade torna-se especialmente importante para o desenvolvimento de FICs, do inglês fast ionic conductors, que podem ser aplicados na estocagem de energia por métodos eletroquímicos ou em membranas seletivas. Através da dissolução de sais halogenados em uma matriz vítrea, observamos aumentos de até cinco ordens de grandeza na condutividade iônica de alguns vidros. Para investigar essas grandes variações de condutividade iônica, propomos um modelo termodinâmico baseado na teoria do eletrólito fraco . Esta teoria, que propõe que o vidro é uma solução onde o modificador (soluto) está fracamente dissociado na matriz vítrea (solvente), foi proposta na década de 70 para explicar o aumento não linear da condutividade iônica de vidros com a concentração de modificadores de rede (óxidos alcalinos). Foram sintetizados vidros da família x AgI (1-x) AgPO3 (onde x é a fração molar de AgI). A caracterização mostrou resultados interessantes principalmente na difração de raios X, com a detecção de um segundo halo amorfo para composições ricas em AgI. Além destas, foram realizadas medidas de espectroscopia de impedância, em ampla faixa de temperatura, para determinar a condutância das amostras sintetizadas. Para verificar a validade do modelo termodinâmico proposto, propomos um experimento baseado em pilhas eletroquímicas, em que se relaciona a força eletromotriz dessas pilhas com a atividade química de AgI no vidro. Foram testados dois métodos para se medir a atividade de AgI: o primeiro utiliza um par de células eletroquímicas composto de uma pilha de referência utilizando o composto AgI, cujas propriedades termodinâmicas são tabeladas e a segunda pilha utilizando o vidro x AgI (1-x) AgPO3 . Um segundo método proposto para a medida de atividade química de AgI utilizou uma pilha de concentração.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5393.pdf: 2722216 bytes, checksum: d2788bd2b07b206ff294cb0aafe73764 (MD5) Previous issue date: 2009-02-20 / Presently, a sustainable development is considered fundamental for the success and competitivity company s. Believing in such, the major Brazilian aluminum manufactures have invested, over the last two years, more than U$S 50 millions on programs focused at sustainability. With this in mind, the aluminum industry is not saving efforts to find applications ecologically and economically feasible for its main waste. Thus, the target of the present research work was to investigate the possibility of adding red mud (in natura and calcinated) and bottom ash, solid wastes resulting from the aluminum production on Portland cement, as pozzolanic additive to the cement. Additionally, was evaluated the use of red mud on the raw meal for the production of Portland cement clinker. In order to study the pozzolanic properties (according to NBR 5752/92 e NBR 5751/92) from these wastes, tests on determination of the pozzolanic activity were carried out and one further step were prepared Portland cement samples with 6%, 14%, 30% and 50% of residue. Besides that, clinkers Portland cement were produced with 5.9 and 12% by sintering the raw meals at 1450oC. The results of the pozzolanic activity and physical and mechanical essays (setting time, expansibility and compressive strength) showed the addition of up to 46% of bottom ash did not affect negatively the quality of the produced cement. However, the red mud couldn t be considered a pozzolanic material because it has presented pozzolanic activity below the demanded limits from the Brazilian Cement Standards. The clinkers produced with red mud presented chemical and mineralogical characteristics similar to the clinker from a cement plant industry. In addition, the mortar (clinker from red mud + gypsum) presented a good compressive strength after 7 and 28 days of curing. / Atualmente, o desenvolvimento sustentável é considerado fundamental para a competitividade e o sucesso do negócio de qualquer empresa. Acreditando nisso, as maiores empresas brasileiras produtoras de alumínio investiram, nos últimos 2 anos, mais de U$S 50 milhões em programas focados em sustentabilidade. Nesse contexto, a indústria do alumínio não está poupando esforços para encontrar aplicações economicamente e ambientalmente viáveis para os seus principais resíduos sólidos. Assim, o objetivo desse projeto de dissertação foi investigar a possibilidade de adicionar cinza pesada e resíduo de bauxita (in natura e calcinado), resíduos sólidos gerados durante o processo de produção do alumínio, em formulações de cimento Portland como aditivo pozolânico. Adicionalmente, avaliou-se o uso do resíduo de bauxita como matériaprima para o clinquer Portland. Para estudar as propriedades pozolânicas desses resíduos, os mesmos foram submetidos aos testes de atividade pozolânica com cimento e com cal, segundo as normas NBR 5752/92 e NBR 5751/92 respectivamente e numa etapa posterior, preparam-se cimentos CP II-Z e o CP IV (25 e 32 MPa) com 6%, 14%, 30% e 50% de resíduo. Já para a preparação do clinquer com resíduo de bauxita, adicionaram-se 5,9 e 12,0% desse co-produto na formulação da farinha e em seguida essa mistura foi sinterizada em temperatura de 1450oC. Os resultados de atividade pozolânica e dos ensaios físicosmecânicos (tempo de pega, expansibilidade e resistência á compressão) mostraram que ao adicionar até 46,0% de cinza, a qualidade dos cimentos Portland produzidos não foi afetada negativamente. Entretanto, o resíduo de bauxita não foi considerado um material pozolânico, pois apresentou atividade pozolânica (cal e cimento) abaixo das exigências das normas brasileiras. Os clinqueres produzidos com de resíduo de bauxita obtiveram características mineralógicas semelhantes aos clinqueres industriais. Adicionalmente, a argamassa (clinquer de RB + gesso) apresentou boa resistência mecânica aos 7 e 28 dias de cura.