Orientador: Eduardo Carlos Bianchi / Coorientador: Paulo Roberto de Aguiar / Banca: Dayse Iara dos Santos / Banca: Roosevelt Droppa Junior / Banca: Leonardo Roberto da Silva / Banca: Jaime Gilberto Duduch / Resumo: Atualmente há por parte das empresas uma constante preocupação com a atualidade de seus sistemas produtivos, buscando a melhoria da eficiência dos processos respeitando as leis de preservação ambiental. Dentro desse contexto e considerando que o segmento das cerâmicas corresponde a aproximadamente 1% do PIB brasileiro, com perspectiva de crescimento, inúmeros estudos têm sido feitos nesse campo de pesquisa. Contudo, ainda se tem um alto custo agregado ao acabamento da peça, o qual é feito, na maioria dos casos, pelo processo de retificação. Além do alto custo do processamento, o uso de fluidos de corte tem se tornado um problema para a indústria devido à dificuldade de descarte imposta pela rígida Legislação Ambiental. Face ao exposto, o presente trabalho propõe o estudo de métodos alternativos de lubri-refrigeração para o processo de retificação externa de mergulho de cerâmica avançado com rebolo diamantado. Tais métodos visam diminuir os gastos com fluido de corte, sendo eles: a técnica de lubri-refrigeração otimizada e a de mínima quantidade de lubrificação (MQL). A avaliação das técnicas foi feita através do monitoramento do processo e da quantidade final da peça retificada. Mais especificamente, foram analisados: força tangencial de corte, rugosidade, relação G, desvio de circularidade, microestrutura e tensão residual por difração de raios X. Os resultados obtidos mostram que as duas técnicas propostas podem substituir o método convencional de lubri-refrigeração, destacando-se que a técnica otimizada reduziu o desgaste do rebolo e produziu pelas com melhor acabamento geométrico e dimensional, enquanto a técnica de MQL reduziu significativamente a quantidade de fluido utilizado no processo / Abstract: During the last years there has been a constant concern by the companies about the modernization of their manufacturing methods, seeking to improve the process efficiency and environmental preservation. In this context, and considering the ceramic segment corresponds to approximatelly 1% of Brazilian GDP, with growing perspective, many studies have been done in this area. Nevertheless, the work piece finishing is still expensive, mainly because it has been usually made by the grinding process. Besides of the high cost of the process, the use of cutting fluids has become a problem for the industry because of the discard dificulty imposed by the rigorous environmental laws. In this way, the present work proposes alternative methods for the lubrification and cooling in the external cylindrical plunge grinding of advanced ceramic with diamond wheels, which aims to reduce the costs with cutting fluid. These methods are: the optimized cooling and the Minimal Quantity Lubrication (MQL) techniques. The evaluation of these techniques has been made by the process monitoring and the work piece final quality. In the present work the following analysis techniques were used: tangential cut force, roughness, G relation, circularity deviation, microstructure and residual stress by X ray diffraction measurements. The results show both proposed techniques can replace the conventional cooling method. The main result is that the optimized technique reduced the cutting tool consuming and produced work pieces with better dimensional finishing, while the MQL techniques significantly reduced the volume of cutting fluid in the process / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-08-02Bitstream added on 2014-06-13T20:17:59Z : No. of bitstreams: 1 biscioni_rpb_me_bauru.pdf: 662612 bytes, checksum: 0ffafb03e1fbe94047f45b65deb9ebd0 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Um processo muito utilizado na indústria metal-mecânica em geral para fabricação de componentes de responsabilidade é a operação de retificação cilíndrica interna de precisão, este processo é utilizado, por exemplo, na fabricação de anéis de rolamento e outros componentes. Atualmente a evolução das máquinas permitiu o aprimoramento deste processo no que diz respeito ao posicionamento e à rigidez do sistema máquina-peça-ferramenta, porém ainda são enfrentados grandes problemas quanto à lubrificação e refrigeração, principalmente no que diz respeito à utilização de fluidos de corte. Este trabalho visa o estudo do comportamento da operação de retificação cilíndrica interna de mergulho a alta velocidade, no processo de acabamento de um aço endurecido SAE 52100, utilizando-se um rebolo convencional e dois métodos de refrigeração: o método de refrigeração convencional e com um bocal modificado. O motivo para o emprego de um bocal modificado reside no fato de se encontrar uma alternativa viável para uma possível substituição do método convencional que consome grande quantidade de fluido, já que estes têm se tornando nas últimas décadas um grande problema para as indústrias, devido aos enormes dados ambientais e humanos que causam. Para efetivar a comparação entre os métodos de refrigeração foram analisados os dados a respeito da rugosidade, erros de circularidade e desgaste diametral do rebolo, além de análise de microdureza e MEV das amostras retificadas para os métodos de refrigeração citados anteriormente. Analisando os resultados a quebra de barreira aerodinâmica e a melhor eficiência da penetração do fluido de corte na região de contato entre o rebolo e a peça foi maior quando se utilizou o bocal modificado com vazão de 21 1/min (25 m/s); os resultados de rugosidade, erro de circularidade e desgaste do rebolo foram sempre... / Precision internal plunge grinding is a process much used in the mechanical industry in general

Em aproveitamentos hídricos, onde podem estar envolvidas elevadas alturas de água armazenada, o vertedouro é a estrutura hidráulica responsável por conduzir com segurança o escoamento que excede a capacidade de armazenamento do reservatório. Neste aspecto, é necessário considerar o processo de dissipação de energia a fim de proteger o pé da barragem e a própria estrutura do vertedouro contra a ação erosiva da água. Este fluxo que é descarregado é usualmente amortecido por um colchão d’água, o qual é delimitado em uma bacia de dissipação projetada com intuito de resistir aos esforços impostos pelo escoamento. Em grandes barramentos, a utilização de um vertedouro tipo salto esqui, que é caracterizado por um defletor de fluxo no final de sua calha, possibilita que não haja necessidade de revestir o leito próximo do pé da barragem, pois a incidência do jato lançado ocorre distante deste local. Desta maneira, a dissipação da energia é efetuada sobre o próprio leito do rio, sendo formada uma fossa de erosão, contudo, dependendo da resistência do leito e de suas características anisotrópicas, os padrões de recirculação do fluxo podem fazer a fossa evoluir para uma situação nociva. Por isso, desde a fase de projeto desse tipo de vertedouro, monitoramento e previsões da progressão da fossa são essenciais. Então, conforme proposta deste trabalho, abordou-se cada fenômeno que influencia no potencial erosivo do jato, como a turbulência em sua emissão e o grau de difusão do mesmo no colchão d’água. Assim, com ensaios sobre modelo físico, foi possível desenvolver duas metodologias, aplicáveis tanto para a verificação da erosão de material granular na superfície de leitos, quanto para o interior de leitos rochosos fissurados, cujas forças atuantes em um bloco de rocha isolado, podem vencer seu peso submerso e o destacar da matriz. / In hydroelectric plants, which may be involved elevated heights of stored water, the dam spillway is responsible for safely flow the water that exceeds the storage capacity of the reservoir. In this respect, it is necessary to consider the process of energy dissipation in order to protect the base of the dam and the spillway structure itself against the erosive action of the water. This stream discharged is usually cushioned by a waterbed, which is bounded into a stilling basin designed with the purpose of resist the efforts imposed by the flow. In large dams, the use of a ski jump spillway type, which is characterized by a flow deflector at the end of its chute, allows no need lining the bed near the foot of the dam, since the impact of the jet is launched away this location. Thus, the energy dissipation is performed on the riverbed itself, generating a scour hole, however, depending on the resistance of the bed and its anisotropic features, patterns of flow recirculation can evolve the pit into a harmful state. For this reason, since the design phase of this type of spillway, monitoring and predicting the progression of the pit are essential. Then, according to the proposal of this work, it was dealt with each phenomenon that influences the erosive potential of the jet, as the turbulence at its issue on the air, and the level of its diffusion of on waterbed. Based on physical model tests, it was possible to develop two methodologies, applicable both for verifying erosion of granular material from the surface of the bottom, as for analyze the interior of a fissured bedrock, which the forces acting on an isolated block of rock can overcome its submerged weight and uplift it off the matrix.

Preparation of biological samples for transmission electron microscopy is not a trivial task. The samples must withstand a vacuum environment present inside a microscope, and it is often necessary to use non-physiological procedures for their processing. These procedures usually involve aldehyde-based fixation, replacing water with alcohol (i.e. dehydration/substitution), and embedding into a resin, which creates support for the subsequent preparation of thin sections that can be placed into the microscope. In the last decade, the method of cryo-fixation (vitrification) using ultra-fast high-pressure freezing followed by freeze substitution and low-temperature resin embedding gained a dominant position in the cell biology research. In this way, a range of biological samples with a thicknesses up to several hundreds of micrometers was successfully vitrified to a state that was closely related to their in vivo structures. The cryo-fixation of isolated biological objects (with a limited thickness up to several micrometers) is possible in a thin layer of vitrified water by plunge freezing at ambient pressure. In combination with electron cryo-microscopy, this method has become the most effective and fundamental principle for the high-resolution studies and image analysis of fully hydrated samples...

Em aproveitamentos hídricos, onde podem estar envolvidas elevadas alturas de água armazenada, o vertedouro é a estrutura hidráulica responsável por conduzir com segurança o escoamento que excede a capacidade de armazenamento do reservatório. Neste aspecto, é necessário considerar o processo de dissipação de energia a fim de proteger o pé da barragem e a própria estrutura do vertedouro contra a ação erosiva da água. Este fluxo que é descarregado é usualmente amortecido por um colchão d’água, o qual é delimitado em uma bacia de dissipação projetada com intuito de resistir aos esforços impostos pelo escoamento. Em grandes barramentos, a utilização de um vertedouro tipo salto esqui, que é caracterizado por um defletor de fluxo no final de sua calha, possibilita que não haja necessidade de revestir o leito próximo do pé da barragem, pois a incidência do jato lançado ocorre distante deste local. Desta maneira, a dissipação da energia é efetuada sobre o próprio leito do rio, sendo formada uma fossa de erosão, contudo, dependendo da resistência do leito e de suas características anisotrópicas, os padrões de recirculação do fluxo podem fazer a fossa evoluir para uma situação nociva. Por isso, desde a fase de projeto desse tipo de vertedouro, monitoramento e previsões da progressão da fossa são essenciais. Então, conforme proposta deste trabalho, abordou-se cada fenômeno que influencia no potencial erosivo do jato, como a turbulência em sua emissão e o grau de difusão do mesmo no colchão d’água. Assim, com ensaios sobre modelo físico, foi possível desenvolver duas metodologias, aplicáveis tanto para a verificação da erosão de material granular na superfície de leitos, quanto para o interior de leitos rochosos fissurados, cujas forças atuantes em um bloco de rocha isolado, podem vencer seu peso submerso e o destacar da matriz. / In hydroelectric plants, which may be involved elevated heights of stored water, the dam spillway is responsible for safely flow the water that exceeds the storage capacity of the reservoir. In this respect, it is necessary to consider the process of energy dissipation in order to protect the base of the dam and the spillway structure itself against the erosive action of the water. This stream discharged is usually cushioned by a waterbed, which is bounded into a stilling basin designed with the purpose of resist the efforts imposed by the flow. In large dams, the use of a ski jump spillway type, which is characterized by a flow deflector at the end of its chute, allows no need lining the bed near the foot of the dam, since the impact of the jet is launched away this location. Thus, the energy dissipation is performed on the riverbed itself, generating a scour hole, however, depending on the resistance of the bed and its anisotropic features, patterns of flow recirculation can evolve the pit into a harmful state. For this reason, since the design phase of this type of spillway, monitoring and predicting the progression of the pit are essential. Then, according to the proposal of this work, it was dealt with each phenomenon that influences the erosive potential of the jet, as the turbulence at its issue on the air, and the level of its diffusion of on waterbed. Based on physical model tests, it was possible to develop two methodologies, applicable both for verifying erosion of granular material from the surface of the bottom, as for analyze the interior of a fissured bedrock, which the forces acting on an isolated block of rock can overcome its submerged weight and uplift it off the matrix.

Em aproveitamentos hídricos, onde podem estar envolvidas elevadas alturas de água armazenada, o vertedouro é a estrutura hidráulica responsável por conduzir com segurança o escoamento que excede a capacidade de armazenamento do reservatório. Neste aspecto, é necessário considerar o processo de dissipação de energia a fim de proteger o pé da barragem e a própria estrutura do vertedouro contra a ação erosiva da água. Este fluxo que é descarregado é usualmente amortecido por um colchão d’água, o qual é delimitado em uma bacia de dissipação projetada com intuito de resistir aos esforços impostos pelo escoamento. Em grandes barramentos, a utilização de um vertedouro tipo salto esqui, que é caracterizado por um defletor de fluxo no final de sua calha, possibilita que não haja necessidade de revestir o leito próximo do pé da barragem, pois a incidência do jato lançado ocorre distante deste local. Desta maneira, a dissipação da energia é efetuada sobre o próprio leito do rio, sendo formada uma fossa de erosão, contudo, dependendo da resistência do leito e de suas características anisotrópicas, os padrões de recirculação do fluxo podem fazer a fossa evoluir para uma situação nociva. Por isso, desde a fase de projeto desse tipo de vertedouro, monitoramento e previsões da progressão da fossa são essenciais. Então, conforme proposta deste trabalho, abordou-se cada fenômeno que influencia no potencial erosivo do jato, como a turbulência em sua emissão e o grau de difusão do mesmo no colchão d’água. Assim, com ensaios sobre modelo físico, foi possível desenvolver duas metodologias, aplicáveis tanto para a verificação da erosão de material granular na superfície de leitos, quanto para o interior de leitos rochosos fissurados, cujas forças atuantes em um bloco de rocha isolado, podem vencer seu peso submerso e o destacar da matriz. / In hydroelectric plants, which may be involved elevated heights of stored water, the dam spillway is responsible for safely flow the water that exceeds the storage capacity of the reservoir. In this respect, it is necessary to consider the process of energy dissipation in order to protect the base of the dam and the spillway structure itself against the erosive action of the water. This stream discharged is usually cushioned by a waterbed, which is bounded into a stilling basin designed with the purpose of resist the efforts imposed by the flow. In large dams, the use of a ski jump spillway type, which is characterized by a flow deflector at the end of its chute, allows no need lining the bed near the foot of the dam, since the impact of the jet is launched away this location. Thus, the energy dissipation is performed on the riverbed itself, generating a scour hole, however, depending on the resistance of the bed and its anisotropic features, patterns of flow recirculation can evolve the pit into a harmful state. For this reason, since the design phase of this type of spillway, monitoring and predicting the progression of the pit are essential. Then, according to the proposal of this work, it was dealt with each phenomenon that influences the erosive potential of the jet, as the turbulence at its issue on the air, and the level of its diffusion of on waterbed. Based on physical model tests, it was possible to develop two methodologies, applicable both for verifying erosion of granular material from the surface of the bottom, as for analyze the interior of a fissured bedrock, which the forces acting on an isolated block of rock can overcome its submerged weight and uplift it off the matrix.

Preparation of biological samples for transmission electron microscopy is not a trivial task. The samples must withstand a vacuum environment present inside a microscope, and it is often necessary to use non-physiological procedures for their processing. These procedures usually involve aldehyde-based fixation, replacing water with alcohol (i.e. dehydration/substitution), and embedding into a resin, which creates support for the subsequent preparation of thin sections that can be placed into the microscope. In the last decade, the method of cryo-fixation (vitrification) using ultra-fast high-pressure freezing followed by freeze substitution and low-temperature resin embedding gained a dominant position in the cell biology research. In this way, a range of biological samples with a thicknesses up to several hundreds of micrometers was successfully vitrified to a state that was closely related to their in vivo structures. The cryo-fixation of isolated biological objects (with a limited thickness up to several micrometers) is possible in a thin layer of vitrified water by plunge freezing at ambient pressure. In combination with electron cryo-microscopy, this method has become the most effective and fundamental principle for the high-resolution studies and image analysis of fully hydrated samples...

High-speed plunge-cut centreless grinding opens up enormous potential for the manufacturing of difficult-to-machine materials and to improve the surface quality while reducing the grinding forces. For this investigation, a new grinding wheel base body of carbon fibre-reinforced plastic (CFRP) was developed to achieve grinding wheel speeds up to 150 m/s in plunge-cut centreless grinding of hardened shafts. For evaluation of the performance characteristics, the grinding forces and the surface quality of different grinding tools were detected. These experiments were conducted using a newly developed measuring system to analyse the grinding forces in the workrest blade. The experimental results are described and discussed in this article.

A Lagrangian finite-element model of the plunge phase of the friction stir welding process was developed to better understand the plunge. The effects of both modeling and experimental parameters were explored. Experimental friction stir plunges were made in AA 7075-T6 at a plunge rate of 0.724 mm/s with spindle speeds ranging from 400 to 800 rpm. Comparable plunges were modeled in Forge2005. Various simulation parameters were explored to assess the effect on temperature prediction. These included the heat transfer coefficient between the tool and workpiece (from 0 to 2000 W/m-K), mesh size (node counts from 1,200 to 8,000), and material model (five different constitutive relationships). Simulated and measured workpiece temperatures were compared to evaluate model quality. As spindle speed increases, there is a statistically significant increase in measured temperature. However, over the range of spindle speeds studied, this difference is only about 10% of the measured temperature increase. Both the model and the simulation show a similar influence of spindle speed on temperature. The tool-workpiece heat transfer coefficient has a minor influence (<25% temperature change) on simulated peak temperature. Mesh size has a moderate influence (<40% temperature change) on simulated peak temperature, but a mesh size of 3000 nodes is sufficient. The material model has a high influence (>60% temperature change) on simulated peak temperature. Overall, the simulated temperature rise error was reduced from 300% to 50%. It is believed that this can be best improved in the future by developing improved material models.