Orientador : Rezende Gomes dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-14T23:19:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moreira_AntonioLucianoSeabra_M.pdf: 4246426 bytes, checksum: a8bbb3a19d89d49cd336c1cf1858a24f (MD5) Previous issue date: 1983 / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo teórico-experimental do processo de solidificação de metais, com temperatura inicial acima da temperatura de fusão, em moldes cilíndricos refrigerados. Inicialmente foi feita uma revisão bibliográfica dos principais métodos de análise da transferência de calor em sistemas metal/ molde. Em seguida, utilizando um dispositivo simulador de solidificação radial em geometrias cilíndricas, foram obtidos resultados experimentais do tempo em função da espessura solidificada. Posteriormente foi desenvolvido um método para a análise da cinética de solidificação de metais superaquecidos em moldes cilíndricos refrigerados e os resultados obtidos com o emprego do mesmo foram comparados com os valores experimentais. Possíveis aplicações do método proposto na solução de problemas práticos de fundição são apresentadas. Finalmente e apresentado um estudo comparativo da cinética de metais solidificados em moldes com geometrias plana, cilíndrica e esférica / Abstract: This work presents a theoretical-experimental study on the solidification of metals, initially at a temperature above the melting point, in cooled cylindrical moulds. A literature survey was carried out regarding the heat transfer methods applied to solidification in metal/mould systems. Using a radial water cooled device simulating the solidification of cylindrical geometries, experimental values of the solidified thickness as function of time were obtained. A method was developed to analyse the solidification kinetics of superheated metals in cooled cylindrical moulds and the predictions furnished by this method were compared with the experimental data. Possible applications of the proposed method to the solution of practical problems in the foundry process 3re presented. Finally a comparative study of the solidification kinetics of solidified metals in plane, cylindrical and spherical geometries is presented / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Mauricio Prates Campos Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-15T19:28:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_RezendeGomesdos_D.pdf: 6323201 bytes, checksum: 383c2c12bbbfd23c481c64168a6bec3b (MD5) Previous issue date: 1980 / Resumo: O principal objetivo deste trabalho foi a realização de um estudo teórico-experimental do processo de solidificação em sistemas metal/molde com geometria cilíndrica, visando o desenvolvimento de um método prático e confiável para a análise de parâmetros relativos ã cinética e ã distribuição de temperaturas. Inicialmente foi feita uma revisão bibliográfica crítica e extensiva dos principais métodos de análise da transferência de calor em sistemas metal/molde. Em seguida foi projetado e construído um dispositivo simulador, da solidificação radial em moldes cilíndricos refrigerados. Com o uso deste dispositivo foram levantados dados experimentais relativos a cinética e a distribuição de temperaturas 'durante a solidificação em sistemas metal/molde com geometria cilíndrica. Os resultados obtidos foram analisados comparativamente com as previsões teóricas de um modelo desenvolvido por Garcia e Prates para geometrias planas, de modo a se verificar o distanciamento teórico-experimental em função das alterações introduzidas no processo de solidificação pela curvatura do molde. A partir deste estudo foi desenvolvido um método para análise da solidificação de metais em geometrias cilíndricas sob ponto de vista de cinética e distribuição de temperaturas. Finalmente, para comprovar sua eficiência foram realizadas comparações entre as previsões teóricas obtidas através do método proposto, pela aplicação de técnicas numéricas e analíticas encontradas na literatura, e resultados experimentais obtidos neste trabalho. / Abstract: The main objective of this work was to develop a practical and versatile method for the analysis of rates and temperature profiles during solidification in metal/mould systems with cylindrical geometry by using a theoretical-experimental approach. Initially it was made a review of the existing heat transfer methods applied to solidification in metal/mould systems. A special radial water cooled device was then designed and constructed in order to simulate solidification of cylindrical geometries. By using this experimental set-up experiments were carried out in order to obtain solidification rates and temperature data. The results were analysed comparatively with theoretical predictions furnished by a model developed by Garcia and Prates for plane geometry, that permitted to verify the modifications introduced in the solidification process by the mould curvature. The above mentioned analysis permitted to develop method to analyse the solidification of metals (solidification rates and temperature profiles) in cylindrical geometries. Finally, to assess the realibility of the proposed method, it was compared with analytical and numerical methods and with experimental data. / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador : Trevor William Clyne / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-16T03:05:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Trevisan_RoseanadaExaltacao_M.pdf: 4229262 bytes, checksum: 7ca64f9ec29911435eae6e4666f5daff (MD5) Previous issue date: 1978 / Resumo: Neste trabalho é proposto um modelo teórico, baseado nos princípios de difusão, para prever mudanças nos gradientes de soluto e dissolução de segunda fase. Resultados obtidos na prática são comparados com os perfis de concentração previstos para vários tempos e temperaturas. Estas comparações são feitas tanto para uma liga monofásica como para uma liga polifásica. No caso da liga monofásica (CU-Ni), as mudanças dos perfis de composição após tratamento térmico se conformam com as previsões de um modo geral, ainda que problemas na resolução, (devido principalmente ao espaçamento dendrítico ser muito pequeno) impeçam um exame quantitativo do comportamento. O sistema polifásico estudado é o AI-Cu. Os níveis de cobre e a incidência da fase 0 (AI2Cu) são examinados. Neste caso com parações quantitativas comprovam o modelo proposto e que a dissolução da fase 0 é controlada por difusão na matriz. Ne-sta liga é observada a presença de uma outra fase, que é especulativamente identificada como CU2FeAI7. A dissolução desta nova fase é muito lenta, sugerindo a presença de uma barreira de dissolução interfacial. De vido a isto a uniformização da distribuição de Cu é bastante prejudicada. As implicações para processos práticos são considerados / Abstract: For a given solidification structure it is important to be able to predict the effect of any heat treatment on that structure. This is of particular importance in terms of changes in solute distribution and dissolution of non-equilibrium second phase, which have a major influence on the mechanical properties. In this study, a mathematical model is outlined, describing diffusional processes during homogenization in a volume element, and çomparison made. between theory and experiment for different treatment times and temperatures. These comparisons were made for both single and multiplephase alloys. For the single phase case (Cu-Ni), the changes in interdendritic solute profile with treatment broadly followed the predicted behaviour, although quantitative comparison was somewhat impeded by resolution problems, principally causedby the very fine dendrite arm spacing of the material used. The multi-phase system studied was AI-Cu, the solute profiles of copper and incidence of the 0phase (A12Cu) being examined. In this case quantitative comparisons éonfirmed the validity of themodel, including the incorporated assumption that the dissolution of the 0 phase is controlled by diffusion in the matrix. In this alloy, another phase was observed at a relatively hign incidence leveI, which was tentatively identified as CU2FeA17. The dissolution of this phase was very slow, suggesting the presence of an interfacial barrier to dissolution. The implications of these observations were considered in practical terms / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Mauricio Prates de Campos Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-16T03:19:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Garcia_Amauri_M.pdf: 2175303 bytes, checksum: 6f91cb884aabca751d9613d32cbfb82e (MD5) Previous issue date: 1975 / Resumo: Efetuou-se inicialmente uma revisão das teorias existentes relativas à transformação eutética, relacionando-se as características estruturais dos eutéticos com os parâmetros da solidificação capazes de condicionar a estrutura final, particularmente a velocidade de solidificação e o gradiente térmico no liquido. Posteriormente determinou-se experimentalmente estes parâmetros com solidificação realizada na forma unidirecional ascendente em um sistema metal/molde refrigerado, utilizando-se como material - tipo o eutético Sn-Pb. Foram feitas as seguintes verificações experimentais: (a) a influência da aplicação de recobrimentos isolantes na interface metal/molde sobre a cinetica de solidificação; (b) medida dos coeficientes de transmissão de calor da interface metal/molde para as diversas condições de contato térmico utilizadas; (c) solidificação com o eutético superaquecido, para determinar-se o comportamento do gradiente térmico no liquido sob diferentes condições de contato termico; (d) efeito dos parâmetros operacionais do processo de solidificação sobre a estrutura resultante. Finalmente, verificou-se a aplicabilidade do modelo unidirecional parabólico, para a determinação do tempo de solidificação de lingotes, para o caso do eutetico Sn-Pb. / Abstract: Firstly it was done a general review of the existing theories about the eutectic transformation, correlating the eutectic structure characteristics with the solidification parameters that make possible the control of the final structure, particularly the velocity of solidification and the thermal gradient in the liquid. After that, these parameters were experimentally determinate, being the solidification done in an unidirectional ascendant way in a water cooled metal/mold system, using the Sn-Pb eutectic as the standard material. It was done the following experimental verifications: (a) the influence of coatings applied at the metal/mold interface upon the kinetics of solidification; (b) measurement of the heat transfer coefficient of the metal/mold interface for different conditions of thermal contact; (c) solidification with the eutectic superheated in order to determine the behaviour of the thermal gradient in the liquid for the different conditions of thermal contact at the metal/mold, interface; (d) the influence of the solidification process operational parameters on the resulting structure. Finally, it vias verified the applicability of the parabolic unidirectional model for the determination of the solidification time of ingots, in the particular case of the Sn-Pb eutectic. / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Maria Helena Robert / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-26T12:27:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Melo_SarahSophiaAlvesde_M.pdf: 10957843 bytes, checksum: fa10a2cf3839850da709b49e94eba9c3 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Este trabalho compara dois distintos processos, agitação mecânica (RAM) e fusão parcial controlada (FPC) para a obtenção de estruturas no estado reofundido para a liga Al-4,5%Cu. Para a RAM é utilizada agitação contínua durante resmamento da liga de 640°C a 630°C com velocidades de 1000rpm e 1500rprn, seguida ou não de agitação isotérmica a 630°C por tempos de 5 e 15 mino No processo de FPC foram feitos tratamentos térmicos a 620°C e 630°C por tempos de O, 5 e 15min de matéria-prima com estruturas dendríticas refinada ou grosseira. Os reofundidos obtidos foram submetidos à análise metalográfica e microanálise, para caracterização de morfologia de fases (fator de forma), tamanho médio de glóbulos, perfil de soluto e Índice de segregação. Os resultados obtidos mostraram uma melhor globularização e homogeneidade estrutural para os reofundidos obtidos pelo processo de FPC de estruturas refinadas. A RAM produziu estruturas reofundidas de boas qualidades apenas nas condições extremas de velocidades e tempos de agitação analisadas (máximos tempo e velocidade ou mínimos tempos e velocidade). A FPC de estruturas dendríticas grosseiras produziu os piores resultados, bem como a RAM nas condições intermediárias de tempos e velocidades de agitação analisados / Abstract: This work compares two processes, mechanical stirring (MS) and partial melting (PM) for the production of Al-4,5%Cu alloy with rheocast structure. For MS it was utilized continuous stirring ftom 640°C to 630°C, speeds of 1000 and 1500rpm., followed by isothermal stirring at 630°C during 5 and 15min. In the PM process two different raw materials (coarse and refined as-cast) were heat treated at 620°C and 630°C for 5 and 15min. Rheocast samples produced were submitted to metallografic analysis and microanalysis, for characterization of primary phase morphology (shape factor), Cu profile in the primary phase, microsegregation coefficient and average globulae size. Results show the best spheroidization and structural homogeneity in the rheocasts produced by PM of originally refined material. MS produced acceptable results only in the extreme conditions analyzed (maximum stirring speed and time/minimum stirring speed and time). PM using coarse structures as raw material produced the worse results, as well as RAM in the intermediate conditions of stirring time and speed analyzed. / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Mauricio Prates de Campos Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-15T02:57:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Garcia_Amauri_D.pdf: 12119452 bytes, checksum: 00341af3e08624deb39e88d695531735 (MD5) Previous issue date: 1978 / Resumo: O presente trabalho propõe um modelo matemático para a determinação da cinética de crescimento e da distribuição de temperaturas durante o processo de solidificação unidirecional de metais e ligas eutéticas em moldes refrigerados e maciços. Inicialmente foi feita uma exaustiva e crítica revisão bibliográfica sobre os métodos e modelos existentes na literatura, e o modelo aqui proposto surge como o único, dentre os modelos analíticos, que permite a determinação da distribuição de temperaturas no metal em função da eficiência do contato térmico na interface metal/molde. Alem disso, difere dos outros métodos e modelos da do seu caráter geral e extensivo, sua facilidade de manipulação, e sua possibilidade de cálculos rápidos e confiáveis. 0 modelo proposto permite ainda o calculo do coeficiente de transmissão de calor da interface metal/molde, utilizando-se para tanto dos resultados experimentais da cinética de solidificação unidirecional. Para a verificação de sua aplicabilidade em moldes refrigerados a ar, o modelo proposto foi comparado com resulta - dos publicados na literatura, e obtidos para o Chumbo, Estanho e eutético Estanho-Chumbo. Para sua verificação em moldes refrigerados a água, o modelo foi comparado cora resultados experimentais obtidos neste trabalho para Estanho, Chumbo, Zinco, Alumínio e os eutéticas Estanho-Chumbo e Alumínio-Cobre, todos solidifica - dos em diferentes condições de contato térmico metal/molde, em um dispositivo de solidificação unidirecional especialmente projetado e construído. 0 modelo proposto é ainda comparado com os métodos ou modelos mais significativos dentre os analíticos exatos, aproximados e métodos numéricos, para o caso de solidificação unidirecional de Chumbo e Alumínio em molde refrigerado a água. Verificou-se ainda pelos resultados obtidos na solidificação unidirecional dos eutéticos em moldes refrigerados a água, a existência de dois tipos de comportamento cinético acompanhados de dois tipos de comportamento estrutural. Foi também verificada a aplicabilidade do modelo em molde maciço semi-infinito através da comparação com resultados obtidos para o Chumba, verificando-se também a influência de diferentes espessuras de molde sobre a cinética de solidificação deste metal. Finalmente, mostra-se algumas das principais possibilidades de aplicação prática do modelo proposto a processos tecnológicos tais como os lingotamentos contínuo e estático, além da fundição de peças com geometria plana / Abstract: A mathematical model is proposed describing the growth kinetics and temperature profiles during unidirectional solidification of pure metals and eutectic alloys in both cooled and massive moulds. A review was made of previously published models and it was noted that none of the analytical techniques permitted a description of the thermal profiles in terms of interface heat transfer characteristics. The model proposed is not subject to this limitation and is also shown to be more versatile and reliable than many previous techniques. The approach outlined permits the initial calculation of heat transfer coefficients under given conditions.These values are in general not available in the literature and in any event tend to be highly specific to the individual metal/mould conditions. The results may then be utilized in a complete description of the kinetics of the freezing process. The model was initially verified by application to previously - published experimental results refering to Lead, Tin and Lead-Tin eutectic systems in air cooled mould. Comparison was then made between prediction and results of experiments carried out in the present study. These were for the case of the systems Tin, Lead, Zinc, Aluminium and Tin-Lead and Aluminium-Copper eutectics in water-cooled moulds. The effect of varying the heat transfer conditions was also investigated for each case. These experiments required the development of a special directional solidification system. These experimental results were also compared with the theoretical predictions produced by models representative of all the main mathematical techniques, including exact, approximate and numerical methods. It was found that the proposed model gave agreement which was acceptable in all case and generally superior to that of pre- existing techniques. It was noted for the case of eutectics grown with these relatively high velocities that there appears to be two separate regimes of kinetic behaviour,, with a well defined transition point. This is presumably related to the solidification structure, although the study did not encompass extensive structural examinations. It was also verified that the proposed model is applicable to solidification in massive (semi-infinite) moulds, comparison with experimental being made for the case of Lead. This aspect of the work also included an examination of the effect of mould thickness. Finally, it was demonstrated that the model is of direct application to a variety of pratical situations such as continous and static ingot-making / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Maria Clara Filippini Ierardi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T16:12:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AzzoliniJunior_Walther_M.pdf: 47320842 bytes, checksum: d7f2edae7364d27db06e6482d72928af (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: O laser é hoje uma efetiva ferramenta para uma ampla faixa de tratamentos de superfície, apresentando a vantagem de afetar somente a zona superficial, sem afetar o material como um todo. As várias aplicações podem ou não envolver a fusão da superfície. Dentre os tratamentos com fusão, pode ser provocada apenas a fusão superficial e resolidificação ou podem ser feitos tratamentos que envolvem a deposição de materiais sobre um substrato, tratamentos conhecidos como Alloying e cladding, nos quais a diferença é a quantidade de material depositado e, portanto, a camada final resultante. A solidificação rápida produz alguns efeitos, tal como supersaturação, microcristalinidade e fases metaestáveis. Estas mudanças superficiais podem melhorar a dureza, resistência ao desgaste e a corrosão. No presente trabalho.um laser cladding do aço AISI420 sobre o aço P20 foi realizado. A microestrutura, a profundidade e a largura da zona fundida da camada depositada foi analisada e a dureza foi determinada como uma função da profundidade / Abstract: The laser today is an effective tool to a large range of surface treatments, presenting the advantage of affecting only a surface zone, without involving all material. The several applications can or not involve a surface melting. Among the treatment with melting, a single fusion and resolidification can be made or treatment that involves deposition of materials over a substrate. These treatments are named alloying and cladding. The difference between them is the quantity of deposited materials and, hence, the final layer. The rapid solidification produces several effects, such as supersaturation, microcrystallinityand metastable phases. These surface changes can improve hardness, corrosion and wear resistance. In the present work a laser cladding of AISI420 on P20 was carried out. The microestructure the depth and the width of remelted zone and layer deposited were analysed and the hardness was determined as a function of the depth / Mestrado / Engenharia de Materiais / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador : Maria Clara Filippini Ierardi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-01T17:22:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rossini_FabianoRogerio_M.pdf: 7888725 bytes, checksum: dd34bb11d27b182b24e1f36f0c9fd3ea (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: A tecnologia de soldagem laser evoluiu de forma positiva em todo o mundo, como um processo de elevado potencial nas indústrias. A soldagem a laser é uma ferramenta poderosa na fabricação de peças complexas, constituídas de materiais de mesma ou diferentes espessuras, além da possibilidade de união de materiais diversos. As velocidades atingidas e o confinamento de energia depositada pelo feixe no material base são as principais vantagens do processo. Este método apresenta, quando comparado com outros métodos, facilidade de controle e posicionamento do feixe, ausência de atmosfera controlada, além de produtos com melhores propriedades mecânicas devido à obtenção de uma microestrutura mais refinada e homogênea. O trabalho apresenta uma análise da soldagem a laser em chapas grossas de aço baixo carbono, onde se analisa a dureza no material base, na zona termicamente afetada e no cordão de solda em duas direções, como também a microestrutura da região soldada, em relação aos parâmetros operacionais e também a caracterização e quantificação de defeitos na solda de acordo com uma norma especifica para soldagem a laser. A dureza no cordão apresentou valores maiores que no material base, mantendo-se constante na profundidade. A microestrutura resultante no cordão soldado apresentou-se grosseira e direcional no sentido de extração de calor, tendo a zona termicamente afetada dimensões mínimas com refino dos grãos quando comparados ao material base / Abstract: The laser welding technology has shown evolution in the whole world, like a potential process in modem industry. Laser welding is an efficient tool for manufacturing complex components, wich are composed by different materials and thickness. The process speed and the beam energy focusing are the main advantages in this process. When compared with other methods, this new technology presents ease beam control and positioning, no need of an inert atmosphere, besides products with better mecanical properties due to homogenous and refined microstructure. The present work presents a study of laser welding in low carbon steel plate, analyzing the superficial hardness of base material, thermal affected zone and weld, all of then both in the transversal section and through the weld depth, as well as microstructure regarding operational parameters. The weld hardness is higher than the hardness of material base, and constant along the depth. The resulting weld microstructure is coarse and aligned with heat flow. The heat affected zone has small dimensions with refined grains when compared to the base material / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Amauri Garcia / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T17:11:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cheung_Noe_D.pdf: 9027104 bytes, checksum: f402c4572f30f7164f20bf2af1ed439a (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Neste trabalho, é desenvolvido um modelo numérico bidimensional em coordenadas cilíndricas baseado na técnica de diferenças finitas, que permite o mapeamento térmico durante o aquecimento, fusão, solidificação e resmamento ao longo do processo de tratamento superficial a laser. O respectivo modelo é aferido com resultados experimentais e de outros modelos constantes na literatura para os casos de têmpera e refusão superficial a laser. Ensaios experimentais em amostras de aço AIS! 1045 e Al-15%Cu foram realizados no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron, utilizandoum laser de C02 CW com potência máxima disponível de I kW. Para efeito comparativo, as trilhas foram feitas variando-se valores de velocidade para um mesmo valor de potência estabelecidos para cada tipo de tratamento. Para as amostras do aço AIS! 1045, os ensaios visaram o estudo do processo de têmpera superficial a laser assim como da resolidificação. Amostras de Al-15%Cu foram submetidas ao tratamento de refusão a laser relação ao aço. Analisou-se as microestruturas resultantes dos tratamentos a laser através de microscopia óptica e eletrônica de varredura, sendo observadas microestruturas refinadas na área tratada a laser refletindo no aumento significativo da dureza confirmado pelos ensaios de microdureza Vickers. Realizou-se a interação entre uma base de conhecimento e o modelo matemático de têmpera superficial a laser através de uma busca heurística de Inteligência Artificial para sugestão de parâmetros operacionais otimizados para a obtenção da máxima profimdidade de martensita a partir da superficie / Abstract: In this work, a two dimensional numerical modei in cylindrical coordinates based on the finite difference technique is developed pennitting the description of the thermal field evolution during heating, fusion, solidification and cooling along the laser surface treatment processo The model predictions are compared to experimental results as well as to those fumished by other models found in literature for the surface quenching and remelting process by laser. AISI 1045 steel and Al-15%wtCu samples were used for the surface treatment by using a 1000W C02 CW laser of the Laboratório Nacional de Luz Síncrotron. For a comparative effect, the laser tracks were performed with different velocities for a fixed value of power established for each treatment type. AISI 1045 steel samples were used for studying the surface quenching and remelting process by laser and the Al-15%wtCu samples were submitted to the laser surface remelting treatment in order to simulate the process with a material of higher therma1 diffusivity than the steel. The microstructures resulting from the laser treatment are analyzed by using optical and electron scanning microscope and a very refined microstructure is observed which reflects significant hardness increase confirmed by the Vickers microhardness tests. An interaction between a knowledge base and the mathematical model is carried out by using a heuristic search of Artificial Intelligence in order to optimize operational parameters which permit to attain the highest martensite depth from the surface / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador : Trevor William Clyne / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-15T05:30:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Losz_JoseMauroBarros_M.pdf: 2353940 bytes, checksum: f34c52a10e8893d0935cb04c3ea10ae2 (MD5) Previous issue date: 1978 / Resumo: Este estudo refere-se às correlações existentes entre as condições de crescimento e as microestruturas de solidificação observadas em uma liga tipicamente fundida. Foi adotado como modelo, uma liga de composição AI-5% Cu, por apresentar um sistema conveniente no qual as curvas "liquidus" e "solidus" podem ser aproximadas por linhas retas, faci1ftando com isso a obtenção de análises quantitativas. As microestruturas foram examinadas após solidificação unidirecional, sob diversas condições, sendo que todas aquelas tenderam a apresentar uma estrutura do tipo dendrita colunar, embora uma grande gama de morfologias e espaçamentos dendríticos fossem produzidos. Foram examinados tanto as secções longitudinais como as transversais. As análises efetuadas. Incluíram metalografia quantitativa da fração de eutético, perfis da distribuição de soluto Interdendrítico e medidas dos espaçamentos dendríticos. Por outro lado, a temperatura foi continuamente monitorada para um dado número de pontos durante a solidificação, permitindo com Isso a obtenção dos tempos locais de solidificação, gradientes térmicos, etc. O trabalho também incluiu a caracterização do fenômeno de macrosegregação ocorrido durante a solidificação. Relações entre os tempos locais de solidificação e os espaça mentos dendríticos, bem como correlações com a taxa local de resfriamento e a velocidade de avanço das "cabeças das dendritas" também foram obtidas. Os resultados alcançados concordam com trabalhos publicados anteriormente e ajustam-se multo bem aos modelos teóricos previstos. Foi feita uma investigação a respeito dos possíveis fatores que influenciam sobre os perfis de distribuição de soluto e as previsões foram correlacionadas com resultados experimentais obtidos pela microssonda eletrônica. Uma conclusão qua1itatlva é que a difusão no estado sólido pode a1terar significativamente a distribuição de composição esperada. Notou-se que os modelos propostos para caracterizar a influência da difusão no estado sólido não podem ser quantitativamente aplicados com rigor, provavelmente devido morfologia Irreal dos modelos adotados. A macrosegregação observada foi do tipo inversa e origina-se do fluxo de líquido interdendrítico. Notou-se que este fenômeno exerce uma pequena mas significante influência sobre os perfis de soluto observados / Abstract: This study is concerned with the relationships between growth conditions and solidification microstructures observed in a typical casting alloy. As a model composition, Al-5% Cu was utilized, this being a convenient system in which liquidus and solidus approximate to straight lines, facilitating quantitative analysis. Microstructures were examined after unidirectional growth under a variety of conditions, all of which tended to produce a columnar dendritic type of structure, although a wide range of morphologies and arm spacings were produced. Both longitudinal and transverse sections were examined. Analysis carried out included quantitative metallography of fraction eutetic, examination of complete interdendritic solute profiles and measurements of arm spacings. In addition, the temperature was continuously monitored at a number of points during solidification permitting deduction of local solidification times, thermal gradients, etc. The work also encompassed characterization, of the macrosegregation occurring during solidification. Relationship were obtained between local solidification times and dendrite arm spacings and correlations were also obtained with the local rate of cooling the rate of advance of the dendrite tips. The resu1ts obtained agree quite well with previously published work and conform to theorical models. An investigation was made of all the factors influencing solute profiles and the predictions correlated with experimental results obtained by microprobe analysis. A qualitative conclusion is that diffusion in the solid state can significantly modify the expected composition distribution. It is noted that proposed models to characterize the influence of solid state diffusion may not be quantitatively reliable, probably because of the unrealistic morphology models proposed. The macrosegregation observed was as expected, of the inverse type and arises from interdendritic fluid flow. It was noted that this phenomenon might be expected to exert a small but significant influence on observed solute profiles / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica