Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-08-09T22:54:12Z No. of bitstreams: 1 IgorMarcelGomesAlmeida_TESE.pdf: 4250609 bytes, checksum: aed113969f68ea316e77e9cb48308665 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-08-11T00:23:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 IgorMarcelGomesAlmeida_TESE.pdf: 4250609 bytes, checksum: aed113969f68ea316e77e9cb48308665 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-11T00:23:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 IgorMarcelGomesAlmeida_TESE.pdf: 4250609 bytes, checksum: aed113969f68ea316e77e9cb48308665 (MD5) Previous issue date: 2015-12-15 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq) / A performance termodin?mica de um sistema de refrigera??o pode ser melhorada se a redu??o no trabalho de compress?o for obtida por uma determinada t?cnica, para uma taxa de remo??o de calor espec?fica. Este trabalho analisa o efeito da dispers?o, em pequena concentra??o, de nanopart?culas de Al2O3 (50 nm de d?metro) no lubrificante baseado em ?leo mineral sobre: a viscosidade, condutividade t?rmica e caracter?sticas de lubrifica??o, bem como na performance global (baseada na segunda lei da termodin?mica) do sistema de refrigera??o utilizando R134a ou R600a como refrigerantes. O estudo analisou as influ?ncias das vari?veis: i) carga de refrigerante (100, 110, 120 e 130 g), ii) velocidade de rota??o do for?ador do condensador (800 e 1100 RPM) e iii) concentra??o de nanopart?culas (0,1 e 0,5 g/L) sobre a performance do sistema utilizando o m?todo Taguchi numa matriz de ensaios L8, tendo como crit?rio ?menor irreversibilidade ? melhor?. Foram realizados ensaios de abaixamento de temperatura e ciclagem conforme normas NBR 12866 e NBR 12869, respectivamente, para avaliar os par?metros operacionais de: porcentagem de funcionamento, n?mero de ciclos por hora, press?es de suc??o e descarga, temperatura do c?rter do compressor, temperatura de evapora??o, temperatura de condensa??o, consumo de energia at? set-point, consumo total de energia e pot?ncia consumida. Para fins de avalia??o das caracter?sticas de lubrifica??o dos nanolubrificantes utilizados no compressor, foram realizados ensaios acelerados em uma bancada de HFRR. Em cada ensaio de 60 minutos, lubrificado por um nanolubrificante com determinada concentra??o (0; 0,1 e 0,5 g/L), com tr?s repeti??es, uma esfera (di?metro 6,00?0,05 mm, Ra 0,05?0,005 ?m, a?o AISI 52100, E = 210 GPa, HRC 62?4) deslizava sobre um disco plano (ferro fundido cinzento FC200, Ra < 0,5?0,005 ?m) em um movimento alternado com amplitude de 1 mm, frequ?ncia de 20 Hz e carga normal de 10 N. Os sinais de coeficiente de atrito e forma??o de filme foram registrados por sensores acoplados ao sistema HFRR. Observou-se uma tend?ncia pouco comentada na literatura: a de redu??o da viscosidade do nanolubrificante com a presen?a de baixas concentra??es de nanopart?culas. Constatou-se a tend?ncia dominante na literatura, aumento da condutividade t?rmica com o aumento da fra??o em massa de nanopart?culas no fluido base. Outro fato constatado ? o crescimento expressivo da condutividade t?rmica do nanolubrificante com o aumento da temperatura. A velocidade de rota??o do ventilador do condensador ? o par?metro de maior influ?ncia (46,192 %) na performance termodin?mica do refrigerador, seguido da carga de R600a (38,606 %). A concentra??o de nanopart?culas de Al2O3 no lubrificante desempenha a menor influ?ncia na performance do sistema, com 12,44%. Os resultados de consumo de energia indicam que a adi??o de nanopart?culas ao lubrificante (0,5 g/l), juntamente com o R600a, permitem reduzir o consumo do refrigerador em 25,9%, com rela??o ao R134a e lubrificante POE. Somente a adi??o de nanopart?culas de Al2O3 ao lubrificante resulta em redu??o de cerca de 5% no consumo. / The thermodynamic performance of a refrigeration system can be improved by reducing the compression work by a particular technique for a specific heat removal rate. This study examines the effect of small concentrations of Al2O3 (50 nm) nanoparticles dispersion in the mineral oil based lubricant on the: viscosity, thermal conductivity, and lubrication characteristics as well as the overall performance (based on the Second Law of Thermodynamics) of the refrigerating system using R134a or R600a as refrigerants. The study looked at the influences of variables: i) refrigerant charge (100, 110, 120 and 130 g), ii) rotational speed of the condenser blower (800 and 1100 RPM) and iii) nanoparticle concentration (0.1 and 0.5 g/l) on the system performance based on the Taguchi method in a matrix of L8 trials with the criterion "small irreversibility is better?. They were carried pulldown and cycling tests according to NBR 12866 and NBR 12869, respectively, to evaluate the operational parameters: on-time ratio, cycles per hour, suction and discharge pressures, oil sump temperature, evaporation and condensation temperatures, energy consumption at the set-point, total energy consumption and compressor power. In order to evaluate the nanolubricant characteristics, accelerated tests were performed in a HFRR bench. In each 60 minutes test with nanolubricants at a certain concentration (0, 0.1 and 0.5 g/l), with three replications, the sphere (diameter 6.00 ? 0.05 mm, Ra 0.05 ? 0.005 um, AISI 52100 steel, E = 210 GPa, HRC 62 ? 4) sliding on a flat plate (cast iron FC200, Ra <0.5 ? 0.005 um) in a reciprocating motion with amplitude of 1 mm, frequency 20 Hz and a normal load of 1,96 N. The friction coefficient signals were recorded by sensors coupled to the HFRR system. There was a trend commented bit in the literature: a nanolubricant viscosity reduction at the low nanoparticles concentrations. It was found the dominant trend in the literature: increased thermal conductivity with increasing nanoparticles mass fraction in the base fluid. Another fact observed is the significant thermal conductivity growth of nanolubricant with increasing temperature. The condenser fan rotational speed is the most influential parameter (46.192%) in the refrigerator performance, followed by R600a charge (38.606%). The Al2O3 nanoparticles concentration in the lubricant plays a minor influence on system performance, with 12.44%. The results of power consumption indicates that the nanoparticles addition in the lubricant (0.1 g/L), together with R600a, the refrigerator consumption is reduced of 22% with respect to R134a and POE lubricant. Only the Al2O3 nanoparticles addition in the lubricant results in a consumption reduction of about 5%.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-07-17T12:53:42Z No. of bitstreams: 1 EduardoHenriqueVianaDeSousa_TESE.pdf: 9829991 bytes, checksum: e4470de449e06e14bd76f7ba03f63848 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-07-18T12:18:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 EduardoHenriqueVianaDeSousa_TESE.pdf: 9829991 bytes, checksum: e4470de449e06e14bd76f7ba03f63848 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-18T12:18:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EduardoHenriqueVianaDeSousa_TESE.pdf: 9829991 bytes, checksum: e4470de449e06e14bd76f7ba03f63848 (MD5) Previous issue date: 2017-05-03 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / A crescente demanda por produtos com maior performance, menor custo de fabrica??o, menos impactantes ao meio ambiente que sejam mais eficientes energeticamente, t?m fomentado pesquisas em diversas ?reas da nanoci?ncia e nanotecnologia (N&N), visando sobrepujar estas limita??es ou agregando as principais vantagens dos nanocomp?sitos e nanofluidos (NF) os quais tem sido extensivamente aplicados nas ind?strias. O objetivo deste trabalho foi estudar as caracter?sticas de nanolubrificantes (NL) aditivado com nanopart?culas (NPs) de ?ndio (In), para poder contribuir com a redu??o significativa do tamanho, peso e custos dos sistemas de transfer?ncia de calor, tendo estes uma melhor estabilidade mec?nica, uma menor resist?ncia ao atrito e desgaste, e que possuia uma melhor ader?ncia em regime de lubrifica??o limite. Para estes fins, ap?s a aquisi??o das NPs de In, foram preparados tr?s nanolubrificantes (NLs) distintos, adicionando-se 0,3 g/L aos ?leos de compressores de refrigera??o herm?ticos o ISO68, ISO32, e o Poliol ?ster (POE). Ap?s o processo de prepara??o que consiste na desfragmenta??o e homogeneiza??o, cada composto foi ensaiado em banho termost?tico e com o aux?lio de um re?metro e um condutiv?metro, foi mensurados os valores relativos ?s suas propriedades t?rmicas, para comprovar as propriedades requisitadas. A estabilidade mec?nica foi verificada atrav?s de compara??es cronol?gicas, potencial zeta e aglomera??o de part?culas, ap?s passou-se por ensaios de lubricidade utilizando-se os trib?metos de sonda com movimento alternado em alta frequ?ncia (High Frequency Reciprocating Rig ? HFRR) e ensaio de pino contra disco para an?lise de desempenho tribol?gico. Os corpos de prova dos ensaios foram analisados em MEV (Microscopia eletr?nica de varredura) e EDS (Espectr?metro de Dispers?o de Energia) para comprova??o dos resultados, onde foram realizadas analises dos modelos desenvolvidos, levando em considera??o par?metros como: coeficiente de fric??o, for?a de atrito, desgaste etetivo, composi??o final dos corpos de prova a aglomera??o das part?culas nos NLs, a temperatura e a viscosidade do fluido, e movimento Browniano das part?culas, entre outros. Os NLs compostos por In foram vi?veis, n?o se fazendo necess?ria a utiliza??o de tensoativos para melhorar a sua estabilidade, pois apresentaram resultados satisfat?rios nos ensaios tribol?gicos, mostrando-se com propriedades de lubrificantes de extrema press?o (EP), melhorando significativamente o desempenho tribol?gico. Assim, torna-se vi?vel a utiliza??o NLs gerados a partir de NP de In na lubrifica??o de compressores herm?ticos de refrigera??o. / The increasing demand for products with higher performance, lower manufacturing cost, less impactful to the environment and are more energy efficient, have fostered research in various areas of nanoscience and nanotechnology (N&N), aiming at overcoming these limitations or adding the main advantages of nanocomposites and nanofluids (NF) which have been extensively applied in industries. The objective of this work was to study the characteristics of nano-lubricants (NL) added with nanoparticles (NPs) of indium (In), In order to contribute to the significant reduction of the size, weight and costs of heat transfer systems, which have a better mechanical stability, a lower resistance to friction and wear, and a better adhesion in the limit lubrication regime. For these purposes, after the acquisition of In NPs, three separate nanolubrificantes (NLs) were prepared, adding 0.3 g / L to hermetic refrigeration compressor oils ISO68, ISO32, and Polyol Ester (POE). After the preparation process consisting of defragmentation and homogenization, each compound was tested in a thermostatic bath and with the aid of a rheometer and a conductivity meter, where the values relative to their thermal properties are measured, to verify the required properties. The mechanical stability was verified through chronological comparisons, Zeta potential and particle agglomeration, after being subjected to lubricity tests using probe tribromes with High Frequency Reciprocating Rig ? HFRR and pin-to-disk test for tribological performance analysis. The test specimens were analyzed in SEM (Scanning Electron Microscopy) and EDS (Energy Scattering Spectrometer) to prove the results, where analyzes of the developed models were carried out, taking into account parameters such as: Friction coefficient, friction force, wear resistance, final composition of the test specimens as well as the agglomeration of the particles in the NLs, temperature and viscosity of the fluid, and Brownian motion of the particles, among others. The NLs comprised of In were feasible, with the use of surfactants not being necessary to improve the stabilities, presented satisfactory results in the tribological tests, showing with properties of extreme pressure lubricants (EP), significantly improving the tribological performance. Thus, it becomes feasible to use NLs generated from NP of In in the lubrication of hermetic refrigeration compressors.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000436188-Texto+Completo-0.pdf: 5507987 bytes, checksum: bb7dbc2c844572b613d5bebdeb70d2ae (MD5) Previous issue date: 2011 / Since the biodiesel national programs began, many research groups have been studied this fuel efficiency, such as economical aspects, environments effects and engine performance and durability. The research objective was project and build a pin-on-disk device test per ASTM G99 – 95a (Standard Test Method for Wear Testing with a Pin-on-Disk Apparatus) to test material wear under diesel (B5) biodiesel (B100). The project validation was realized by performing aluminum-silicon wear test under two conditions: in presence of diesel (B5) and in presence of biodiesel (B100), with fix speed of 220 rpm, pin load of 5 N and 8 N during 150,000 cycles. The test analysis desired to compare the wear of an alloy used in diesel engines under different solutions. After the wear test, the disc weight loss, the topography and the microstructure were analyzed. The qualitative preliminary result shows better lubricates of biodiesel (B100) to test conditions adopted. / Desde o surgimento dos programas nacionais para a adição de biodiesel no diesel, diversos grupos têm estudado a eficácia deste combustível, abordando aspectos econômicos, de meio ambiente, desempenho e durabilidade dos motores diesel. O presente trabalho tem o objetivo de projetar, construir e testar um tribômetro para análise de materiais submersos em biodiesel e diesel. O equipamento de teste foi desenvolvido tendo como referência a norma ASTM G99 – 95a (Standard Test Method for Wear Testing with a Pin-on-Disk Apparatus). A validação do projeto se realizou mediante ensaios de desgaste da liga alumíniosilício AA305 em duas condições: na presença de diesel (B5) e na presença de biodiesel (B100), com rotação fixa de 220 rpm, e forças de 5 N e 8 N durante períodos de 150. 000 ciclos. As análises dos dados tiveram como finalidade fazer um comparativo do desgaste da liga em estudo, utilizada em motores diesel, em diferentes soluções. Após os ensaios foram analisadas as perdas de massa, a topografia do disco e a microestrutura. A análise qualitativa das amostras indicou melhor lubricidade do biodiesel (B100) para as condições de teste adotadas.

Neste trabalho foram conduzidos experimentos de laboratório no intuito de avaliar o efeito da textura superficial no desempenho de óleos lubrificantes aditivados e não aditivados. Os materiais envolvidos nos ensaios são referentes a materiais de anel e camisa de motores de combustão interna e as condições de superfície envolveram processamentos de lixamento e retífica, bem como texturização de microcavidades a laser. Os ensaios foram do tipo alternado, com regime limítrofe de lubrificação. Inicialmente foram feitas análises sobre a metodologia utilizada para o cálculo do coeficiente de atrito em ensaios alternados, mostrando que os valores fornecidos diretamente pelo equipamento (aqui chamados de coeficiente de atrito pico a pico) não foram efetivos para este estudo, pois apresentam alta dispersão entre as réplicas dos ensaios e não é representativo em termos de eficiência do tribossistema. Foram geradas microcavidades nas superfícies de alguns blocos de ferro-fundido mediante texturização a laser. Esta texturização gerou rebarbas que foram retiradas por um processo de lixamento. Com isso, uma parte dos resultados avaliou o efeito do lixamento nos parâmetros de rugosidade, no entanto que o processo acaba por aumentar os valores de raio de aspereza e reduzir a altura média dos picos. Por fim, ensaios com óleo sem aditivo tiveram formação de óxido em todas as condições de superfície, com pouca variação do coeficiente de atrito. Já nos ensaios com óleo aditivado, os resultados mostraram pouca influência das microcavidades e maior contribuição das características de picos (raio e altura) na formação de tribofilmes redutores de atrito (neste caso MoS2). / This work was conducted by experimental tests in order to evaluate the effect of surface texture on fully formulated oil and base-oil performance. In these tests, the materials were related to the piston ring and cylinder, in which surfaces were sanded, grounded and textured by laser. In addition, the tests were carried out by reciprocating movement and boundary conditions. A coefficient of friction study in reciprocating tests was performed, showing that peak-to-peak methodology does not represent properly the tribosystem efficiency. Burr was generated around the dimples (made by laser surface texturing), in which were removed by sanded process. The results showed that sanded process increased the peak radius and decreased the peak height. The results considering the base oil showed oxide formation on the surface in all the cases, occurring low variation of friction coefficient in the system. On the other hand, in the fully formulated oil results, the dimples had no influence on MoS2 formation; however, it was possible to see a strong relation with the radius and average height of the asperities.

Tratamentos termoquímicos são processos utilizados pela indústria em componentes de sistemas mecânicos com o intuito de melhorar as suas propriedades superficiais, em especial o desempenho em desgaste. Esses sistemas são utilizados em conjunto com lubrificantes em máquinas e equipamentos dos mais variados tipos. Normalmente os lubrificantes mais usados em função do seu bom desempenho, são de base mineral. Entretanto, há vários estudos propondo o uso de lubrificantes de base vegetal mas pouco se conhece da interação da superfície com esses biofluidos. Sendo assim é importante se identificar como uma superfície tratada ou não, irá interagir com os diferentes tipos de lubrificantes. Dentro deste escopo, este trabalho se propõe a comparar a resposta tribológica de superfícies tratadas termoquimicamente ou não quando lubrificada com biofluidos e com óleos derivados de petróleo. O estudo foi realizado por meio do método \"ball-cratering test\". Como corpos de prova, foram utilizados pastilhas de aço AISI 4140 submetidas aos tratamentos termoquímicos de nitretação e nitrocementação e também sem tratamento além de partilhas de aço LN28 cementadas, como contracorpo foi utilizado uma esfera de aço AISI 52100 adquiridas comercialmente. Três tipos de óleos lubrificantes foram utilizados: óleo mineral, óleo de mamona e óleo de soja epoxidado. Com intuito de analisar os resultados obtidos nestes ensaios, foi calculado o volume desgastado de material nas amostras, e após a realização destes ensaios foi analisada a superfície dos corpos de prova em microscópio óptico, MEV e AFM. Foi medida também a molhabilidade dos lubrificantes nas superfícies estudadas. Os materiais submetidos a tratamento termoquímico apresentaram um melhor desempenho tribológico na maioria dos testes. Assim também, o óleo mineral, que apesar de possuir uma viscosidade inferior aos óleos vegetais utilizados, apresentou um melhor desempenho devido as propriedades inerentes a este tipo de lubrificante. / Thermochemical processes are used in the industry to improve the surface properties of the components of mechanical systems. In such systems lubrication are very important as well. Most common lubricants are mineral oil based but there are several studies analyzing performance of lubricants formulated from vegetable oils. However there are few studies about the interaction between surface and biofluids. It is important to know the behavior of the modified surface by thermochemical treatments interacting with different lubricants. In order to address this subject this study proposed to compare tribological behavior of surfaces modified by thermochemically and not modified when different lubricants are acting in the surface. Lubricants used were vegetable based (castor oil and epoxidized soybean oil) and mineral based (paraffinic oil). Tribological studies were performed by ball cratering test using samples from SAE 4140 submitted to nitriding and nitrocarburizing against AISI 52100 spheres. It was also tested samples from carburized LN 28 steel. Worn volume were calculated and characterization of the crater after test were made using SEM and AFM. Wetting was also measured for the different surface condition and lubricants. Results showed better performance of the modified surfaces using mineral oil as lubricant despite their lower viscosities.

o trabalho de Krim e Windom [Phys. Rev B 38, 12184(1988)], que revelou a natureza viscosa do atrito em escala atômica, gerou uma intensa atividade tanto teórica quanto experimental. Contudo, questões fundamentais ainda se matém em aberto com opor exemplo a relação entre o coeficiente de atrito viscoso e a topologia do substrato assim como a dependência com a temperatura do substrato. Neste trabalho apresentamos os resultados, obtidos usando dinâmica molecular, para um modelo unidimensional de um sistema adsorvato/substrato. Pesquisamos diferentes relações de comensuração entre o adsorvato e o substrato assim como também a dependência do coeficiente de atrito fonônico, Nph, com a temperatura. Para todas as configurações estudadas obtivemos que o coeficiente de atrito fonônico depende quadráticamente da amplitude de corrugação do substrato, mas tem uma dependência não trivial com a razão de comensuração adsorvato/substrato. O resultado mais impressionante é que para relações de comensuração entre 0.65 e 0.9 o atrito fonônico é muito fraco. Nosso resultados podem explicar as diferencias encontradas na literatura em relação à magnitude do atrito de origem eletrônico e o de origem fonônico.

O controle e a redução de atrito podem auxiliar na elaboração de estratégias de eficiência energética e na redução da emissão de dióxido de carbono (CO2). Apesar de existirem leis fenomenológicas bem estabelecidas para o atrito, não há uma definição da relação das propriedades macroscópicas/microscópicas com as propriedades fundamentais e nanoscópicas. O entendimento dessas correlações e dos mecanismos de dissipação de energia envolvidos no fenômeno de atrito podem ajudar no maior controle do coeficiente de atrito. Neste trabalho, o coeficiente de atrito de sistemas de óxidos na camada mais externa de ferro puro (99,99%) previamente nitretado são investigados visando encontrar relações entre as leis fenomenológicas, propriedades mecânicas e modelos teóricos envolvendo a dissipação energética via fônons. Para isso as amostras foram caracterizadas utilizando espectroscopia de emissão óptica de descarga luminescente (GD-OES), difração de raios X (DRX), tomografia de ponta atômica (APT), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de varredura por transmissão (STEM), nanoindentação e deslizamento unidirecional. Na caracterização experimental foi observada uma redução gradativa do coeficiente de atrito, a qual foi acompanhada por um aumento do teor de óxido na superfície. Apesar disso, essa tendência não foi observada na evolução das propriedades mecânicas. Logo, os cálculos teóricos baseados em mecanismos de dissipação fonônica aplicados para calcular o coeficiente de atrito representaram bem os valores experimentais. De forma geral, a mudança do coeficiente de atrito pode ser explicada mediante contribuições fonônicas, porém as forças de atrito do presente sistema não são totalmente determinadas por mecanismos fonônicos (sic). / Control and reduction of friction can help in the elaboration of strategies of energy efficiency and in the reduction of carbon dioxide (CO2) emission. Although there are well established phenomenological laws for friction, there is no definition of the relationship of macroscopic / microscopic properties to fundamental and nanoscopic properties. The understanding of these correlations as well the mechanisms of energy dissipation involved in the friction phenomenon can help in a greater control of the coefficient of friction. In this work, the coefficient of friction of oxide systems in the outermost layer of pure iron (99.99%) previously nitrided is investigated aiming to find relationships between the phenomenological laws, mechanical properties and theoretical models involving energy dissipation via phonons. For this purpose, samples were characterized using glow discharge optical emission spectroscopy (GD-OES), X-ray diffraction (XRD), atomic probe tomography (APT), scanning electron microscopy (SEM), transmission scanning electron microscopy (STEM), nanoindentation and unidirectional sliding. In the experimental characterization, a gradual reduction of the coefficient of friction was observed, which was accompanied by an increase of the surface oxide content. Despite this, the same trend was not observed in the evolution of the mechanical properties. Therefore, the theoretical calculations based on the mechanisms of phononic dissipation applied to calculate the coefficient of friction well represent the experimental values. In general, the change in the coefficient of friction can be explained by phononic contributions, but the frictional forces of the present system are not totally determined by phononic mechanisms (sic).

A marcação por feixe laser em superfícies é utilizada para assegurar a identificação e a rastreabilidade em biomateriais. A texturização via feixe laser confere maior aderência às superfícies dos dispositivos médicos implantáveis. Este trabalho teve o objetivo de avaliar o comportamento da superfície do aço inoxidável austenítico ABNT NBR ISO 5832-1 submetido à marcação e texturização com feixe laser de fibra óptica, alterando-se a frequência dos pulsos; frente ao seu comportamento biomecânico, por meio de: ensaios de resistência à tração, fadiga e desgaste; verificar a susceptibilidade à corrosão localizada, por ensaios eletroquímicos em solução que simula os fluidos corpóreos; e caracterizar a sua microestrutura. Os tratamentos alteraram a rugosidade e a dureza dos biomateriais em função do aumento da frequência dos pulsos. A microestrutura e composição química das superfícies sofreram mudanças que afetaram diretamente a camada passiva dos aços inoxidáveis. Este efeito foi comprovado com o uso de SVET, XPS e caracterização de propriedades eletrônicas do filme passivo. Os dois tipos de tratamentos implicaram em aumento de susceptibilidade magnética das superfícies. Os parâmetros utilizados para as marcações e texturizações não causaram diminuição na viabilidade celular, de modo que não apresentou citotoxicidade mesmo após incubação prolongada. Este biomaterial mostrou-se adequado perante os ensaios biomecânicos, uma vez que os tratamentos a laser, nas condições utilizadas, não induziram a formação de tensões superficiais de magnitude capaz de levar à fratura por fadiga, indicando vida em fadiga infinita; tampouco se pôde relacionar a região de fratura por tração com as marcações a laser. O volume de desgaste diminuiu em função do aumento da dureza produzido pela elevação da frequência do pulso nas texturizações. O caráter visual das marcações e texturizações por feixe laser foi assegurado após a maioria dos ensaios realizados. / Laser beam marking is used to ensure biomaterials identification and traceability. The texturing imparts greater adhesion to the surfaces of implantable medical devices. The aim of this work was to evaluate the surface behaviour of the austenitic stainless steel ABNT NBR ISO 5832-1 marked and textured by optical fiber laser beam using selected parameters, changing the pulse frequency; in face of its biomechanical behaviour, through tests of tensile strength, fatigue and wear; verify the localized corrosion susceptibility by electrochemical tests in a solution that simulates the body fluids; and analyze microstructural changes. The treatments performed altered the biomaterials roughness and their micro hardness as a function of the increase of the pulse frequency. The microstructure and chemical composition of the surfaces underwent changes that directly affected the passive layer of the stainless steels, triggering the corrosion process. This effect was evidenced by SVET, XPS and characterization of electronic properties of the passive film by the Mott-Schottky technique. These two types of laser treatments increased the surfaces magnetic susceptibility. The parameters used for the marking and texturing did not induce a decrease in the cellular viability of the samples, as no cytotoxicity was showed even after prolonged incubation. This biomaterial was adequate on the biomechanical tests, since the laser treatments, under the conditions used, did not induce the formation of surface tensions of magnitude capable of leading the fatigue fracture, indicating infinite fatigue life; the region of fracture by tension could not be related to the laser marking. The wear volume decreased as a function of the increase in micro hardness produced by the increase of the pulse frequency in the texturings. The visual character of the markings and texturings was assured after the majority of the tests performed.

O meio corporativo, principalmente quando se trata de montadoras automotivas, é carente de conhecimento dos fatores que podem influenciar o processo de união entre pares tribológicos. Quando há um fim específico, como o tema deste trabalho: assegurar níveis de controle capazes de eliminar os riscos de uma vedação deficiente na câmara de combustão com custo mínimo, tal carência é ainda maior. O estudo da tribologia inerente à união entre cabeçote e bloco do motor diesel é fundamental para se compreender a que ponto é possível garantir a melhor estanqueidade possível, especialmente no que esteja relacionado ao processo rotineiro de aperto na linha de produção. Nesse sentido, a investigação proposta neste trabalho tem o claro objetivo de propor melhores condições técnicas de vedação ao caso particular da união entre cabeçote e bloco do motor de forma a eliminar / minimizar qualquer influência externa durante o aparafusamento do par supracitado. Adicionalmente, o conhecimento aqui exposto poderá ser difundido a muitas outras aplicações similares nas quais a fixação aparafusada está atrelada a funções que não apenas de fixação, podendo estas estarem inclusive em outros universos do produto, tais como motores, cabinas, eixos e transmissão. / The automobile corporate field has a lack of knowledge when the subject is related to tightening specific issues, especially regarding tribological studies. When there is a specific goal as this thesis theme: ensure all the control levels to eliminate sealing deficiency risks inside combustion chamber in a low investment cost, the needs are even higher. The tribological study between diesel engine block and its cylinder heads assembly is essential to comprehend what is necessary to have the best possible sealing, mostly when it\'s related to the routine on the assembly tightening process. Thinking on that, this work has the goal to propose the best condition on fastening technique that guarantees the sealing to any superficial topography roughness. Additionally, the acquired knowledge will be spread to other similar applications that are not unequally associated to bolted joints, but also in other vehicle universes, such as engines, cabs, axles and transmissions.

Orientadores: Amauri Garcia, José Eduardo Spinelli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T18:46:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FreitasFeitosa_EmmanuelleSa_D.pdf: 38383286 bytes, checksum: d05ac1e591269c92fc7418ac0e23fbd1 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: As ligas monotéticas à base de alumínio destacam-se por suas características tribológicas, principalmente as que se caracterizam pela fase minoritária (p. ex. bismuto, chumbo e índio) dispersa na matriz de alumínio, pois essas dispersões de elementos de baixas temperaturas de fusão e dureza, em função de suas propriedades autolubrificantes escoam facilmente em condições de deslizamento, resultando em um comportamento tribológico favorável. Já ligas hipoeutéticas Pb-Sb, mesmo as bem diluídas, possuem aplicações práticas bastante interessantes. Suas características estruturais e mecânicas, fazem com que o uso dessas ligas seja apropriado para a fabricação de conectores e grades positivas de baterias chumbo-ácido. Existe uma falta de estudos consistentes da evolução microestrutural de ligas monotéticas durante condições de solidificação transitória devidamente associada a propriedades de aplicação. Esse tipo de solidificação é de importância primordial, uma vez que engloba a maioria dos processos industriais envolvendo a transformação líquido/sólido. O presente estudo objetiva contribuir para o desenvolvimento de correlações entre microestruturas de solidificação e as resistências ao desgaste e à corrosão. Para o desenvolvimento do presente estudo, foram escolhidas composições representativas de ligas monotéticas Al-Pb; Al-Bi e Al-In, para análise da influência de parâmetros microestruturais sobre as resistências ao desgaste e à corrosão e uma liga hipoeutética Pb-Sb para avaliar as condições térmicas de surgimento de espaçamentos dendríticos terciários e seu efeito sobre a resistência à corrosão. Para tanto foram realizados experimentos de solidificação unidirecional em regime transitório para a caracterização da evolução das condições térmicas e da microestrutura resultante. As variáveis térmicas como velocidades de crescimento e taxas de resfriamento foram determinadas experimentalmente por curvas de resfriamento adquiridas ao longo do comprimento dos lingotes unidirecionais. Amostras das ligas monotéticas com diferentes espaçamentos interfásicos e diâmetros da fase minoritária, foram submetidas a ensaios de resistência ao desgaste em esfera rotativa, e são propostas leis experimentais correlacionando o volume de desgaste com o espaçamento interfásico da microestrutura. Essas mesmas amostras foram também submetidas a ensaios de corrosão em solução de NaCl sendo também estabelecidas correlações entre resistência à corrosão e características paramétricas da microestrutura. Para uma liga hipoeutética Pb-Sb é desenvolvido um estudo que visa complementar trabalhos anteriores, no sentido de identificar o papel de espaçamentos dendríticos terciários na resistência à corrosão de ligas Pb-Sb. Após a caracterização microestrutural são determinadas sob que condições de solidificação surgem as ramificações terciárias e realizados ensaios de corrosão em amostras representativas em uma solução de H2SO4. Mostra-se também como a evolução, o grau e a escala das ramificações dendríticas afeta a resistência à corrosão. Busca-se com esses estudos experimentais estabelecer uma pré-programação das condições de solidificação visando o desenvolvimento de microestruturas mais resistentes ao desgaste e à corrosão / Abstract: Al-based monotectic alloys are particularly important by their tribological characteristics, mainly those having the minority phase (e.g. bismuth, lead and indium) disseminated in particles along the aluminum matrix. These particles have lower melting temperatures and hardness and flow easily due to their inherent self-lubricant properties, leading to good tribological behavior. On the other hand Pb-Sb alloys, even those having low Pb contents, have interesting practical applications. Their intrinsic mechanical and structural characteristics make them appropriate for the manufacture of connectors and positive grids of lead-acid batteries. There is a lack of systematic studies on the microstructural evolution of monotectic alloys under transient solidification conditions associated with application properties. This class of solidification is of prime importance since it encompasses the majority of industrial processes involving the liquid/solid transformation. The present study aims to contribute to the development of correlations between solidification microstructures and wear and corrosion resistances. For this, representative compositions of Al-Pb; Al-Bi e Al-In monotectic alloys have been chosen to permit the effect of microstructural parameters on the wear and corrosion resistances to be analyzed, as well as a hypoeutectic Pb-Sb alloy with a view to evaluating the thermal conditions that are conducive to the development of dendritic tertiary branches and their effect on the corrosion resistance. Directional solidification experiments were carried out under transient conditions to permit the characterization of the thermal evolution and the corresponding as-cast microstructure. The thermal variables, such as the solidification rate and cooling rate have been experimentally determined from the cooling curves acquired along the castings length. Samples of monotectic alloys, having different interphase spacings and diameters of the minority phase, have been subjected to ball crater wear tests, and experimental laws correlating the wear volume with the microstructural interphase spacing are proposed. These samples have also been subjected to corrosion tests in a NaCl solution and correlations between the corrosion resistances and parametric features of the microstructure have also been established. A complementary study on a hypoeutectic Pb-Sb alloy has been developed with a view to identifying the role of tertiary dendritic branches on the corrosion resistances of Pb-Sb alloys. After the microstructural characterization, conditions determining the onset of tertiary dendritic branches have been determined and corrosion tests were carried out on representative samples in a H2SO4 solution. It is also shown how the evolution, the grade and scale of dendritic branches affect the corrosion resistance. The aim of these experimental studies was to establish the pre-programming of solidification conditions in the search of microstructures having higher wear and corrosion resistances / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica