Made available in DSpace on 2014-10-09T12:53:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:58:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 12220.pdf: 3040591 bytes, checksum: cf07d18c47b6b9bc7f1a361b3a6fe286 (MD5) / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Universidade Mackenzie. Departamento de Engenharia de Materiais, São Paulo

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:55:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Um dos principais problemas dos materiais restauradores (incluindo a resina composta) é o desgaste por abrasão. Portanto, o objetivo neste trabalho foi avaliar in vitro o desgaste abrasivo por escovação da resina composta 4Seasons, de duas cores diferentes (A3 e C4) e com fotopolimerização por dois diferentes tempos (20 e 40 s), utilizando escova Sorriso, da Colgate, e creme dentifrício Colgate Tripla Ação; também foi usado, como material de referência, o polimetil metacrilato. Assim, foram confeccionados dez corpos-de-prova, para cada um dos cinco grupos formados (PMMA, A3 20s, A3 40s, C4 20s, C4 40s). Cada espécime consistia basicamente num cilindro de cerca de 1,8 mm de altura e 8 mm de diâmetro. Cada espécime, após sua confecção, era imerso em água deionizada, a 37 ± 2 ºC, por 24 horas, quando então eram regularizados com lixa (granulação # 600 e # 1.000); após lavagem com ultrassom, voltavam a ser armazenados nas mesmas condições, até completar-se um período de uma semana. A escovação foi então efetuada numa máquina própria, que comportava dez espécimes simultaneamente, sendo de 3 N a carga de cada escova sobre o respectivo espécime; a velocidade de cada escova era de 18 cm/s, com a freqüência (ida e volta, num percurso total de 4 cm) de 4,5 ciclos/s; o período de escovação de um espécime compreendia 150. 000 ciclos. Foram efetuados cinco períodos (ou lotes) de escovação, de modo que um espécime do material de cada grupo tivesse sido submetido à ação de cada uma das posições ocupadas pelas dez escovas. A quantidade de massa perdida, para cada espécime, foi calculada por meio de pesagem (pré e pós escovação), numa balança com acuidade de milionésimo de grama. O trabalho foi também ilustrado com gráficos de rugosidade e com fotomicrografias tomadas ao MEV. A taxa média de desgaste foi de 2,8 mg para o PMMA, de 5,5 mg para o A3-20s, 4,7 mg para o A3-40 s, 5,4 para o C4-20s e 4,2 mg para o C4-40s; a respectiva análise de variância mostrou não existir diferença significante entre os grupos, para p=0,166; o coeficiente de variação entre os grupos foi bastante semelhante. Foi possível concluir que não existiu diferença da resistência ao desgaste abrasivo entre os grupos estudados. / One of the main problems of dental restorative materials (including the resin composites) is the abrasion wear. Therefore, the aim of this work was to evaluate in vitro the abrasive wear by toothbrushing of the resin composite 4Seasons, of two different colors (A3 and C4), cured by two different times (20 and 40 s), using a toothbrush (Sorriso - Colgate), and a dentifrice (Tripla Ação Colgate). Polimetil meth-acrylate was used as reference material. Ten cylindric samples (approximately 1.8 mm height and 8 mm diameter) had been prepared for each one of the five evaluated groups (PMMA, A3 20s, A3 40s, C4 20s, C4 40s). After confection, samples were immersed in deionized water, at 37 ± 2ºC, for 24 h, and then regularized by abrasive gritting with sandpaper (from #600 to # 1 000); after that, were cleaned in ultrasound bath, and restored to the same described conditions, until completing the period of one week. The toothbrushing was then conducted in a proper machine that holds 10 specimens simultaneously, with a 3 N load of each toothbrush on the respective sample. The speed of each toothbrush was of 18 cm/s, at a frequency of 4.5 cycles/s (each cycle consisting of 2 cm forward and 2 cm backward). 150. 000 cycles were applied per sample. Five periods (or lots) of toothbrushing had been performed, in a way that one sample of each group had been submitted to the brushing action at one position in the machine. The amount of weight loss for each sample was calculated by means of weighting (before and after toothbrushing), in an analytical balance with accuracy of millionth of gram. Roughness and MEV photomicrographies were also evaluated. The average rate of wear was of 2.8 mg for PMMA, 5.5 mg for A3-20s, 4.7 mg for A3-40 s, 5.4 for C4-20s, and 4,2 mg for C4-40s. One-way ANOVA showed no significant difference between groups (p = 0.166). The coefficient of variation between the groups was sufficiently similar. It was possible to conclude that difference of the resistance to the abrasive wear between the studied groups did not exist.

As superligas à base de cobalto são bem conhecidas por sua excelente resistência ao desgaste. Muitas pesquisas reportadas na literatura abordam o comportamento do desgaste destas ligas, seja no desgaste por deslizamento, erosivo ou abrasivo. Não obstante, o desgaste microabrasivo destas ligas não tem sido muito investigado, apesar dos danos causados por este tipo de solicitação. O comportamento do desgaste microabrasivo de três superligas à base de cobalto: a) 48% Co, 29 %Cr, 19 % Fe; b) uma liga com composição química próxima à da liga comercial Tribaloy T400 (Co 56 %, Cr 8.5%, Mo 29% Si 3.3 %) e c) uma liga com composição próxima à da liga comercial Stellite 6 (Co 64%, Cr 24 %, W 4.2 %, C 2,3%) foram investigadas. Os ensaios de microabrasão foram conduzidos com três abrasivos SiO2, Al2O3, e SiC em suspensão em água destilada, com concentração de 0,1 g/cm3. A carga aplicada foi de 0,3 N, a velocidade angular 20 rpm e a distância total de deslizamento, 48 metros. A análise das superfícies desgastadas por microscopia óptica, eletrônica de varredura e por perfilometria de contato mostraram que o tamanho, forma e dureza dos abrasivos podem influenciar significativamente os coeficientes de desgaste. Os ensaios conduzidos com partículas abrasivas de SiC e Al2O3 apresentaram maiores coeficientes de desgaste que os conduzidos com partículas de SiO2. A Liga Co-Cr-Fe mostrou os maiores coeficientes de desgaste quando comparada com as demais ligas, devido à baixa fração volumétrica de partículas de segunda fase, duras, precipitadas em sua microestrutura. Durante os ensaios, as três ligas, ensaiadas com os três diferentes abrasivos, apresentaram coeficientes de desgaste crescentes com o aumento da dureza do abrasivo; observou-se uma variação linear dos coeficientes de desgaste com a razão entre a dureza do abrasivo (Ha) e a dureza composta da liga (Hs), com R2 = 0.74. O micromecanismo dominante em todos os ensaios foi o desgaste abrasivo a dois corpos (grooving wear). A liga com composição próxima à da liga comercial Tribaloy T400, contendo fases de Laves dispersas em sua microestrutura, apresentou uma transição de micromecanismo de desgaste dúctil para frágil, quando submetida a ensaios com partículas abrasivas de Al2O3. Assim sendo, o volume de material removido nesta liga foi ligeiramente maior que o observado no ensaio com partículas de SiC. Na liga contendo baixa fração volumétrica de partículas de segunda fase, com matriz constituída por Co (CFC), observou-se uma camada subsuperficial nanocristalina de aproximadamente 1 µm de espessura, severamente deformada, imediatamente abaixo da superfície desgastada. Concluiu-se que o desgaste microabrasivo induziu a recristalização a frio do material encruado, com formação de grãos equiaxiais de dimensões nanométricas. / Cobalt alloys are well known for their excellent wear resistance. Many investigations are reported in literature related to the behavior of erosive, abrasive or sliding wear of these alloys. Nevertheless, the micro-abrasive wear of these alloys has not been thoroughly investigated, despite the damage caused by this type of wear. The microabrasive wear behavior of three cobalt alloys: a) 48 wt.% Co, 29 wt.% Cr, 19 wt.% Fe; b) an alloy with chemical composition close to Tribaloy T400 (56 wt.% Co, 8.5 wt.% Cr, 29% wt. Mo, 3.3 wt. %Si) and c) an alloy with chemical composition close to Stellite 6 (64wt.% Co 24 wt.% Cr, 4.2 wt.% W, 2,3 wt.% C were investigated. The tests were carried out using three 0,1 g/cm3 slurries composed by SiO2, Al2O3, and SiC particles, in suspension in distilled water. The applied load was 0.3 N, the rotational speed 20 rpm and the total sliding distance 48 m. Analysis of the worn surfaces of the tested alloys by Optical Microscopy, Scanning Electron Microscopy and Contact Stylus Profilometry showed that abrasive size, shape and hardness could significantly influence the wear coefficients. The tests carried out with SiC and Al2O3 slurries resulted in greater wear rates than those carried out in SiO2 slurry. Stellite 250, showed the greatest wear coefficient, compared to the two other experimental alloys, due to a very low volume fraction of hard second phase particles in the microstructure. Wear coefficients decreased with increasing abrasive particles hardness. An approximate linear correlation with the ratio between the hardness of the abrasives (Ha) and the compound hardness of the alloys (Ha) with a correlation factor R2= 0.74. The dominant wear micromechanism observed in all tests was two-body abrasion (grooving wear). The modified T400 alloy, containing Laves phase showed a transition from ductile to brittle wear mechanisms when testing with alumina slurries. The worn volume was slightly greater than the one observed with SiC. A severely deformed nanocrystalline layer was identified, immediately below the worn surface. It was concluded that cold recrystallization of the work-hardened material occurred, with the formation of nano sized equiaxed grains.

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As ligas de ferro fundido branco alto cromo (FFBAC) da norma ASTM A-532 são comumente utilizadas em peças que necessitam de elevada resistência ao desgaste. Tal escolha acontece devido à elevada dureza apresentada por tais materiais, o que propicia maior vida útil dos componentes. Entretanto, uma vez que o teor de cromo utilizado nos FFBAC possui grande influência no custo das peças, é importante garantir que os tratamentos térmicos (TOTO’s) aplicados estejam otimizados para cada composição de liga. Buscando atuar nesse sentido, esta dissertação analisou a utilização de diferentes tempos e temperaturas de patamar em TOTO’s de desestabilização da austenita para duas ligas da norma ASTM A-532 (ligas com 20% e 25%Cr). Após tais procedimentos, foram estudadas a dureza e a resistência ao desgaste, tanto para algumas das amostras tratadas quanto para seis amostras de FFBAC fornecidas por diversas fundições nacionais. Os resultados demonstraram a existência de uma temperatura que otimiza a dureza da liga, possibilitando incrementos desta propriedade nas amostras tratadas em valores de até 37% (considerando a dureza inicial na condição “bruto de fusão”). Com relação ao tempo de patamar, verificou-se que o mesmo apresentou pouca influência no incremento de dureza, apresentando variações máximas inferiores à 4% para tratamentos variando entre 30 minutos à 6 horas de duração, resultado que destoou daquele indicado pela literatura. Além disso, verificou-se que uma liga com 19,6 %Cr pode apresentar uma dureza até 11% maior do que o verificado para ligas comerciais Nesta comparação, apesar da liga comercial possuir menor teor de carbono, ficou evidenciado o indicativo de que as peças consideradas neste estudo e oriundas de fundições nacionais não otimizam os resultados de seus TOTO’s. A resistência ao desgaste, por sua vez, demonstrou não depender apenas da macrodureza das amostras, mas também de outras características como tamanho, distância e continuidade dos carbonetos primários, o que explica a obtenção de resultados similares de perda de massa no ensaio abrasivo para amostras que possuem durezas diferindo em cerca de 12% porém possuindo tamanho de microconstituintes similares. Por fim, observou-se que ligas com maiores teores de cromo e menores teores de carbono apresentam menores valores de dureza e resistência ao desgaste, o que viabiliza uma aplicação com maior vida útil e menor custo. / The high chromium white cast iron alloys from ASTM A-532 are commonly used in parts which wear resistance are required. This choice happens due the great hardness showed by these alloys, what propitiates a higher lifetime for the components. However, since chromium content has great influence in the cost of the parts, it is important ensure that the apply heat treatments are optimized for each alloy composition. Thus this dissertation analyzed the application of different heat treatment cycles on the austenite destabilization for two ASTM A-532 alloys (20%Cr and 25%Cr). After the heat treatment, hardness, wear resistance and microstructure were analyzed, both for some of the treated samples as for six samples provided by different manufactures in Brazil. The results showed the existence of a temperature that optimizes the alloy hardness, allowing increases on this property in values up to 37% (considering the initial hardness of the “as cast” condition) Concerning the time of heat treatment, was verified that this parameter has low influence in the increase on hardness, showing maximum variations lower than 4% in treatments with times coming from thirty minutes until six hours, results that does not match that one’s indicated by the literature. Besides that, it was verified that an alloy with 19,6%Cr can present a hardness 11% greater than that verified in commercial. In this comparation, although the commercial alloy having lower carbon content, was evidenced that the parts from the Brazilians companies which were considered in this study, does not have an optimum heat treatment. The wear resistance was not only depend of the sample hardness, but also of other characteristics as size, distance and continuity of the primary carbides, which explain the results of similar mass loss in the abrasive test for samples with hardness differing about 12%, but with similar size of microconstituents. Finally, it was observed that alloys with higher chromium and low carbon content shows lower hardness and wear resistance values than alloys with low percentages of chromium, what enable an application with larger lifetime and lower cost.

De senaste årens långa och kalla vintrar har lett till ett ökat antal halkolyckor. Genom att undersöka halkolyckors utsträckning samt halkskydd som fanns tillgängliga konstaterades det att ett behov av nya halkskydd fanns. Enkäter för att ge svar på användning av halkskydd togs fram och svar från personer i åldrarna 20-65 visade att man överlag inte använde halkskydd. I stor utsträckning berodde det på halkskyddens dåliga kvalité och den negativa stämpeln som fanns på dem . Textila material undersöktes för att finna lämpliga egenskaper. Parametrarna som ett textilt material skulle uppfylla var att inneha högfriktion, slitstyrka, häftande och samtidigt vara miljövänligt. Av bakgrundsmaterialet togs en kravspecifikation fram och koncept som utvärderades. Det koncept som fick högst omdöme kan vara svaret på ett nytt mer användarvänligt, funktionellt och attraktivt halkskydd.The recent long, cold winters have led to an increasing number of slipping accidents. By examining the slipping accidents extent and anti skid available, it was found that there was need for new anti-skid products.Surveys to reveal facts about the usage of anti skid devices were generated and responses from people aged 20-65 showed that people did not use anti-skid. To a large extent it was because of anti-skid products poor quality and the negative stigma placed upon them.Textile materials were examined to find suitable properties. The parameters of the textile material would meet was to hold high friction, wear resistance, adhesive while being environmentally friendly. Background material was presented and a set of requirements and concepts that were evaluated. The concept that received the highest rating may be the answer to a new more user-friendly, functional and attractive non-slip. / Program: Textil produktutveckling med entreprenörs- och affärsinriktning

Este trabalho inova a aplicação de revestimentos duros usando o processo de soldagem SATG (Soldagem ao Arco Tungstênio com Atmosfera Gasosa) utilizando ligas, em forma de pó, incorporadas diretamente à poça de solda. Devido à boa resistência ao desgaste, utilizou-se a liga Stellite 6, no substrato SAE 1020. Dados de microdureza Vickers, taxa de deposição, diluição, análise micrográfica e desgaste foram comparados com resultados do PAT-P (Plasma por Arco Transferido-Pó) e permitiram avaliar a técnica proposta. Os resultados mostraram um revestimento pelo processo SATG-pó livre de poros, sem oxidação na superfície e diluição superior, ao processo PAT-P. Porém, o consumo de gás foi menor, devido à redução da vazão do gás de arraste e da não utilização de gás plasma. A análise microestrutural evidenciou uma microestrutura similar, para ambos os processos, mas o processo PAT-P apresentou uma microestrutura mais refinada. Obteve-se, pelo processo SATG-pó semi-automático, microdurezas entre 400 e 500 HV e uma taxa de diluição de 5%, próximas aos valores do processo PAT-P. Quanto ao desgaste, observaram-se valores também bem próximos para os três processos. / This work innovates the application of hardfacing by using the welding process GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) using alloys in the powder form and directly embedded in the weld pool. Due to the good wear resistance it was used Stellite 6 alloy for hardfacing the substrate SAE 1020. Vickers hardness data, deposition rate, dilution, micrographic analysis and wear results were compared with the PTA-P (Plasma Transferred Arc-Powder) in order to evaluate the proposed technique. The results showed a coating produced by the process GTAW-powder free of pores, without surface oxidation and higher dilution in comparison with the PTA-P process. However, gas consumption was lower due to reduced flow of the carrier gas and as it was not used as plasma gas. Microstructural analysis showed a similar microstructure for both processes, but the PTA-P process presented a more refined microstructure. It was obtained, by the semi-automatic GTAW-powder process, micro hardness between 400 and 500HV and rate dilution of 5%, values close to the PTA-P process. As for the wear it was observed values very close too, for the three process.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:45:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:56:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

As ligas de ferro fundido branco alto cromo (FFBAC) da norma ASTM A-532 são comumente utilizadas em peças que necessitam de elevada resistência ao desgaste. Tal escolha acontece devido à elevada dureza apresentada por tais materiais, o que propicia maior vida útil dos componentes. Entretanto, uma vez que o teor de cromo utilizado nos FFBAC possui grande influência no custo das peças, é importante garantir que os tratamentos térmicos (TOTO’s) aplicados estejam otimizados para cada composição de liga. Buscando atuar nesse sentido, esta dissertação analisou a utilização de diferentes tempos e temperaturas de patamar em TOTO’s de desestabilização da austenita para duas ligas da norma ASTM A-532 (ligas com 20% e 25%Cr). Após tais procedimentos, foram estudadas a dureza e a resistência ao desgaste, tanto para algumas das amostras tratadas quanto para seis amostras de FFBAC fornecidas por diversas fundições nacionais. Os resultados demonstraram a existência de uma temperatura que otimiza a dureza da liga, possibilitando incrementos desta propriedade nas amostras tratadas em valores de até 37% (considerando a dureza inicial na condição “bruto de fusão”). Com relação ao tempo de patamar, verificou-se que o mesmo apresentou pouca influência no incremento de dureza, apresentando variações máximas inferiores à 4% para tratamentos variando entre 30 minutos à 6 horas de duração, resultado que destoou daquele indicado pela literatura. Além disso, verificou-se que uma liga com 19,6 %Cr pode apresentar uma dureza até 11% maior do que o verificado para ligas comerciais Nesta comparação, apesar da liga comercial possuir menor teor de carbono, ficou evidenciado o indicativo de que as peças consideradas neste estudo e oriundas de fundições nacionais não otimizam os resultados de seus TOTO’s. A resistência ao desgaste, por sua vez, demonstrou não depender apenas da macrodureza das amostras, mas também de outras características como tamanho, distância e continuidade dos carbonetos primários, o que explica a obtenção de resultados similares de perda de massa no ensaio abrasivo para amostras que possuem durezas diferindo em cerca de 12% porém possuindo tamanho de microconstituintes similares. Por fim, observou-se que ligas com maiores teores de cromo e menores teores de carbono apresentam menores valores de dureza e resistência ao desgaste, o que viabiliza uma aplicação com maior vida útil e menor custo. / The high chromium white cast iron alloys from ASTM A-532 are commonly used in parts which wear resistance are required. This choice happens due the great hardness showed by these alloys, what propitiates a higher lifetime for the components. However, since chromium content has great influence in the cost of the parts, it is important ensure that the apply heat treatments are optimized for each alloy composition. Thus this dissertation analyzed the application of different heat treatment cycles on the austenite destabilization for two ASTM A-532 alloys (20%Cr and 25%Cr). After the heat treatment, hardness, wear resistance and microstructure were analyzed, both for some of the treated samples as for six samples provided by different manufactures in Brazil. The results showed the existence of a temperature that optimizes the alloy hardness, allowing increases on this property in values up to 37% (considering the initial hardness of the “as cast” condition) Concerning the time of heat treatment, was verified that this parameter has low influence in the increase on hardness, showing maximum variations lower than 4% in treatments with times coming from thirty minutes until six hours, results that does not match that one’s indicated by the literature. Besides that, it was verified that an alloy with 19,6%Cr can present a hardness 11% greater than that verified in commercial. In this comparation, although the commercial alloy having lower carbon content, was evidenced that the parts from the Brazilians companies which were considered in this study, does not have an optimum heat treatment. The wear resistance was not only depend of the sample hardness, but also of other characteristics as size, distance and continuity of the primary carbides, which explain the results of similar mass loss in the abrasive test for samples with hardness differing about 12%, but with similar size of microconstituents. Finally, it was observed that alloys with higher chromium and low carbon content shows lower hardness and wear resistance values than alloys with low percentages of chromium, what enable an application with larger lifetime and lower cost.