A erosão por cavitação é um dos principais problemas enfrentados pelos projetistas
de sistemas hidrodinâmicos de alta velocidade. Sua incidência significativa em modernas
turbinas hidráulicas e prejuízos consequentes (lucro cessante e custos expressivos com
reparos, particularmente no que se refere aos consumíveis) tem estimulado um novo interesse
nas pesquisas de erosão por cavitação. Entretanto, apesar da vocação hidrelétrica do
Triângulo Mineiro, existe uma carência de informações técnicas e de infraestrutura para
suportar o desenvolvimento desta área tecnológica na região. Nesse sentido, foi desenvolvida e implantada uma metodologia de adaptação e avaliação de um equipamento rudimentar de usinagem ultra-sônica para a realização de Ensaio Acelerado de Cavitação, segundo a Norma ASTM G 32. O trabalho foi precedido por uma pesquisa bibliográfica enfocando principalmente os mecanismos de formação da cavitação e a relação deste fenômeno com materiais resistentes. Foi necessário desenvolver e calibrar um sistema que permitisse o monitoramento da frequência e amplitude de vibração da amostra durante todo o teste. Na sequência, foram testados os porta-amostras (sonotrodos) disponíveis e novos sonotrodos foram projetados e construídos, até a obtenção de um sonotrodo exponencial, considerado satisfatório. Foram então testadas três ligas metálicas distintas, para verificar a funcionalidade do equipamento; estas foram caracterizadas metalograficamente por meios de metalografia e Diagrama de Shaefler/DeLong, sendo duas delas próprias para revestimentos contra cavitação (E 5475 e E 725 W) e a terceira utilizada como referencial de desgaste (Aço ABNT 1020). Foram levantadas as curvas Erosão x Tempo para as três ligas e, a partir delas, calculados o período de incubação e taxa de erosão em regime permanente para cada liga. Os resultados mostraram a exequidade da realização do ensaio de cavitação a partir de equipamento simples com vibração ultra-sônica. Os resultados indicaram ainda que a liga E 725 W apresenta um melhor desempenho contra o desgaste por cavitação do que a liga E 5475, e que ambas apresentam uma resistência muito superior àquela apresentada pelo aço 1020. / Erosion by cavitation is one of the most important problems struggled by designers of high speed hydrodynamic systems. Its significant incidence in modern hydraulic turbines and consequent financial losses (still equipment and repair costs, mainly concerning consumable) have stimulated interests on cavitation researching. However, despite the hydraulic vocation of the Triângulo Mineiro region (centre of Brazil), there exists a lack of technical information and infrastructure for supporting the development of this technological
area in the region. On this basis, a methodology for adapting and assessing a simple Ultrasonic Machining Equipment for accelerated cavitation test (according ASTM G32 standard) was developed and applied. The work was proceeded by a bibliographic review with emphases mainly on the mechanisms of cavitation formation and the relation of this phenomenon with the resistant materials. A monitoring system for vibration frequency and amplitude was developed and calibrated. Following, available sample holders (horns) were checked and new ones were designed and built, up to reaching an exponential satisfactory shape.
Next, three metallic alloys were tested for verifying the equipment performance. The two first alloys were appropriated for sufarcings against cavitation (E5475 and E725W) and the third one was used as reference (ABNT 1020 steel). The samples were previously characterized by metallographic techniques and using Schaefler/DeLong diagrams. Curves of erosion against time were raised and the incubation time and erosion rate at steady state were calculated. The results showed to be possible to change a simple Ultrasonic Machine into a Cavitation Test Equipment. The results also showed that the E725W alloy seems to present
the best performance against cavitation erosion. / Dissertação (Mestrado)
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/urn:repox.ist.utl.pt:RI_UFU:oai:repositorio.ufu.br:123456789/19586 |
| Date | 07 1900 |
| Creators | Pereira, Rogério Augusto |
| Contributors | Scotti, Américo, Lépore Neto, Francisco Paulo, Modenesi, Paulo José |
| Publisher | Universidade Federal de Uberlândia, Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFU, instname:Universidade Federal de Uberlândia, instacron:UFU |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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