Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia dos Materiais, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:14:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2016 / Este trabalho tem como objetivo estudar a geração das tensões residuais macroscópicas e sua influência sobre a resistência mecânica e o comportamento à fratura de revestimentos cerâmicos tipo porcelanato.Para os porcelanatos laboratoriais, foi empregada uma composição de 52,8% feldspato, 31% de caulim e 16,2% de quartzo (% mássico). As tensões residuais foram medida pelo método Strain Relaxation Slotting Method (SRSM). O presente trabalho foi dividido em três partes. Na primeira parte, o desenvolvimento de tensões residuais em diferentes velocidades de resfriamentos foi estudado para porcelanatos laboratoriais. Mostrou-se que a velocidade de resfriamento, em altas temperaturas, influencia fortemente as tensões residuais geradas na superfície. As maiores tensões residuais de compressão foram encontradas para os resfriamentos rápidos realizados a T máx de 800ºC. Temperaturas inferiores, como a de transformação alotrópica do quartzo, não apresentaram influências significativas no desenvolvimento das tensões residuais. Na segunda parte, estudou-se a influência das propriedades do material na geração de tensões residuais em porcelanatos laboratoriais. Dentre as propriedades estudadas, o tamanho de partícula do quartzo e a espessura do corpo de prova foram as que apresentaram maior influência sobre o incremento nas tensões residuais e na resistência mecânica à flexão. Para a variação do tamanho de partícula do quartzo, foi encontrado que as partículas menores desenvolvem maior compressão na superfície do material incrementando a resistência mecânica. Para a variação da espessura do material, corpos de prova com maiores espessuras, na etapa do resfriamento, apresentam maior gradiente térmico entre a superfície e o centro da peça, comprimindo a superfície e aumentando a resistência mecânica. Com as demais propriedades, porosidade e tamanho do poro,coeficiente de expansão térmica e fase vítrea, constatou-se que o aumento da tensão de compressão na superfície do material nem sempre é convertido em aumento na resistência mecânica. Na terceira parte, foi realizado um estudo sobre a influência das tensões residuais macroscópicas no comportamento à fratura de porcelanatos industriais.As peças, provenientes de diferentes empresas, foram submetidas a ensaios de flexão e seu comportamento à fratura foi analisado. Os resultados mostraram que peças que apresentaram perfis de tensões não parabólicos e assimétricos desenvolveram comportamento inadequado à fratura. Para essas peças, o ajuste das deformações experimentais, no ensaio de medidas de tensões residuais, exige a utilização de polinômios de Legendre maior que grau 2. Ainda nesse capítulo, verificou-se que as peças tensionadas com resfriamento rápido apresentaram fratura não retilínea, enquanto que as peças provenientes de resfriamento lento (não tensionadas) mostraram fratura linear.<br> / Abstract: This work aims to study the generation of macroscopic residual stresses and their influence on mechanical strength and cutting behaviorin Porcelain stoneware tiles. For laboratory porcelain a composition of 52.8% feldspar, 31% kaolin and 16.2% quartz was used (by mass). The residual stress was measured by SRSM method. This study was divided into three parts. In the first part, the development of residual stresses at different cooling rates was studied for laboratory porcelain. It was shown that the cooling rate at high temperature strongly influences theresidual stresses generated on the surface. The highest residual compressive stresses were found for rapid cooling performed around T max 800ºC. Lower temperatures, such as the allotropic transformation of quartz, had no significant influence on the development of residual stresses. In the second part, the influence of the material properties onthe generation of residual stresses in laboratory porcelain was studied.Among the properties analyzed, the particle size of quartz and the thickness of the specimen showed the greatest influence on the increasein residual stresses and mechanical strength. For the variation of the particle size of quartz, it was found that the smaller particles develophigher compression on the material surface increasing the mechanical strength. Regarding thickness variation of the material, samples withlarger thickness in the cooling step have a higher thermal gradientbetween the surface and the center of the piece, compressing the surfaceand increasing the mechanical strength. For other properties, porosityand pore size, coefficient of thermal expansion and glass phase, it wasfound that increased compressive stress on the surface of the material isnot always converted into increased mechanical strength. The third partwas a study about the influence of macroscopic residual stresses on thefracture behavior of industrial porcelain. Pieces from different industrieswere submitted to a bending test and the fracture behavior was analyzed. The results showed that pieces with a non-parabolic andasymmetrical stress developed an inadequate fracture behavior. Forthose pieces, the fit of the experimental deformation, in the residual stress measures, require the use of Legendre polynomials of degree greater than 2. Still in this chapter, it was found that the stressed pieceswith rapid cooling showed no rectilinear fracture whereas the (nonstressed)pieces from slow cooling showed a linear fracture.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/167731 |
| Date | January 2016 |
| Creators | Delavi, Deyse Gonzaga Gomes |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Hotza, Dachamir, Noni Junior, Agenor de |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | 129 p.| il., grafs., tabs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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