Universidade
Federal do Rio Grande

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Análise comparativa do desempenho balístico de uma chapa de aço SAE 1020 sem revestimento e de chapas de aço SAE 1020 revestidas com aço inoxidável martensítico por soldagem
(2018) Souza, Bruno Cesar Dalapé de; Biehl, Luciano Volcanoglo
As Blindagens Balísticas empregadas em forças de segurança requerem resistência compatível ao poder de fogo utilizado pela criminalidade e, atualmente, diante do expressivo domínio do tráfico de drogas no país, armas de maior calibre, antes utilizadas exclusivamente por militares e policiais, estão nas mãos de qualquer bandido e, por isso, o desenvolvimento de novos materiais para blindagem faz-se necessário. Contudo, fatores como peso, manutenção e custo devem ser considerados por ocasião da aquisição de um escudo balístico, com base nas características do local a ser utilizado. A tradicional utilização dos diferentes tipos de aço para este fim se dá pela confiança e durabilidade deste tipo de material. Nesse contexto o presente trabalho avaliou o desempenho balístico nível III dos aços SAE 1020 sem revestimento e revestidos por soldagem, com aço de maior dureza. Foram analisadas três chapas de dimensões 500 mm X 500 mm, sendo: uma chapa de aço SAE 1020, com espessura de 12,70 mm; uma chapa de aço SAE 1020, com espessura de 6,35 mm, revestida com 5,05 mm de espessura, através de soldagem MIG/MAG utilizando arame eletrodo maciço ER 410; e uma chapa de aço SAE 1020, com espessura de 6,35 mm, revestida com 5,05 mm de espessura, através de soldagem MIG/MAG utilizando arame eletrodo maciço ER 410, submetida ao processo de revenimento a 180 graus celsius por 2 horas. Analises em MO, MEV e EDS foram feitas, assim como análise química e de microdureza. Os resultados apontaram que chapas de aço SAE 1020 com espessura iguais, ou superiores, a 12,7 mm são resistentes aos impactos balísticos de calibre 7,62 mm, apresentando o desempenho requerido para blindagem nível III. A chapa de aço SAE 1020, revestida e revenida, medindo 11,4 mm de espessura ao final do revestimento, resistiu parcialmente aos impactos. A chapa de aço SAE 1020, somente revestida, medindo 11,4 mm de espessura ao final do revestimento, não apresentou resultados adequados à aplicação balística.
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Análise da corrosão de elementos de fixação em tubulações em uma indústria de fertilizantes
(2022) Souto, Jeferson Rodrigues; Biehl, Luciano Volcanoglo
A corrosão de parafusos, porcas e arruelas em uniões flangeadas de tubulações na indústria de fertilizantes trata-se de um grande problema que pode gerar indisponibilidade de equipamentos da fábrica, comprometer a segurança operacional, integridade ambiental, além de gerar alta improdutividade e prejuízos quando é necessário executar manutenção nas linhas. Diante disso, neste trabalho foi realizado uma análise sobre a corrosão apresentada nos elementos de fixação utilizados de aço carbono e especificado dois materiais alternativos para aplicação: revestidos com xylan 1070 e com xylan 1010. Os ensaios de corrosão foram realizados sob condições de serviço, permitindo, portanto, uma avaliação fidedigna da ação do meio corrosivo. Foram utilizadas inspeções visuais e análise da taxa de corrosão por perda de massa dos componentes. O ganho estimado com a troca dos materiais dos fixadores foi de cerca de 500 mil reais ao ano em função do aumento da vida útil dos componentes e consequente redução das paradas de planta, além dos ganhos indiretos gerados a partir da eliminação da corrosão e por consequência dos vazamentos existentes nas linhas.
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Análise da relação dos parâmetros de corte com a qualidade superficial e desgaste da ferramenta de metal duro com tripla camada de revestimento no torneamento a seco do aço SAE 4140
(2020) Borges, Gisele da Costa; Amaral, Fábio Augusto Dornelles do; Biehl, Luciano Volcanoglo
O presente trabalho visa encontrar as melhores condições de torneamento cilíndrico externo a seco para um aço SAE 4140 recozido, utilizando-se pastilhas de metal duro sinuosas com revestimento triplo. Foram realizados ensaios de usinagem em um torno mecânico universal, aplicando-se velocidades de 160m/min e 250m/min, avanços de corte de 0,100mm/rev e 0,316mm/rev para cada velocidade e profundidade de 1mm. A definição dos parâmetros se baseou nos diferentes mecanismos de desgaste que operam principalmente após o desgaste de flanco superior a 0,3mm. O desgaste da ferramenta foi avaliado através de um microscópio óptico e microscópio eletrônico de varredura (MEV) e a rugosidade dos corpos de prova medida com o auxílio de um rugosímetro. Foi possível constatar que os mecanismos de desgaste de adesão, abrasão e lascamento da superfície de flanco foram predominantes e que o desgaste que mais se destacou foi o da superfície de flanco secundária. Em relação a influência dos parâmetros de corte, a combinação da velocidade de corte a 160m/min e avanço, 0,100mm/rev gerou o menor desgaste de largura de flanco, 0,237 mm, enquanto o aumento da velocidade para 250m/min com mesmo avanço garantiu a menor rugosidade, 0,81 μm. O ensaio usando os parâmetros mais elevados levou a quebra da ferramenta em 1 minuto e 30 segundos.
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Análise de conectores de fixação por cargas explosivas simulando uma aplicação na indústria offshore
(2014) Silva, Paulo Edison Rubira; Ferreira Filho, Demostenes; Biehl, Luciano Volcanoglo
Conectores de fixação por carga explosiva é um inovador método de fixação podendo ser utilizado em aços pré-pintados sem danificar o revestimento da superfície. São componentes que possuem rosca feita em aço de alta resistência, utilizados para fixar suportes e equipamentos em estruturas metálicas. O sistema de fixação se dá pelo processo de difusão e fricção. Este sistema de fixação tem aumentado crescentemente a sua utilização na Indústria Offshore devido a sua grande produtividade, não necessitando retrabalho em superfícies pré-pintadas. Atualmente não existe uma legislação específica para fabricação destes pinos, sendo necessário então a sua comprovação via ensaios práticos simulando a sua aplicação e os seus limites de carga. Sendo assim, foram feitos ensaios de metalografia, ensaios de tração axial e cisalhamento e comparados aos limites estabelecidos pelo fabricante. A motivação deste trabalho é investigar esta técnica, efetuando um estudo de caso simulando uma aplicação na indústria offshore, definindo suas características e esforços aplicados e indicando como se dá o processo de ancoragem dos conectores com a superfície base.
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Análise de curvas de degradação de correias transportadoras do circuito da britagem semimóvel 1 (BSM1) através do modelo de regressão múltipla considerando covariáveis inerentes ao transportador de correia
(2020) Aguiar, Sandro Felix de; Biehl, Luciano Volcanoglo
No ramo da mineração, os transportadores podem ser utilizados em áreas diversas, tais como nas áreas de extração, beneficiamento, estocagem e embarque de minérios. A maneira com que ela transporta minério para todo o complexo a coloca numa posição importante no processo. Diante disto se faz necessário o desenvolvimento de ferramentas que possam auxiliar na tomada de decisões relativas à troca de correias, componente principal dentre os das correias transportadoras. Para a realização desse trabalho utilizou-se a abordagem quantitativa com o objetivo de realizar modelagem da degradação de correias em transportadores de correias utilizados no circuito da britagem semimóvel 1 (BSM1) como função do tempo e de outras variáveis independentes, que fazem parte do processo de mineração e que influenciam no desgaste das mesmas através do modelo de regressão múltipla. Outros objetivos, os específicos foram identificar quais covariáveis influenciam no desgaste de correias transportadoras do circuito da britagem semimóvel 1 BSM1; desenvolver equações que modelem o processo de desgaste das correias dos circuitos das britagens semimóveis. Como resultado foi possível identificar através do modelo de regressão múltipla a equação do modelo de degradação do circuito e que as covariáveis comprimento, velocidade, produção acumulada e dias operacionais são realmente significativas e influentes e impactam no modelo de degração. De posse dos modelos das curvas de degradação utilizando o método de regressão múltipla obtivemos o modelo onde o mesmo obteve uma boa representatividade e comprovou que o modelo é fidedigno ao perfil de desgaste estudado neste trabalho.
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Análise e caracterização da falha das engrenagens do redutor de velocidade em escavadeiras de grande porte
(2022) Silva, Tiago Soares da; Biehl, Luciano Volcanoglo
As escavadeiras de grande porte, utilizadas na produção de larga escala na mineração, são equipamentos compostos por caixas redutoras de velocidades responsáveis por transferir energia mecânica em movimentos de elevação e escavação dos implementos. Este trabalho foi desenvolvido em consequência das falhas ocorridas nos dentes de engrenagem do redutor de elevação daqueles equipamentos, essas falhas causaram paradas excessivas e custos elevados de manutenções. Com a ruptura dos dentes, foi possível realizar as análises macroscópicas e microscópica da superfície de fratura, sendo possível identificar os modos de falha desse dispositivo. Na análise microscópica, óptico e Eletrônico de Varredura, foi possível identificar a microestrutura presente no material base e na região de tratamento superficial, além de observar o comportamento microestrutural na fratura, identificando nucleações múltiplas, estrias e propagações de trincas. Foi realizado uma análise química do material para identificação de sua classe, além disso, foi realizado o ensaio de dureza, na escala HRC, e desenhado o seu perfil entre a superfície e o núcleo do dente. As análises de campo, constataram que as vibrações do equipamento, durante a sua operação, continham divergências entre os valores mínimos, máximos e toleráveis, capazes de contribuir com a ruptura do dente do redutor. Ao fim de toda a análise, constatou-se que a análise química estava dentro do especificado, além disso, que a vibração estava acima do tolerável pelo componente.
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Análise mecânica e metalúrgica da união soldada entre um aço inoxidável duplex S32205 com metal de adição de aço inoxidável superaustenítico ER-385 -904L
(2020) Andrade, Alessandro dos Santos; Biehl, Luciano Volcanoglo
Nos últimos anos os aços inoxidáveis duplex vêm ganhando maior espaço nas aplicações industriais, esse crescimento se dá devido à excelente combinação de alta resistência à corrosão, alta resistência mecânica, boa ductilidade e alto limite de escoamento. Essas características são provenientes do balanço de fases, ferrita e austenita, existentes em sua estrutura cristalina na temperatura ambiente. Embora os aços inoxidáveis duplex possuam boa soldabilidade, estes podem apresentar mecanismos de degradação das propriedades mecânicas e anticorrosivas, devido à variação dos ciclos térmicos oriundos de parâmetros de soldagem inapropriados. Quando aplicado uma baixa energia de soldagem ao processo, este proporciona altas taxas de resfriamento, nesta condição há a formação majoritária da fase ferrítica na junta. Quando aplicado alta energia de soldagem à junta terá baixa taxa de resfriamento, nesta condição haverá maior formação da fase austenítica e em casos mais críticos, haverá a formação de precipitados deletérios à liga, que virão a comprometer a distribuição dos elementos de adição da liga e a formação de corrosão localizada. O trabalho teve como objetivo avaliar as propriedades mecânicas e a resistência à corrosão de uma junta dissimilar composta de aço inoxidável duplex S32205, como metal de base, e aço inoxidável superaustenítico como metal de adição. O processo de soldagem adotado foi o TIG com duas variações de parâmetros de soldagem, o primeiro aplicável a soldagem de aço inoxidável duplex e o segundo com parâmetros aplicáveis a soldagem de aço inoxidável superaustenítico, e subsequente extração de corpos de provas. Os Corpos de prova foram submetidos à ensaios macrográficos, onde foi observado diferença na largura dos filetes e na profundidade da penetração dos cordões de soldagem, entretanto não houve variação visual da extensão das ZTA’s. Nos ensaios micrográficos foi possível constatar a formação de constituintes de primeira fase, como a austenita de contorno de grãos (GBA), austenita de witmanstatten (WA), austenita intragranular (IGA) e austenita secundária (2). Nos ensaios de microdureza Vickers, em ambos corpos de prova, foram obtidos valores de dureza acima da faixa referenciadas nas literaturas. Nos ensaios de corrosão em ambientes com cloretos oxidantes os dois corpos de prova sofreram corrosão por pitting, fato constatados pela grande perda de densidade apresentada em ambos os corpos de prova.
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Avaliação da degradação de um cabo condutor elétrico de alumínio liga 6201, submetido à ação de ambiente marítimo, no litoral de Rio Grande-RS
(2019) Silveira, Luciano Machado; Biehl, Luciano Volcanoglo; Souza, José de
A regulamentação do setor elétrico nacional tem limitado cada vez mais as concessionárias de distribuição de energia elétrica quanto à frequência e duração das interrupções no fornecimento de energia elétrica ao consumidor final, prevendo inclusive penalidades financeiras às empresas que não atendem as metas regulatórias. Um dos maiores desafios das empresas que atuam nesse segmento é manter a continuidade do sistema, desenvolvendo soluções que minimizem os impactos de ações de furto e vandalismo, na operação do sistema com toda a sua complexidade e desempenho das redes e dos materiais que as compõem, mesmo em atmosferas desafiadoras como a existente no município de Rio Grande, localizado junto ao litoral sul do Rio Grande do Sul, região característica pela proximidade com o Oceano Atlântico, portanto sob ação da maresia, além das influências causadas pelas indústrias de fertilizantes e refinaria de petróleo, instaladas em seu distrito industrial. Nesse sentido, o presente trabalho avaliou o desempenho de um condutor elétrico de alumínio Liga 6201, recém padronizado pela CEEE Distribuição, companhia de energia que atua na região, após 17.550 horas de exposição nessa atmosfera, utilizado na alimentação elétrica de um empreendimento comercial que se instalou na região. Foi um projeto pioneiro na área de concessão da Companhia, fato que motivou a investigação de seu comportamento sob as condições apresentadas. Historicamente, a empresa utilizava condutores de cobre nas regiões próximas à orla marítima, no entanto, devido às frequentes ações de furto e vandalismo na região, foi utilizado este material de forma experimental. Após 17.550 horas de operação contínua, pouco mais de 2 anos, foram retiradas amostras do condutor com distâncias de 650, 1.550, 3.270 e 4.720 m em relação à costa, as quais foram comparadas entre si e com outra amostra de mesmo material, porém em seu estado novo, sem utilização. Foram realizados ensaios de Microdureza Vickers, onde foi constatado que a amostra mais próxima à costa apresentou redução de 14% na dureza quando comparado ao material novo, porém com valor médio dentro do estabelecido por norma. Posteriormente foram obtidas imagens em microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura, além da análise por espectroscopia de energia dispersiva (EDS), onde se pôde observar uma maior concentração de magnésio nos contornos de grão da amostra mais próxima a costa. As amostras também foram avaliadas através do ensaio de difratometria de raios X, onde se observou resultados muito semelhantes quando comparadas as amostras do cabo sem uso com o cabo instalado mais próximo à costa, com o surgimento de um pequeno pico, que poderia estar relacionado à formação de uma segunda fase, mas devido à sua pequena intensidade o resultado não pode ser considerado conclusivo. A partir dos resultados obtidos, verificou-se que quanto mais próximo à costa, maior foi a perda de resistência mecânica, no entanto, para a amostra retirada a 4.720 m da costa essa variação na resistência já não pôde mais ser percebida. Também não foram verificadas alterações microestruturais nem formação de intermetálicos devido ao efeito do envelhecimento natural, de maneira que é possível concluir que o tempo de exposição a esse ambiente por pouco mais de 2 anos não foi significativo sob o ponto de vista da degradação do material, atestando que o mesmo possui condições de prosseguir em operação nas mesmas condições em que esse encontra instalado.
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Corrosão em vergalhão Thermex em meio contendo cloretos
(2024) Lorenço, Asafe; Biehl, Luciano Volcanoglo
Este estudo tem como objetivo investigar os efeitos da corrosão em vergalhões soldáveis expostos em meio contendo cloreto. Durante a pesquisa, amostras amarradas com arame recozido e amostras soldadas com eletrodo revestido foram submetidas a ensaios eletroquímicos, ensaio de perda de massa, observadas através do MEV, microscópio óptico e comparados seus resultados. Foram identificados os principais tipos e fatores que causam a corrosão nos vergalhões Thermex, bem como compreendidos os mecanismos corrosivos envolvidos nesse contexto. O estudo também se dedicou a analisar a inicialização do processo corrosivo induzido por cloretos. Para avaliar a taxa de corrosão e as propriedades elétricas do material, foram realizadas medições do potencial de circuito aberto, espectroscopia de impedância eletroquímica e curvas de polarização. Essas técnicas forneceram informações valiosas sobre a cinética da corrosão e permitiram uma melhor compreensão dos processos corrosivos nos vergalhões Thermex. Foram conduzidas análises da microestrutura formada após a corrosão dos vergalhões, utilizando técnicas como a Espectroscopia de Emissão Óptica, Energia Dispersiva de Raios X (EDS) no Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) e o microscópio óptico. Essas análises permitiram uma caracterização detalhada da estrutura do material antes e após a corrosão, auxiliando na compreensão dos mecanismos corrosivos envolvidos. Os resultados obtidos neste estudo são de grande importância para o avanço do conhecimento na área da corrosão em vergalhões soldáveis expostos em meio contendo cloretos. As informações e diretrizes fornecidas contribuem para o desenvolvimento de práticas de engenharia mais eficazes, visando aumentar a vida útil das estruturas e garantir a segurança das construções costeiras. Os resultados desta pesquisa destacaram o bom desempenho do eletrodo E6013 em relação a ausência de par galvânico com o metal base. A corrosão predominante foi identificada como corrosão por pites e corrosão por frestas com incidência inferior. Verificou-se que as amostras amarradas apresentaram uma perda de massa maior em comparação com as amostras soldadas. Além disso, foi possível prever o tempo em que levaria para o consumo total das amostras soldadas por meio dos declives de Tafel. Medidas de controle e prevenção adequadas, como o uso de revestimentos protetores e a implementação de projetos robustos, juntamente com a monitorização regular da corrosão e a realização de manutenção preventiva, são fundamentais para minimizar os efeitos da corrosão nos vergalhões Thermex e consequentemente prolongar a vida útil das estruturas de concreto armado expostas a um meio contendo cloretos.
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Desempenho em fadiga de juntas soldadas de topo tratadas com a técnica TIG Dressing tendo como metal base o aço ASTM 131 - AH 36
(2019) Silva, Maurício Diogo da; Bianchi, Kleber Eduardo; Biehl, Luciano Volcanoglo
Atualmente o processo de soldagem GMAW (Gas Metal Arc Welding, também conhecido por MAG – Metal Active Gas) possui grande destaque no meio industrial, seja na união de componentes e estruturas do setor da mobilidade (segmentos rodoviário, ferroviário, naval, agrícola e aeroespacial), da indústria química (reservatórios, tubulações e vasos de pressão) e construção civil (edifícios, pontes e plataformas), bem como em operações rotineiras de manutenção. A motivação desta pesquisa se deve ao fato das uniões soldadas representarem pontos críticos para falha catastrófica, por fratura frágil ou fadiga, em estruturas de engenharia. Procedimentos pós-soldagem são aplicados nos possíveis sítios de nucleação de trincas de fadiga, com o intuito de mitigar o problema. Neste trabalho foi realizado o estudo do estado da arte de algumas das técnicas pós-soldagem, visando esclarecer seu efeito sobre a junta. O foco do estudo se concentrou nas características que o processo de refusão TIG (TIG Dressing) pode conferir a uma junta soldada pelo processo GMAW tendo o aço microligado ASTM 131 AH36 como metal de base. Foram avaliados aspectos de microestrutura, dureza, geometria da junta e resistência à fadiga. A micrografia e o ensaio de microdureza revelaram as consideráveis alterações causadas pela refusão TIG. Os resultados de vida em fadiga alcançados foram comparados com os obtidos por Silva em pesquisa recente realizada junto a esta universidade. Para tal, o trabalho reporta os diagramas S-N GMAW original e GMAW - TIG Dressing, com as estimativas de 5% e 95% de sobrevivência. Importante melhora no tempo de vida em fadiga foi obtida nos espécimes tratados em relação aos corpos de prova no estado original.
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Desenvolvimento da aplicação do tratamento térmico de têmpera e partição no aço SAE 4340
(2018) Oliveira, Rafael César Lamim Martins de; Biehl, Luciano Volcanoglo; Medeiros, Jorge Luís Braz
Um novo tratamento térmico foi apresentado recentemente, então denominado têmpera e partição (T&P), com o intuito de criar aços com austenita retida estável em sua microestrutura. Inicialmente, esse tratamento foi realizado em aços de alto silício, não obstante, seu potencial alcança outros diversos materiais como os de baixa liga contendo níquel ou mangânes – o qual consiste em realizar a têmpera entre temperaturas inicial (Ms) e final (Mf) da transformação martensítica, seguidos por um reaquecimento a um estágio isotérmico durante um certo período. Neste trabalho, foi realizado a T&P no aço SAE 4340, austenetizados a 850 °C durante 30 min, então temperado em polímero ao patamar de 240 °C e por fim, particionado em três tempos distintos: 10 s, 30 s, e 90 s. Ainda, foi feito a têmpera e revenimento (TR) no mesmo material para comparações entre as microestruturas e propriedades mecânicas, através de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios- x (DRX), além de ensaios de microdureza Vickers. Observou-se uma microestrutura complexa nas amostras oriundas da T&P, diferentemente dos corpos de prova da TR. A partir do DRX, obteve-se indícios de que o tempo de 30 s para o processo de partição foi o mais efetivo em estabilizar a austenita retida. Soma-se a isso, a alta dureza alcançada, chegando ao nível de 696HV1.
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Desenvolvimento de processos térmicos na liga de alumínio ASTM 7075
(2019) Silva, Marcel Dias da; Biehl, Luciano Volcanoglo
As ligas de alumínio possuem propriedades de alta resistência mecânica e baixo peso específico, o que favorece sua utilização, principalmente, nas indústrias aeroespacial, aeronáutica e automobilística, onde o peso de cada componente é uma importante característica a ser considerada nos projetos. O estudo de tratamentos térmicos em ligas de alumínio de alta resistência tem se desenvolvido ao longo dos anos, expandindo a utilização destes materiais para os mais diversos ramos da indústria. O presente trabalho teve como objetivo a determinação das propriedades obtidas na liga ASTM 7075, submetida aos tratamentos de solubilização e envelhecimento artificial, com as temperaturas de envelhecimento em 150°C e 180°C, o que possibilita tempos de tratamento menores do que os convencionais, permitindo uma maior produção de componentes a partir deste tratamento. O material também foi submetido à um tratamento criogênico para avaliar as propriedades obtidas na liga. Para isso, as amostras fabricadas foram submetidas aos tratamentos térmicos e caracterizadas, antes e depois de cada tratamento, por microscopia óptica, microdureza Vickers e difração de raios X. Os resultados dos ensaios realizados mostraram a importância da distribuição dos precipitados formados durante o envelhecimento da liga, fato evidenciado pela maior quantidade de precipitados obtidos no envelhecimento à 180°C do que neste tratamento à 150°C, apesar de um menor ganho nas propriedades mecânicas utilizando esta temperatura. Os tempos de envelhecimento utilizados no estudo foram suficientes para atingir o pico de dureza nas curvas de envelhecimento, e as máximas durezas obtidas são compatíveis com as encontradas em outros estudos com este material. Quanto ao tratamento criogênico à que a liga foi submetida, não foram observadas alterações significativas nas características do material, mostrando que a contração provocada na estrutura não é suficiente para causar um processo de precipitação dos intermetálicos ainda dissolvidos na matriz.
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Desenvolvimento de rota de debinding e sinterização de alumínio ligado ao polímero PLA
(2021) Silva, Leonardo Gonçalves da; Biehl, Luciano Volcanoglo
A impressão 3D metálica é um processo de fabricação que vem se consolidando cada vez mais na indústria. Normalmente, métodos complexos são utilizados para a produção de componentes metálicos por manufatura aditiva, através do emprego de feixes de laser ou de elétrons como fontes de energia para fusão e sinterização da matéria-prima. Um processo alternativo, conhecido como Binder Jetting, usa um ligante para aglutinar pós metálicos durante a impressão da peça verde e, em seguida, ciclos de aquecimento para retirada do ligante (debinding) e sinterização da matriz metálica. O processo Binder Jetting serviu como inspiração para o método de produção de peças empregado neste trabalho, que tem como objetivo a obtenção de amostras metálicas a partir de uma combinação inicial de pó de alumínio e de ácido polilático (PLA). Diferentes proporções em volume de alumínio-PLA foram testadas, são elas 70/30%, 65/35%, 60/40% e 55/45%. Nesta etapa, uma matriz de aço ferramenta foi utilizada para receber a mistura metal-ligante e, em seguida, o conjunto foi aquecido em uma estufa resistiva para obtenção das peças verdes, sem fazer uso de compactação. A qualidade das peças verdes foi avaliada através da perda percentual de massa ocorrida entre as fases inicial e final desta etapa produtiva. Na sequência, para os ciclos de debinding e sinterização das peças, foram empregados fornos resistivos com dois tipos diferentes de atmosferas controladas: nitrogênio e argônio. A temperatura de sinterização e a taxa de aquecimento aplicadas foram de 600 °C e 10 °C/minuto, respectivamente. Os tempos de sinterização utilizados foram de 6, 9 ou 12 horas, variando de amostra para amostra. O Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) foi empregado para avaliar o surgimento de pescoços de sinterização nos contornos de partículas. Verificou-se que o método desenvolvido para a produção de peças verdes em estufa resistiva é viável, desde que seja utilizada uma etapa de mistura a quente. Além disso, foi constatado que quanto maior a quantidade de PLA na proporção metal-ligante, menor é a perda percentual de massa na produção das peças verdes. No que diz respeito aos ciclos térmicos, observou-se que maiores tempos de sinterização favorecem a estruturação das amostras. Ademais, percebeu-se uma tendência de crescimento na densidade de sinterização, na densificação e na contração de volume das peças quanto maior a quantidade inicial de alumínio na proporção de metal- ligante. Em relação às porosidades, valores menores estão associados às amostras que possuem maiores volumes de alumínio na proporção inicial. Todas as peças que tiveram suas seções transversais avaliadas no MEV apresentaram pescoços de sinterização interligando partículas. A proporção de alumínio-PLA de 70/30% é a que ostenta os melhores resultados de sinterização, uma vez que possui as maiores taxas de densificação e de contração de volume, a maior densidade relativa e a menor porosidade final entre todas as proporções testadas. Apesar dos altos níveis de porosidade associados, as amostras produzidas por este trabalho possuem características desejáveis para determinadas aplicações industriais.
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Efeito do grau de deformação na formação de Martensita induzida por deformação em uma liga de aço inox dúplex UNS S32205
(2017) Silveira, Ewerton Rodrigues; Biehl, Luciano Volcanoglo
A família dos aços inoxidáveis apresentam uma excelente resistência a corrosão, tendo o cromo como seu elemento principal. Dependendo da composição química, a microestrutura pode se apresentar na forma austenítica, ferrítica, martensítica e também a mistura de austenita e ferrita. Especificamente nas classes onde a austenita se apresenta, existe a possibilidade do surgimento de uma estrutura martensítica, mas não aquela oriunda do resfriamento rápido, mas sim através da deformação, denominada Martensita Induzida por deformação (MID). Esta nova microestrutura aumenta a resistência mecânica, mas diferentemente da martensita oriunda do resfriamento rápido, não necessita que se realize a operação de revenimento. Este trabalho teve por objetivo avaliar diferentes graus de deformação de uma liga de aço inoxidável UNS S32205 e observar a formação da martensita induzida por deformação. Para a realização desta pesquisa foram realizados seis níveis de deformação, de 5% ate 30%, posteriormente analisadas através de microscopia óptica e de varredura, mapeamento de elementos e microdureza, comparando com a amostra não deformada. Os resultados indicaram que ao nível de 5% de deformação não é possível observar a martensita induzida por deformação ao microscópio óptico mas é possível identificar através do microscópio eletrônico de varredura, através da detecção de elétrons retroespalhados. Somente após a deformação equivalente a 15% do aço inoxidável dúplex foi possível identificar MID via microscopia óptica. Em todos os níveis de deformação foi possível detectar a martensita induzida por deformação, sendo a imagem gerada pelos elétrons retrospalhados foi a que apresentou melhor resultado. Os níveis de dureza demonstram que a partir de 5% de deformação do aço inox dúplex já surge a martensita induzida por deformação.
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Estimativa do intervalo de tempo entre as paradas de decoking em fornos de pirólise
(2011) Biehl, Luciano Volcanoglo; Strohaecker, Telmo Roberto; Cardoso, Paulo Henrique Sanchez; Teixeira, Cleiton Rodrigues
Os tubos que operam na pirólise de substâncias orgânicas sofrem degradação estrutural resultante dos mecanismos de carburização que, em geral, levam a falhas dos tubos. O tempo de vida dos tubos que operam no processo varia desde 10.000 horas até 40.000 horas, dependendo do grau de carburização sofrido durante a pirólise. Este trabalho teve como objetivo estimar o intervalo de tempo entre as paradas de decoking, relacionando as seguintes variáveis: difusão do carbono, temperatura, ferromagnetismo e a microestrutura formada. Foi realizada uma correlação entre a espessura carburizada e o respectivo campo magnético gerado pelos novos componentes intermetálicos. Os resultados indicaram que, para tubos que operam numa temperatura de 1050 graus Celsius, e tempo de operação até 10.000h, o tempo médio sugerido de paradas é de 435 horas. Já para um tubo que opera entre 10.000 horas e 20.000 horas, o tempo médio sugerido é de 370 horas. A estimativa do intervalo de tempo entre as paradas de decoking deve ser utilizada como uma ferramenta complementar ao controle do operador, e não como única medida do processo.
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Estimativa do intervalo de tempo entre as paradas de decoking em fornos de pirólise
(2011) Biehl, Luciano Volcanoglo; Strohaecker, Telmo Roberto; Cardoso, Paulo Henrique Sanchez; Teixeira, Cleiton Rodrigues
Os tubos que operam na pirólise de substâncias orgânicas sofrem degradação estrutural resultante dos mecanismos de carburização que, em geral, levam a falhas dos tubos. O tempo de vida dos tubos que operam no processo varia desde 10.000 horas até 40.000 horas, dependendo do grau de carburização sofrido durante a pirólise. Este trabalho teve como objetivo estimar o intervalo de tempo entre as paradas de decoking, relacionando as seguintes variáveis: difusão do carbono, temperatura, ferromagnetismo e a microestrutura formada. Foi realizada uma correlação entre a espessura carburizada e o respectivo campo magnético gerado pelos novos componentes intermetálicos. Os resultados indicaram que, para tubos que operam numa temperatura de 1050 graus Celsius, e tempo de operação até 10.000h, o tempo médio sugerido de paradas é de 435 horas. Já para um tubo que opera entre 10.000 horas e 20.000 horas, o tempo médio sugerido é de 370 horas. A estimativa do intervalo de tempo entre as paradas de decoking deve ser utilizada como uma ferramenta complementar ao controle do operador, e não como única medida do processo.
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Estudo comparativo do tratamento térmico de um ferro fundido nodular e um ferro fundido maleável com elevada taxa de resfriamento
(2019) Souza, Rafael Domingues de; Biehl, Luciano Volcanoglo; Souza, José
Os estudos de têmpera interrompida têm sido empregados como alternativa tecnológica aplicada nos ferros fundidos. Inicialmente, observou-se este fenômeno nos aços e, na sequência, foram desenvolvidas aplicações em ferros fundidos. Para o melhor entendimento dos efeitos da alta taxa de resfriamento, esta pesquisa teve por objetivos comparar o efeito desta alta taxa de resfriamento executado em um ferro fundido nodular em relação ao um ferro fundido maleável. Foram utilizados dois ferros fundidos, um nodular e um maleável, aplicado o tratamento de resfriamento de 80 graus Celsius por segundo, sendo realizado o resfriamento em óleo. Os resultados obtidos demonstraram que tanto as amostras de ferro fundido maleável, quanto as amostras de ferro fundido nodular tiveram aumentos substanciais da microdureza superficial, após a realização do tratamento em seus diferentes parâmetros. Houve formação de martensíta de alto carbono em todas as amostras analisadas. Os valores elevados de microdureza média foram descobertos no ferro fundido maleável e compreenderam 322 HV para o tempo de resfriamento de 7 segundos, 346 HV para o tempo de resfriamento de 8 segundos e 425 HV para o tempo de resfriamento de 9 segundos. Os valores elevados de microdureza média foram descobertos no ferro fundido nodular e compreenderam 461 HV para o tempo de resfriamento de 7 segundos, 579 HV para o tempo de resfriamento de 8 segundos e 653 HV para o tempo de resfriamento de 9 segundos. Não foram detectadas trincas nas amostras de ferros fundidos estudadas, representando uma alternativa tecnológica para a elevação da resistência mecânica dos ferros fundidos que foram estudados, porém estudos posteriores deveram ser feitos para confirmação do não aparecimento de trincas nos mesmos. Para trabalhos futuros, sugere-se a verificação das tensões residuais geradas neste processo ou aprofundar a investigação frente ao comportamento da têmpera interrompida em ferros fundidos cinzentos.
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Estudo da falha e proposição de um plano de inspeção e testes para trocadores de calor evaporativos utilizados em sistemas de refrigeração industrial
(2020) Coelho, Leandro Nunes; Biehl, Luciano Volcanoglo
O estudo das falhas de integridade estrutural, aliado com a necessidade de evolução dos padrões de fabricação e aceite técnico de equipamentos envolvendo refrigeração industrial por amônia no Brasil, vem se tornando uma necessidade em função dos graves acidentes envolvendo vazamentos de amônia e suas consequências para os colaboradores, perda de produtividade e repercussão na sociedade. O objetivo desta pesquisa foi estudar a falha ocorrida em um trocador de calor tipo evaporativo utilizado em sistemas de refrigeração industrial, de uma grande agroindústria, por meio da caracterização dos materiais empregados na sua fabricação e na análise das suas uniões soldadas, para identificar se a falha ocorreu em função dos materiais empregados, ou se houve alguma falha no processo de fabricação que contribuiu para o evento, e propor um plano de inspeção e testes, aplicado na etapa de fabricação para garantir a qualidade da fabricação e por consequência a segurança operacional. A metodologia utilizada foi a retirada da amostra do conjunto coletor – feixe tubular do equipamento, e após isso foram divididas em mais duas amostras uma do feixe tubular e outra do coletor composto por chapa conformada – chapa plana para a realização de quatro tipos de ensaio, espectrometria ótica , metalografia, tração e analise macrográfica para identificar se os materiais empregados ou os procedimentos de fabricação contribuíram para a falha do equipamento e após isso propor um plano de inspeção e teste capaz de bloquear as possíveis causas desta falha. Os resultados desta pesquisa indicaram que as propriedades mecânicas estavam de acordo com as normativas aplicadas para materiais empregados na fabricação de equipamentos sujeitos a pressão interna, já o ensaio metalúrgico de macrografia realizado, indicou falhas construtivas e defeitos de soldagem que ocasionaram a falha do equipamento. E em relação ao plano de inspeção e teste proposto neste trabalho, composto por um roteiro sistemático de checagem baseado em normas, documentações de projetos, certificação de materiais, qualificação do pessoal envolvido na fabricação e em conjunto ensaios não destrutivos aplicado durante o processo de fabricação, foi um diferencial deste trabalho, porque permitiu identificar e bloquear as causas da falha apresentadas e evoluir o padrão técnico aceitável de equipamentos para refrigeração por meio de amônia para a agroindústria no Brasil.
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Um estudo da influência de tratamentos de passivação na resistência à corrosão por pites de exemplares das cinco famílias de aços inoxidáveis
(2016) Santos Junior, Adilar Gonçalves dos; Biehl, Luciano Volcanoglo
Os aços inoxidáveis são materiais metálicos reconhecidos pela sua excelente resistência à corrosão quando comparados aos aços convencionais. Entretanto essas ligas não são imunes a esse tipo de dano, sendo suscetíveis principalmente a corrosão por pites. Além disso quando se abre o leque dos diferentes tipos de aços inoxidáveis, a resistência à corrosão por pites varia de acordo com a composição da liga e/ou conforme o processo de fabricação para obtenção do produto final, incluso aqui o tratamento da superfície. Nesse contexto o presente trabalho avaliou a influência sobre a resistência à corrosão por pites dos tratamentos de superfície de desbaste mecânico (lixamento até granulometria n° 600), passivação química (banho em soluções de HNO3) e eletropolimento (solução 1/1 de ácidos fosfórico e sulfúrico) de aços inoxidáveis das cinco famílias: aço martensítico AISI 410, aço ferrítico AISI 430, aço austenítico AISI 316L, aço dúplex 2205 e aço endurecível por precipitação 17-4 PH. A avaliação da resistência à corrosão por pites foi feita de acordo com três ensaios distintos: eletroquímico (ASTM G61), imersão (ASTM G48) e névoa salina (ASTM B117). Dos três procedimentos adotados os resultados mais significativos foram obtidos no ensaio eletroquímico, pois os resultados provenientes do ensaio de imersão não foram eficientes na avaliação dos diferentes tratamentos de superfície e o ensaio de névoa salina não foi agressivo o suficiente para causar o ataque por pites em nenhum dos aços estudados. Nos ensaios eletroquímicos de polarização cíclica para o tratamento de superfície convencional de desbaste mecânico os resultados obtidos de potencial de pite Ep foram os seguintes: aço dúplex 2205 Ep = 1.093 mV, aço AISI 316L Ep = 439 mV, aço AISI 430 Ep = 245 mV, aço 17-4 PH Ep = 201 mV e aço AISI 410 Ep = 172 mV. Essa classificação seguiu o que é determinado pela composição química conforme os índices PREN e MARC. Porém quando os tratamentos de superfície para passivação são levados em consideração a classificação é alterada para a maioria dos aços estudados, indicando que a resistência à corrosão por pites deixa de ser governada somente pela composição química e passa a ser fortemente influenciada pelas características da superfície provenientes dos tratamentos de passivação química e eletropolimento.
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Estudo do comportamento do aço AISI 314 em altas temperaturas e atmosfera a base de hidrocarbonetos
(2019) Lopes, Rodrigo Silva; Biehl, Luciano Volcanoglo
Neste trabalho foi estudado o comportamento do aço AISI 314 em altas temperaturas em atmosfera a base de hidrocarbonetos. O aço AISI 314 apresenta um elevado teor de silício em sua composição química, aumentando a resistência à oxidação em elevadas temperaturas. O material objeto do presente trabalho constitui-se de elo de metal, componente de esteira transportadora em forno de tratamento térmico. O objetivo deste estudo foi avaliar o comportamento deste aço em atmosfera rica em hidrocarbonetos dealta temperatura e indicar os motivos que o levaram a ruptura. Para tal, o material foi submetido à espectrometria de emissão óptica para a determinação de seus elementos químicos, do material original e após seu uso em serviço. Este material trabalhava a uma temperatura de 1200 ºC, em uma atmosfera rica em hidrocarbonetos. Foi realizado ensaio de microdureza Vickers, onde foi constatado diminuição da dureza no sentido da superfície em direção ao núcleo. Posteriormente foram obtidas imagens em microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura, além da análise por espectroscopia deenergia dispersiva (EDS), onde se pôde observar pontualmente a presença de segregações em uma determinada porção selecionada, assim como a precipitação de carbonetos de cromo. Também foi avaliada a corrosão em um ensaio de corrosão por imersão, onde o material apresentou corrosão em 72h em uma solução de NaCl. A partir dos resultados obtidos concluiu-se que, em virtude da sensitização, que ocasionou a segregação do silício, encontrada no balanço químico do aço, houve a formação de precipitados em contornos de grãos, reduzindo a resistência à corrosão das amostras estudadas e fragilizando-as, ocasionando a falha do material em serviço.