EE – Mestrado em Engenharia Mecânica
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Resultados da Pesquisa
- ItemEfeito 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 VolcanogloA 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.
- ItemEfeito da oscilação magnética do arco na microestrutura e na geometria do cordão de revestimento de aço inoxidável depositados por soldagem TIG(2016) Passos, Thais Andrezza dos; Araújo, Douglas Bezerra deO uso de dispositivos para desenvolver processos de soldagem a fim de agregar novas possibilidades de melhoria no produto final é de suma importância para indústria metal-mecânica. A oscilação magnética do arco controlada através da aplicação de um campo magnético externo ao arco surge como uma das formas de alteração da microestrutura dos cordões de solda. Desta forma, o presente trabalho propõe verificar o efeito da oscilação magnética transversal e longitudinalmente à direção de soldagem sobre a microestrutura de depósitos de aço inoxidável austenítico (ER 316LSi) sobre aço comum ao carbono, aplicados pelo processo TIG (Tungsten Inert Gas). Para tanto, caracterizou-se a deflexão magnética do arco em função da corrente de soldagem, distância eletrodo-peça (DEP), distância eletroímã-eletrodo (DEE) e tensão de alimentação do eletroímã. Posteriormente foram realizadas amostras variando-se a amplitude da deflexão e a frequência de oscilação a fim de avaliar o resultado na morfologia do cordão e em sua microestrutura. Os depósitos tiveram suas seções transversais analisadas por meio de um microscópio óptico. Os resultados mostraram que a frequência de oscilação não influência na microestrutura, porém apresenta influência na geometria do depósito.
- ItemEstudo dos efeitos do tratamento de boretação no processo de soldagem TIG de um aço de baixo teor de carbono(2016) Pollnow, Edilson Nunes; Araújo, Douglas Bezerra deOs estudos na área da engenharia de superfícies recebem grande importância devido ao aprimoramento que as modificações superficiais fornecem aos materiais. Com um mercado global que tem a necessidade de proporcionar as peças e equipamentos maior vida útil com baixo custo, para suportar solicitações severas e assim manter seu alto desempenho, os tratamentos superficiais tornam o que se pensava impossível em realidade. Entre os tratamentos superficiais que têm recebido atenção e é objeto deste trabalho temos o processo termoquímico de boretação. O processo de boretação consiste em saturar com boro a superfície de aços e ligas metálicas. Essa saturação fornece a superfície um incremento de propriedades não intrínsecas ao metal de base tais como: dureza, resistência à abrasão e corrosão. Embora as propriedades dos aços boretado já tenham sido estudadas, os efeitos que o processo de boretação exerce nos aços durante ou posteriormente aos processos de soldagem não são conhecidos. É objetivo deste trabalho avaliar os efeitos do tratamento de boretação no processo de soldagem TIG de um aço de baixo teor de carbono. Este estudo partiu por duas vias diferentes de abordagem: a primeira que é caracterizar o efeito da camada boretada sobre a soldabilidade do aço de baixo carbono e a segunda via que é avaliar os efeitos do processo de boretação sobre o cordão de solda. Os resultados apontam uma boa soldabilidade metalúrgica, com dureza coerente ao esperado. A boretação do cordão de solda tende a aumentar a ductilidade do metal de base, pois nas temperaturas de estudo, o aço SAE 1015 passa pelos processos de recozimento ou de normalização.
- ItemSinterização de pós metálicos elementares para a obtenção de uma liga inconel para utilização na indústria metal-mecânica(2017) Averú, Alima Carlos; Biehl, Luciano VolcanogloInvestir na tecnologia para alcance de uma boa eficiência e eficácia de processos produtivos constitui uma das tarefas fundamentais e com impacto positivo na produtividade, custos e qualidade do produto para a indústria metal-mecânica em geral e em particular da República de Moçambique. Estimulado pelos avanços tecnológicos, através do desenvolvimento de ligas formadas de pó, lubrificantes e métodos de produção de peças, a utilização da metalurgia do pó na produção de componentes metal-mecânicos reduz o custo total de produção, devido ao menor disperdício quando comparado a outros processos de fabricação mecânica. No entanto, dependendo da aplicação e da composição química, as superligas de Níquel podem ser fabricadas por processos como forjamento, fundição, laminação e por metalurgia do pó, e o processo de fabricação de materiais metal-mecânicos por metalurgia do pó é caracterizada essencialmente pela aplicação de suficiente temperatura para que haja a difusão de átomos na estrutura, gerando união das partículas, união essa denominado no final por sinterização. Este trabalho teve como objetivo principal a formação de uma liga inconel pela sinterização de pós metálicos elementares. Para avaliar a coerência dos pós de Níquel, Ferro e Cromo usados como material para obtenção da liga inconel 600, foram submetidos a análise em microscópio eletrônico de varredura aliada a sonda de espectrometria de energia dispersiva, como também, foram analisadas por difração de raio x. Pelos resultados obtidos nessas análises, confirmou-se que estavam qualitativamente aceitáveis para usa-los. Tiveram 2 formas amostrais dos sinterizados, 4 corpos de prova com mistura e outros 4 sem mistura, compactados por 1550MPa e 950MPa, respectivamente, todos sinterizados a 1200oC em um forno a vácuo do tipo EDG 3000, em atmosfera controlada. Para cada 2 corpos de prova, foram sinterizados por 90 minutos, 180 minutos, 270 e por 360 minutos. Após o termino de sinterização, os sinterizados foram arrefecidos ao ar em temperatura ambiente, submetidos a preparação metalografica e depois caraterizados metalurgicamente e mecanicamente onde para isso foram feitas análises de espectrometria de energia dispersiva acoplado ao microscópio eletrônico de varredura e feitos ensaios de dureza vickers em todas 8 amostras. Pelos resultados das análises realizadas, o corpo de prova com mistura e sinterizada por 360, e, o corpo de prova sem mistura e sinterizada por 270 minutos apresentaram melhores resultados metalúrgicos em relação aos outros, mas, mecanicamente todos os corpos de prova revelaram-se com boa dureza vickers. Com tudo, o presente trabalho obteve a liga inconel 600, comprovando a capacidade de fabricação de componentes metálicos por sinterização de pós elementares pela metodologia empregada neste trabalho.
- ItemAvaliação de uma versão modificada da técnica de TOE Grinding no aprimoramento da vida em fadiga para juntas em T de aço inoxidável AISI 316 L carregadas longetudinalmente(2017) Funes, Gabriel Xavier; Bianchi, Kleber Eduardo; Almeida, William RamiresOs problemas devido à fadiga em componentes mecânicos e estruturais têm sido tema recorrente de investigações na indústria e no meio científico. Por diversos fatores inerentemente associados ao próprio processo de fabricação da união, tais problemas são ainda mais preocupantes no caso de juntas soldadas. Por esse motivo, estudos têm sido realizados ao longo dos anos com objetivo de desenvolver técnicas que propiciem aumento da vida em fadiga desse tipo de união. Dentre essas técnicas se destacam os procedimentos pós- soldagem, aplicados a toda a peça ou a uma região específica do cordão de solda. Ao longo do presente estudo é realizada a análise do efeito de uma dessas técnicas, o toe grinding, que consiste na usinagem localizada do pé do cordão de solda em prol de uma melhoria geométrica. No presente trabalho é apresentada uma versão modificada do processo usual, a qual é aplicada a uma união em T, cuja nervura não sofre carregamento, fabricada em aço inoxidável AISI 316 L. A nervura foi unida à placa-base por filetes de solda gerados por processo MAG (GMAW - Gas Metal Arc Welding). A avaliação de desempenho em fadiga se deu por meio do levantamento das curvas S-N, obtidas sob carga axial repetida, para dois grupos de corpos de prova: o primeiro apresentando a geometria usual dos filetes, sem qualquer modificação, e o segundo com cordões que sofreram o toe grinding. Além de verificar a influência desse processo com relação à vida em fadiga das uniões, também foram observados alguns outros aspectos, como a iniciação do mecanismo de falha destes componentes, o fator de concentração de tensão macrogeométrico na extremidade do cordão de solda e a influência das tensões residuais sobre os resultados. Por fim, os ensaios de fadiga, apresentados na forma de diagramas S-N, mostraram que por meio da aplicação da técnica pode-se alcançar valores consideravelmente maiores de ciclos até a falha, em torno de 60% para uma vida de 2 milhões de ciclos. Tal resultado indica que essa técnica, quando bem executada, permite um incremento significativo na vida em fadiga de uniões em T soldadas por meio de filetes, sujeitos a uma carga dinâmica longitudinal, quando no regime de alto ciclo.
- ItemDeterminação de curvas de fadiga em uniões soldadas do aço inoxidável AISI 316L(2015) Milech, Fábio Brongar; Bianchi, Kleber EduardoOs aços inoxidáveis têm sido cada vez mais empregados em estruturas de engenharia, pois atualmente estão disponíveis no mercado ligas que aliam boa soldabilidade, resistência mecânica e à corrosão. Os pontos críticos dessas estruturas usualmente são as uniões e a fadiga é um fator importante a ser considerado. No caso de uniões soldadas, o processo de dimensionamento deve ser particularmente criterioso, pois nesses pontos há a possibilidade da presença de elevado nível de tensões residuais e de descontinuidades, resultantes do próprio processo de soldagem. Assim, o presente trabalho visou inicialmente obter as curvas de fadiga do aço inoxidável AISI 316 L, para uma união soldada de topo com carregamento transversal, em três condições distintas: a) corpos de prova sem solda, b) corpos de prova com cordão em bruto e c) corpos de prova com cordão usinado para retirada dos reforços de face e raiz. Posteriormente, os resultados foram comparados com os dados provenientes nas normas Eurocode 3 – seção 1.9 (1991) e AWS D1.1 (2010), bem como as recomendações do IIW (HOBBACHER, 2008). Nesse contexto, placas de teste do aço inoxidável AISI 316 L de 6 mm de espessura foram soldadas em passe único, por meio de uma junta transversal ao sentido de laminação, e posteriormente usinadas para dar a forma final aos corpos de prova, seguindo as normas que regem os ensaios de fadiga em uniões soldadas. Foram realizados ensaios metalográficos e de resistência mecânica das uniões, visando sua validação. Tais ensaios evidenciaram a integridade do cordão e ausência de descontinuidades importantes. Em sequência, os corpos de prova sofreram testes com carga repetida em máquina servohidráulica, para levantamento dos diagramas S-N. Para as três condições de ensaios, a vida em fadiga dos corpos de prova superou os valores sugeridos pelas normas e recomendação citadas. Os resultados foram ainda mais expressivos nos corpos de prova que tiveram os reforços usinados, obtendo-se uma vida em fadiga substancialmente superior aos corpos de prova soldados. Dessa forma, verificou-se que o emprego de uma técnica de pós-soldagem relativamente simples (a retirada dos reforços de face e raiz) resultou num incremento importante na vida em fadiga dos corpos de prova. Por fim, todos os resultados obtidos levam a crer que os aços inoxidáveis deveriam ser tratados, nas normas e recomendações que regem o projeto de uniões soldadas, como um grupo à parte dos aços estruturais e patináveis.
- ItemInfluência do número de passes e do grau de restrição na distorção angular em soldagem MIG/MAG dos aços inoxidáveis 304L e 316L(2015) Silva, Maurício de Oliveira; Araújo, Douglas Bezerra deAtualmente a utilização do aço inoxidável, vem ganhando cada vez mais espaço devido a sua excelente resistência à corrosão, acabamento superficial, capacidade de conformação e soldabilidade. Na indústria o mesmo está presente nas mais variadas aplicações como tubos, tanques, reatores, colunas de destilação, trocadores de calor e condensadores. A utilização dos aços inoxidáveis está ligada diretamente a processos de fabricação que, de alguma forma, podem gerar descontinuidades ou alterações de forma ou microestruturais. Os processos de soldagem são um destes processos que, por terem aplicações localizadas de calor podem gerar as distorções da estrutura. Estas distorções provocam grandes perdas econômicas por impossibilitar a montagem de estruturas e por promover mudanças indesejadas na geometria das peças. O nível de distorção causado na estrutura soldada depende de diversos fatores. Desta forma, foi feito um estudo sobre a influência do número de passes e do grau de restrição na distorção angular das placas de teste utilizando o processo MIG/MAG em chapas de aços inoxidáveis 304L e 316L. De acordo com os resultados obtidos, tanto o número de passes para formação da solda quanto o nível de restrição imposto ao material influencia o nível de distorção angular.
- ItemAvaliação do comportamento do aço ASTM 131AH36 submetido a multipasses de deposição por soldagem SMAW e criogenia(2019) Silva Junior, Marcos Fernando da; Medeiros, Jorge Luís Braz; Souza, José deEmpregado na construção de cascos em plataformas de petróleo, o aço ASTM A131 Grau AH36 pode apresentar problemas na integralidade estrutural devido as perdas das propriedades mecânicas ocasionadas pelos ciclos térmicos da soldagem. Neste intuito é importante conhecer a microestrutura do material e como a mesma pode se comportar durante este processo. Um dos aspectos tecnológicos de grande importância na área de soldagem refere-se a metalurgia da soldagem na Zona de fusão (Z.F.) e Zona termicamente afetada (ZTA). Estas regiões podem ser influenciadas por fatores como tensões residuais a partir de origens térmica, presença de microestruturas indesejadas, nucleação de trincas e anisotropias. Este trabalho justifica-se pela possibilidade do desenvolvimento de parâmetros que podem minimizar os efeitos das taxas de resfriamento, utilizando-se o calor armazenado no cordão de solda, como efeito de um “alto” revenimento desta região. Como o material base, caracteriza-se como sendo capaz de ancorar crescimento de grão, existe a associação com a melhora na tenacidade da região soldada. Objetivou se este trabalho realizar um estudo sobre o comportamento metalúrgico do aço ASTM 131 AH36 microligado, após aplicação de múltiplos passes de deposição por soldagem utilizando o processo SMAW e criogenia. Para isso foi preciso a obtenção das características químicas e físicas do metal base, foram determinados alguns parâmetros para posterior etapa. Preparação dos corpos de prova, esta etapa inclui o corte e usinagens dos corpos de prova que seguiu as características geométricas especificas de acordo com as normas. Soldagem dos corpos de provas, esta etapa consistiu em soldar os CP em condições paramétricas, ponteamento, passe de raiz, passe de enchimento, passe de cobertura, passe de acabamento. Análise após soldagem, nesta etapa foi retirada três amostras de cada corpo de prova, destes, três foi encaminhado para tratamento criogênico, realizados ensaios metalográficos e mecânicos nos perfis enfoco (ZTA). Por fim, foi feito uma comparação e avaliação do comportamento do material através dos resultados obtidos nas etapas anteriores.
- ItemCaracterísticas tecnológicas de painéis com fibras de madeira de eucalipto reforçados com nanocelulose(2017) Morais Júnior, Rui Rosa de; Murray, Henara Lillian Costa; Ferreira, Érika da SilvaA madeira é um material compósito de origem natural, composta principalmente por três cadeias poliméricas distintas: celulose, hemicelulose e lignina. Celulose, a base estrutural das células vegetais é muito abundante e possui um vasto uso tecnológico. Nanocristais de celulose (NCC) ou nanocelulose são os domínios cristalinos das fontes celulósicas e vêm sendo aplicados como reforço em matrizes poliméricas. NCC são consideradas partículas promissoras no preparo de nanocompósitos, devido a sua alta rigidez, resistência mecânica e baixa densidade quando comparadas com outros materiais de reforço comumente usados. Reforços com NCC são, particularmente, relevantes no desenvolvimento de novas tecnologias para a produção de painéis de madeira estruturais. Entre os painéis, os fabricados com fibras de média densidade (MDF) apresentam uma boa combinação de acabamento superficial, usinabilidade e resistência mecânica. Na tentativa de melhorar a qualidade dos painéis MDF, esse trabalho tem como objetivo avaliar as características tecnológicas de painéis MDF reforçados com nanocelulose em diferentes concentrações (0%, 2%, 4% e 6%), em relação ao peso seco da resina ureia formaldeído (UF). Para esse fim, foram realizados ensaios de tração perpendicular, flexão estática e dureza Shore D para a análise das propriedades mecânicas. Para as características superficiais foram realizadas medidas da topografia da superfície e da taxa de desgaste abrasivo. Os resultados mostraram que a incorporação de nanocelulose em baixas quantidades afetou negativamente a adesão da resina UF nas fibras, reduzindo a continuidade da matriz UF e, consequentemente, comprometendo as propriedades mecânicas. No entanto, não foram observadas diferenças significativas nas características superficiais, embora na análise da microestrutura das amostras desgastadas, observou-se desgaste mais severo nas regiões onde a matriz UF estava descontínua. Entretanto, algumas propriedades como o módulo de ruptura e dureza apresentaram uma tendência de crescimento com a incorporação de quantidades maiores de nanocelulose.
- ItemEstudo dos mecanismos de transformação da austenita retida nos processos de cementação de aços baixa liga por diferentes processo (shot peneeing, subzero e crionênico)(2017) Fonseca, Marcelo Gautério; Medeiros, Jorge Luís BrazEste trabalho foi desenvolvido com a finalidade de avaliar os mecanismos de transformação da austenita retida em amostras de aço DIN 20MnCr5 cementado, temperado e revenido, foram realizados dois processos de shot peening, um dinâmico com porta amostra rotativo de 6 rpm e outro estático. A temperatura utilizada no processo criogênico foi a do Nitrogênio Líquido de -196°C pelo período de duas horas, para a tratamento subzero foi utilizado um ultrafreezer a temperatura de -80°C por um período de quinze horas, para cada um dos processos foram retiradas três amostras para análise, para análise da fração de austenita retida nas amostras foram realizados testes de microdureza, Metalografia Ótica e Mev para análise de comparação com amostras de referências. Para realização do shot peening foi desenvolvido um equipamento na Escola de Engenharia devidamente apropriado para os tipos de amostras utilizadas e com os devidos parâmetros de controles necessário. Para a análise quantitativa foi utilizada analises de imagem em microscópio ótico e recursos de programas de análise de fases e testes de microdureza. Os resultados obtidos foram de 32,32% de austenita retida para as amostras de referência após cementação, tempera e revenimento, de 22,1% de austenita retida para as amostras após o shot peening dinâmico, de 6,04% de austenita retida para as amostras após o shot peening estático, de 5,17% de austenita retida para as amostras após o tratamento subzero e 2,7% de austenita retida para as amostras tratadas em Nitrogênio líquido, todos os processos obtiveram uma redução no percentual de austenita retida.