Materiais e Processos

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Navegando Materiais e Processos por Orientador "Delijaicov, Sergio"

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    Análise da integridade superficial no torneamento endurecido do aço AISI 4317 cementado
    (2013) Branco, Felipe Kulig
    Este trabalho teve como objetivo a analise da integridade superficial do material AISI 4317, cementado, temperado e revenido de dureza media de 59 HRC sujeito ao torneamento de acabamento utilizando pastilhas de CBN (nitreto cubido de boro), variando tres parametros de usinagem, sendo eles velocidade de corte, avanco e profundidade de corte. A caracterizacao da integridade superficial deu-se atraves do estudo da rugosidade media Ra, das tensoes residuais e analise da camada superficial afetada termomecanicamente devido ao processo de usinagem, correlacionadas com as respectivas forcas de usinagem. O planejamento experimental escolhido foi o central composto, comumente utilizado para experimento envolvendo processos de usinagem. As variaveis dependentes, esforcos de usinagem, rugosidade, tensoes residuais e camada superficial afetada, foram associadas estatisticamente as variaveis independentes, velocidade de corte, avanco e profundidade de corte, atraves do programa ¡§Statistica¡¨. As rugosidades medias obtidas variaram 0,32 a 2,80 Ým. O estudo das tensoes residuais indicou que o torneamento introduziu altas tensoes residuais compressivas na subsuperficie das amostras, caracteristica que aumenta a vida a fadiga e minimiza o aparecimento de trincas na superficie e subsuperficie do material. Camadas afetadas foram identificadas na superficie das amostras, verificadas a partir de ensaios metalograficos, apos a usinagem, fenomeno que tende a degenerar a integridade superficial, podendo ser eliminada utilizando processos de superacabamento, ja que pequenas camadas foram encontradas, variando de 1,1 a 5,1 Ým. Dentre as componentes da forca de usinagem, a forca de penetracao foi a que apresentou o maior modulo. Os menores valores das variaveis independentes representaram os parametros de usinagem responsaveis pelas condicoes otimizadas das variaveis dependentes que representam a integridade superficial do aco AISI 4317 torneado depois de cementado-temperado-revenido.
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    Análise de tensões residuais, integridade superficial e forças de usinagem no fresamento do topo de aço SAE 4340 endurecido
    (2009) Banin Júnior, J. R.
    Este trabalho teve o objetivo de estudo das influencias dos parâmetros de corte (velocidade de corte, avanço por dente e profundidade de corte) sobre a integridade superficial de corpos de prova prismáticos de aço SAE 4340 endurecidos a 52 HRC, durante o fresamento de topo, com o uso de ferramentas convencionais de Metal Duro com cobertura. As características da integridade da superfície analisadas foram: rugosidade da superficie, camada branca e tensões residuais. As forças de corte foram medidas através de um dinamômetro tri-direcional, acoplado à mesa da máquina utilizada e com a aquisição dos dados feita pelo Sistema Spider - Catman da HBM. A fase experimental foi planejada e realizada através de um delineamento composto central e analisada pelo software "Statistica". As tensões residuais foram medidas pela técnica do furo cego incremental e interpretadas pelo método Integral com o auxílio do software H-Drill. Os resultaos demonstram que a profundidade de corte foi o parâmetro que mais influencioi nas forças de corte. No que diz respeito à integridade superficial, a rugosidade da superfície apresentou valores de rugosidade "Ra" soemnte encontrados em processos de usinagem mais fina, como a retífica ou mesmo a lapidação. Constatou-se a presença de camada branca, em todos os corpos de prova, porém, com pequenas variações de espessura. As tensões residuais, na maioria dos corpos de prova, mostraram-se positivas na superfície dos corpos de prova e fortemente compressivas na superfície. Não foi observada correlação entre as forças de corte e a integridade superficial no nível de confiança usado neste trabalho
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    Avaliação da Anisotropia em chapas de aço de baixo carbono SAE 1006, extra low carbon e aços livres de intersticiais
    (2011) Simião, Mauricio
    Esta pesquisa tem como objetivo caracterizar três tipos de aço de baixo carbono em termos de propriedades mecânicas, parâmetros de estampabilidade (anisotropia normal, média e planar) e suas características microestruturais. As ligas analisadas foram um aço da classe SAE 1006, um aço com valor de carbono extra baixo (Extra Low Carbon) e um liga de aço livre de intersticiais (IF) estabilizado ao nióbio. A microestrutura, propriedades mecânicas, coeficiente de anisotropia normal, médio e planar foram considerados para avaliar as ligas de aço estudadas com relação às operações de estampagem. O aço livre de intersticiais (IF) estabilizado ao nióbio apresentou os valores mais elevados de anisotropia média indicando que este aço é a melhor escolha para operações de estampagem onde prevalece o embutimento. O valor para o coeficiente de anisotropia planar dos aços extra low carbon (ELC) indica que também esta classe de aços apresenta menor formação de orelhas. O aço SAE 1006 apresentou seus valores abaixo das duas outras ligas em anisotropia média e planar, indicando que esta liga pode possuir grande tendência na formação de orelhas em operações de estampagem onde prevalece o embutimento.
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    Caracterização da superfície e propriedades mecânicas da soldagem por atrito linear em juntas tri-dissimilares com ligas de alumínio e liga de titânio
    (2016) Yakabu, D. Y.
    A busca por estruturas mais leves e resistentes contribuiu para o desenvolvimento de métodos de solda eficazes, dentre eles, a solda por atrito linear, que é uma técnica recente e patenteada em 1991. A indústria ainda é cautelosa com o uso desta técnica, e atualmente diversos estudos voltados ao melhor conhecimento da técnica estão sendo realizados. A solda é realizada por meio do atrito entre uma ferramenta rotativa e os materiais a serem soldados. Dentre as vantagens que a técnica proporciona, encontram-se a capacidade de realizar a solda entre as ligas de alumínio séries 2xxx e 7xxx e entre materiais de composições químicas diferentes. Neste trabalho foi estudada a junção tri-dissimilar entre as ligas de alumínio 2024-T4 e 7475-T6 com a liga de titânio Ti6Al4V. As ligas de alumínio foram posicionadas na parte superior da solda, formando uma solda do tipo topo. A liga de titânio foi posicionada na parte inferior da solda, formando uma solda do tipo sobreposto com as ligas de alumínio. Os parâmetros de rotação, avanço e ângulo da solda foram definidos, seguindo um planejamento experimental central composto com dois níveis de variação. A análise da influência destes parâmetros foi realizada por meio da avaliação da integridade superficial da solda com a medição da tensão residual, microdureza e limite de resistência pelo ensaio de tração. Além desses parâmetros, as forças de apoio e avanço, o torque e a temperatura foram monitoradas e posteriormente analisadas. A tensão residual foi medida no alumínio com a técnica do furo cego e no titânio com a difração de raios X. A tensão residual no alumínio apresentou valores positivos na superfície e a medida que a profundidade aumentou, a tensão reduziu chegando a valores próximos de zero e até negativos. No titânio, a tensão residual mostrou grande influência com a temperatura, onde altas temperaturas resultaram em baixa tensão. A microdureza no titânio não apresentou correlação com as variáveis. Por meio dos ensaios de tração, o limite de resistência da solda foi comparado com os metais base, onde foi possível obter soldas com o limite de resistência superior ao AA2024.A análise de otimização, correlacionando todas as variáveis analisadas resultou em um coeficiente de desejabilidade de 0,73, com a rotação de 964 RPM, avanço de 40 mm/min e ângulo de 1,6º.
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    Dureza e tensões residuais em chapas espessas e dissimilares de alumínio soldadas por atrito linear e mistura (salm) utilizando os métodos por carretel, superior, inferior e duplo passe
    (2022) Pinto, G. C.
    O processo de soldagem por atrito e mistura linear (SALM) ou Friction Stir Welding (FSW) foi desenvolvido por Thomas Wayne no The Welding Institute (TWI) em 1991, trazendo como característica principal o fato de se dar sem que o material a ser soldado atinja o seu ponto de fusão. O SALM vem sendo amplamente estudado com grande foco na indústria aeronáutica e aeroespacial, em ligas de alumínio da série AA 7XXX que antes não eram soldáveis por métodos convencionais. Este trabalho foca no estudo e comparação características mecânicas de chapas de alumínio dissimilares AA7181 – T7651 e AA7475 – T7351 de 12 mm de espessura, soldadas pelo processo de FSW através dos métodos por carretel, superior, inferior e duplo passe. Após soldagem das chapas, com parâmetros predefinidos e indicados pela literatura, foram retirados corpos de prova para posterior análise e ensaios. Foram realizados ensaios como o de tensão residual pelo método do furo cego, microdureza Vickers e análise metalográfica. Foi observado na medição de dureza uma distribuição característica em forma de “W”, onde o maior valor de dureza encontrado foi de 190 HV para o método superior, inferior e duplo passe, enquanto que o menor valor encontrado foi de 115 HV para o método do carretel. A análise de tensões residuais revelou que o método do carretel leva aos menores valores de tensões residuais trativas, com um máximo de 185 MPa e o método de duplo passe leva aos maiores valores de tensões residuais trativas, com um máximo de 233 MPa
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    Efeito dos parâmetros de soldagem por atrito linear (FSW) nas tensões residuais, dureza e microestrutura em juntas de aço ao boro 22MnB5
    (2021) Vittorini, Eduardo
    Desenvolvido em 1991 pelo Dr. Wayne M. Thomas, pesquisador do The Welding Institute (TWI), a soldagem linear por atrito (SLA) ou Friction Stir Welding (FSW) é um processo de soldagem de estado sólido, fazendo uso de temperatura e principalmente deformação plástica. Desenvolvido primeiramente para soldagem de ligas de alumínio, o processo foi ganhando destaque ao longo dos anos devido a sua versatilidade, segurança, baixa geração de resíduos e capacidade de soldar materiais que os métodos de solda por fusão não conseguem, criando possibilidades totalmente novas para diversos ramos da indústria, como a aeroespacial, automotiva e militar. Adicionalmente, o processo promove uma série de vantagens para a microestrutura do material em relação a métodos convencionais: preserva as propriedades mecânicas, refina os grãos e gera uma pequena zona termicamente afetada (ZTA). Este trabalho identificou uma janela de parâmetros para a solda de ligas 22MnB5 com rotação de 500 rpm e velocidade de avanço de 60 mm/min. Além disso, investigou o impacto desse processo nas tensões residuais, microestrutura e dureza. Percebeu-se grande dependência da correta usinagem da ferramenta para a obtenção de uma solda com qualidade, além do aumento da vida útil da mesma. Encontrou-se, para a microdureza, um aumento da faixa de 200 % em relação ao metal base, aumento esse que começa a ocorrer já na zona de ZTA. Identificou-se que mesmo tendo atingido a temperatura de austenitização do material durante a solda, ainda é preciso encontrar uma janela de parâmetros que gere um aporte térmico maior e que possa garantir a transformação de toda fase austenítica para martensita por toda a peça, sem necessitar de tratamentos térmicos posteriores. A tensão residual encontrada na zona de mistura do material chegou bem próxima ao valor da tensão de escoamento do metal base, 82 %
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    Efeito dos processos de laminação manual e laminação termomecânica nas propriedades mecânicas de material compósito carbono-epóxi
    (2022) Recicar, Gustavo Lima
    Os processos de manufatura de materiais compósitos estão em constante evolução devido a crescente demanda por materiais com propriedades e características mais específicas e por métodos que sejam mais eficientes, aliando baixo custo a alta produtividade. O processo de conformação termomecânica, que utiliza forças de compressão para melhorar as características estruturais do compósito, é uma alternativa ao processo de laminação manual, que emprega apenas o vácuo para esta finalidade. O entendimento da influência dos parâmetros de processamento termomecânico torna-se essencial para que se obtenha dados que possam ser utilizados futuramente em simulações e na otimização do processo. O presente trabalho teve como finalidade verificar a existência de possíveis efeitos decorrentes do processo de laminação termomecânica sobre as propriedades mecânicas à tração de um material compósito Carbono/Epóxi. Para isso o Delineamento Central Composto foi selecionado como planejamento fatorial, tendo como variáveis independentes temperatura e pressão de compressão e variáveis dependentes o limite de resistência a tração e o módulo de elasticidade. O resultado deste experimento não evidenciou nenhuma influência por parte dos parâmetros de processo, a exceção da temperatura que gera influência sobre o limite de resistência. Em paralelo, as propriedades mecânicas do material processado termomecanicamente foram comparadas com um material que fora produzido por laminação manual. A variação nos valores das propriedades foi evidenciada com alterações entre 45% e 75%, comprovando as vantagens em se utilizar o processo de laminação termomecânica
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    Efeitos dos parâmetros de soldagem por atrito linear (FSW) nas tensões residuais, microdureza e microestrutura em juntas dissimilares de ligas AA2014-T3 e AA7475-T761
    (2016) Silva, P. A. O.
    A soldagem por atrito e mistura linear (SAL) com pino não consumível ou Friction Stir Welding (FSW) é um processo de soldagem de estado sólido, desenvolvido no The Welding Institute (TWI) em 1991 que é objeto de crescente estudo e utilização, especialmente nas indústrias aeronáutica e aeroespacial, devido à sua aplicabilidade em ligas de alumínio de alta resistência, como AA 2XXX e AA 7XXX que não são soldáveis por processos convencionais. Do ponto de vista microestrutual, a soldagem por atrito linear tem como vantagens a preservação das propriedades mecânicas do material, baixa distorção do material, preservação de elementos de liga, obtenção de grãos finos e equiaxiais, garantindo propriedades mecânicas elevadas e ductilidade. Além disso, o processo não gera fumos, não utiliza gases e consumíveis, sendo assim, superior do ponto de vista ambiental. Este trabalho apresenta os efeitos da variação dos parâmetros de soldagem nos esforços, temperatura, tensões residuais, microestrutura e microdureza Vickers para juntas dissimilares de AA2024-T3 e AA7475-T761. Os resultados experimentais mostraram que a solda por atrito linear possui uma grande faixa de estabilidade de parâmetros para resultados de temperatura e esforços desejados e que, é necessário garantir o aporte de calor satisfatório pela otimização dos parâmetros mais significativos - rotação (rpm) e avanço (mm/min) - para execução de uma solda livre de defeitos. Os perfis de microdureza indicaram o efeito da redução do tamanho de grão em direção à ZTMA, bem como o efeito da recristalização no nugget. Já os perfis de tensões residuais, mostraram o efeito da pressão exercida pelo ombro na zona afetada, o alívio de tensões por temperatura no núcleo e a restrição das tensões residuais as zonas afetadas pela solda.
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    Influência dos parâmetros do processo de fresamento sobre a integridade superficial e forças de corte do aço AISI H13 endurecido
    (2011) Trevelin, Ricardo
    As recentes melhorias na tecnologia construtiva das máquinas ferramenta, especialmente no que diz respsito à rigidez e precisão de posicionamento, aliadas ao advento de ferramentas de corte de cerâmicas e Nitreto Cúbico de Boro (CBN) tornaram possíveis a usinagem de aços endurecidos, utilizando ferramentas com aresta de corte definidas. O presente trabalho o estudo das influências dos parâmetros de usinagem (velocidade de corte, avanço por faca e profundidade de corte) sobre a integridade superficial e esforços de corte no aço AISI H13 endurecido a 54 HRC durante o fresamento, com a utilização de ferramentas de Nitreto Cúbico de Boro (CBN). As características da integridade superficial analisadas foram rugosidade e camada branca. Os esforços de corte foram medidos através de um dinamômetro tri-direcional acoplado à mesa da máquina e a aquisição de dados feita pelo Sistema Spider Catman da HBM. Os experimentos foram realizados e planejados através de um delineamento central composto e analisados pelo software "Statistica". Os resultados indicam que a força de penetração foi o parâmetro que mais teve influência nas forças de corte e na rugosidade. Os valores de rugosidade "RA" encontrados são semelhantes aos ocorridos em processos de usinagem de super-acabamento, possibilitando a substituição do processo de retífica por fresamento de aço endurecido. Não foi verificada a presença de camada branca em nenhum corpo-de-prova.
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    Redes neurais artificiais e planejamento fatorial:um estudo da integridade superficial do aço ABNT 52100 endurecido no processo de torneamento
    (2012) Paschoalinoto, N. W.
    O uso de redes neurais artificiais e planejamento fatorial, para o estudo da integridade superficial de peças de aço ABNT 52100 torneadas no estado endurecido, foram o foco deste trabalho. Os ensaios de torneamento foram efetuados de acordo com um planejamento experimental, utilizando-se três insertos distintos: Tipo-S (20o e 30o) e Tipo-T. Os testes foram executados em 60 amostras de aço ABNT 52100 com dureza média de 58,5 HRC. Os dados de corte (velocidade de corte, avanço e profundidade de penetração) utilizados no torneamento dos corpos de prova foram definidos como variáveis independentes da rede neural artificial e do planejamento fatorial e as forças de usinagem (força de avanço, força de corte e força de penetração) foram medidas com um transdutor tri-axial e definidas como variáveis dependentes. Após a usinagem mediram-se as rugosidades Ra e as tensões residuais circunferenciais, também nomeadas variáveis dependentes. As tensões residuais foram medidas pelo método da difração de raios-X. A análise metalográfica em todos os corpos de prova permitiu verificar a presença ou não da camada branca decorrente do processo da usinagem. Algumas configurações de redes neurais artificiais foram sugeridas, treinadas e testadas. Obteve-se grande aproximação entre os resultados experimentais e os previstos pelas redes. Um planejamento fatorial completo de três variáveis e dois níveis com dois pontos centrais e uma réplica foi utilizado para a análise estatística. Os resultados preditos pelas redes neurais propostas foram comparados com os resultados estatísticos fatoriais através da análise das respectivas variâncias. A otimização das respostas, predizendo a integridade superficial, em função das variáveis independentes para cada inserto foram obtidos por meio da função desirability e uso do programa Statistica. Os resultados mais significativos foram: as redes neurais propostas e o planejamento estatístico predizem as respostas de forma semelhante; o avanço foi a variável mais importante para a rugosidade; a velocidade de corte e a profundidade de penetração influenciaram significativamente as tensões residuais para o inserto do tipo S e o avanço e a profundidade de penetração para o inserto T. Constatou-se que o inserto tipo S com 30º favoreceu a formação da camada branca.
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    Solda a ponto por atrito e mistura em juntas similares de aço ao boro 22MnB5
    (2022) Queiroga, Felipe Araújo de
    A soldagem a ponto por atrito e mistura (FSSW), método de união no estado sólido que usa ferramenta não consumível, já se mostrou eficaz para a união de chapas de alumínio e vem como uma alternativa interessante ao método de soldagem por resistência (RSW). Com a crescente utilização de aços 22MnB5 conformados a quente na indústria automobilística, o método de FSSW pode ser justificado pois une as chapas ainda no estado sólido e, por isso, tem potencial de ajudar a evitar defeitos microestruturais como porosidade e microtrincas. Dado esse contexto, o objetivo deste trabalho foi estudar o FSSW em aços 22MnB5, propondo geometrias de ferramenta, cujo material é Nitreto Cúbico de Boro Policristalino (PCBN), e estudando a influência do diâmetro pino. Além disso, foram estudadas influências dos parâmetros de soldagem e verificada a viabilidade deste método na indústria automobilística. Para isso, foram utilizadas chapas do material proposto e as mesmas foram recortadas conforme geometria necessária para ensaios de arrancamento de solda. Após esse processo, as mesmas foram tratadas termicamente a fim de simular a dureza de uma chapa conformada a quente. Essas chapas então foram soldadas em uma máquina de FSW, utilizando os parâmetros que foram baseados na literatura. Os resultados mostraram que é possível alcançar níveis satisfatórios de resistência mecânica com o método de FSSW e que a combinação de altas velocidades de rotação com baixas velocidade de penetração podem aumentar a força de arrancamento, alongando a zona de mistura, assim como ampliar a vida útil da ferramenta, além de ser um método ambientalmente amigável. No entanto, no comparativo com o método de Solda Ponto por Resistência (RSW), o FSSW ainda leva desvantagem. Além de ter demonstrado menor resistência mecânica e um pior aspecto visual, o FSSW levou à quebra prematura das ferramentas, principal motivo pelo qual é necessário ainda evoluir com este método a fim de encontrar meios de aumentar a vida útil da ferramenta para um número aceitável de soldas até a falha
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    Solda por fricção e mistura a ponto em chapas automotivas de aço de baixo teor de carbono
    (2021) Barbosa, C. E. C.
    Os processos de solda na manufatura automobilística estão em constante aprimoramento e um fator determinante é necessidade de minimizar custos mantendo a qualidade das juntas sobrepostas no processo de armação. Neste contexto a soldagem por fricção e mistura mecânica a ponto (Friction Stir Spot Welding - FSSW), decorrente do processo de soldagem por fricção e mistura mecânica (Friction Stir Welding - FSW) é um processo ainda pouco aplicado neste meio, principalmente em juntas de aço. Inventado e patenteado em 1991 por Thomas, W.M. et al., no The Weld Institute (TWI) do Reino Unido, o processo FSW utiliza de uma técnica extremamente prática, que consiste em unir materiais no estado sólido por atrito, através de altas taxas de deformação plástica. Friction Stir Spot Welding é um processo versátil, sustentável e com baixo consumo de energia, possibilitando assim grandes ganhos econômicos na sua aplicação. O presente trabalho investigou a utilização deste processo em chapas de baixo teor de carbono, com espessura da 0,7 milímetros. Devido as particularidades do processo foi desenvolvido um perfil de ferramenta diferenciado visando ganho de resistência e sua aplicabilidade. Para isso foi avaliando a influência dos parâmetros do processo como rotação do pino, profundidade de penetração e o tempo de permanência, correlacionando os resultados da resistência máxima de cisalhamento, com a força axial aplicada, o torque utilizado, a potência, a temperatura nas zonas termicamente afetadas e a microestrutura obtida no corpo de prova após o processo de solda. Os resultados mostraram uma solda de alta qualidade e resistência para a aplicação do perfil da ferramenta no material selecionado. Os valores médios de força máxima de cisalhamento obtidos foram de 7,48 kN, com desvio padrão de 0,98 kN. As variáveis de profundidade de penetração e rotação mostraram grande influência na obtenção e qualidade da junta, influenciando diretamente na temperatura durante o processo. O tempo de permanência não mostrou significância estatística como variável sensível neste estudo. Dentro da janela de parâmetros selecionados, os valores de rotação 1700 rpm e penetração 0,97 milímetros, levaram às temperaturas mais elevadas. Os valores otimizados sugeridos para aplicação são a rotação de 1400 rpm, penetração de 0,8 a 0,9 milímetros, tempo de permanência 3 segundos