Teses e Dissertações

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Estudo do efeito dos parâmetros do patamar isotérmico de austêmpera em um aço bainítico isento de carbonetos
(2024) Basso, Guilherme Arruda
Os aços bainíticos isentos de carbonetos apresentam microestrutura bainítica refinada isenta de carbonetos precipitados, com austenita retida entre os feixes de ferrita bainítica. São interessantes na substituição de aços martensíticos revenidos ou perlíticos em indústrias como a automotiva, ferroviária e de mineração. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi o de se obter um aço de microestrutura bainítica isenta de carbonetos por meio de tratamentos térmicos de austêmpera variando-se o tempo e a temperatura do patamar isotérmico, avaliando a influência destes parâmetros na transformação bainítica e na microestrutura. Para isso, foram produzidos lingotes e conduzidos tratamentos térmicos de homogeneização, após simulação em software Dictra®, a 1000°C por 10 horas. Em seguida, foram realizados tratamentos térmicos de austêmpera em escala laboratorial, em dilatômetro de têmpera Bähr DIL 805A/D do LTF Poli-USP. Um ciclo térmico inicial de têmpera foi aplicado para determinação das temperaturas de transformações de fases. As temperaturas obtidas foram: Ac1=805°C, Ac3=855°C e Ms=233°C para o início e fim de transformação austenítica e início de transformação martensítica, respectivamente. Em seguida, foram conduzidos tratamentos térmicos de austêmpera com patamares isotérmicos entre 250°C e 300°C mantidos por até 8,5 horas. Além dos resultados de dilatometria, foram obtidas medidas de dureza, imagens por microscopia óptica e eletrônica, e resultados de ferritoscópio e difração de raios-X (estas duas técnicas para avaliar e quantificar a presença de austenita retida). Os tratamentos térmicos com patamares isotérmicos mantidos a 270°C e 300°C por 8,5 horas foram reproduzidos em escala piloto. O que se nota é que na medida em que se aumenta a temperatura e tempo de patamar isotérmico, aumenta a fração volumétrica de bainita e diminui a de martensita formadas, como resultado da maior estabilização da austenita, evidenciada pela redução da temperatura Ms, até que, com 8,5 horas a 270°C, a transformação bainítica se completa e não mais existe martensita formada durante o resfriamento até temperatura ambiente. Com aumento da temperatura de patamar isotérmico há redução tanto no tempo de incubação da bainita (de 2,4 horas a 250°C para 0,8 hora a 300°C) quanto no tempo para fim da transformação (de 8,1 horas a 280°C para 7,2 horas a 300°C) e aumento na taxa de transformação. Nas curvas de dilatometria, o perfil sigmoidal característico de transformações de fases difusionais foi observado. A microestrutura obtida em escala laboratorial foi reproduzida com sucesso em escala piloto. No entanto, nas amostras de escala piloto foram obtidas, no geral, quantidades de austenita inferiores às das amostras de dilatometria. Por ferritoscópio, as frações volumétricas obtidas de austenita foram maiores que por DRX, mas por ambas as técnicas as maiores temperaturas de patamares isotérmicos (280°C e 300°C) resultaram em maiores quantidades de austenita retida, evidenciando maior estabilização desta fase, o que se reflete em durezas menores e, pelo diagrama TTT simplificado obtido, possivelmente são as temperaturas que resultam em maior cinética de transformação bainítica para a liga. Os resultados, portanto, apontam para um mecanismo de nucleação e crescimento da bainita fortemente dependente de difusão
Desempenho térmico de baterias de íons de lítio prismáticas em teste de carregamento: análise numérica e validação experimental
(2023) Salmazo, João Victor Máximo
A transição para fontes de energia limpa, especialmente no setor de transportes, ganha destaque devido à crescente preocupação com as mudanças climáticas e a poluição. O uso de baterias de lítio em veículos elétricos é comum, mas sua eficiência e segurança dependem de sua temperatura ideal de operação. Esse trabalho teve como principal objetivo realizar uma análise térmica do carregamento de um conjunto de baterias de LiFePo4, com base em um experimento conduzido pela Hion-Tecnologia para o desenvolvimento de um pack de baterias destinado a empilhadeiras. A metodologia envolveu simulações no Ansys-Fluent, utilizando o modelo NTGK. Essas simulações não apenas foram contrastadas com o experimento original, mas também exploraram o efeito de simplificações no modelo, por exemplo a influência da ausência dos cabos de carregamento das células, de desconsiderar o modelo de radiação e do impacto da convecção forçada. Os resultados mostraram que a ausência de cabos aumentou o desvio da temperatura das células em relação ao experimento e reflete menos a realidade por ignorar fenômenos que ocorrem nos cabos (efeito joule, condução, convecção e radiação). Foi visto que a radiação representa uma parcela significativa da troca de calor pelas laterais das baterias e não deve ser desprezada. Na simulação onde foi aplicada a convecção forçada, a temperatura máxima das baterias em 1 hora de carregamento foi reduzida em 6,85°C, em comparação com o experimento, mantendo as células na faixa ideal de temperatura. No entanto, é importante destacar que durante a aplicação real, o volume de ar no pack será muito menor que na incubadora e a convecção forçada pode não ser tão eficaz
O efeito do estoque no projeto de rede de suprimentos de um varejista de comércio eletrônico
(2023) Zanré, Paulo Eduardo Barros
Nesse trabalho foi realizada uma pesquisa aplicada em uma empresa de grande porte do ramo do varejo, com o objetivo de investigar o impacto gerado com a inclusão da variável estoques em um projeto de rede de suprimentos, analisando assim a diferença do resultado das otimizações, com e sem a consideração dos estoques dentro do projeto de rede. Essa otimização, considerando os estoques dentro do modelo, pode levar a uma redução da quantidade total de CDs (Centros de Distribuição) no projeto quando comparado com o modelo sem estoques, isso pode ocorrer uma vez que a literatura aponta que o custo de gestão do estoque possui relevância principalmente quando comparado com outros custos logísticos (fixo, manuseio e transportes). Portanto, com o intuito de colocar em prática, foram adquiridas todas as informações necessárias para desenvolvimento e aplicação de um modelo de pesquisa operacional, e com isso viabilizar os possíveis cenários e otimizá-los. Os resultados obtidos foram bastante satisfatórios, uma vez que foi comprovado que a utilização dos estoques dentro do modelo resultou em uma diminuição da quantidade total de armazéns na rede, indo em linha com o que foi apontado na bibliografia, almejando assim encontrar o melhor cenário para a empresa estudada.
Big data analytics e machine learning para predição de falhas causadoras dos detratores para apoio na tomada de decisão em uma empresa de artigos esportivos
(2023) Silva, Yuri Augusto Vieira
O cenário atual do varejo traz novos desafios para as empresas, já que os consumidores estão mais exigentes. Com isso, as empresas varejistas precisam analisar o big data para identificar as falhas que causam clientes detratores do indicador de NPS, ou seja, consumidores insatisfeitos em sua jornada de compra. O objetivo desse estudo é analisar um big data de uma empresa do comércio varejista de artigos esportivos para mensurar as falhas causadoras dos clientes detratores do indicador de NPS e consequentemente auxiliar na tomada de decisão utilizando machine learning. O método de pesquisa adotado foi análise de big data de detratores de NPS com estatística descritiva para identificar as principais falhas e técnica de machine learning para encontrar padrões e apoiar na tomada de decisão. Se concluiu que esse estudo contribui com o estado da arte ao analisar os detratores de um big data extraído de uma empresa varejista de produtos esportivos, além da aplicação da árvore de decisão (técnica de machine learning de classificação), permitindo a identificação das principais falhas (acareação na entrega de produtos e as devoluções por insatisfação ao produto recebido), que afetam a lealdade do cliente com a empresa. Este trabalho contribui para a prática organizacional, já que pode incentivar as empresas varejistas à adoção de setores para análise de big data com aplicação de técnicas de machine learning, auxiliando na tomada de decisão mais assertiva para os gestores nas análises das operações e experiência do cliente. Também se concluiu avanços sociais na área de ciência de dados para realizar análises de big data e aplicação de técnicas de machine learning; além da melhoria do nível de serviço devido a uma baixa incidência de falhas, que traz benefícios para os consumidores
Efeitos de parâmetros de impressão 3D FDM nas propriedades mecânicas de poli (ácido lático)para órteses de membros superiores
(2023) Abrão, Ana Carolina Campos
A manufatura aditiva é uma tecnologia que vem se destacando por seus diversos benefícios, como customização, possibilidade de gerar geometrias complexas e vem se tornando cada vez mais acessível no quesito de custos. Uma das aplicações da impressão 3D é na área de reabilitação e tecnologia assistiva. Particularmente, a impressão 3D pela tecnologia FDM (Fused Deposition Modelling) está sendo crescentemente empregada na produção de órteses para pacientes em reabilitação ou como tecnologia assistiva nas atividades diárias, permitindo adaptação às caracterísitcas específicas do usuário e custos reduzidos de fabricação em relação a outras tecnologias de impressão 3D. Dentre os vários polímeros que podem ser utilizados nestas aplicações, observa-se a frequente escolha do PLA pela sua biocompatibilidade, rigidez, fluidez e resistência à tração. Neste contexto, este trabalho visa a investigação de efeitos de diferentes parâmetros de impressão 3D FDM sobre propriedades mecânicas de corpos de prova representativos da estrutura de órteses de membros superiores de PLA. Em particular, investigou-se os efeitos da porcentagem de preenchimento, do número de contornos e da temperatura do bico de impressão sobre propriedades mecânicas obtidas em ensaios de tração, flexão e impacto. Os corpos de prova foram confeccionados em parceria com uma empresa nacional especializada em órteses por manufatura aditiva, a Fix It, e os testes foram realizados nos laboratórios de ensaios mecânicos do Centro Universitário FEI. Observou-se que, a porcentagem de preenchimento se mostrou como o parâmetro mais relevante dentre os analisados para aumento das propriedades estudadas nos ensaios de tração, flexão e impacto, pois teve influência sobre todas (com exceção da deformação na ruptura em tração). O número de contornos influencia para as propriedades mecânicas de carga máxima e carga na ruptura em tração, carga na ruptura e deformação na ruptura em flexão e energia absorvida em impacto. O parâmetro de temperatura de bico mostrou pouca influência de forma geral nas propriedades mecânicas, tendo relevância como parâmetro isolado (sem estar combinado com outros parâmetros) apenas para módulo elástico em tração e deformação na ruptura em flexão. Porém, a temperatura de bico combinado com o parâmetro de porcentagem de preenchimento ou número de contornos, foi mais relevante sobre as propriedades do que de forma isolada. Este trabalho deverá fornecer subsídios aos fabricantes de órteses de PLA por impressão 3D FDM quanto à escolha apropriada de parâmetros de impressão que garantam as propriedades mecânicas desejadas
Identificação de parâmetos do sistema respitarótio de pacientes com COVID-19
(2023) Hara, Jonathan Genzo
A simulação do sistema respiratório do corpo humano permite prever as respostas do corpo às mais severas situações, especialmente em cenários perigosos ou difíceis de reproduzir. Por outro lado, para que as respostas das simulações sejam confiáveis, elas precisam ser coerentes com a realidade, o que pode representar um grande desafio na simulação de indivíduos cujas fisiologias se encontrem demasiadamente longe dos padrões da medicina, como quando há comorbidades ou outras doenças que causem grandes alterações nas capacidades de trocas gasosas do corpo. A solução para isso é a utilização dos parâmetros fisiológicos específicos desses indivíduos nessas simulações. Evidentemente, esses parâmetros não estão disponíveis na literatura, por isso é preciso obtê-los, via experimentação ou otimização. Este trabalho buscou a obtenção dos parâmetros fisiológicos específicos dos sistemas respiratórios de indivíduos simulados, cujas gasometrias arteriais e venosas foram aproximadas às de pacientes internados com COVID-19. Utilizando rotinas de otimização por recozimento simulado, foi desenvolvido e testado um modelo matemático para simular esses indivíduos. Os resultados obtidos confirmaram a capacidade de convergência matemática do modelo comparado a 3 situações controle, mas apresentou dificuldades de representar as condições dos pacientes internados com COVID-19, demonstrando a necessidade de uma filtragem inicial dos valores de entrada, para alcançar uma melhor estabilidade. Essa melhoria de estabilidade e o refinamento da rotina de otimização, incluindo otimização em tempo real, com simulações em regime transiente, são alvos para os próximos estudos a serem desenvolvidos a partir deste trabalho
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
Anisotropia de propriedades mecânicas de poliamida 12 processada por manufatura aditiva em tecnologia MJF
(2022) Araújo, Renato da Cunha
O processo Multi Jet Fusion (MJF) é uma tecnologia de manufatura aditiva pertencente ao sub-grupo PBF (Fusão em Leito de Pó), cuja patente, ainda ativa, pertence a Hewllet-Packard (HP); a empresa declara que o equipamento pode produzir peças isotrópicas até 10 vezes mais rapidamente que outras tecnologias. Por se tratar de uma tecnologia relativamente nova, há poucos estudos relacionados ao comportamento mecânico, principalmente em relação ao módulo de elasticidade e às tensões limites de escoamento, em tração e flexão, de peças obtidas pela mesma, e em nenhum deles há amostras produzidas com angulações entre o plano de deposição e a mesa de trabalho, lacuna de conhecimento que este estudo visa preencher. Outra análise que este estudo trará é se há gradiente de temperatura em diferentes posições da mesa de impressão e em que intensidade este gradiente influencia nas propriedades mecânicas. Os ensaios de tração foram realizados seguindo a norma ASTM D638-03 e os de flexão seguiram a norma ASTM 790-03. Em ambos foram encontradas diferenças consideráveis de propriedades mecânicas entre amostras impressas com diferentes planos de deposição e em diferentes localizações na cuba, sendo que a variação do plano de deposição possui maior influência sobre as propriedades do que a localização na cuba. Tais diferenças não são provenientes de variações dimensionais. A densidade ou a cristalinidade também não são as responsáveis pelas variações de propriedades mecânicas visto que os ensaios (de densidade e obtenção de cristalinidade por difratometria de raio-X) não mostraram variações estatisticamente significativas para justificar a anisotropia de propriedades encontrada. Uma relação linear, que pode justificar tais diferenças, foi encontrada entre as propriedades mecânicas e a área a ser sinterizada em cada amostra para a formação de uma camada, de forma que quanto maior a área a ser sinterizada menores são as propriedades mecânicas
Composto de PA12 contendo resíduos de polietileno reticulado (XLPE): propriedades e avaliação de resíduos de ionômeros na sua compatibilização em relação a um agente compatibilizante comercial
(2022) Moraes, W. G. B.
O polietileno reticulado (XLPE) é utilizado principalmente como revestimento e isolante de fios e cabos elétricos. Por conta das ligações cruzadas neste material, a reciclagem por fusão se torna inviável e resíduos deste são incinerados ou encaminhados a aterros. Trabalhos anteriores concluíram que a adição de XLPE em PE e PP, termoplásticos commodities, aumentaram a sua resistência ao impacto. Estudou-se então a incorporação do XLPE em um termoplástico de engenharia, a poliamida 12, utilizando-se um agente compatibilizante comercial, polietileno enxertado com anidrido maleico (PE-g-MA), e resíduos de dois ionômeros como candidatos a agente compatibilizante: Surlyn® e Sentryglas®. Para isto, desenvolveram-se formulações com 20% em massa de XLPE e 0, 2, 4 e 8% em massa de cada compatibilizante. As formulações foram obtidas em extrusora dupla rosca corrotacional com a injeção posterior de corpos de prova, os quais foram submetidos a testes de tração, impacto, flexão e temperatura de deflexão térmica (HDT). Foram realizados também ensaios para determinação do tamanho das partículas do XLPE, calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica (TGA), difração de raios X (DRX), índice de fluidez e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados de DSC mostraram que a adição do XLPE e dos agentes compatibilizantes reduziu o grau de cristalinidade da PA12. As análises morfológicas evidenciaram adesão pobre entre PA12 e XLPE. As micrografias das formulações com PE-g-MA mostraram melhora na adesão da matriz e a fase dispersa, o que não foi observado com a adição dos ionômeros. Os ensaios mecânicos corroboraram o observado nas imagens geradas por MEV, ou seja, a falta de adesão faz com que a adição do XLPE reduza fortemente as propriedades mecânicas, com exceção da resistência ao impacto, que aumentou 120% comparada à formulação sem XLPE. A adição do PE-g-MA resultou em certa recuperação de algumas propriedades como resistência à tração, alongamento na ruptura e um aumento adicional de 8% em comparação à formulação sem compatibilizante. A adição dos ionômeros causou redução na maioria das propriedades em comparação com o composto sem compatibilização
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
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
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
Transformação martensítica induzida por deformação em ações inoxidáveis austeníticos Séries UNS30100 e UNS3210
(2021) MOREIRA, P. H. P.
A busca por aços com menor custo aliado a uma grande resistência estão no centro das atenções da indústria de transporte. O menor peso proporciona elementos mais leves, consequentemente menor gasto energético e menor emissão de gases de efeito estufa. Os aços inoxidáveis austeníticos, especialmente os que sofrem transformação martensítica induzida por deformação (TMID), estão no centro deste desafio por possibilitarem a alteração das suas propriedades mecânicas durante o trabalho a frio de forma mais contundente que aços em que apenas o encruamento ocorre. Chapas de aços série UNS S30100 e UNS S32100 foram tratadas termicamente e submetidas a deformação plástica por laminação nas temperaturas ambiente e criogênica (-196°C) com o objetivo de verificar a influência da temperatura e da deformação imposta na formação da fase martensita a’. Duas técnicas de verificação foram utilizadas no estudo das amostras: a difração de raios-X (DRX) e a ferritoscopia. Os resultados indicaram que ambas as séries UNS S30100 e UNS S32100 apresentaram aumento na fração em volume de martensita a’ quando submetidas à deformação plástica tanto na temperatura ambiente como na criogênica (-196°C), sendo que a última possibilitou maior formação da fase a’ em baixas deformações. Foi possível obter uma equação empírica característica para a evolução da transformação martensítica induzida por deformação na laminação para ambas as séries de aços inoxidáveis, apresentando alta precisão. Foi possível comparar a influência das energias química e mecânica na transformação martensítica para ambas as séries
Propriedades mecânicas e térmicas de compósitos de poliamida 6 contendo fibra curta de carbono recobertas com óxido de grafeno
(2021) Damacena, L. H. C.
Os compósitos poliméricos com fibras de carbono (CF) são utilizados em diversos segmentos industriais e as suas propriedades e desempenho são estudados pela comunidade científica, com a finalidade de desenvolver novas tecnologias e suas aplicabilidades. Neste contexto, agentes de acoplagem têm sido utilizados para melhorar a interação entre as fibras e a matriz polimérica, contribuindo para o aumento das propriedades mecânicas, térmicas, elétricas e outras. Geralmente são utilizados organossilanos como agente de acoplagem. Entretanto, nanopartículas de óxido de grafeno (GO) vêm sendo aplicadas com esta finalidade, pois apresentam grande área superficial e grupos funcionais. Nesta pesquisa estudou o comportamento do compósito de poliamida 6 (PA6) com a adição de 7,5% de CFs sem e com recobrimento com GO, variando-se a concentração de GO entre 0,05 e 0,5%. Os compósitos foram preparados pelo processo de extrusão e os corpos de prova foram obtidos pelo processo de injeção. As propriedades mecânicas foram caracterizadas pelos ensaios de tração, flexão, impacto e fadiga em flexão. As propriedades térmicas foram observadas pelas análises de DSC e HDT. As morfologias dos compósitos foram observadas pelo microscópio eletrônico de varredura (MEV) e os comprimentos das CFs foram medidos por meio de microscópio óptico. A incorporação das CFs na PA6 proporcionou aumento da resistência à tração e à flexão (197 e 106%), do módulo de elasticidade em tração e em flexão (123 e 160%) e diminuição do alongamento na ruptura, na tenacidade em tração e na resistência ao impacto (96, 91 e 37%, respectivamente) e diminuição da resistência à fadiga por flexão. Somente a maior composição de GO incorporada à CF (0,5%) apresentou efetividade como agente de acoplagem, resultando num aumento da resistência à tração e à flexão (4 e 11%), do módulo de elasticidades em tração e em flexão (9 e 5%) e diminuição do alongamento na ruptura, na tenacidade em tração e na resistência ao impacto (38, 48, e 30%, respectivamente) e da resistência à fadiga por flexão. Os resultados de DSC demonstraram que não houve alterações significativas na temperatura de fusão (Tm) e de cristalização (Tc) dos compósitos com a incorporação das CFs e do GO. As micrografias de MEV mostraram que houve acoplagem das CFs sem e com GO na estrutura da PA6, dessa forma o GO pode ser utilizado como agente de acoplagem entre as CFs e a PA6
Efeito da laminação criogênica na transformação de ferrita em austenita induzida por deformação em aço inoxidável superdúplex
(2021) Pucci, Flavia Regina
Trabalhos anteriores realizados pelo grupo de pesquisas que se insere esse trabalho indicam que a aplicação de deformação plástica a frio em aços inoxidáveis dúplex leva a redução da fração da ferrita presente, evidenciando que nesses aços possa ocorrer uma transformação de ferrita em austenita induzida por deformação, semelhante a uma transformação martensítica reversa. Com isso, tem-se a possibilidade de uma Transformação Martensítica Reversa Induzida por Deformação (TMRID), em contraponto a transformação martensítica induzida por deformação (TMID) comumente observada em alguns aços inoxidáveis austeníticos, onde a austenita se transforma em martensita. Deste modo, considerando a ocorrência da TMRID em aços inoxidáveis dúplex e a possível influência da temperatura nessa transformação, o objetivo do presente trabalho foi estudar a TMRID no aço inoxidável superdúplex UNS S32750 deformado plasticamente através de laminação, avaliando-se a influência do grau de deformação e da temperatura de trabalho a frio, comparando-se o material deformado com diferentes deformações a temperatura ambiente e a aproximadamente a -196 °C. Para tal, fez-se o uso de quantificação de fases do material em estudo através das técnicas de medição magnética e estereologia quantitativa. A técnica de difratometria de raios-X não foi adequada para a realização da quantificação de fases devido à presença de textura nas amostras. Através dos resultados obtidos, concluiu-se que o aumento da deformação plástica aplicada reduz a fração volumétrica da fase ferrita sem a formação de novas fases, evidênciando a TMRID, porém os resultados obtidos para as amostras laminadas em temperatura ambiente e -196 °C indicam a ausência de influência da temperatura na transformação de fase; observou-se também que a fração volumétrica da ferrita se estabiliza em aproximadamente 0,25 de deformação verdadeira, indicando saturação da capacidade da deformação plástica aplicada de induzir a TMRID
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 %
Simulação do processo de solda por fricção e mistura (FSW) utilizando o método dos volumes finitos
(2021) Corteze, Matheus Rodrigues
Este trabalho traz a simulação do processo de soldagem FSW para validação de análise computacional de dados. Os processos de soldagem auxiliam na fabricação de qualquer componente, independente do tamanho e tipo de estrutura final. Dentre esses processos, tem-se a Soldagem por Atrito e Mistura Linear, que foi desenvolvida na Inglaterra pelo TWI, em 1991. Esse processo consiste na união de juntas em seu estado sólido, sendo largamente utilizado na indústria aeronáutica, para substituição de rebites da fuselagem. Já que as ligas de alumínio apresentam melhor desempenho para esta indústria, utilizou-se neste trabalho as ligas de alumínio da serie AA7050-T7451, em placas de 8 mm de espessura para realização dos ensaios que serviram de base de dados para preenchimento do software SIMCENTER STAR-CCM+. Na simulação computacional as geometrias foram modeladas e foi criada uma malha numérica, atraves da análise de volumes finitos, fiel aos modelos físicos do experimento, calibrando o modelo. Com o objetivo de capturar todos os detalhes dimensionais dos componentes utilizou-se malha do tipo poliédrica para as geometrias de análise. Ao final da simulação, foram coletados os dados de temperatura e analisado a discrepância entre os dados experimentais e os computacionais. Os valores encontrados virtualmente para a quantidade de calor gerado e as temperaturas das peças durante o processo de soldagem foram validados e apresentaram uma excelente precisão, já que o erro para os valores obtidos pelo equacionamento é menor que 0,1% quando comparados aos obtidos pela simulação. Portanto, foi possível encontrar uma relação entre as variáveis de processo (rotação e avanço), tendo sua relação equacionada com uma ótima precisão, sendo possível estimar a quantidade de calor gerado para outros valores destes parâmetros de processo sem necessariamente realizar um ensaio físico; permitindo o entendimento dos fenômenos físicos e auxiliando no desenvolvimento de novas tecnologias, identificando, isolando e testando variações virtualmente com baixo custo e tempo, resultando em parâmetros precisos para otimização do processo.
Comportamento da biodegradação de amostras de PLA natural e pigmentado obtidas por impressão 3D
(2021) Gonzaga, Graziela Lisboa
A impressão tridimensional (3D) vem ganhando destaque por conta do aumento da sua aplicação na produção de peças de artesanato, implantes, próteses e outros. Dentre os métodos de impressão 3D, o Fused Method Deposition (FDM) possui melhor custo-benefício e utiliza polímeros como matéria prima. O Poli (ácido láctico) (PLA) é um dos polímeros que vem sendo muito empregado nesta técnica, principalmente devido as suas boas propriedades mecânicas, por poder ser obtido por fontes renováveis e ser biocompatível, biorreabsorvível e biodegradável. O presente trabalho teve como objetivo o estudo do comportamento da biodegradação de amostras de PLA, natural e pigmentado, obtidas por meio de impressão 3D. A biodegradação foi avaliada em três temperaturas diferentes: 21°C, 28°C e 35°C pela técnica de respirometria e análise estatística de variância (ANOVA). Além de analisar a influência da pigmentação e da temperatura, também foi avaliada a influência do processo de obtenção das peças, já que também foram confeccionadas peças por prensagem. As amostras antes e após a biodegradação foram caracterizadas por meio de análises térmicas (DSC e TGA) e FTIR. Foi observado que, independente da presença de pigmento, a biodegradação é facilitada com o aumento da temperatura. A análise realizada utilizando-se o método de Arrenhius indicou que o PLA natural apresentou uma energia de ativação inferior em relação ao PLA pigmentado, indicando que a pigmentação dificultou ou atrasou a biodegradação do PLA. Observou-se também que a biodegradação de amostra de PLA natural obtida por impressão 3D foi facilitada em relação a amostra obtida por prensagem. A análise de DSC mostrou que as amostras de PLA pigmentado podem ser mais sensíveis ao processo de degradação por hidrólise. No entanto, os ensaios de evolução de CO2 não corroboram o comportamento observado pois indicaram uma menor eficiência na biodegradação. Provavelmente, o PLA pigmentado seja mais sensível à hidrólise, mas o pigmento dificultou o processo de absorção pelos microrganismos. A análise de TGA mostrou que o decréscimo da temperatura de decomposição foi mais drástico nas amostras de PLA pigmentado em comparação ao PLA natural, o que corrobora com a análise de DSC. Por fim, não foram observadas mudanças nos espectros de FTIR das amostras degradadas em comparação com as não degradadas.
Caracterização e comparação do desempenho mecânico entre compósitos de polipropileno contendo fibras de vidro longas, e de poliamida 6 contendo fibras de vidro curtas
(2021) Moraes, E.
Atualmente a poliamida reforçada com fibras de vidro curtas (PA SGF) tem sido usada amplamente na indústria automotiva em peças técnicas. Com baixo custo em comparação à poliamida 6 (PA6), o polipropileno reforçado com fibras longas (PP LGF) tornou-se um potencial candidato para substituir peças metálicas. Estes dois compósitos, na forma de grânulos, contendo 30%, 40% e 50% de fibras em massa, foram injetados em corpos de prova, sendo alguns envelhecidos a 140°C por 500 h e 1000 h. Os corpos de prova, envelhecidos e não, foram submetidos a ensaios mecânicos estáticos e dinâmicos, térmicos, químicos e morfológicos. Um comparativo entre propriedades destes compósitos mostrou que com o aumento nos teores de fibras, houve um aumento linear nos módulos elásticos e nas resistências à tração e à flexão de ambos. A tenacidade e a resistência ao impacto também apresentaram aumento, mas não linearmente, enquanto a deformação na ruptura e a resistência à fadiga flexural diminuíram. O PP com 40% de fibras longas (PP 40 LGF) apresentou resistência ao impacto superior, módulo elástico em tração e resistência à flexão similar à da PA6 com 30% de fibras curtas (PA6 30 LGF). O compósito PP 50 LGF apresentou módulo elástico em tração igual ao do PA6 40 SGF, resistência à flexão superior ao compósito PA6 40 SGF e muito próximo à do PA6 50 SGF, e resistência ao impacto superior à do PA6 30 SGF. A estabilidade térmica, grau de cristalinidade e temperatura de fusão se mantiveram praticamente constantes com o aumento no teor de fibras. Após o envelhecimento térmico a 140 ºC por 500 e 1000 horas, ensaios de espectroscopia no infravermelho evidenciaram a degradação termo-oxidativa nas amostras de PP LGF e mesmo com o aumento no grau de cristalinidade apontado pelo DSC, teve redução de algumas propriedades. Para os compósitos PA6 SGF pode ter ocorrido uma transformação de fase ?? mais dúctil, para uma fase ?? menos dúctil e mais resistente, elevando algumas propriedades. O envelhecimento também prejudicou a adesão fibra/matriz, facilitando o arrancamento e o descolamento das fibras, observado por microscopia eletrônica de varredura, diminuindo a resistência e fragilizando ambos os compósitos, especialmente quando foram submetidos à fadiga por flexão. A similaridade entre várias propriedades mostrou que há grande potencial da substituição da PA6 SGF pelo PP LGF, entretanto ensaios adicionais são necessários, preferencialmente em uma peça real.
Qualidade na prestação de serviços logísticos: uma perspectiva dos clientes
(2015) Santos, E. M. dos

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