Engenharia Mecânica
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Trabalho de Conclusão de Curso Desenvolvimento de facas para triturador de cavacos de aço(2023-12-18) Barcelos, Difran; Carvalho, Eduardo de Souza; Sacchi, Matheus Parigini; Magalhães, Vinicius FelicianoResultado da parceria estabelecida entre a FEI e a Cia. do Metropolitano da Cidade de São Paulo, foi proposto um desafio que envolve um triturador de cavaco para o pós-processamento da usinagem das rodas dos vagões. As rodas, feitas de aço fundido AISIC 1040 sofrem desgaste e deformação devido sua utilização e principalmente em momentos de frenagem, desenvolvendo a formação de “calos”, que são áreas da roda com achatamento e maior dureza, causando trepidações e prejudicando a segurança e performance do trem. Estas rodas são periodicamente usinadas por um torno do tipo rodeiro e nesse processo é gerado em média 250kg de cavacos por hora. Para o processamento destes resíduos, utiliza-se um triturador de fragmentos MAYFRAN modelo TA-4, este equipamento apresentou falhas em seu conjunto de facas de corte e estas devem ser repostas. As facas de reposição precisam ser importadas, o que acarreta atrasos e custos adicionais de importação. Como solução a equipe DEMV Solutions sugere além de realizar reposição das facas com um produto nacional, desenvolver um método de otimização de geometria para maximizar a eficiência das facas que serão produzidas no Brasil. O desenvolvimento do estudo conta uma variedade de abordagens, como pesquisa bibliográfica, consultas a especialistas, análise de viabilidade, modelagem 3D, simulações com o método dos elementos finitos, análises estatísticas e ensaios laboratoriais. O objetivo é identificar pontos críticos da faca original, definir variáveis independentes relacionadas a geometria da faca para um estudo estatístico e, assim, desenvolver uma metodologia que defina o design otimizado validado também em laboratório. Todos os detalhes podem ser encontrados no databook completo.Trabalho de Conclusão de Curso Sensoriamento de distribuição de carga(2023-06-22) Navarro, Allef Martins Navarro; Matsushima, André Luiggi de M.; Helou, Brenda Milah; Fischer, Bruno Cesar Savioli; Cassone, Enrico Lovato; Zaneratto, Gabriel F. R.; Lopez, Gabriel de Lira; Gastão Filho, Leandro Ferreira; Paula, Luís Fernando Lira de; D'alvia, Rafael FaveroEmbora muita tecnologia seja aplicada ao sistema de transporte rodoviário com o intuito de diminuir o número de acidentes e tornar este um transporte mais seguro, a má distribuição de carga do caminhão ainda é um fator causador de muitos acidentes envolvendo tombamentos no Brasil. Além disso, o excesso de carga transportada configura umas das 5 principais infrações cometidas por caminhoneiros no território nacional. O presente estudo tem, portanto, como principal objetivo a diminuição do número de acidentes por tombamento, através da utilização de um sistema que possibilite acompanhar a distribuição de carga do caminhão durante o carregamento em tempo real. Este sistema é composto por sensores ultrassônicos HC-SR04, os quais serão posicionados ao longo do chassi e medirão a diferença de altura da suspensão quando há acréscimo de peso em uma superfície plana. O sistema também informará ao motorista, por meio da plataforma Arduíno e um Display LCD 20x4 com interface serial I2C, sobre uma possível má distribuição em seu veículo. Através de medições realizadas no veículo de ensaio (Mercedes-Benz Accelo 715C) e no software de simulação Trucksim, estabelece-se empiricamente um parâmetro de confiabilidade conforme as condições de carga máxima e mínima. Assim, uma vez que a carga é posicionada mais próxima ao eixo traseiro, o veículo se torna cada vez mais instável com as cotas do centro gravidade apontando valores abaixo do mínimo esperado.- Solda a ponto por atrito e mistura em juntas similares de aço ao boro 22MnB5(2022) Queiroga, Felipe Araújo deA 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
- Efeito dos processos de laminação manual e laminação termomecânica nas propriedades mecânicas de material compósito carbono-epóxi(2022) Recicar, Gustavo LimaOs 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
- Efeito dos parâmetros de soldagem por atrito linear (FSW) nas tensões residuais, dureza e microestrutura em juntas de aço ao boro 22MnB5(2021) Vittorini, EduardoDesenvolvido 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 %
- Análise da integridade superficial do inconel 718 torneado sob condições criogênicas(2019) Silva, Douglas Almeida
- Influência dos parâmetros de corte sobre a integridade superficial do Inconel 718 torneado sob condição criogênica(2017) Pereira, Willians Heleno
- Análise da integridade superficial no fresamento de acabamento do aço AISI 4140 endurecido(2012) Stipkovic, M. A.