Programa de Pós-Graduação de Mestrado e Doutorado em Engenharia Mecânica
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- 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
- Avaliação numérico-experimental do comportamento mecânico de aços API X80 e investigação das variáveis mecânicas e microestruturais envolvidas no crack arrest(2019) Silva, L. N. G.Apesar do usual emprego de aços estruturais modernos de alta tenacidade (classe API) a gasodutos, permanece a necessidade de prever fenômenos de fraturamento dúctil que podem disparar trincas a velocidades próximas de 500 m/s e resultar em prejuízos significativos à sociedade. Neste sentido, e de um ponto de vista de engenharia, alguns modelos para previsão de falha em gasodutos, propostos no passado, deixaram de aderir à fenomenologia ocorrente nos materiais atuais, contribuindo para a perda de similitude entre os corpos de prova (Charpy V-Notch) e estruturas reais. Desta maneira, as pesquisas de Moço (2017) e Pereira (2017) disponibilizaram boas práticas de simulação de corpos de prova de impacto e gasodutos, para compreensão do fenômeno de propagação de trincas em materiais de alta tenacidade sob uma perspectiva da resposta carga-deslocamento e de energia. Contudo, um estudo mais detalhado se faz necessário, além de ensaios experimentais para fins de validação numérica e identificação das variáveis mecânicas e microestruturais que impactam diretamente no crack arrest. Neste cenário se inseriu esta pesquisa, que abordou toda a caracterização experimental por meio de ensaios mecânicos de tração e impacto Charpy instrumentado a partir de chapas de aço API X80, além de testes DWTT preliminares, sendo todos acompanhados por reprodução numérica envolvendo modelo de dano de GTN para compreensão dos fenômenos envolvidos. Assim, apesar do cunho estruturante desta pesquisa, os resultados das análises experimentais apontaram para um norte no que diz respeito às variáveis que impactam na capacidade de frenagem de trincas destes materiais, à exemplo da ocorrência de delaminações em casos onde o arrest não ocorreu. Portanto, este trabalho estabeleceu um alicerce sólido para continuidade das investigações energéticas envolvendo o fenômeno de propagação de trincas em aços de alta tenacidade, partindo das propostas de Leis (2013), Moço (2017) e Pereira (2017), bem como para a identificação das variáveis mecânicas e microestruturais que impactam no crack arrest
Dissertação Influência da temperatura de recozimento intercrítico no comportamento mecânico de um aço bifásico carbono(2009) FORGAS JUNIOR, A.Esta pesquisa tem como objetivo principal investigar a influência da temperatura de recozimento intercrítico no comportamento mecãnico de um aço bifásico com baixo teor de carbono, analisando principalmente a relação limite de resistência e ductilidade, em virtude de sua emergente importância na indústria automobilística, onde é necessário aliar essas duas propriedades. Para isso, foi adquirida uma chapa de aço bifásico comercial. Com o objetivo de se variar a fração em volume de martensita essa chapa foi tratada termicamente em quatro diferentes temperaturas (715, 755, 780 e 800 C) dentro da faixa de temperaturas da região intercrítica. Realizaram-se ensaios de tração e impacto em amostras do material como recebido e em amostras do material após o tratamento térmico de recozimento intercrítico. Os resultados mostram que a fração em volume de martensita aumenta com a temperatura de recozimento intercrítico, porém o tamanho de grão não apresenta uma variação considerável. Para avaliar a influência da microestrutura no comportamento mecânico do aço bifásico, foram relacionadas as propriedades mecânicas obtidas nos ensaios de tração e impacto em função da fração em volume de martensita obtida, para cada amostra tratada termicamente. Verifica-se que os limites de resistência e de escoamento aumentam com o aumento da fração em volume de martensita, porém com características diferentes. Enquanto que o limite de escoamento aumenta de forma linear, o limite de resistência apresenta duas inclinações, uma mais suave na faixa de 8 a 18% e outra mais significativa na faixa de 18 a 26% de fração em volume de martensita. Isso porque o limite de resistência é afetado diretamente pelo teor de carbono presente na martensita, que diminui com o aumento da temperatura de recozimento intercrítico, ou seja, quanto maior a fração em volume de martensita num aço bifásico menor será o teor de carbono presente na martensita. O limite de escoamento é impactado de maneira menos significativa pelo teor de carbono na martensita, apresentando variação linear, obedecendo, assim, à lei da mistura. A ductilidade, representada pelo alongamento total, diminui de maneira linear com o aumento da fração em volume de martensita, enquanto que o alongamento uniforme, que está relacionado ao processo de estampagem, apresentauma característica não linear, sendo a variação muito pequena quando a fração em volume de martensita aumenta de 18 para 26%, devido à incompatibilidade plástica entre a matriz ferrita e as ilhas de martensita. Por meio do ensaio de impacto observa-se que o material com menor fraçãoem volume de martensita apresenta o maior valor de energia absorvida, e os demais materiais tratados termicamente.Dissertação Avaliação da Anisotropia em chapas de aço de baixo carbono SAE 1006, extra low carbon e aços livres de intersticiais(2011) Simião, MauricioEsta 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.