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By Silvando Vieira dos Santos

O emprego de trabalho mecânico em ligas metálicas associado a aplicações de tratamentos térmicos estão entre os principais métodos para se conseguir alcançar aumento de resistência mecânica e manutenção de boa ductilidade. Este estudo busca avaliar a correlação entre deformação a frio, tratamento térmico, microestrutura e propriedades mecânicas da liga Ti35Nb2,5Sn. Para isso realizou-se laminação a frio empregando níveis de redução equivalentes a 70%, 80% e 90%. Em seguida, as amostras foram analisadas por meio das técnicas de microscopia ótica, difração de raios X e microdureza Vickers. Na sequência, tratamentos térmicos de envelhecimento foram aplicados em diferentes tempos para cada nível de deformação e os mesmos parâmetros foram avaliados. Observou-se significativo aumento de dureza após etapa de envelhecimento e as análises por metalografia e difração de raios X evidenciaram a presença de fases metaestáveis na matriz beta..

Oct 30, 2017

By Ângela Selau Marques

A fabricação de matrizes para forjamento a quente vem sendo estudada com maior atenção nos últimos anos devido à necessidade de fabricação das ferramentas com maior rapidez e menor custo, estudo do processo de usinagem, com melhores propriedades mecânicas a fim de aumentar sua vida útil. Para atender as atuais necessidades do mercado são utilizados softwares de CAD e CAM e principalmente de máquinas CNC, que além da rapidez garantem a qualidade da usinagem das matrizes. O objetivo deste artigo é demonstrar, através de um estudo de caso, as etapas para a fabricação das matrizes superior e inferior, para forjamento a quente. Foram utilizados sistemas de CAD e CAM, o SolidWorks para modelagem da peça e das cavidades da ferramenta, e o software Edgecam para a programação e simulação da usinagem. As facilidades obtidas com a integração entre os sistemas CAD/CAM e máquina CNC conferem a manufatura de ferramentas muitos benefícios, dentre eles destaca-se a rapidez com a qual se pode fabricar uma matriz.

Aug 8, 2018

By Lucas Faccioni Chanchetti

A utilização do hidrogênio em Células a Combustível para a geração de energia embarcada é uma alternativa promissora para o futuro da indústria automobilística, uma vez que o sistema é eficiente, possui alta densidade energética e é ambientalmente limpo. No entanto sistemas avançados para o armazenamento do hidrogênio são necessários, já que este possui uma densidade baixíssima. Entre as principais opções pesquisadas estão os hidretos à base de magnésio. Neste trabalho foi feita uma análise das patentes depositadas no mundo sobre estes materiais, mapeando os principais atores, evolução estocástica e as tendências tecnológicas do setor. Foi encontrada uma queda expressiva no patenteamento após 2008, o que pode sugerir um início de estágio de amadurecimento tecnológico, além de menos de 10% das famílias de patentes terem sido depositadas no Brasil, o que parece indicar que este não é visto como um mercado promissor para a tecnologia.

Aug 8, 2018

By Marjorie Benegra

This study aims to compare the wear resistance assessed in rubber wheel abrasion test of nickel aluminide coatings deposited by for Plasma Transferred Arc (PTA) and High Velocity Oxigen Fuel (HVOF) manufacturing, using the same raw material. A nickel aluminide powder was atomized and deposited on 316L steel plate substrate. After deposition, some specimens were submitted to a heat treating (1200 °C for 24 h followed by 760°C for 24 h). The coatings deposited using PTA developed different microstructures due to the incorporation of substrate elements, its performance was better than the HVOF coatings, although their Vickers hardness was similar. After heat treating, a significant variation in hardness and wear resistance was observed. For PTA specimens, there were decrease in hardness of 35%, while for HVOF ones this drop was approximately 20%. Nonetheless, the effect of thermal exposure in wear resistance was quite different: an increase of 21% was observed for HVOF coatings, while a reduction of 20% occurred in PTA ones. Microstructures modifications in PTA coatings were significant for their wear resistance. On the other hand, the reduction of porosity and sintering were responsible for a better performance of heat-treated HVOF coatings.

Jul 31, 2018

By Li Shanqing, Xu Jianghua, Li Hongmei, Huang Peijie

Cold rolled high strength steel are playing a very important role in reducing automobile weight for energy saving and environment protection. In recent year, more and more high strength steel were manufacturing in steel company. But there are some problems in the cold rolling process for high strength steel products. Periodic thickness deviation especially in strip head or tail is an important one in these problems. In this paper, the reason of periodic thickness deviation was analysed and a new AGC algorithm called Property FFC for high strength steel in tandem cold rolling was developed. The application of this new algorithm shows that it can reduce the thickness deviation.

Oct 1, 2019

By Božidar Šarler, Umut Hanoglu

A rolling simulation system has been developed to calculate the macroscopic rate of deformation, stress, strain, and temperature fields by using a novel meshless method. The model is based on two-dimensional traveling slice assumption. The slices are aligned towards the rolling direction. The initial size of the billet, bloom or slab and the geometry of the grooves at each rolling stand, the distances between the rolling stands, and continuous or reverse rolling can be arbitrarily considered. The purpose of this paper is to complement these development by predicting and visualizing also the grain size of steel over the strand cross-section for each position in the rolling mill. The grain size models have been in one-way coupled to the macroscopic calculations. First the critical strain for dynamic recrystallization is being checked. If the calculated strain is higher than that, considering also the time for meta-dynamic recrystallization, dynamic or meta-dynamic grain size calculations are carried out. If the strain is too low then only the static recrystallization is considered together with its required time. Finally, austenite grain size and ferrite grain size are calculated respectively as the steel cools down. The listed physical models are based on collection of empirical relations found in literature. The user of the system is free to choose or create the model he wants with his own parameters. The simulation system has been coded as a user friendly computer application for an industrial use based on C# and .NET framework and runs on regular PCs. The computational time for a rolling simulation is usually less than one hour and can thus be straightforwardly used for optimization of the rolling mill design in a reasonable time.

Oct 1, 2019

By Paolo Demetlika

In this paper it is shown how the “Zero Operator” concept on the casting floor has been reached by adoption of a standard 6 axis industrial anthropomorphic robot coupled with the most innovative machine vision technology. This has been achieved by automating all the operations related to the ladle and tundish activities, including shroud manipulation, powder addition, ladle nozzle identification, nozzle opening by lancing, temperature measurement and chemical sampling. Q–Robot CAST family products are the result of the successful alliance between industrial robotics and the most advanced technology in process automation. This led, for each production area, to the introduction of flexible automation in dangerous places, even where some degree of human intervention is still necessary. By using anthropomorphic robots, human operators can be reassigned to safer environments. Furthermore, robots are suited to deal with repetitive and labor intensive tasks thus guaranteeing a high process quality.

Oct 30, 2017

By Adriana de Oliveira Vilela

A produção de carvão vegetal em Forno Container Rima (FCR) consiste em um processo semi-contínuo composto por fornos cilíndricos metálicos móveis, com exaustão forçada dos gases. Cada ciclo se divide em 4 fases: carregamento, carbonização, resfriamento e descarregamento. Após o carregamento com toletes de madeira, 20% de umidade, o forno é deslocado para plataforma de carbonização, onde permanece por 3 a 4 horas. A entrada de oxigênio no interior do forno é regulada para controle das reações de pirólise. Todos os gases gerados são conduzidos a um sistema de queima para aproveitamento da energia e eliminação do metano. O peso, a temperatura e a pressão no interior do forno, bem como a vazão, composição e energia do fluxo de gás, são monitorados continuamente, em tempo real. A carbonização finaliza quando é atingido o rendimento gravimétrico de 35% em carvão e 60% em gás. O carvão ainda quente é transferido para cilindros de resfriamento, permanecendo por 12 horas. O forno então, é novamente carregado e se inicia um novo ciclo. Cada plataforma de carbonização pode gerar 1MWe de potência elétrica, produzir 20t/mês de alcatrão, 450t/mês de carvão vegetal e eliminar 500t/mês de CO2 equivalente. Cada FCR substitui 60 fornos Rabo Quente, reduzindo em mais de 50% a mão-de-obra braçal dos processos tradicionais, pela valorização, humanização e qualificação deste trabalho. O carvão produzido atende aos quesitos necessários para uso como redutor na metalurgia e na siderurgia.

Aug 16, 2017

By Gustavo Elói de Sá Lima

A estratégia de manutenção de locomotivas da VLI sofreu significativa modificação após a implementação de propostas de consultores americanos, baseadas principalmente, na execução de atividades fora de oficina, realizadas em estruturas chamadas de “Track Service”, estruturas as quais contam basicamente com uma vala para inspeção na parte inferior das locomotivas. Dessa forma, foi possível capturar diversos ganhos em custeio e redução de investimentos, como por exemplo o aumento de periodicidade entre manutenções preventivas e redução do projeto da nova oficina de Paulínia.

Oct 30, 2017

By Dr. Steven G. Jansto

The market demand for reduced fuel consumption and CO2 emissions in the automotive, energy and construction sectors have further increased the demand for new and advanced higher quality microalloyed grades produced via TMCP. The technological integration of the process and physical metallurgical advancements of value-added niobium (Nb) microalloyed thermo-mechanical controlled process (TMCP) steels continue to be developed and is an important element for these more demanding end user requirements and cost-effective steel production. The reheat furnace process step has a profound effect on the TMCP performance, final hot rolled steel quality and mechanical property consistency during the production of hot rolled steels. The uniformity of heating applied across the entire width, thickness and length of the slab or billet is essential in the successful achievement of consistent customer properties regardless of the chemistry. The resultant ferrite grain size in the final hot rolled product is significantly governed by the initial prior austenite grain size. However, the transition from laboratory melted and TMCP hot rolled heats to the production scale is often quite challenging. Aberrations in the reheating process step at the industrial furnace are often the root cause of mechanical property quality issues. These combustion process metallurgy parameters connect directly to the resultant TMCP product quality and is defined as Combustion Metallurgy

Oct 1, 2019

By João Luiz do Vale

In standard wear tests, such as pin on disk (ASTM-G99) or block on ring (ASTM-G77), the apparatus simulates conditions that are often different from a machine element real application. Therefore, for an accurate investigation of a tribological application, it is essential to test the real condition in which there are similarities as: geometry, contact details, force application mode, materials, among others. It emphasizes that for studies involving polymeric materials it becomes extremely relevant. Thus, the Laboratory of Surfaces and Contact (LASC) at UTFPR developed an apparatus for sliding bearing on shaft test. In that equipment, loads are applied by a dead-weight system and the frictional force is measured on a load cell. The apparatus operating ranges for load added to the dead weight system and rotation shaft are from 0.2 to 5.0 kgf and from 260 to 3500 rpm, respectively. This paper presents a detailed evaluation of such apparatus, which includes free-body diagrams analysis and a deduction to obtain an equation for the kinetic friction coefficient. Also, the standard measurement uncertainties of a caliper, an electronic scale, and a cell load were determined. It was verified that the kinetic friction coefficient equation is dependent on the apparatus geometry, the applied load, and the frictional force value. Additionally, through the statistical significance analysis it was concluded that some terms in the equation were not significant. Finally, through the application of the error propagation theory in the kinetic friction coefficient equation, the standard measurement uncertainty of the apparatus which showed a value nearby 0.002 along the operating range of the apparatus was obtained.

Jul 31, 2018

By Janaina Goncalves Maria Da Silva Machado, Francisco Carlos Gomes da Silva Junior, Stephany Aparecida Santos da Mata, Walney Silva Araújo, Matheus Souza Rodrigues

O aço inoxidável duplex (AID) ASTM 890 de grau 3A tem grande utilização na indústria de tubulações de petróleo no Brasil e no mundo. O estudo da variação do tempo necessário para solubilizar um material é importante, pois, diminuindo esse tempo, pode ser reduzido gastos com forno. O objetivo desse trabalho é comparar diferentes resultados para três tempos distintos de solubilização do aço inoxidável duplex fundido ASTM 890 de grau 3A. A literatura indica que a solubilização desse aço deve ocorrer na temperatura de 1120°C, no período de 4 horas. Entretanto, não existem trabalhos que mostrem a influência da diminuição do tempo do tratamento térmico na resistência á corrosão desse material. A fim de analisar isso, foram feitos trés tratamentos térmicos a 1120°C, em tempos 30 minutos, 2 horas e 4 horas. O grau 3A tem como característica, por exemplo, não conter cobre em sua composição, ter 1%p Mn e ter também 25%p Cr. Para tal estudo foi feito uma análise microestrutural em microscópio ótico para observar diferenças nas fases do material. Em seguida, foi usado ensaios eletroquímicos de monitoramento de potencial de circuito aberto, espectroscopia de impedância e polarização pontenciodinâmica anódica, utilizando um eletrólito de NaCl 1M, para ver o desempenho contra a corrosão nessa liga. Também foi feita uma avaliação mecânica do aço sendo exposto a testes de microdureza. Por fim, foi obtido, com esses resultados, pouca mudança significativa no comportamento do material após diferentes tempos.

Mar 1, 2019

By Beatriz Luberiaga Bezerra, André Ben-Hur da Silva Figueiredo, Leticia dos Santos Aguilera, Ana Carolina Accioly Monteiro, Thainá Lucciola Hipolito de Lima, Barbara da Costa Araujo, Ana Luiza Buse da Silva

Cerâmicas porosas foram produzidas com nanopartículas de ferrita de manganês através da técnica de freeze casting, sendo possível obter poros direcionados. Foram produzidas duas amostras dessas cerâmicas tendo como ligante-dispersante o PEG-4000 e PEG-8000, ambos em 8%p. Por MEV foi possível observar as estruturas porosas das cerâmicas. O método de Arquimedes foi utilizado para obter as medidas de porosidade e densidade aparentes e de densificação. A ferrita pura e as amostras sinterizadas foram caracterizadas por DRX e foi identificada apenas a presença da fase ferrita, para as amostras antes da sinterização e transformação de fase da ferrita para óxidos de Mn e Fe após tratamento térmico. Tais resultados possibilitam indicar a aplicação dessas cerâmicas como elementos filtrantes.

Mar 1, 2019

By Giovani Gonçalves Ribamar

A metalurgia do pó torna-se um processo importante para obtenção de peças com geometria complexa, tornando-as cada vez mais viáveis. O objetivo desse trabalho é caracterizar e avaliar a influência da energia de mistura e tempo de mistura na microestrutura e propriedades mecânicas (dureza) da liga Fe 70% - Ni 30%, utilizadas em componentes eletrônicos e materiais estruturais de peças de motores automotivos, sendo produzidas por metalurgia do pó (MP). As ligas Fe-Ni foram misturadas a baixa e alta energia, 25 rpm e 200 rpm, respectivamente, por 2 (duas) e 4 (quatro) horas, compactadas uniaxialmente a frio com pressão de compactação de 8 toneladas e sinterizadas a 1.100ºC. Foram realizadas simulações para previsão das fases presentes através do software de simulação termodinâmica, Thermo-Calc, onde mostrou a possível existência de fases CCC e CFC. A microestrutura foi avaliada por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), possibilitando a visualização da quantidade e do tamanho dos poros, bem como forma e tamanho dos grãos. Foi realizada espectroscopia de energia dispersiva (EDS) para análise química pontual e mapeamento químico.

Aug 8, 2018

By Levi de Oliveira Bueno

Constant stress testing was used for characterization of creep behavior of a 1Cr0.5Mo steel plate in the virgin condition. The tests were performed on creep machines equipped with Andrade-Chalmers type profiles, high sensitivity SLVC transducer extensometry, high stability temperature controllers, and facilities for monitoring the creep curves with an automatic data logging system. Ten creep machines of this type were used in this research, in an experimental work that lasted for one year. Three temperature levels were selected: 538, 565 and 593°C, with stress in the range from 69 to 258 MPa producing rupture times varying from 8 to about 4908 h. The creep curves were all followed with great scrutiny using data logger scanning rates which enabled storing thousands of readings in each case. The experimental analysis involved measurements of minimum creep rate, rupture time and final elongation at rupture. The data were analyzed according to the classical phenomenological / physical relations (Norton, Arrhenius, Zenner-Hollomon, Monkman-Grant) and also considering five traditional parameterization methodologies (Larson-Miller, Orr-Sherby-Dorn, Goldhoff-Sherby, Manson- Haferd and Manson-Succop). Comparisons are presented among the possibilities of data extrapolation from five different methodologies. Comparison is also made with creep results mentioned in literature for the same material in the virgin condition.

Aug 16, 2017

By Cristiano José Scheuer

The effect of low-temperature plasma carburizing treatment on the micro-abrasive wear resistance of AISI 420 steel was investigated by mean of a CSM Calowear ball-cratering equipment. Carburized samples were treated at temperatures of 350, 400, 450 and 500°C for a fixed time of 12 h, using a gas mixture containing 99.5% (80% H2+20% Ar)+0.5% CH4. Micro-scale abrasive wear tests were conducted with a 25.4 mm AISI 420 steel sphere, using an abrasive suspension of alumina (Al2O3) with particle size of 1 ?m (abrasive concentration of 0.11 g/cm³). The contact normal force, abrasive flow and ball rotation speed were fixed at: 0.5 N, 0,2 drop/s, and 120 rpm. The wear craters were analyzed using a confocal laser microscope, Olympus OLS 3000. The wear analyses were performed for test times of: 30, 60, 90, 120, 180, 360, 540, 720 and 900 s (equivalent sliding distance: 0.84, 1.68, 2.52, 3.36, 5.04, 10.09, 15.14, 20.19 and 25.23 m, respectively). The results indicate that the wear coefficient in the outer layer and in the diffusion layer are different, being lower in the latter. It was also verified that the wear coefficient on the outer layer region decreases with increasing treatment temperature in the range of 350 to 450 °C, and increase again for 500ºC. The diffusion layer wear coefficient is similar for all the carburized samples. Finally, for all studied conditions, the analysis of the wear craters surface indicates the occurrence of grooving and micro-rolling abrasion wear modes.

Aug 8, 2018

By Raelly Laurinda Araujo da Silva

As ligas de alumínio são utilizadas mundialmente em inúmeras atividades. Com o aumento da competitividade, existe a necessidade de melhoria constante no processo produtivo. Essas melhorias têm como objetivo reduzir custos e melhorar o desempenho dos componentes e têm sido realizadas pela aplicação de novas técnicas e pelo desenvolvimento de novas ligas/composições. O processo squeeze casting é um processo inovador dentro dos processos de fundição, no qual o metal vazado no estado liquido é solidificado sob pressão dentro de uma coquilha metálica fechada por um punção. Neste contexto, o presente trabalho buscou analisar a influência da aplicação de diferentes pressões no processo de squeeze casting na modificação estrutural da liga de alumínio do tipo AlSi1Mg0.5Mn. Os resultados indicam que o aumento da pressão na liga gera uma taxa de transferência de calor mais elevada que reduziu o tempo de solidificação modificando a microestrutura.

Oct 30, 2017

By Cláudio Batista Vieira

Nos últimos dez anos grande atenção tem sido dada a tecnologia de realidade virtual, sendo sua aplicação cada vez mais marcante para o desenvolvimento de ambientes virtuais imersivos em diferentes áreas. Nesse trabalho é apresentada uma descrição da plataforma inovadora em realidade virtual de uma planta industrial de produção de ferro-gusa verde. O modelo 4D do alto-forno a carvão vegetal contempla o projeto detalhado de engenharia dos equipamentos e a partir da integração de softwares e hardwares foi modelado um ambiente tecnológico em realidade virtual de alto grau de realismo. Essa plataforma foi customizada para ser utilizada como Indústria-Escola de Educação Profissional para escolas técnicas, universidades, institutos de pesquisa, indústrias e museus. A Usina-Escola Siderúrgica utiliza um sistema de blended learning, agregando assim as vantagens existentes tanto na modalidade do ensino presencial tradicional, como na abordagem do ensino a distância.

Aug 1, 2018

By Alexandre Silva Guimarães

Este trabalho avaliou a purificação de níquel em relação aos contaminantes cálcio e magnésio a partir de soluções sintéticas sulfúricas simulando os licores industriais obtidos pelo processo de lixiviação sob pressão de minérios lateríticos de níquel. O uso de Cyanex 272 (20% v/v) se mostrou ineficiente na purificação do licor em decorrência das extrações simultâneas de magnésio e níquel e pela baixa seletividade do Cyanex 272 em relação ao cálcio (extrações inferiores a 10%). A adição de 5% v/v de ácido naftênico ao Cyanex 272 (20% v/v) provocou a extração conjunta de magnésio e níquel e extrações insignificantes de cálcio (inferiores a 0,5%). A mistura de 20% v/v de Cyanex 272 com 20% v/v de D2EHPA, em pH = 4,5, é passível de promover a purificação do licor frente ao níquel, pelo fato desta combinação de reagentes extrair cerca de 50% de cálcio, 48% de magnésio com baixos teores de níquel (em torno de 10%), podendo-se utilizar dois estágios de contactação para se obter no mínimo 80% de níquel purificado em fase aquosa.

Aug 7, 2018

By Gil Ribeiro Vilela Neto

Na busca por se tornar cada vez mais sustentável, a indústria mineral vem recorrendo às soluções tecnológicas que minimizem o impacto ambiental gerado pela disposição dos rejeitos resultantes dos processos de beneficiamento de minérios. Neste cenário, umas das soluções é a aplicação de tecnologias de separação sólido-líquido com o objetivo de maximizar o desaguamento dos rejeitos e, consequentemente, diminuir o volume ocupado por eles quando dispostos e aumentar a recirculação de água. Este trabalho tem como objetivo, determinar a influência da concentração de sólidos em polpas de rejeitos denominados de “lamas” no desempenho do espessamento e a determinação da concentração de sólidos ótima para atingir o melhor desempenho do espessador.

Aug 16, 2017