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By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

Frente ao crescente número de falhas por fadiga, o projeto considerando cargas cíclicas passou a ser uma fase natural da concepção e otimização de componentes, em especial de setores de responsabilidade, como aeronáutico, automobilístico e de óleo e gás. Em geral, as avaliações se baseiam em resultados de ensaios uniaxiais que empregam máquinas universais servo-controladas de tração-compressão ou tração-tração. Entretanto, embora precisos, tais equipamentos custam centenas de milhares de dólares, apresentam elevado custo operacional e de manutenção e exigem expressivo tempo para a realização dos ensaios. Como alternativas simples e baratas existem as máquinas do tipo flexão alternada (biela-manivela), as quais podem apresentar curvas de vida à fadiga comparáveis ao caso uniaxial se os campos de deformações e tensões nas amostras forem bem conhecidos. Dessa forma, buscando avançar nesse tópico e fazendo uso de refinados modelos não lineares de elementos finitos, este artigo apresenta uma metodologia de ensaios de flexão alternada controlada por deformação (curvas e-N), assim como uma análise crítica dos resultados experimentais. Foram ensaiados um aço SAE 1008 e um alumínio 1200 H14 e, além da geometria recomendada pela ASTM B593, uma nova geometria é proposta para menor dispersão dos resultados experimentais. A metodologia desenvolvida obteve sucesso na condução dos ensaios e a geometria proposta reduziu a dispersão dos resultados para o aço SAE 1008 que apresenta elevado encruamento. As curvas e-N obtidas, além de diretamente úteis para projetos mecânicos, apoiarão comparações futuras com resultados de fadiga uniaxial dos mesmos materiais.

Aug 17, 2017

By Vitor Luiz Sordi, Gustavo Henrique Pelissari

O AISI201LN é um aço inoxidável austenítico com teor reduzido de Ni em relação aos tradicionais da série 300 e com adições de Mn e N como estabilizadores da austenita. Os aços da série 200 se propõem a substituir outros inoxidáveis em algumas aplicações com vantagem econômica pela redução do Ni, porém há pouca informação sobre o seu comportamento em temperaturas elevadas. Este trabalho avalia a resistência à tração do AISI 201LN na temperatura ambiente e na faixa de 500ºC a 800ºC e a resistência à fluência na temperatura de 700ºC. Observou-se que, comparado a outros inoxidáveis austeníticos, o material estudado tem resistência à tração comparável em temperatura ambiente e mantem boa relação ductilidade – resistência no intervalo de 500ºC a 800ºC. O aço AISI201LN apresentou desempenho em testes de fluência na temperatura de 700oC comparável ao de outros aços inoxidáveis austeníticos largamente utilizados para aplicações em altas temperatura, incentivando assim a ampliação dos estudos em outros intervalos de tensões e temperaturas.

Oct 21, 2019

By Patrícia Freitas Rodrigues

Foram utilizadas neste estudo amostras de uma liga de NiTi rica em Ni, a fim de observar as mudanças estruturais e termofísicas ao longo das etapas de forjamento rotativo, nas condições: Bruta de Fusão, Refundida e extraídas após distintas etapas do forjamento inicialmente (primeira, terceira) e ao fim a frio (quinta e sexta). As variáveis dos processamentos termomecânicos e a composição química são fatores de grande importância no processamento destas ligas, afetando a estrutura e por consequência nas transformações de fase, no efeito de memória de forma e na superelasticidade. Dessa forma, foram realizados ensaios de calorimetria diferencial de varredura (DSC), para definir as temperaturas de transformação de fases, e de difração de raio X (DRX) para observar as fases presentes a temperatura ambiente.

Aug 17, 2017

By Susanne Hahn

The Siemens VAI software model DynaPhase calculates thermodynamic properties depending on the chemical analysis of steel. It can be used online together with Siemens VAI’s secondary cooling model SIMETAL Dynacs 3D which is a unique feature. Offline it can be used to investigate the thermodynamic properties of steel grades and therefore supports the development of new grades. The core of DynaPhase is a substitutional solution model for the Gibbs free energy to calculate multi-component phase diagrams. The parameters of this model are determined by employing the CALPHAD approach. This model is combined with a microsegregation model to account for the interdendritic solidification process. New DSC (differential scanning calometry) measurements of the department of metallurgy of the Mining University of Leoben have been used to improve the DynaPhase database for high Al or Si concentrations. By comparing this experimental data to calculations it has been found that some of the widely used commercial software tools do not describe the ternary system FeAlC for high aluminum concentration correctly. In this paper we will show how thermal properties of high Al grades change with the optimized database and what impact this has on the secondary cooling of continuous casting, e.g. how the solidus point shifts on the strand. Moreover we will show that the online use of DynaPhase has many advantages for the production. Since DynaPhase uses the actual chemical analysis of the steel grade and not just concentration ranges or averaged concentrations it is possible to optimize the cooling strategy during casting for the actual chemical analysis of the actual heat.

Jul 30, 2018

By Nayara Ferreira Nunes

O presente trabalho tem como objetivo promover, através da técnica de elipsometria, a caracterização de propriedades ópticas e dielétricas do nióbio metálico e, além disto, medir a espessura dos filmes finos de óxido de nióbio formados. Devido a grande variedade de aplicações em importantes setores, o nióbio se tornou um elemento de grande importância para o desenvolvimento tecnológico em áreas estratégicas e o Brasil destaca-se neste contexto por deter as maiores reservas mundiais. Logo, conhecer o máximo de informações sobre este material é de grande importância para direcionar estudos às aplicações tecnológicas a fim de se agregar valor ao nióbio e seus compostos. Após a realização das medidas de parâmetros elipsométricos, e modelagem apropriadas, foram geradas satisfatoriamente as propriedades ópticas e dielétricas do material. Sendo também medida a espessura do óxido formado de forma natural sobre o substrato de nióbio metálico.

Aug 17, 2017

By Jheison Lopes dos Santos

Neste trabalho, pela primeira vez, o sistema cerâmico Al2O3-Nb2O5-LiF teve suas propriedades mecânicas investigadas. Foram investigadas diferentes composições, em peso, para o composto (Al2O3–4%Nb2O5)–nLiF, com n variando entre 0 e 1,50%, a três temperaturas de sinterização diferentes (1300, 1350 e 1400 ºC). Como caracterização mecânica, avaliou-se a microdureza Vickers para todas as composições. A adição de LiF que apresentou os maiores valores de densificação teve seus módulos de Young e de cisalhamento, e as velocidades de ondas elásticas determinadas. Os resultados mostraram que todas as adições de LiF elevaram a microdureza do composto Al2O3–4%Nb2O5. Este fato pode estar relacionado com a densificação e fases obtidas após a sinterização. A adição de 0,5% de LiF ao composto cerâmico Al2O3-4% Nb2O5, promovendo maior densificação, quando sinterizado a 1300 ºC obteve valores de propriedades elásticas comparáveis aos obtidos por Al2O3–4%Nb2O5 sem LiF, sinterizado a 1400 ºC. Os resultados relevaram ainda uma coerente correlação entre dureza, módulo de elasticidade e densificação. Dessa forma, a adição de fluoreto de lítio ao sistema cerâmico alumina-nióbia possibilitou a redução em pelo menos 100 ºC na temperatura de sinterização, com propriedades mecânicas comparáveis.

Oct 30, 2017

By Ismael Vemdrame Flores, Lindaura de Souza Cândido D’ Avila, Maurício Covcevich Bagatini, Arthur Felipe Lino Oliveira, Rafael Adriano Lopes Júnior

The use of pellet feed to adjust the chemical quality of the sinter is an alternative to the depletion of iron ore reserves. However, the addition of ultrafine in the sintering process can cause decrease of permeability and consequent drop in machine productivity. In this context, the present work investigated the addition of natural and ground pellet feed, evaluating its effects on cold agglomeration for sintering and quality of quasi-particles produced. Eight typical mixtures with industrial composition were produced in the laboratory, replacing Sinter Feed with different percentages of Natural Pellet Feed (NPF, 91% <150 μm) and Ground Pellet Feed (GPF, 83% <44 μm). The mixtures were subjected to cold agglomeration tests and the quasi-particles produced were evaluated by screening, shatter test, permeability test and disintegration into primary particles analysis. There was a decrease in the mean particle size of quasi-particles and reduce in permeability with addition of the ultrafines. The addition of NPF favored the layering mechanism in larger quasi-particles. The coalescence mechanism occurred for larger additions of NPF and GPF, being more expressive for GPF additions.

Oct 1, 2019

By Cláudio Antunes de Oliveira

O objetivo deste trabalho é utilizar o vasto banco de dados de informações de processo armazenadas pelo InfoPlus.21, que é um exemplo de sistema PIMS - Plant Information Managment System, para implementar um sensor virtual a partir de um modelo neural visando obter a tendência de resposta da variável consumo específico de uma caldeira. Propõe-se também, extrair diagnósticos do processo através do emprego da Lógica Fuzzy. As etapas de treinamento da rede neural e o desenvolvimento do diagnóstico envolveram simulações no software Matlab. Os resultados obtidos demonstraram-se bastante satisfatórios. Destaca-se a tendência de resposta do sensor virtual que apontou 97% de confiabilidade. Por fim entende-se que as propostas deste trabalho foram alcançadas, principalmente pela implementação inovadora do sensor virtual no InfoPlus.21 por meio da ferramenta SQLPlus, a qual possibilitará novas aplicações no meio industrial.

Jul 30, 2018

By Otávio Augusto da Cunha Teixeira

Na Aperam South America, a geração interna de carepa metálica utilizada no PTG (Pré-tratamento de Gusa) como agente dessiliciante do gusa é insuficiente para suprir toda a demanda, sendo necessária a aquisição regular do insumo junto a outras siderúrgicas. Com o reaproveitamento interno da carepa pelas siderúrgicas, a compra do material no mercado ficou muito dificultada. Visando complementar a insuficiência do suprimento de carepa, foram estudadas e testadas duas alternativas de agente dessiliciante, tendo como fonte dois resíduos gerados no beneficiamento da carga metálica da Redução, a saber: Finos do Minério Serra Azul (100%) e Finos de Pelota (80%) misturados aos Finos de Minério Serra Azul (20%). Após os testes, a segunda alternativa se mostrou mais viável técnica e economicamente. A taxa de dessiliciação do novo agente se apresentou, inclusive, melhor que a da própria carepa. A geração mensal do novo insumo (700 t), complementada com a da carepa interna, conseguem suprir integralmente a demanda de agente DeSi para o PTG.

Aug 17, 2017

By Cleiton Rodrigues de Vasconcelos, Elizeth Oliveira Alves, Kleber Gonçalves Bezerra Alves

Em virtude da periculosidade do Pó de aciaria (PAE), práticas alternativas, como a reinserção do resíduo no processo produtivo, ou sua incorporação em outros materiais fizeram com que a reciclagem tenha se tornado uma via para este subproduto. O presente trabalho tem como objetivo identificar as áreas de desenvolvimento tecnológico de utilização do PAE, avaliar a potencialidade de reaproveitamento e reciclagem do resíduo oriundo do processo de produção do aço carbono, comparando as características obtidas do PAE analisado com os requisitos indicados através da análise de patentes. O PAE produzido no estado de Pernambuco foi caracterizado pelas técnicas de Fluorescência de raios X (FRX), separação granulométrica via peneiramento, distribuição do tamanho de partículas, Difração de raios X (DRX), Microscopia eletrônica de varredura (MEV) e Espectroscopia por energia dispersiva (EDS). A prospecção tecnológica foi realizada nas bases de patentes europeia EPO e na base nacional de patentes nacional do INPI. As análises realizadas mostraram que o material apresentou aproximadamente 28,5% de suas partículas com granulometria inferior a 53μm, composto em sua maioria por ferro e zinco presentes na forma de óxidos, organizados nas fases franklinita, zincita e magnetita. A baixa granulometria e composição química possibilitam a sua aplicação no campo dos materiais cerâmicos, bem como sua reinserção no processo de fabricação. O resíduo estudado apresentou características similares com os demais resíduos observados nas patentes.

Mar 1, 2019

By Giulio Rodrigues Altoé

Fibras de fique (Furcraea Andina) estão entre as lignocelulósicas naturais com grande potencial para utilização em compósitos poliméricos. O presente trabalho avalia a resistência ao impacto deste tipo de compósito com matriz epoxídica reforçada com diferentes percentuais de fibras de fique. As fibras foram embutidas sob pressão em mistura com resina epóxi DGEBA/TETA curada à temperatura ambiente por 24 horas. Os corpos de prova normalizados foram confeccionados com percentuais de até 30% em volume de fibras de fique alinhadas ao longo de todo o comprimento, estes corpos de prova foram então ensaiados em pêndulo de impacto Charpy e as superfícies de fratura analisadas por microscopia eletrônica de varredura, MEV. A resistência ao impacto aumentou substancialmente com a quantidade relativa de fibra de fique reforçando o compósito. Este desempenho foi associado à dificuldade de ruptura imposta pelas fibras bem como ao tipo de trincas resultantes da interação fibra de fique/matriz epoxídica que ajuda a absorver a energia do impacto.

Aug 17, 2017

By Maria Fernanda Gonçalves de Oliveira

O objetivo do trabalho é estudar a viabilidade da realização do tratamento superficial via implantação iônica por imersão em plasma (3IP) de nitrogênio de chapas de nióbio soldadas previamente com feixe de laser, para formação de camadas de nitretos sobre superfície do material base, zona termicamente afetada (ZTA) e do cordão de solda. Os resultados obtidos são discutidos levando-se em consideração a influência do tratamento nas alterações apresentadas pelo material tratado. Os resultados mostram uma significativa alteração na superfície do material, em termos de composição química, evidenciando a formação de nitretos de nióbio sobre esta superfície. Em geral, os nitretos de materiais refratários apresentam propriedades desejáveis para aplicações que envolvem temperatura elevadas de trabalho como: estabilidade térmica, elevado ponto de fusão, boa resistência à oxidação; além de apresentarem elevada dureza e baixas taxas de desgaste e corrosão. Em virtude do aquecimento do substrato, durante o tratamento, observam-se mudanças microestruturais no material tratado. Tais alterações microestruturais, nas diferentes regiões analisadas, mostram-se benéficas na homogeneidade dos valores de dureza apresentados, especialmente na região do cordão de solda e material de base. A redução da dispersão dos valores de dureza entre o cordão de solda, a zona termicamente afetada (ZAC) e o material de base podem minimizar a presença de regiões com concentrações de tensões, melhorando a resistência mecânica do material quando submetidos a esforços mecânicos, como tração uniaxial.

Aug 8, 2018

By Paulo Sérgio Moreira, Geraldo Lúcio de Faria, Rhelman Rossano Urzêdo Queiróz, Amanda Aparecida Fátima Arruda, Ana Cecília de Carvalho

O aço inoxidável ferrítico 410D (UNS S41003) é um aço relativamente novo e ainda em desenvolvimento no mercado Brasileiro. Ele tem sido posicionado como um candidato a substituir aços baixo carbono comuns e aços patináveis em algumas aplicações onde existam exigências no que diz respeito à resistência do material à oxidação e à corrosão. Entretanto, ainda existem algumas lacunas de conhecimento a respeito do seu comportamento mecânico que permitam avaliar a viabilidade de sua aplicação em condições agressivas de trabalho, como por exemplo em temperaturas relativamente elevadas. Partes estruturais de caldeiras, tubulações para condução de vapores e gases quentes, entre outros, são exemplos em potencial para aplicação do aço 410D. Nesse contexto, o presente trabalho avaliou o comportamento do referido aço quando submetido a ensaios de tração a quente nas temperaturas de 300°C e 600°, comparando-se os resultados obtidos com o seu desempenho à temperatura ambiente. Concluiu-se que o aço inoxidável 410D é susceptível ao fenômeno de envelhecimento dinâmico na temperatura de 300°C, tendo sua capacidade de deformação plástica significativamente diminuída. A 600°C observou-se uma diminuição de 45% no seu limite de escoamento e um aumento de 7% no alongamento total em relação à temperatura ambiente.

Oct 8, 2019

By Janeir Ribeiro Dutra

Os aços siliciosos de grão orientado (GO) e de grão não orientado (GNO) são aços ligados ao silício para aplicações elétricas. O aço silício de grão orientado possui as propriedades magnéticas otimizadas na direção de laminação, enquanto o de grão não orientado apresenta boas propriedades em qualquer direção. O aço elétrico de grão orientado tem como principais características as excelentes propriedades magnéticas, desenvolvidas especialmente para a redução das perdas magnéticas e aumento da eficiência de máquinas elétricas. Durante o processo de elaboração do aço o principal desafio é o controle de elementos como alumínio, titânio e enxofre, elementos estes provenientes da carga metálica (sucata e gusa) e adições de ligas na panela. Para este controle ser eficaz a estabilidade da composição química da escória na metalurgia secundária é de fundamental importância. O fluxo produtivo do aço GOAT na metalurgia secundária inicia-se no processo VOD(Vaccum Oxygen Decarburization) com término no forno panela. Este trabalho promoveu a adequação da escória da metalurgia secundária do aço GO através da: i. revisão do padrão de consumo de fundentes, mediante estudo de balanço de massa; ii. desenvolvimento de escória sintética para ajustar finamente a basicidade da escória. Os estudos de balanço de massa apontaram que em determinadas situações havia a necessidade da correção da escória para aquecimento no forno panela; iii. implementação de amostragem de escória ao final do processo VOD para correção da basicidade de escória para aquecimento no forno panela; iv. criação de modelo para correção da basicidade da escória. Após a implementação do projeto o controle da escória no forno panela ficou mais efetivo promovendo: i. redução dos teores finais de alumínio e titânio ao final do processo de elaboração no forno panela; ii.possibilidade de correção da quantidade de escória para aquecimento no forno panela sem comprometer a basicidade de escória requerida no processo; iii. atendimento a faixa otimizada do aço GOAT (M3, maior qualidade) passou de 33% para 65%; iv. redução do desgaste de panelas na elaboração do aço GOAT na metalurgia secundária; v. redução do risco de sucatamento por fora de faixa em alumínio e titânio do aço GOAT na aciaria que representou nos últimos 4 anos uma perda ao processo superior a R$ 1,2 milhão; vi. estabilização da basicidade binária da escória final do Forno Panela dentro da faixa desejável.

Oct 30, 2017

By Bruno de Paulo Silva

O cobre é um dos metais mais utilizados desde os primórdios da indústria, principalmente para a fabricação de fios e cabos para fins elétricos. Dentre as diversas propriedades do cobre, as mais importantes são: capacidade que o material tem de conduzir corrente elétrica e quantidade de energia utilizada para realizar o recozimento garantindo o alongamento especificado. Essas propriedades são diretamente influenciadas pelo teor de oxigênio adicionado como elemento de liga durante a fabricação do vergalhão de cobre eletrolítico. Neste contexto, o artigo tem o objetivo de apresentar como realizar o controle do oxigênio no processo de laminação e quais as influências desse elemento para diminuir os custos com energia elétrica, reduzir as quebras no processo de trefilação e aumentar a condutividade elétrica dos produtos de cobre.

Aug 17, 2017

By Tatiane Potiguara Oliveira

O compósito metal-cerâmico Al2O3 – Cu alia as propriedades de baixa densidade, alta resistência ao desgaste, dureza e biocompatibilidade da fase cerâmica alumina a excelente condutividade elétrica, e alta tenacidade do cobre metálico. Tal compósito pode ser aplicado como ferramenta de corte, entre outras. Este trabalho discute a influência da moagem de alta energia na microestrutura e densificação do compósito Al2O3–Cu. Pós de Al2O3 e Cu na razão de 5% em massa de Cu foram moídos por até 100 horas em moinho planetário de alta energia. A razão em massa de pó para bola usada foi de 1:5. O álcool etílico foi usado como solvente. Na moagem, amostras de pós foram colhidas após 2, 10, e 50 horas. Pós moídos foram prensados uniaxialmente em matriz cilíndrica a 100 MPa e sinterizados a 1.300°C por 1 hora sob atmosfera de Ar e H2. A taxa de aquecimento foi de 10°C/min. Análises de DRX, AG caracterizaram os pós moídos. O MEV e o EDS foi empregado para observar a microestrutura das partículas dos pós moídos e dos corpos sinterizados. Um pequeno tamanho de partícula da fase cerâmica e uma estrutura mais homogênea são produzidos quando os pós foram moídos até 100 horas.

Aug 8, 2018

By Larissa Mitie Ihara

Foram encontrados vários casos de falha de engrenagens de redutores de grande porte, aplicados em turbogeradores em usinas de cogeração. Este trabalho tem como objetivo a análise de falha dessas engrenagens bihelicoidais. Engrenagens operam sob condição de carregamento cíclico variável, logo seus principais modos de falha são fadiga de contato e por flexão de dentes. A engrenagem estudada, fabricada em aço 18CrNiMo7-6, foi utlizada em campo e apresentou fratura em dois dentes. Realizou-se uma análise de espectrofotometria para confirmação da composição química do material base. Uma análise microestrutural foi realizada utilizando microscopia óptica, revelando que a microestrutura corresponde a martensita com austenita retida. Foi feito um perfil de microdureza no plano transversal do dente, que indicou uma camada cementada efetiva de 2.150 µm e dureza de 715 HV0.1 na superficie. Foi feita uma fractografia macroscópica para determinação das caracteristicas da fratura, o que permitiu identificar marcas de praia e deltas de rio. Aliado a isso, foram feitas imagens por microscopia eletrônica de varredura, determinando o local do início da trinca. A partir dessas evidências, pôde-se concluir que o mecanismo de falha predominante foi fadiga por flexão de dente.

Aug 17, 2017

By Laurent Dorel, Sebastien Maillard, Afchine Nasserian, Jean-Paul Faure

Surface quality monitoring is primarily implemented in the last steps of steel manufacturing before shipment to the end user. However, an increasing trend for also addressing this topic in the upstream stages, such as hot rolling plant, is tackled by Primetals Technologies to give steel producers the key to a global optimized yield management, and efficient “lessons learned” processes. After the last developments of SIAS Next Gen platform, including High Resolution and Near Infra-Red, some site results will be exposed on the very specific high constraints lines such as ESP Endless Strip Production and Plate Mills, and highlights the related most interesting aspects for our customers.

Oct 1, 2019

By Felipe Lacerda Giro

Atualmente, a soldagem por extrusão de peças semi-acabadas (chapas) em PEAD tem se mostrado como uma solução atraente para a fabricação de pequenas embarcações de serviço. Neste sentido, a qualidade da soldagem torna-se um elemento fundamental para a garantia da integridade estrutural da embarcação. Neste trabalho são apresentados os resultados da análise da influência de diferentes fatores na qualidade da soldagem por extrusão de chapas de polietileno de alta densidade. Os fatores analisados envolveram o aporte de calor, a preparação do chanfro, a velocidade de soldagem e a pigmentação do fio de solda. A influência de tais fatores na qualidade da solda foi avaliada tendo como referência os resultados de ensaios de flexão em corpos de prova.

Aug 17, 2017

By Keli Vanessa Salvador Damin

Este trabalho apresenta uma nova abordagem sobre o emprego sequencial dos tratamentos termoquímicos de superfície utilizando a tecnologia de plasma. No trabalho são avaliados tratamentos de superfície, individuais e sequenciais, de nitretação/cementação. Os tratamentos foram realizados no campo ferrítico com o objetivo de manter as tolerâncias dimensionais. Amostras de aços AISI 1005 foram tratadas em descarga luminescente anormal sendo realizados ciclos únicos de cementação e nitretação e também ciclos conjuntos de nitretação + cementação. Todos os tratamentos foram realizados a 500°C com um tempo de patamar de 3 horas para cada tratamento. A composição da mistura gasosa variou de acordo com o tratamento: nitretação - 5%N2 + 95%H2 ou 3%N2 + 97%H2; cementação - 5%CH4 + 95%H2. A caracterização microestrutural das amostras foi realizada por microscopia óptica e MEV além de difração de raios-X. Análises de microdureza também foram realizadas. As analises de raios-X mostraram que ocorre a estabilização de uma camada de cementita nos tratamentos de cementação. Nas amostras nitretadas em atmosfera contendo 5% de N2 foi observada a presença de camada de compostos. Já em atmosferas contendo 3% de N2 não houve a formação da camada de compostos. A maior profundidade de endurecimento foi obtida para a amostra nitretada + cementada.

Aug 16, 2017