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By Lucas Breder Teixeira

Esse trabalho discute a modelagem termo-mecânica fisicamente não linear de materiais refratários considerando os efeitos de danificação utilizando o Método dos Elementos Finitos. Inicialmente é feita uma descrição geral dos materiais refratários com foco em suas características termo-mecânicas, destacando principalmente suas propriedades elásticas e comportamento de amolecimento, e demonstrando sua considerável dependência da temperatura. Algumas considerações são feitas com relação à evolução dos modelos de simulação numérica aplicados a refratários, iniciando-se com os modelos lineares elásticos até o uso de modelos constitutivos complexos. O modelo de fissuração distribuída utilizado para calcular a perda de rigidez elástica é então apresentado, juntamente com a fundamentação matemática pertinente e sua relação com os parâmetros físicos do material. Para ilustrar a aplicabilidade do modelo alguns exemplos são apresentados, discutindo-se suas principais capacidades com relação ao projeto de estruturas refratárias.

Oct 30, 2017

By Wainer da Silveira e Silva, Marco Antonio Teixeira, Robisom Damasceno Calado, Carlos Alberto Chaves, Tone Takayama Filho

A preocupação com o adequado tratamento de resíduos industriais surgiu com o conceito de desenvolvimento sustentável criado pelo Clube de Roma e contribuiu para o uso racional dos recursos naturais ao longo dos últimos 50 anos. A preocupação com a produção responsável e uso judicioso de recursos naturais priorizou a reciclagem de materiais na agenda das empresas, tornando-se numa atividade de alta relevância, vital para a sustentabilidade econômica e ambiental. Este trabalho aborda os aspectos técnicos, econômicos e ambientais da reciclagem de resíduos contendo zinco através do estudo de caso de reciclagem de resíduos gerados no processo de fabricação de aço em Forno Elétrico, denominado pó de Aciaria Elétrica (PAE). A indústria ainda está em busca de tecnologias para redução da geração e reciclagem desse resíduo. A relevância do estudo está na utilização da Análise Hierárquica de Processo (AHP) para avaliação e seleção da melhor alternativa, entre várias, para tratamento e reciclagem do PAE. Como resultado, demonstrou-se a eficácia do uso da metodologia no empreendimento de reciclagem de resíduos contendo zinco implantado pela Votorantim, em Juiz de Fora, Minas Gerais.

Nov 12, 2019

By João Guilherme Dessi

Neste trabalho estudou-se a microestrutura e a interface de um tubo bimetálico cladeado por centrifugação, constituído externamente em aço API 5L X65Q e internamente pela superliga de Ni-Cr Inconel 625, ambos vazados pela mesma posição relativa no tubo. O vazamento do Inconel 625 causou erosão no aço que diminuiu de intensidade do lado de vazamento (região mais quente) para a o lado oposto (região mais fria), onde a região de interdifusão não se apresentou mesmo uniforme. Nas regiões mais quentes (lado vazado e meio do tubo) ocorreu o cladeamento completo, com uma interface continua entre ambos os materiais constituintes, enquanto que na região mais fria a interface apresentou descontinuidades. O aço apresentou microestrutura ferrítica-perlítica com a região adjacente a interface descarbonetada, com grãos ferriticos nanométricos em uma região estreita de 3 µm. O Inconel 625 apresentou uma microestrutura de dentritas de austenita Ni-cfc com fases de Laves interdentríticas, devido a aumento do teor de Fe, com alta densidade de discordâncias na região adjacente a interface livre de precipitados.

Aug 8, 2018

By Flávio James Humberto Tommasini Vieira Ramos

O estudo teve como objetivo a produção de corpos de prova de nanocompósitos baseados em uma matriz polimérica de polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE) com carga de carbeto de boro dispersas, nas proporções de 0,0625%; 0,125%; 0,25%; 0,5%; 1% e 2%, respectivamente. As respectivas misturas entre os materiais, polímero e carga inorgânica, foram moldadas em prensa hidráulica quente à partir do estado fundido da matriz polimérica. A caracterização dos nanocompósitos com as cargas sem tratamento foi realizada pelas análises de difração de raio-x (DRX) e calorimetria diferencial de varredura (DSC), o que possibilitou a identificação dos planos cristalográficos característicos dos materiais, o grau de cristalinidade da matriz orgânica e suas respectivas temperaturas de fusão. As microestruturas dos materiais, morfologia da carga e adesão interfacial foram observadas através da microscopia eletrônica de varredura (FEGSEM). Através desse estudo foi possível o sugerir o comportamento do polímero com cargas de carbeto de boro dispersas em diversas proporções.

Oct 30, 2017

By Margareth Almeida Dellamore Pacheco

Devido à carência de tarugos de alumínio 6060 com boa qualidade e baixo custo de produção no mercado de extrusão do Brasil, surge a necessidade de encontrar soluções práticas que resultem em um melhor desempenho das ligas na indústria da extrusão. Este trabalho, portanto, tem o objetivo de estudar a influência do tratamento térmico de homogeneização e da taxa de resfriamento pós-tratamento na microestrutura de uma liga de alumínio 6060, assim como as suas implicações na indústria de extrusão. Tarugos cilíndricos da liga de alumínio 6060, com diâmetro de sete polegadas, foram fabricados e submetidos a diferentes ciclos de tratamentos térmicos em um forno industrial do tipo bambury com a finalidade de dissolver e homogeneizar as partículas de segunda fase na matriz de alumínio. As variáveis de tratamento térmico investigadas neste estudo foram o tempo de residência e a taxa de resfriamento. Os tarugos termicamente tratados foram, em seguida, amostrados para caracterização microestrutural e para a execução de testes industriais de extrusão. Os resultados obtidos indicaram que existe uma significativa diferença microestrutural entre as amostras, que consistiu principalmente na variação das frações de precipitados de Mg2Si na matriz. Foi possível concluir que a produtividade na extrusão depende fortemente da fração desses precipitados.

Aug 16, 2017

By Juliana Simões Chagas Licurgo

Este trabalho tem por objetivo avaliar o efeito da incorporação de até 40% em peso de um resíduo gerado na forma de lama proveniente da etapa de lapidação da fabricação de vidros em cerâmica vermelha. Inicialmente o resíduo foi caracterizado pelo emprego das técnicas de fluorescência de raios-X, peneiramento e sedimentação e dilatometria ótica. A plasticidade das composições foi determinada pelo método de Atterberg. Corpos-de-prova foram obtidos por prensagem uniaxial a 20 MPa e queimados nas temperaturas de 900 e 1000ºC. As propriedades físicas a mecânicas avaliadas foram: retração linear, absorção de água e tensão de ruptura à flexão. Os resultados indicaram que o resíduo é apropriado para o uso em cerâmica vermelha em mistura com argilas, contribuindo para reduzir a absorção de água e aumentar a resistência mecânica da cerâmica nas temperaturas investigadas.

Aug 16, 2017

By João Alberto Fioresi Altoé

Nas indústrias petroquímicas, nucleares e farmacêuticas o avanço tecnológico tem como objetivo a segurança e confiabilidade dos equipamentos com relação à resistência mecânica e à corrosão. Atualmente, o uso dos aços inoxidáveis superausteniticos é uma solução interessante, para uma maior vida útil dos componentes industriais submetidos a ambientes agressivos, como em meios salinos. Esse trabalho tem como objetivo investigar o aparecimento de pites em um aço comercial superaustenitico de composição química aproximada 25Cr28Ni4Mo em solução salina de cloreto de sódio. O aço foi fundido e tratado termicamente por solubilização a 1050ºC por 1h com o objetivo de eliminar os precipitados. As análises microestruturais antes e após os ensaios de corrosão foram feitas por microscopia óptica e eletrônica de varredura. Observou-se com os ensaios eletroquímicos de Polarização linear e impedância, que o aço inoxidável superaustenítico apresenta excelente resistência à corrosão em meio salino, caracterizado também pelas imagens que não revelaram a formação de pites, mesmo quando submetidos a elevados potenciais.

Aug 16, 2017

By Isadora Maria Oliveira Anício Costa

Desenvolvimentos recentes no emprego de ligas NiTi superelásticas (SE) na confecção de instrumentos endodônticos rotatórios envolvem a aplicação de tratamentos térmicos nos instrumentos inicialmente produzidos a partir de ligas SE. Neste trabalho foi estudado o efeito de tratamentos térmicos e sua contribuição para a evolução das propriedades funcionais de um fio de NiTi SE. Os fios comerciais de NiTi, aproximadamente equiatômicos, foram ensaiados após o tratamento de recozimento por 1 hora, em temperaturas de 300°C a 500°C, e então temperados em água. A caracterização física do material foi realizada por calorimetria exploratória diferencial e as propriedades mecânicas foram obtidas em ensaios de tração e de recuperação de forma. Os resultados apontaram aumento nas temperaturas de transformação dos fios com o recozimento, o aparecimento da dupla transformação austenita - fase R - martensita B19’ durante o resfriamento. Observou-se também diminuição do módulo de elasticidade aparente e aumento da deformação residual com o aumento da temperatura de recozimento, indicando, em concordância com a variação nas temperaturas de transformação, que o material passou a apresentar o efeito memória de forma.

Aug 8, 2018

By Camila Magalhães Gonçalves

O aço inoxidável ferrítico tipo 430 estabilizado com Nb, com e sem recozimento após laminação a quente, foi laminado a frio e submetido a recozimentos isotérmicos em temperaturas de 650, 700, 750 e 800°C por tempos variando entre 10 e 86400 s. A quantificação da fração recristalizada foi realizada pelo modelo de JMAK e pela microdureza ao longo do recozimento. A evolução da textura foi analisada via técnica de EBSD. Ocorreu o refino de grão após a recristalização, resultando em um tamanho médio de 8 mm. A temperatura de recristalização aconteceu a 750°C e esta teve maior efeito na recristalização que o tempo. Os expoentes de Avrami se situaram entre 0.8 e 1.2, significando nucleação em contorno de grão. A taxa de nucleação e de crescimento do grão diminuiu continuamente com o tempo. Em relação à textura, observou-se um aumento da intensidade das componentes (111)[121] e (111)[011] da fibra g e diminuição na intensidade da fibra a de deformação. Um modelo de cinética de recristalização do aço tipo 430 estabilizado com nióbio que leva em conta os processos de nucleação e crescimento foi obtido.

Jan 16, 2018

By Rafaela Pereira Batista

O consumo de refratário na produção de aço é parte significativa no custo de produção. Por este motivo, é usual nas aciarias a oxigênio empregar os processos de slag splashing e slag coating, visando à formação de uma camada de escória sobre o refratário de MgO-C. Os dois procedimentos diferem, principalmente, pelo seu objetivo: o slag splashing visa a proteção do revestimento como um todo, enquanto o slag coating busca proteger principalmente o fundo do conversor e as ventaneiras do sopro combinado. Para a efetividade destes processos, é necessário adequar a escória para que a camada formada resista a temperatura e condições do processo, seja compatível quimicamente com o refratário e tenha boa aderência ao tijolo do forno. Este trabalho apresenta os resultados do desenvolvimento de um modelo matemático que orienta quanto a adição para o tratamento do revestimento refratário do conversor pela projeção de escória.

Oct 30, 2017

By Mateus Gomes Rossi

O estudo de recursos e caracterização de jazidas de minério de ferro é de extrema importância frente à demanda mundial deste bem mineral. A ocorrência de minério de ferro em Bodoquena, MS, desperta interesse sobre a viabilidade técnica e econômica deste recurso. A mineralização de ferro está associada à Formação Puga, caracterizada por metadiamictitos, quartzitos e filitos. Este minério de ferro possui matriz magnetítica de granulação muito fina, variando de 0,01 mm a, em raros casos, 0,2 mm, demandando moagem ultrafina para sua liberação. O beneficiamento do minério, realizado por separação magnética de baixa intensidade e flotação reversa, gerou produto magnetítico concentrado com teores de 64,9% de Fe, recuperando cerca de 47% do Fe contido e obtendo baixo teores de P (0,01- 0,04%), SiO2 (±4,5 %) e Al (±1,8%). A redução carbotérmica do minério se mostrou eficaz mediante a pelotização sem aglomerantes químicos, utilizando-se de coque de carvão mineral na composição de pelotas auto-redutoras. O produto final foi uma pelota reduzida a ferro metálico com pequenos resquícios não reduzidos e escória.

Aug 16, 2017

By Adauto Martins de Assis, Atan de Assunção Cardoso

Devido a sua alta demanda de produção e padrão de qualidade a indústria automotiva tem utilizado ao longo da história robôs nas mais diversas atividades como montagem, soldagem, pintura e inspeção. No intuito de levar esta realidade para a sala de aula de alunos de Engenharia Mecânica, foi desenvolvido um braço robótico didático, apresentando configuração semelhante à um modelo industrial, a ser utilizado como ferramenta de apoio ao ensino de robótica e outras disciplinas correlacionadas. Para isto, fez-se o uso associado da placa eletrônica Arduino e do software Matlab. Inicialmente foram obtidas as equações de cinemática direta e inversa. Os resultados mostraram que a posição teórica obtida apresentou um comportamento esperado conforme a metodologia adotada e o resultado experimental mostrou pequena variação de posição. Para a cinemática inversa, o tempo de resolução do conjunto de equações foi comparado à resolução do problema através de um método numérico. Com base nos resultados experimentais, foram feitas algumas sugestões de melhoria para o braço robótico didático e considerações relacionadas a acurácia de um robô industrial.

Oct 1, 2019

By Alessandra Savazzini dos Reis

A telha é um dos principais produtos da indústria de cerâmica vermelha que atende à construção civil. A argila utilizada para fabricação das telhas cerâmicas deve atender a requisitos de qualidade que são influenciados por suas características químicas, físicas, mineralógicas e microestruturais, as quais controlam as propriedades das telhas. Este trabalho visa caracterizar a argila, denominada Guandu, usada na fabricação de telhas cerâmicas. Para esse fim a argila foi submetida a ensaios de FRX, DRX, análise térmica diferencial e termogravimétrica, MEV, limites de Atterberg e granulometria. Corpos de prova foram conformados com a argila, secos a 110ºC e queimados em forno industrial e após isso foram submetidos a ensaios de absorção de água, porosidade aparente, massa específica aparente, perda de massa e resistência mecânica. Os resultados evidenciam que a argila apresenta composição química, mineralógica e plasticidade favoráveis para uso na produção de telhas em cerâmica vermelha. As propriedades obtidas nos corpos de prova queimados atendem parcialmente aos requisitos das telhas cerâmicas.

Aug 8, 2018

By Cynthia Serra Batista Castro

A dissolução de precipitados complexos de Ti e Nb durante a etapa de reaquecimento de placas foi estudada utilizando-se amostras de quatro aços microligados. As análises foram realizadas por microscopia óptica e por microscopia eletrônica de varredura nas amostras de placas antes e após reaquecimento em diferentes tempos de encharque. Os resultados mostraram que os precipitados com tamanho inferior a 100 nm foram dissolvidos durante a etapa de reaquecimento do material, não necessitando de encharque. Para precipitados de 100 nm até 500 nm, verificou-se dissolução parcial com o aumento do tempo de encharque até 50 min. Para precipitados mais grosseiros, não houve dissolução significativa durante as etapas de encharque estudadas. Os resultados foram influenciados pelo grau de limpidez dos aços, nível de segregação e razão Ti/N.

Oct 30, 2017

By Robson Leandro Silva

O processo de descarburação de aço inoxidável contendo alto teor de carbono inicial via processo VOD foi estudado utilizando o aço AISI 304. Devido a questões operacionais, o carbono inicial aplicado no processo VOD da Villares Metals é próximo a 1% e a pressão de trabalho de 600mbar. O objetivo do trabalho foi encontrar o instante em que se torna possível a redução da pressão do sistema de acordo com o carbono inicial do processo. Para isso foram realizados testes em corridas industriais de 25 t interrompendo o sopro de oxigênio e realizando análise química em diferentes tempos de sopro. O resultado dos testes mostrou que após 11min de sopro de oxigênio é possível reduzir a pressão do sistema levando em consideração as limitações operacionais, podendo assim reduzir a oxidação de elementos de liga durante essa etapa.

Oct 30, 2017

By Eduardo Reis de Oliveira

O alumínio por suas excelentes características físico químicas é empregado na indústria civil, automotiva, naval e aeroespacial. As características mecânicas dos sistemas solidificados dependem do arranjo microestrutural, mais especificamente do tamanho de grão, espaçamentos celulares ou dendríticos, das heterogeneidades de composição química, do tamanho, forma, distribuição das inclusões e das porosidades. A fusão de metais e, consequentemente, a solidificação, são etapas importantes na obtenção dos metais. Neste estudo iremos investigar a solidificação vertical ascendente em regime transiente do sistema Al-Mg. Está análise investigou experimentalmente o efeito das composições e dos superaquecimentos nas microestruturas solidificadas. Durante a fabricação dos lingotes, foram mapeadas a solidificação de cada liga. As microestruturas obtidas evidenciaram um aspecto essencialmente dendrítico, verificados através da microscopia óptica. É estabelecido no trabalho uma comparação entre os espaçamentos dendríticos primário (EDP ou ?1) e secundário (EDS ou ?2) em relação adição de 1, 3 e 5% de Mg e com patamares de superaquecimento (?TV) variando em 20, 40 e 60ºC.A variação do superaquecimento e da composição química dos lingotes teve influência nos espaçamentos dendríticos, verificados nas medições transversais e longitudinais dos lingotes. Para cada posição analisada foram obtidas uma média dos valores e o respectivo intervalo de dispersão.

Oct 30, 2017

By Marcos Vinícios de Souza

Os aços carbono são materiais metálicos muito importantes na fabricação de peças para a indústria metal-mecânica. Parafusos, hastes, eixos, pistões, engrenagens são fabricados a partir desse tipo de aço, mais especificamente do aço SAE1040. O objetivo desse trabalho foi de avaliar a influência da presença de 0,2% em massa de cromo nas propriedades mecânicas e metalúrgicas de um aço com 0,4% em massa de carbono. A liga padrão SAE1040 e esta liga modificada com cromo foram submetidas a tratamentos térmicos de normalização, recozimento, têmpera e revenimento, e comparadas às durezas e microdurezas das diferentes amostras entre si. Os resultados obtidos evidenciaram que a adição de cromo é um método eficiente quando se deseja aumentar a resistência de um material. Observou-se que os valores de dureza e microdureza para o aço com a adição de cromo apresentaram-se maiores em relação ao aço padrão, como consequência das microestruturas obtidas, principalmente após têmpera e revenimento. A adição de 0,2% em massa de cromo no aço carbono influiu na melhora das propriedades mecânicas do aço tornando-o mais interessante na fabricação de peças para a indústria metal-mecânica.

Aug 8, 2018

By Claudeir Carvalho Silveira

Para produzir os aços bifásicos galvanizados com revestimento de Zn-Fe as tecnologias de galvanização foram adaptadas visando à produção de aços com alta resistência, resistentes à corrosão e boa conformabilidade. Desta forma, e considerando as deformações obtidas na estampagem tornou importante a caracterização em laboratório da influência do nível e do caminho de deformação na geração de trincas do revestimento com Zn-Fe aplicado a um aço bifásico. O presente trabalho avaliou o efeito dos caminhos de Deformação Uniaxial, Deformação Plana e Estiramento Biaxial Simétrico na evolução das trincas do revestimento Zinco-Ferro (Galvannealed-GA) e sua conectividade considerando o aço base Dual Phase 600. Foi observado que aumento da área composta por trincas ocorre com o aumento do nível de deformação para todos os caminhos avaliados. O Estiramento Biaxial Simétrico foi o caminho de deformação que mais influenciou no aumento da área com trincas na superfície do revestimento e na conexão destas trincas com o aço base. Isso ocorreu em função do estado de tensão (tração-tração) imposta à superfície e à seção dos revestimentos. Mesmo sendo observada a conectividade das trincas com o aço base não foi verificado visualmente defeitos de desplacamento do revestimento tais como Powdering e Flaking.

Aug 16, 2017

By Lóren Kelly de Paula Inácio, Witor Wolf, Renata de Oliveira Melo, Dagoberto Brandão Santos, Graziele Gianini Braga Maria, Nayara Aparecida Lopes Viana

Os aços inoxidáveis duplex combinam as propriedades mecânicas da ferrita com a resistência à corrosão da austenita. Quando submetido a tratamentos térmicos, pode haver precipitação de fases secundárias que prejudicam a resistência mecânica e à corrosão. O objetivo desse trabalho é avaliar a ocorrência de fases secundárias em um aço inoxidável duplex 2205 de grão ultrafino laminado a frio e submetido a temperaturas de recozimento de 600°C a 950°C por diferentes tempos (300-86400 s). Para identificação e quantificação das fases, foram utilizados microscopia eletrônica de varredura, difração de elétrons retroespalhados e difração de raios-x. As propriedades mecânicas foram avaliadas através de ensaios de tração e teste de microdureza Vickers. A presença de fase  e  foi observada junto ao carboneto de cromo, M23C6. A fase  foi confirmada apenas depois do tratamento à 800°C. De modo geral, o aumento do tempo de recozimento leva à uma maior precipitação das fases secundárias. À medida que a precipitação ocorreu, houve aumento da fração volumétrica de austenita e redução da fração de ferrita. Embora a resistência mecânica tenha aumentado, no geral, as propriedades mecânicas, como ductilidade, são prejudicadas pela precipitação.

Oct 5, 2019

By José Helio Sobrinho

O aço inoxidável austenítico alto nitrogênio ISO 5832-9 tem sido promissor na manufatura de próteses ortopédicas com resistência mecânica e de corrosão superiores a do aço tradicional ASTM F-138. Pesquisas recentes têm mostrado que esta liga apresenta resultados peculiares, tais como alta resistência mecânica, resistência à corrosão e presença de partículas de segunda fase (Fase Z) na matriz. Entretanto, não se sabe como se dá a correlação mecânica-microestrutural e de taxa de corrosão em regiões de processabilidade industrial desta liga na conformação a quente de peças. No presente trabalho, ensaios sob torção a quente isotérmico contínuo e interrompidos foram realizados após tratamento térmico de solubilização a 1.200oC, por 300 s com intervalos de temperatura variando entre 1.000°C e 1.200oC com taxa de deformação variando entre 0,05 e 5 s-1, para investigar a trabalhabilidade e a taxa de corrosão sob tensão desta liga com aplicação da técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica e caracterização microestrutural, conduzida por microscopia óptica e varredura. Os resultados mostram que a tensão de escoamento é sensível aos parâmetros de deformação. O pico de tensão diminui com o aumento da temperatura e redução da taxa de deformação com alta taxa de recuperação dinâmica com grãos alongados, gerando regiões de acúmulo de tensão. Essas regiões de instabilidade plástica apresentam grau de corrosão superior em relação às amostras como-recebidas. As regiões de alta temperatura e baixa taxa de deformação apresentam boa trabalhabilidade com microestrutura final refinada com grãos recristalizados dinamicamente.

Aug 8, 2018