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By Paulo de Tarso Rossi Haddad, Eric Valmir Spósito, Cristiane Sales Gonçalves

The heat treatment is a process that acts as a key factor in the tool life of tools made with hot work tool steels. Due to their applications, the main desirable metallurgical properties of this material class are toughness and hot resistance, without which the tools may suffer premature failure, and may lead to increases in the cost of producing articles made using such tools [1, 2]. Therefore, special attention must be given to the heat treatments practiced in these steels, whose operations involve quenching and tempering. The present work carried out the effects of the austenitizing and tempering temperatures on the microstructural condition, hardness and impact properties of TENAX300IM®, modified AISI H11 with lower silicon content. Hardness was measured by the Rockwell method, C scale; the toughness was evaluated by the Charpy-V impact test; and the microstructure for each condition was evaluated by optic microscopy. It was shown that higher austenitization temperatures resulted in increased grain size and hardness; higher tempering temperatures resulted in reduction of hardness, and secondary hardening peaks were observed for some austenitization conditions. The impact resistance showed an inverse behavior to that of the hardness, remaining initially constant, up to ~ 550 ° C of tempering temperature, and then increasing with the tempering temperature. The microstructures presented great dissimilarity, mainly due to the dissolution of carbon and alloying elements in the matrix.

Nov 22, 2018

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 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 Antonio Adel dos Santos

Visando elucidar o comportamento da carepa terciária durante a laminação de tiras a quente, em um aço produzido como laminado a quente e com rigorosa exigência de qualidade superficial, foi realizada uma parada forçada do laminador, impondo-se, imediatamente, um resfriamento rápido da superfície da tira. Amostras coletadas na região do arco de contato mostraram que a carepa possui espessura na faixa de 10 ?m a 14 ?m na entrada das cadeiras, sendo reduzida para 7 ?m com a deformação, sem ocorrência de ruptura. Tais características indicam que, do ponto de vista do comportamento no trem acabador, a carepa apresenta espessura e plasticidade adequadas para evitar defeitos nos produtos laminados. A carepa foi constituída predominantemente por Fe3O4, óxido plástico na temperatura de laminação. Foi desenvolvido e aplicado um modelo de crescimento da carepa, que forneceu valores de espessura muito próximos dos medidos, se tornando uma ferramenta útil para análise da influência de condições de processo na carepa.

Oct 30, 2017

By William Rodrigues Soares

Este trabalho apresenta uma avaliação da temperabilidade, microestrutura e tenacidade de dois tubos de aços (A e B) especificados pela norma API 5CT. O aço B tem um teor de elementos de liga maior que o aço A. As amostras foram temperadas em água a 29ºC e revenidas a 700ºC/15min. Avaliou-se a temperabilidade dos aços por meio do ensaio Jominy e a tenacidade por meio da energia absorvida no ensaio de impacto Charpy. As propriedades mecânicas foram medidas pelo ensaio de tração. A caracterização da microestrutura foi realizada de forma qualitativa por meio de microscopia óptica e eletrônica de varredura. O aço B com maior teor de carbono e de elementos de liga tem maior temperabilidade do que aço A. Os aços A e B apresentam uma microestrutura constituída de martensita revenida e pequena quantidade de bainita. As amostras do aço B apresentam maior energia absorvida, maior limite de resistência e menor ductilidade que o aço A. A presença de Mo em maior quantidade no aço B faz com que sua tenacidade seja superior ao aço A.

Aug 16, 2017

By Mateus Sotelo Menezes

A família de aços avançados de alta resistência – AHSS contempla uma variedade de materiais que são utilizados principalmente na indústria automotiva. Os aços bifásicos incluem-se nesta classe e são assim denominados devido a sua microestrutura composta por ferrita e martensita. Apresentam alta resistência mecânica associada à ductilidade, o que permite a aplicação de grandes esforços em pequenas áreas sem que ocorra fratura. Este trabalho visa verificar, através de caracterização metalográfica, ensaios de tração e anisotropia, as propriedades mecânicas do aço DP600 para trabalho a frio. A curva tensão-deformação de engenharia para este aço foi estabelecida através de ensaios de tração até a ruptura do corpo de prova. Foram obtidos valores médios de 330 MPa para o limite de escoamento, 589 MPa para o limite de resistência à tração e 20% de alongamento. Os índices de anisotropia também foram verificados através de ensaios de tração. Estes resultados foram comparados com valores encontrados na literatura. De um modo geral, as chapas ensaiadas resultaram em uma diferença de valores de aproximadamente 10%, possibilitando sua utilização a frio.

Aug 16, 2017

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 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 Gustavo Coqui Barbosa

Neste trabalho, foi desenvolvido um modelo de elementos finitos para simular o primeiro passe da laminação a quente do trem acabador de tiras de aço C-Mn. O comportamento desse aço é definido por equações constitutivas que descrevem os mecanismos de encruamento e recristalização acoplados aos campos de tensões, deformações e temperatura. Foi implementada uma sub-rotina em linguagem FORTRAN disponível no programa de elementos finitos ABAQUS/Standard. O modelo foi estabelecido no estado plano de deformação por meio de elementos finitos com acoplamento dos campos de temperatura e deformação para o cilindro de trabalho e tira. As dimensões e condições de processo foram obtidas a partir de dados industriais do laminador de tiras a quente da CSN. O modelo prevê as distribuições de temperaturas e valor de carga de laminação em boa concordância com as medidas industriais. Os resultados do modelo evidenciam que há ocorrência de recristalização dinâmica durante o primeiro passe e, apontam que em determinadas regiões da tira a fração recristalizada dinamicamente chega a 100%. A análise de sensibilidade dos parâmetros do modelo foi feita para determinar o seu impacto nos resultados das simulações, notadamente na força de laminação e no tamanho de grão austenítico final.

Jul 30, 2018

By Milton Sergio Fernandes de Lima

A soldagem a laser do Ti-6Al-4V necessita de cuidados especiais quanto à reatividade do cordão com o ar. A fragilidade da solda é apontada como um dos entraves para o uso da liga em algumas aplicações de engenharia. Neste estudo, foram realizadas soldas em chapas de Ti-6Al-4V em diferentes condições experimentais. Verificou-se que a dureza aumenta com o inverso do logaritmo da velocidade de soldagem. A dureza, embora heterogênea na largura do cordão, é resultado da contaminação com oxigênio da estrutura hexagonal da fase a-Ti e da formação de óxido de titânio. Um sistema otimizado de proteção gasosa, protegendo ambas as superfícies e em particular a região do plasma, foi eficaz para melhorar o comportamento mecânico das juntas. Os resultados obtidos em tração uniaxial mostraram que houve um ganho expressivo nas medidas de tensão e deformação. Portanto, o sistema é indicado e recomendado para materiais com sensibilidade à contaminação atmosférica.

Aug 16, 2017

By Carlos de Figueiredo Gontijo

Um minério de ferro, reconhecido por sua dificuldade de desaguamento, foi caracterizado. As forças capilares e a composição mineralógica do minério explicam seu comportamento frente ao desaguamento. Através de ensaios de compactação a forma de ocorrência da água pode ser inferida. A água no estado pendular e funicular ficam retidas por capilaridade no leito. Parte da água instersticial e a água livre podem ser drenadas, por gravidade ou com aplicação de vácuo, mas nunca atingindo o valor de umidade onde ocorre um mínimo na curva de densidade aparente.

Oct 30, 2017

By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

A utilização de materiais cerâmicos em componentes que operam em elevadas temperaturas (p. ex.: trocadores de calor cerâmicos que operam acima de 800°C) é vantajosa do ponto de vista térmico, mas não é trivial em termos estruturais, uma vez que estes materiais são frágeis e portanto, suscetíveis à fratura catastrófica. Considerando a necessidade de materiais resistentes a elevadas temperaturas e que garantam a integridade de aplicações como tais trocadores de calor, este trabalho investiga as propriedades mecânicas da alumina a (Al2O3) como função da temperatura na faixa de 23°C a 850°C. Para tal, cem ensaios de flexão em 4 pontos e ensaios adicionais selecionados em 3 pontos foram realizados em amostras de seção transversal retangular de ~ 45 mm2 produzidas por gelcasting, técnica esta que tem grande potencial para moldar peças de geometria complexa. Os ensaios foram conduzidos empregando um dispositivo fabricado em Inconel (superliga de Níquel-Cromo) especialmente desenvolvido para esta finalidade e contendo articulações objetivando autocompensação de desalinhamentos. Os resultados experimentais puderam ser muito bem descritos usando a estatística biparamétrica de Weibull e demonstram o efeito da temperatura na redução da resistência à flexão. Adicionalmente, o dispositivo proposto facilitou e dinamizou a realização dos ensaios, além de garantir pequena dispersão das propriedades mecânicas obtidas, especialmente se considerado o micromecanismo frágil de fraturamento desta classe de materiais.

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 650ºC, 700ºC, 750ºC e 800°C por 900 s para análise da evolução da textura de recristalização e do tamanho do grão via técnica de EBSD. Ocorreu o refino do grão após recristalização, resultando em um tamanho final de 12,2 mm. Observou-se um aumento da intensidade das componentes (111)[12 1] e (111)[01 1] da fibra g e diminuição na intensidade da fibra a de deformação. A componente cubo girado, característica do aço laminado a quente, desaparece com a recristalização. As propriedades mecânicas desse aço, principalmente o comportamento em estampagem profunda, são diretamente afetadas por sua textura de recristalização.

Jan 16, 2018

By Jeann Diniz Ferreira Lima

Este estudo avaliou a influência da adição de um composto inorgânico radiopacificador sobre as propriedades do cimento Portland Branco, a fim de viabilizar sua utilização como cimento endodôntico, semelhante ao MTA. Primeiramente, cimento Portland Branco foi caracterizado por difração de raios-X, os resultados mostram que a amostra possui composição semelhante ao MTA, com exceção de bismuto na composição do material. O bismuto, segundo a literatura, é o agente radiopacificador presente no cimento endodôntico na base de MTA. Posteriormente foi selecionado um composto inorgânico, devido seu potencial radiopacificador para continuação do estudo, sendo este o Carbonato de Bismuto (Bi2(CO3)). Neste estudo foram avaliadas as seguintes propriedades; Tempo de presa inicial, compressão dimensional, solubilidade e alteração diametral, sendo todos os ensaios seguindo de acordo com a norma ISO 6878:2001. Para a realização destes ensaios, foram utilizadas amostras contendo 15% de Carbonato de Bismuto em sua composição. Comparando os resultados obtidos neste estudo, foi verificado de acordo com a literatura, que cimento Portland Branco acrescido de 15% de Carbonato de Bismuto possui propriedades semelhantes às do MTA, sugerindo assim, a viabilidade de sua utilização como alternativa menos onerosa aos demais materiais comercializados.

Aug 16, 2017

By Lays Augusta Leal Carvalho, Luiz Filipe Cardoso de Oliveira, Alex Milton Albergaria Campos, Paulo Santos Assis

O agronegócio movimenta a economia de muitos países, sendo que sua produção representa um terço do PIB mundial. Desde a colheita até o processamento de seus produtos, a atividade agrícola gera uma grande quantidade de resíduos que, muitas vezes, não tem uma alocação correta, o que acaba sendo um problema. Esses resíduos tem um grande potencial para substituir parcialmente combustíveis fósseis, como o carvão mineral. O carvão queimado nos altos-fornos é responsável por cerca de 60% das emissões de CO2 na indústria siderúrgica. No entanto, a atividade agrícola pode contribuir para a captura de CO2 na atmosfera à medida que este é absorvido durante a fotossíntese. Portanto, o uso de resíduos do agronegócio pode ser viável para ser usado na injeção de alto-forno, substituindo parte do carvão mineral. Alguns estudos mostraram que o cultivo de cana-de-açúcar e a produção de carvão vegetal no Brasil, os resíduos do cultivo de milho nos Estados Unidos, bem como o uso de resíduos de Moringa oleifera na Índia, podem ser usados gerando economia e diminuindo a emissão de CO2. Neste trabalho, são apresentadas as comparações química, física e térmica de alguns resíduos do agronegócio com potencial para serem utilizados como material pulverizado injetado no alto-forno, junto ao carvão mineral. Além disso, a viabilidade econômica e a possibilidade de reduzir as emissões de CO2 nesse processo são comentadas.

Oct 1, 2019

By Markssuel Teixeira Marvila

Este trabalho tem por objetivo avaliar a possibilidade de obtenção de revestimento cerâmico prensado semiporoso utilizando misturas, por via seca, de argila caolinítica com fonolíto. Foram utilizados traços contendo 20% e 40% de incorporação de fonolíto em peso em relação a massa cerâmica em duas granulometrias distintas (fonolíto passado na peneira #50 e #200). Para efeito comparativo, avaliou-se uma massa cerâmica industrial proveniente do polo cerâmico de Campos dos Goytacazes e uma massa cerâmica sem incorporação de fonolíto. Foram preparados corpos de prova por prensagem uniaxial calcinados em temperaturas variando entre 1050 a 1200º C. Nas amostras queimadas, foram realizados ensaios tecnológicos para determinação da retração linear, resistência mecânica (compressão diametral) e absorção de água. Os resultados mostraram que a adição de fonolíto reduziu a absorção de água da argila. Além disso, o incremento do teor de fonolíto e a redução de sua granulometria somente foram eficientes em temperaturas elevadas. Com isso, a incorporação de fonolíto a uma argila caolinítica pode possibilitar a obtenção de revestimentos semiporosos com parâmetros melhorados. Entretanto uma ressalva dever ser feita: há necessidade de incremento da temperatura final de queima em comparação com patamares utilizados por indústrias do polo cerâmico de Campos dos Goytacazes.

Oct 30, 2017

By Donizete Lúcio de Campos

Vários estudos vêm sendo realizados em ligas com efeito de memória de forma, em especial as ligas a base NiTi devido a suas excelentes propriedades mecânicas e pronunciadas características como o Efeito Memória de Forma e a Pseudoelasticidade. A adição de terceiro elementos na liga NiTi permite alterar determinadas propriedades desta liga. Este trabalho avalia a influência do teor de Cu na liga base de NiTi. Através de análises térmicas e metalográficas observou-se redução significativa da histerese de transformação com o aumento no teor de Cu em substituição ao Ni em liga equiatômica de NiTi.

Aug 16, 2017

By Matheus Jacon Pereira

RFID é uma das tecnologias impulsionados da Internet das Coisas, que está sendo utilizada em soluções com o intuito de aumentar a eficiência dos processos, melhorar o cumprimento de prazos, reduzir custos e aumentar receitas. A inovação com RFID na indústria de metalurgia, materiais e mineração está em um estágio inicial, mas em rápida evolução e adoção. Este trabalho utiliza uma metodologia de revisão integrativa para avaliar quais são os casos de sucesso de automação com RFID empregados neste setor. Ainda apresenta os principais tipos de RFID, usos e boas práticas de implementação, assim como, um levantamento dos trabalhos em revistas técnicas e cientificas nos últimos 10 anos sobre este assunto.

Aug 16, 2017

By Geovane Viturino da Silva, Diogo Costa, Paulo Eduardo Marcelino, Alan José Santos De Almeida, Marco Antônio dos Reis, Deilton de Oliveira

A utilização de coque como combustível em Altos Fornos é necessária, apesar das restrições ambientais e dos custos envolvidos. Para diminuir a quantidade de coque utilizado no processo, são adotadas medidas como a injeção de hidrocarbonetos, dentre os quais, o carvão pulverizado, que é comprovadamente um bom substituinte parcial do coque carregado nos Altos Fornos. A injeção de carvão pulverizado (pulverized coal injection - PCI) propicia um maior retorno econômico, quando utilizado no processo de fabricação do ferro-gusa, pois permite uma maior capacidade da taxa de injeção ao se comparar com o emprego de óleos, gases e outros substituintes. No processo da injeção de carvão, conforme o objetivo do presente trabalho, se faz necessária uma baixa variabilidade (relação da taxa de carvão real com o set point pedido). A utilização da metodologia (Six Sigma) foi de fundamental importância para as principais ações adotadas, e trouxeram como principais resultados, estabilidade nos processos de moagem e injeção, bem como a redução do desvio da taxa de injeção de 16% para 10%, gerando uma economia para a Ternium BR.

Oct 1, 2019

By Bianka Nani Venturelli

Estudou-se o efeito do tamanho de grão austenítico nas propriedades de tração do aço Hadfield refinado com Hf. Estas propriedades foram comparadas com as de um aço Hadfield sem refino, ambos com a composição química de acordo com a norma ASTM A128 – grau B2. Adicionalmente, foram usadas técnicas de caracterização macroestrutural, microestrutural e fractográfica. A caracterização macroestrutural mostrou que o aço Hadfield com adição de Hf apresentou tamanho do grão austenítico (600 ?m) aproximadamente cinco vezes menor do que o do aço Hadfield sem refino (3000 ?m). Os resultados do ensaio de tração mostraram um pequeno aumento (~6%) no valor do limite de escoamento com o refino do grão, em acordo com a Equação de Hall-Petch para materiais austeníticos. No entanto, os resultados dos ensaios de tração do aço Hadfield refinado mostraram aumentos que não foram previstos para as propriedades de resistência à tração (~37%), alongamento (~53%) e tenacidade (~88%). O exame fractográfico dos corpos de prova de tração indicou predominância do mecanismo de fratura dúctil para o aço Hadfield sem refino, enquanto que o aço Hadfield refinado apresentou predominância do mecanismo de fratura intergranular dúctil.

Oct 30, 2017