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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 Túlio César Nogueira

Este trabalho teve como objetivo estudar a resistência ao crescimento de trinca por fadiga de juntas soldadas de aços inoxidáveis ferríticos do tipo UNS S40910 e UNS S41003, com entalhe na ZTA. Os ensaios de fadiga foram realizados em juntas soldadas com alta e baixa energia de soldagem realizadas pelo processo GMAW, tendo como metal de adição o consumível austenítico ER 308 LSi, e em amostras do metal de base de ambos os aços. Os ensaios foram realizados sob controle de carga com a amplitude de carregamento constante, e razão R entre tensões de 0,1. Os resultados foram obtidos na forma de curvas (da/dN) vs. ?K, com caracterização das regiões I e II do crescimento de trinca por fadiga. Analisou-se também os aspectos microestruturais e fratográficos por intermédio de microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura, respectivamente, como suporte para se justificar o comportamento sob fadiga das amostras. Embora os dois aços tenham comportamento distinto, pode-se concluir que as juntas soldadas não apresentaram efeito do aporte térmico, não sendo influenciados pelas alterações microestruturais existentes na ZTA.

Aug 7, 2018

By Jesse Paegle

Um grande esforço foi realizado por diversas empresas, visando à melhoria de nosso parque industrial e, nos últimos 10 anos, o nível de investimento no setor foi importante. Este cenário, fez com que novas tecnologias surgissem por aqui, facilitando ao corpo técnico avançar com soluções mais eficazes para carroçarias. A disponibilidade local de todos os estágios da cadeia produtiva, desde a matéria-prima, até a adequação das linhas de manufatura das montadoras, afasta o efeito da variação cambial. A ideia que ficou impregnada no mercado brasileiro, é que novos materiais e tecnologias são caros para nossa região. O que não é verdade. Estudos de caso realizados antes de 2005, incluíam no preço, taxas de câmbio e internação, pois consideravam o produto importado. Com a localização este custo extra reduz. Ações governamentais atuam, hora incentivando localizações, hora definindo objetivos de emissões e segurança. O programa INOVAR AUTO estabelece algumas metas importantes de emissões, percentual de localização e promove o P&D local. Todos estes ingredientes têm auxiliado no aumento da utilização de AHSS (Advanced High Strength Steel) nas estruturas veiculares. Usando os aços de alta resistência como base, temos um crescimento significativo. Em 2001 não passavam de 2% das carrocerias. Em 2008 chegaram a importantes 8%. Atualmente, estão próximo dos 15%.

Aug 17, 2017

By Ana Carolina dos Reis Lima

Este artigo tem o objetivo de apresentar a capacidade de remoção de íons Pb2+ de um argilomineral oriundo da região sudoeste do Pará. A caracterização do argilomineral foi feita através das técnicas de Difração de Raios-X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). A metodologia utilizada foi a do sistema de banho finito para determinação da percentagem de remoção (%Rem) do argilomineral. Foram utilizadas três concentrações sintéticas de chumbo (10, 30 e 50ppm) com diferentes pH (3, 4 e 5) para avaliação da absorção de íons pelo argilomineral. Ainda, este argilomineral foi revestido com quitosana com previsão de aumentar a adsorção dos íons Pb2+. Os resultados mostraram o potencial de adsorção acima de 95% para todas as concentrações em pH 5; e a adição de quitosana aumentou esse potencial para acima de 99%. Em pH 4, a, a quitosana proporcionou aumento na percentagem de remoção na concentração de 10ppm. Isso implica em uma potencial aplicação para remoção de metais pesados em efluentes da região sudoeste do Pará em vista da extração de minério presente nesta região.

Oct 30, 2017

By Fabiane Leocádia da Silva

Cristais da família cristalográfica do sal de Tutton A2B(XO4)2.6H2O, A=K, NH4, Rb, Cs, Tl, B=Mg, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, V, Cr, X=S e Se tem sido investigados por diversas técnicas experimentais com o objetivo de compreender suas propriedades físicas e potenciais aplicações tecnológicas. Investigações sobre o comportamento estrutural têm sido realizadas por difração de raios-x a fim de compreender suas propriedades estruturais, principalmente a distorção Jahn-Teller presentes nos cristais com cromo e cobre. Soluções sólidas destes sais na forma A2B'xB”(1-x)- (SO4)2.6H2O, têm sido relativamente pouco investigadas embora possam apresentar distorção Jahn-Teller. A estrutura dos cristais desta série à temperatura ambiente é monoclínica, grupo espacial P21/a com duas moléculas por célula unitária. Bons monocristais da série (NH4)2NixCu(1-x)(SO4)2.6H2O com 0

Aug 16, 2017

By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

Ensaios de curva R (J vs. ?a – crescimento dúctil de defeitos) e de propagação de trincas por fadiga (da/dN vs. ?K) são balizados por normas como a ASTM E1820, ISO 12135 e E647, as quais exigem dimensões mínimas para as amostras C(T) ou SE(B) a fim de garantir condições SSY e portanto a validade de K e J. Entretanto, tais exigências usualmente conduzem a dimensões expressivas que dificultam a retirada de amostras de chapas finas ou mesmo de muitas estruturas reais. Como alternativa, estudos de Koppenhoefer e Dodds (1998) e mais recentemente de Shin e Lin (2012) indicaram a possibilidade de uso de amostras em miniatura (inclusive Charpy contendo pré-trinca) para determinação de curvas R e da/dN vs. ?K. As grandes questões são a viabilidade de ensaio de amostras pequenas com repetibilidade e a adequada avaliação dos limites de validade das forças motrizes nestas geometrias, a fim de garantir condições de similitude. Como um passo nesta direção, este trabalho investiga o potencial de amostras Charpy pré-trincadas (10x10x70mm) na determinação de curvas R e da/dN vs. ?K. Inicialmente, ensaios de ambos os tipos foram realizados em amostras de um aço estrutural ferrítico empregando uma máquina universal MTS 810. Apesar das dimensões reduzidas dos espécimes, os ensaios se mostraram viáveis e apresentaram boa repetibilidade e estabilidade dos resultados experimentais. Ainda, boas práticas de ensaio puderam ser estabelecidas para suportar os trabalhos futuros com tais geometrias.

Aug 8, 2018

By Mauro Vivaldino Fernandes

Os desafios para o aprimoramento do desempenho operacional dos altos-fornos constituem um campo aberto para o desenvolvimento e aplicação de métodos de controle que promovam a otimização da operação do reator, aliada ao prolongamento da sua vida útil. O Alto-Forno 3 da Usiminas - Ipatinga, nesta sua 4ª campanha, foi projetado para 15 anos de operação, com uma produção estimada de 41 milhões de toneladas de gusa. Os resultados da campanha atual, em termos de produção e de duração da campanha, superam os dados projetados. Neste contexto, são apresentadas as principais características do Alto-Forno 3 na sua atual campanha, a evolução do seu desempenho em termos de produtividade e tempo de operação, além das principais ações direcionadas para a preservação e estabilidade do sistema de refrigeração e do cadinho, contribuindo para o prolongamento da sua vida útil. Como resultado destes esforços, a vida útil estimada do Alto-Forno 3 é de 22 anos, superando em 7 anos a duração prevista.

Oct 30, 2017

By Denilson de Camargo Mirim

Corte, furação e texturização são alguns dos processos que utilizam laser na produção industrial comercial. São processos bem estabelecidos, que contam com equipamentos dedicados e metodologias bem estabelecidas. Apesar de eficientes e de certa precisão, são processos térmicos com inconvenientes intrínsecos como rebarbas, material ressolidificado, zona afetada pelo calor e certa imprecisão dimensional. A utilização de pulsos laser ultracurtos, de largura temporal da ordem de algumas dezenas de femtossegundos torna possível a realização destes processos sem a produção de calor, como no caso de dielétricos, ou com geração desprezível de calor para o caso de metais. Neste trabalho, utilizou-se o aço AISI 1045 para o estudo da interação com pulsos laser de femtosegundos, com o intuito de obter as condições de processo em que a produção de calor seja minimizada ou até mesmo eliminada. Os parâmetros de processo variados foram a largura temporal dos pulsos laser, 25, 87 e 124 fs, a densidade de potência e o número de pulsos sobrepostos. A técnica D-Scan foi utilizada para a determinação dos limiares de ablação em função deste número de pulsos sobrepostos. Foram analisadas a microestrutura das regiões vizinhas à região ablacionada, com o intuito de identificar as possíveis transformações de fase que poderiam estar correlacionadas à produção de calor pelo processo. Condições de mínima produção de calor foram obtidas com minimização de produção de rebarbas e de material ressolidificado.

Aug 8, 2018

By Antônio Carlos Simões de Santana Filho

Este trabalho propõe a utilização de simulação computacional adotando princípios de volumes finitos para avaliação do escoamento gasoso em torre de apagamento de coque. Tal simulação poderá fornecer dados, favorecendo a aplicação de tecnologias para redução e controle de emissões de material particulado no período do banho do coque, assim como estimar as variações e características da pluma emitida com a instalação de dispositivos de controle ambiental. Neste estudo são destacados os principais fatores para aplicação da simulação computacional, considerando as condições de contorno; modelos de evaporação; propriedades termofísicas e previsão de saída. Como variáveis de entrada para o modelo apresentado, foram selecionadas a concentração e granulometria do material particulado de vapor d’água da torre de apagamento de coque, através de ensaio de isocinética; as características físico-químicas da água de apagamento; as condições estruturais da torre de apagamento de coque e ciclos de apagamento de coque. Para validar a proposta apresentada, são mostrados resultados baseados nas simulações com o modelo computacional proposto.

Oct 30, 2017

By André de Albuquerque Vicente

Foram estudadas três corridas comerciais de ferro fundido nodular. Para produção das corridas, partiu-se do mesmo metal base e utilizou-se a mesma liga nodularizante. Cada uma das corridas foi feita com inoculantes diferentes. Os percentuais em peso de inoculante e liga nodularizante foram, respectivamente, 1,0% e 1,3%. Estudou-se a nucleação e o crescimento dos nódulos de grafita. Várias técnicas complementares de análise microestrutural foram utilizadas, tais como microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de raios-X por dispersão de energia (EDS). Observou-se a sequência de crescimento dos nódulos de grafita, evidenciando-se a formação de silicatos complexos ricos em alumínio, cálcio e bário ao redor dos núcleos, gerando uma interface favorável à solidificação heterogênea de grafita a partir destas partículas de tamanho superior ao raio crítico.

Aug 17, 2017

By Rafael Wilson Soares Ladeira

Realizar manutenções preditivas de forma cada vez mais assertiva é um dos benefícios da atual evolução dos sistemas produtivos industriais conhecida como Indústria 4.0. A Sotreq - revendedora Caterpillar - oferece um serviço de análise de fluidos a partir da coleta periódica para máquinas operantes em campo. Com os resultados das medições, especialistas atribuem às amostras um nível de criticidade, justificativas e recomendações. Neste trabalho propõe-se uma solução que aumentou a eficiência desse processo através da utilização de modelos de Machine Learning treinados com as análises já realizadas que automatizam a classificação e a geração do texto de diagnóstico para novas amostras. As predições do sistema foram consideradas bem sucedidas, com métricas de sensibilidade e especificidade acima de 88%.

Oct 30, 2017

By Evandro Tolentino

As fibras vêm sendo empregadas nos materiais de construção civil desde o início da humanidade. No começo da década de 50 houve o início da utilização de fibras de aço no reforço de matrizes de cimento. Com isso foram notadas alterações no comportamento do material, sendo detectado o aumento da tenacidade pós-fissuração. Esta é uma pesquisa experimental que teve como objetivo a definição de parâmetros de ensaios para a produção de argamassas de cimento Portland, que utilizem fibras de sisal nas suas composições, tratadas quimicamente por acetilização com intuito de reduzir a absorção de água. O sisal (Agave Sisalana) apresenta boas propriedades físicas e mecânicas. As fibras foram cortadas manualmente nos comprimentos de 20 mm. As diferentes composições de argamassas foram produzidas com 0,2% e 0,4% de fibra de sisal, em relação ao volume total da argamassa. Estudou-se o comportamento mecânico dos compósitos com ensaios de resistência à tração na flexão. Os resultados mostraram uma melhoria na resistência à tração na flexão para argamassas com fibras tratadas quimicamente por acetilização.

Oct 30, 2017

By Yukio Shigaki

Tendo como objetivo a melhoria contínua dos processos de laminação de produtos planos, foi elaborado um projeto de aplicação de modelos matemático-numéricos para a simulação dos laminadores de tiras a frio da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN). A premissa principal é a de que esses modelos permitirão relacionar as diversas variáveis operacionais com o perfil emergente da tira e, baseado na variação da coroa entre a entrada e a saída, estimar a qualidade da sua planicidade. O presente trabalho apresenta os principais modelos aplicados, informações sobre os ensaios realizados para tomada dos dados industriais e alguns dos primeiros resultados com foco no perfil e planicidade. Resultados preliminares indicaram a modificação da coroa dos cilindros de trabalho do Laminador de Encruamento, levando à redução da quantidade de tiras com ondulado lateral. Também foram obtidos resultados satisfatórios na simulação das cadeiras do Laminador de Tiras a Frio no. 1, que é composto de cadeiras 6-high e 4-high.

Oct 30, 2017

By Tiago Silva Costa

O processo que envolve soluções aquosas para remoção do metal de valor de uma grande massa de ganga, com um beneficiamento mínimo, é denominado Lixiviação. A especificidade do agente lixiviante empregado define a capacidade de tratar soluções com baixos teores do metal de interesse e o sucesso do processo. A lama da aciaria, recolhida no sistema de limpeza dos gases oriundos do convertedor LD, e a lama da eletrogalvanização, gerada após a neutralização da solução de zinco contaminada com ferro, são resíduos sólidos gerados nas usinas siderúrgicas com potencial de serem reutilizados ou reciclados. A fim de se remover o óxido de zinco presente nas lamas, amostras foram coletadas e preparadas para sofrerem o processo de lixiviação em escala laboratorial usando soluções de hidróxido de sódio (NaOH) e ácido sulfúrico (H2SO4). Os resultados obtidos nas análises mostraram que é possível remover óxido de zinco através da lixiviação das lamas.

Aug 16, 2017

By Eduardo Gimenes Jabes, Thiago Pires Nagasima, João Ricardo Filipini da Silveira, João Batista Ferreira Neto, Marcelo de Aquino Martorano

Foi implementado um modelo matemático para simular a solidificação de ligas do sistema Nd-Fe-B no processo de lingotamento de tiras. O modelo foi baseado na aplicação da equação de condução de calor unidimensional através da espessura da tira e da parede do rolo refrigerado da máquina de lingotamento. A resolução numérica dessas equações permitiu o cálculo do perfil de fração de sólido através da espessura da tira e dos perfis de temperatura através da tira e da parede do rolo. A temperatura de um ponto da superfície do rolo oscila em ciclos formados pelo contato com o metal líquido (vazamento) e pelo destacamento de um pedaço da tira. A temperatura média do rolo aumenta continuamente, diminuindo a taxa de resfriamento nas tiras. Mesmo no início do processo, os pedaços de tiras que se destacam ainda não estão completamente sólidos.

Oct 1, 2019

By Juliana Mesquita de Andrade

Em sistemas cerâmicos policristalinos as homojunções e heterojunções podem apresentar comportamento elétrico desde completamente ôhmico até com elevada característica retificadora, que no limite é a base do comportamento varistor, o qual é o dispositivo de proteção de sistemas e equipamentos eletro-eletrônicos contra sobretensões mais utilizado. Os óxidos de zinco (ZnO) e de estanho (SnO2) são, individualmente, base dos varistores com melhores comportamentos elétricos. Este trabalho, com base nas caracterizações estruturais por técnicas de microscopia eletrônica de varredura e análises termodilatométricas, e na caracterização elétrica e dielétrica, avalia as propriedades varistoras de cerâmicas à base do sistema misto ZnO-SnO2. Verifica-se a formação de um sistema polifásico apresentando homojunções e heterojunções com diferentes características morfológicas e graus de densificação, exibindo ainda comportamento eletrotérmico com predomínio de características varistoras em função da dopagem da matriz mista ZnO-SnO2. Os resultados obtidos evidenciam a tendência da formação de espinélio (Zn2SnO4) em presença de grãos de SnO2 e do estabelecimento de comportamento varistor (coeficiente de não-linearidade > 10), que pode ser aperfeiçoado por dopagem adicional e por tratamentos térmicos, principalmente quanto à redução da corrente de fuga e da ampliação e estabilização da região não-linear da curva tensão x corrente elétrica.

Aug 7, 2018

By Caroliny Gomes de Oliveira

O presente trabalho avaliou a utilização de uma célula eletroquímica portátil de ensaio de EPR-DL aplicada na detecção da susceptibilidade à corrosão no aço inoxidável superduplex UNS S32750. Amostras do referido aço foram tratadas termicamente na temperatura de 850°C por tempos de 1, 10, 60 e 600 minutos para criar diferentes padrões de precipitações de fases deletérias. Foram utilizadas as técnicas de microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia por dispersão de energia de raios-x (EDS) para análise da microestrutura. Os resultados mostraram que a célula portátil de EPR-DL foi capaz de detectar com sucesso a presença das fases deletérias precipitados no aço. Além disso, quanto mais longo o tempo de tratamento, maior foi o grau de precipitação e, consequentemente, maior a susceptibilidade à corrosão no AISD, em função da maior razão Ir/Ia obtida.

Aug 7, 2018

By Ana Maria Pérez Ceballos

Os aços inoxidáveis duplex e superduplex são caracterizados por uma estrutura bifásica contendo ilhas de austenita precipitadas numa matriz de ferrita. Estes aços possuem boas propriedades mecânicas e boa resistência à corrosão. No entanto, estes aços podem apresentar fragilização por hidrogênio. No desenvolvimento deste trabalho se estudou a difusão e fragilização por hidrogênio de um aço inoxidável superduplex SAF 2507 nos estados como recebido e tratado térmicamente. Para avaliar a influência da microestrutura sobre a difusão do hidrogênio foram realizados ensaios de permeação electroquímica de hidrogênio. Observou-se que o coeficiente de difusão aparente aumenta em função da temperatura de recozimento. A influência de hidrogênio na resistência à fratura do material recozido a 1300°C foi estudada a partir de ensaios de tenacidade à fratura (CTOD). Determinou-se que a resistência à fratura do material diminui consideravelmente quando o mesmo é submetido a uma carga de hidrogênio. A presença de hidrogênio também modificou o mecanismo de fratura do material, observou-se uma fratura completamente dúctil no material que foi testado em ausência de hidrogênio e uma fratura frágil, caracterizada por clivagem, foi observada no material hidrogenado. Determinou-se que a fase austenítica pode ser fragilizada sob certas condições de carga de hidrogênio.

Aug 17, 2017

By Thiago Marques Ivaniski

A fabricação de componentes para conformação mecânica possui uma gama de exigências devido aos esforços cíclicos, como por exemplo, fadiga térmica. Devido à capacidade de formar geometrias complexas e usinar metais de alta dureza, a eletroerosão (EDM- Eletrical Discharge Machining) possui eficiência na produção destas matrizes. O estudo da integridade superficial do material erodido torna-se importante para avaliarmos qual são as condições ideais para tratamentos termoquímicos que visam a otimização da superfície da matriz usinada. Neste trabalho, foi investigada a integridade superficial do AISI H13, utilizadas para a fabricação de matrizes de forjamento a quente. Foram avaliadas a rugosidade e camada afetada pela técnica de Perfilometria Mecânica,Microscopia Ótica (MO) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Verificaram-se diferentes superfícies, em diferentes parâmetros de usinagem e profundidades estabelecidas, observandose a subsuperfície do material.

Aug 17, 2017

By Alexandre da Silva Rocha, Luiz Maurício Barreto de Azevedo, Leonardo Sales Araújo, Rafael Menezes Nunes, Matheus Campolina Mendes, Thiago Marque Ivaniski, Luiz Henrique de Almeida

Superliga 718 é uma liga de níquel endurecida majoritariamente por precipitação controlada. As suas principais aplicações são nas indústrias aeroespacial, óleo e gás e nuclear devido a capacidade da manutenção das suas propriedades desde a temperaturas criogênicas até aproximadamente 650°C. Para atenuar fenômenos deletérios de natureza intergranular, neste material são feitos tratamentos termomecânicos específicos para se se aumentar a fração dos contornos do tipo Σ3n.Portanto, o objetivo deste trabalho é analisar duas rotas termomecânicas capazes de aumentar a fração destes contornos por ciclos iterativos de deformação por trefilação, seguido de solubilização em temperaturas sub-solvus  e super-solvus  e envelhecimento além de avaliar a influência da trefilação na precipitação de  mesotextura e tamanho de grão  Para a análise microestrutural, foram feitas imagens de microscopia eletrônica de varredura(MEV) e difração de elétrons retroespalhados (EBSD). Foi feita simulação computacional por elementos finitos do processamento termomecânico para avaliar a distribuição e o grau da deformação no processo. Os resultados mostram que é possível atingir uma elevada fração de contornos do tipo Σ3n pelo processo de trefilação, contudo, a heterogeneidade da deformação ao longo da seção radial influencia em parâmetros microestuturais .

Oct 10, 2019