Modeling of a Laminar DC Arc Plasma Torch

In recent years, stable and long laminarplasma jets have been successfully generated, and thus it is possible to achieve low-noise working surroundings, better process repeatability and controllability, and reduced metal-oxidation degree in plasma materials processing. With such a recent development in thermal plasma science and technology as the main research background, modeling studies are performed concerning the DCarcplasmatorch for generating the long laminar argon plasma jet. Two different two-dimensional modeling approaches are employed to deal with the arc-root attachment at the anode surface. The first approach is based on circumferentially uniform arc-root attachment, while the second uses the so-called fictitious anode method. Modeling results show that the highest temperature and maximum axial-velocity at the plasmatorch exit are ～15000 K and ～1100 m/s, respectively, for the case with arc current of 160 A and argon flow rate of 1.95×10{sup}(-4)kg/s.

平台用高强度钢多次补焊及TIG熔修的疲劳分析

海洋石油平台在服役期内，由于受到各种环境载荷的交变作用，其受力的焊接构件不可避免地会出现疲劳裂纹。对出现的疲劳裂纹进行补焊修复，可以延长平台的使用期，带来巨大的经济和社会效益。本文通过实验研究，考察了多次补焊对海洋平台用高强度钢焊接接头疲劳性能的影响，以及是否可以通过TIG熔修工艺的采用提高补焊构件的疲劳寿命，达到延长补焊后平台的使用寿命，减少补焊次数的目的。本文涉及的主要研究内容如下：1、考察了多次补焊对焊接接头疲劳寿命的影响。通过对平台用高强度钢焊接接头初焊试样，以及重复三次补焊试样的疲劳实验，得到了各次补焊试样在对数正态分布和威布尔分布下的寿命估算式和考虑了存活率的R-S-N曲线。对实验结果进行了比较和分析，从而考察了多次补焊对焊接接头疲劳性能的影响。2、在每次补焊后，由于焊趾外移造成了焊趾角的变化，使得焊趾处的应力集中系数发生了变化。本文采用有限元方法计算了试样的应力场分布，得到了焊趾处的应力集中系数与焊趾角的关系。考虑到应力集中系数的变化后，对多次补焊试样疲劳实验的实验数据进行了重新处理。3、考察了多次补焊熔修对焊接接头疲劳寿命的影响。本文通过对平台用高强度钢焊接接头补焊及补焊熔修试样的疲劳实验，得到了多次补焊和补焊熔修试样对数正态分布和威布尔分布下的寿命估算式和考虑了存活率的R-S-N曲线。对实验结果进行了比较和分析，从而考察了补焊后采用TIG熔修工艺对焊接接头疲劳性能的影响。4、一次补焊后进行熔修处理可以极大的改善试样的疲劳性能，提高试样的疲劳寿命。但这一结果是在平焊位条件下得出了。为了将这一结果用于实际，还要考察实际操作中大量采用的立焊位条件下熔修的效果。本文完成了立焊位条件下补焊及补焊熔修试样的疲劳实验，得到了相应的S-N曲线。5、疲劳实验数据的处理中，大量采用威布尔分布作为数据统计的分布类型。但由于威布尔分布具有三个参数，给求解带来一定的困难。本文提出一种以在威布尔坐标纸上，数据分布的线形相关系数作为判据的求解威布尔参数的方法，并通过程序加以实现。为了对疲劳实验数据的处理更加方便和直观，编制了“疲劳实验数据处理程序“，将对疲劳实验数据的编辑、分布参数的求解、不同存活率下的疲劳寿命估算和各种分布类型图以及R-S-N曲线的绘制工作包括在该程序中。

DC dielectrophoretic focusing of particles in a serpentine microchannel

Focusing particles into a tight stream is usually a necessary step prior to separating and sorting them. We present herein a proof-of-concept experiment of a novel particle focusing technique in DC electrokinetic flow through a planar serpentine microchannel. This focusing stems from the cross-stream dielectrophoretic motion induced within the channel turns. The observed particle focusing behavior is consistent with the predicted particle trajectories from a numerical modeling.

Fluctuation characteristics of arc voltage and jet flow in a non-transferred dc plasma generated at reduced pressure

A torch with a set of inter-electrode inserts between the cathode and the anode/nozzle with a wide nozzle exit was designed to generate plasma jets at chamber pressures of 500–10 000 Pa. The variation of the arc voltage was examined with the change in working parameters such as gas flow rate and chamber pressure. The fluctuation in the arc voltage was recorded with an oscilloscope, and the plasma jet fluctuation near the torch exit was observed with a high-speed video camera and detected with a double-electrostatic probe. Results show that the 300 Hz wave originated from the tri-phase rectified power supply was always detected under all generating conditions. Helmholtz oscillations over 3000 Hz was detected superposed on the 300 Hz wave at gas flow rates higher than 8.8 slm with a peak to valley amplitude lower than 5% of the average voltage value. No appreciable voltage fluctuation caused by the irregular arc root movement is detected, and mechanisms for the arc voltage and jet flow fluctuations are discussed.

Control de convertidor DC/AC trifásico por eliminación selectiva de armónicos

[ES]El objetivo de este trabajo es el desarrollo de un sistema de control de un inversor trifásico mediante una modulación PWM, basada en la eliminación selectiva de armónicos. En este documento se describen las técnicas empleadas en los sistemas actuales, los métodos para implementar el sistema de control propuesto, las tareas a realizar durante el desarrollo del proyecto, una estimación económica y los resultados obtenidos. Con esto, se pretende demostrar que la eficiencia de la solución propuesta es mayor que la de los métodos actuales y que es posible implementarla de una manera sencilla.

Análise de tensões residuais pela técnica de difração de raios X em processos de soldagem MIG

Nesse trabalho foram realizados experimentos para determinar as tensões residuais introduzidas no Aço A36, que é uma liga de baixo carbono e que é muito utilizado em vários setores da produção industrial, quando esta é submetida à soldagem do tipo MIG (Metal Gas Inert). A escolha desse tipo de soldagem foi para manter constantes os parâmetros que pudessem influenciar nos resultados. Nessa análise foi verificada a distribuição das tensões residuais na zona termicamente afetada, a distribuição da tensão em relação a profundidade. Para isso usamos uma remoção eletrolítica e um corte transversal pelo processo de eletroerosão. Nesse trabalho foi usado o método do sen2, devido a sua facilidade para a análise dos dados do Programa PSD. O resultado das mediadas realizadas na região do cordão de solda, zona termicamente afetada (ZTA) e metal base próxima da ZTA, mostrou uma variação da distribuição da tensão em relação à profundidade do material e na distância do ponto de soldagem. No ponto de soldagem um aumento da tensão em relação à profundidade do material. Os fatores que influenciaram na introdução dessas tensões no processo de soldagem, foram causados pelo gradiente de temperatura, pelo resfriamento heterogêneo do material e também pelo resfriamento rápido da superfície

Thermal, structural and optical properties of NiOx thin films deposited by reactive dc-magnetron sputtering

The NiOx thin films were deposited by reactive dc-magnetron sputtering from a nickel metal target in Ar + O-2 with the relative O-2 content 5%. The as-deposited NiOx, thin films could represent a two-component system comprising crystalline NiO particles dispersed in an amorphous Ni2O3. Decomposition temperature of the as-deposited NiO, thin films was at about 263 degrees C. After annealed at 400 degrees C for 30 min in air, the surface morphology of the films became very rough due to the decomposition of the Ni2O3, leading to the changes of the optical properties of the NiO, thin films. The reflectivity of the films annealed at 400 degrees C was lower than that of the as-deposited one and the optical contrast was 52% at 405 nm. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Write-once blue laser recording using silicon doped SbOx thin films prepared by reactive dc-magnetron sputtering

Si:SbOx films have been deposited by reactive dc-magnetron sputtering from a Sb target with Si chips attached in Ar + O-2 with the relative O-2 content 7%. The as-deposited films contained Sb metal, Sb2O3, SiO, Si2O3 and SiO2. The crystallization of Sb was responsible for the changes of optical properties of the films. The results of the blue laser recording test showed that the films had good writing sensitivity for blue laser beam (406.7 nm), and the recording marks were still clear even if the films were deposited in air 60 days, which demonstrated that doping silicon in SbOx films can improve the stability of SbOx films. High reflectivity contrast of about 36% was obtained at a writing power 6 mW and writing pulse width 300 ns. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Produção de carotenoides em culturas in vitro de Cleome rosea Vahl ex DC (Capparaceae) e avaliação de sua toxicidade e potencial antioxidante

A produção e a otimização de substâncias de valor medicinal têm sido alcançadas pelo uso das técnicas de cultura de tecidos vegetais, que têm apresentado grande relevância quando se considera o status de conservação de uma espécie ou sua ocorrência em ambientes ameaçados. No presente trabalho foi avaliada a produção de carotenoides em culturas de calos e células em suspensão de Cleome rosea Vahl ex DC, espécie nativa encontrada em áreas de restinga nos estados do Rio de Janeiro e de São Paulo. Plantas micropropagadas obtidas a partir de raízes produzidas in vitro foram usadas como fonte de explantes para o início das culturas de calos. A produção de massa calogênica foi avaliada em meio MS suplementado com diferentes concentrações das auxinas ácido 2,4-diclorofenoxiacético e ácido 4-amino- 3,5,6-tricloropicolínico, na presença de luz ou no escuro. O uso de diferentes meios básicos de cultura (B5, Nitsch, White) também foi avaliado. A calogênese foi induzida em todos os tratamentos, entretanto a maior produção de biomassa foi alcançada pelas culturas mantidas na presença de luz. A maior produção de massa calogênica foi obtida em culturas iniciadas no meio MS suplementado com 0,2 mg.L-1 de 2,4-D. A exposição das culturas à luz foi um fator essencial para a produção de carotenoides, que só ocorreu nas culturas mantidas nessa condição. Culturas de calos foram submetidas a tratamentos com substâncias elicitoras (extrato de levedura, metil jasmonato, quitosana) em diferentes concentrações e por um período de exposição de sete ou 14 dias visando otimizar a produção do pigmento. A maior produção de carotenoides nas culturas elicitadas foi alcançada com o tratamento com metil jasmonato (MJ) na concentração de 300 μM, independentemente do tempo de exposição ao elicitor. Análises cromatográficas mostraram que o processo de elicitação com MJ induziu ao aumento na produção de β-caroteno. Calos elicitados nessa condição foram usados para iniciar culturas de células em suspensão (CCS). Estas culturas foram acompanhadas por três subculturas realizadas a cada 20 dias, durante a fase exponencial de crescimento. Embora as CCS tenham mantido uma produção de biomassa constante ao longo das subculturas, os valores de produção de carotenoides foram inferiores àqueles alcançados pelas culturas de calos e não houve diferenças estatísticas significativas quando comparadas às CCS iniciadas a partir de calos não elicitados. Extratos de calos produzidos em meio MS suplementado com 0,2 mg.L-1 de 2,4-D foram avaliados quanto à sua capacidade antioxidante por meio da incubação dos extratos com DNA plasmidial em presença de cloreto estanoso (SnCl2), um potente agente redutor capaz de produzir quebras na molécula de DNA. Os extratos foram avaliados em concentrações crescentes (25 - 500 μg.mL-1) e apresentaram uma proteção dose dependente à ação do SnCl2. Estudos de toxicidade com o modelo de Artemia salina demonstraram que os extratos não apresentaram toxicidade nas concentrações avaliadas. Os resultados alcançados mostram que a elicitação foi eficiente para a otimização da produção de β-caroteno nas culturas in vitro e que os extratos obtidos a partir desses materiais apresentaram atividade antioxidante, indicando o êxito das técnicas de cultura de tecidos para a produção deste metabólito sob condição in vitro.

Caracterização de juntas soldadas por TIG autógeno manual com arco pulsado e arco não pulsado do aço inoxidável hiperduplex SAF 2707 HD.

O aço inoxidável hiperduplex, SAF 2707 HD, foi desenvolvido com o intuito de se obter novas ligas com maior resistência à corrosão do que a disponível nos aços inoxidáveis duplex / superduplex. Além da melhorada resistência à corrosão, este tb oferece propriedades mecânicas superiores. Os aços hiperduplex são aços de última geração que possuem elevados teores de elementos de liga, principalmente cromo, molibdênio e nitrogênio. Este tipo de aço caracteriza-se por apresentar estrutura bifásica, constituída de proporções praticamente iguais de ferrita e austenita devido à distribuição controlada dos elementos alfagênicos e gamagênicos. O interesse por esses aços cresce gradativamente com a necessidade de novos materiais para diversas aplicações na indústria petrolífera. Porém, quando expostos e mantidos a temperaturas elevadas, na faixa entre 600C e 1000C, algumas fases intermetálicas podem se formar, em que a fase sigma () é a mais proeminente. Possui uma estrutura cristalina tetragonal complexa rica em Cr e Mo, tendo efeito deletério no material afetando tanto a resistência à corrosão, quanto as propriedades mecânicas. Para este fim, faz-se necessário estudos da junta soldada para delinear as limitações desses aços e aperfeiçoar a aplicação. Essa pesquisa teve como objetivo caracterizar a junta soldada por TIG autógeno manual com arco pulsado e não pulsado do aço inoxidável hiperduplex SAF 2707 HD. As técnicas empregadas foram a metalografia por ataque eletrolítico (reagente NaOH) e color etching (reagente Behara), medidas de microdureza e quantificação microestrutural por Processamento Digital de Imagem. Os aspectos microestruturais foram observados por microscopia óptica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV), estes passaram por etapas de processamento digital de imagens (PDI) para quantificar a fração volumétrica da fase austenita. Realizou-se análise química semi-quatitativa por EDS. Os resultados foram analisados estatisticamente através do teste de hipóteses com distribuição t de Student. Pela técnica color etching observou-se que a fase austenita foi gerada com distribuição mais homogênea para o arco pulsado, que o não pulsado. O ataque eletrolítico não revelou uma terceira fase (fase ) na junta soldada, a análise química por EDS não identificou uma variação significativa nos elementos presentes ao longo da zona de transição do metal de base para a zona de fusão. Através do PDI foram obtidos os valores médios da fração volumétrica de austenita de 36,38% (desvio padrão 6,40%) e 32,41% (desvio padrão 6,67%) para os dois métodos, pulsado e não pulsado, respectivamente. Foram obtidos os valores de microdureza para o metal de base 355,10 HV (desvio padrão 28,60) e para a zona de fusão 343,60 HV (desvio padrão 20,51) da amostra soldada pelo modo pulsado, para o modo não pulsado foram apresentaram os valores médios de 370,30 HV (desvio padrão 34,51) para o metal de base e de 345,20 HV (desvio padrão 41,33) para a zona de fusão. A análise estatística indicou que não houve variação significativa da fração volumétrica da fase austenita no cordão de solda para as duas condições testadas e não houve variação da microdureza entre a zona de fusão e o metal de solda das amostras submetidas aos dois processos.