Contribuição para a caracterização da emissão de nanopartículas em processos de soldadura e avaliação de riscos decorrentes do processo

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica Ramo de processos químicos

Estudo de uma central hidroeléctrica com base em turbina hidráulica reversível

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Estudo do escoamento dos produtos da combustão no interior de uma conduta de evacuação de turbinas a gás utilizadas para propulsão naval

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Caracterização mecânica e análise da resistência à corrosão em diferentes solos, de aços inoxidáveis duplex

O aço inoxidável é um material de alta durabilidade e resistência, utilizado nos mais diversos setores comerciais. O conhecimento das suas características e propriedades é essencial para uma escolha mais seletiva e vantajosa. Pretende‐se com este trabalho, estudar as propriedades mecânicas, a resistência ao desgaste e o comportamento, em ambientes mais agressivos de três tipos de aços inoxidáveis duplex, produzidos pela OUTOKUMPU e comercialmente conhecidos pelas designações LDX 2101, SAF 2507 e o SAF 2205. Para tal efeito foram realizados ensaios de Dureza Vickers, antes e após dobragem; ensaios de tracção em duas diferentes situações: seguindo a norma NP EN 10002‐ 1:2006 e após a realização de alguns ciclos de carga e descarga; ensaio de Impacto à temperatura ambiente e após arrefecimento criogénico; ensaio de resistência à corrosão. Também foi feito o estudo de resistência ao desgaste com base na técnica de micro‐abrasão por esfera rotativa e o estudo metalográfico. Foi também objetivo deste trabalho, relacionar o uso dos referidos aços duplex e as consequências que esse uso tem para o meio ambiente, bem como o seu comportamento quando exposto a condições extremas. Para tal, foram colocadas amostras dos referidos aços, em dois tipos de solos com condições de humidade e acidez diferentes analisando o seu estado após imersão em solo com condições controladas durante 272 dias.

Establishing the main Guidelines for Cast Steel to Produce Truck Parts

Este trabalho foi realizado na Scania CV AB e teve como principal objectivo estabelecer uma diretriz sobre a possível utilização de aços vazados. Existe uma grande necessidade na realização deste trabalho, de forma a apoiar os engenheiros de projecto no seu processo de selecção dos materiais mais adequados, para produzir componentes mais leves e de elevado desempenho. Esta diretriz apresenta informação relacionada com propriedades mecânicas, processos de fundição, vazabilidade, tipologia de defeitos, tratamentos térmicos, soldabilidade e tratamentos superficiais dos aços vazados. Este trabalho foi limitado, na seleção de materiais para componentes do camião, a aços vazados que poderiam ser aplicados em dois componentes específicos: um componente estrutural da carroçaria sujeito a esforços de fadiga e a um colector de gases de combustão, sujeito a fluência, oxidação, fadiga por corrosão, fadiga-térmica e fadiga-mecânica. Foi realizado um benchmark focado nestes dois componentes de forma a saber que materiais são utilizados de momento por outras empresas concorrentes. Foi realizada ainda uma análise sobre possíveis materiais que possam ser aplicados em cada componente referido. Foi conduzida uma caracterização no estado bruto de fundição de um aço inoxidável vazado usado para produzir um protótipo do colector de gases. Esta caracterização consistiu numa análise microestrutural e medição de macro e microdurezas. Além da caracterização inicial, foram aplicados um conjunto de tratamentos térmicos, de forma a estudar a possibilidade de eliminar os carbonetos presentes inicialmente nas fronteiras de grão. As principais conclusões deste trabalho são que o aço vazado apresenta potencial para ser uma escolha válida em diversas aplicações, devido a um leque alargado de propriedades apresentadas tipicamente por este material. Relativamente a aplicações estruturais, o aço vazado é vantajoso comparativamente ao ferro fundido, quando são requeridos, por exemplo, soldabilidade e elevada resistência, combinada com elevada tenacidade à fractura. Para componentes sujeitos a elevadas temperaturas de serviço, o aço inoxidável vazado é vantajoso quando usado a temperaturas superiores a 750°C, apesar do seu elevado custo. O tratamento térmico composto por um recozimento de solubilização seguido de envelhecimento, elimina quase na totalidade os carbonetos presentes nas fronteiras de grão e verifica-se um aumento de dureza através de uma precipitação de carbonetos finamente dispersos na matriz, que poderão também aumentar a resistência à fluência.

Determinação das tensões residuais e deformações resultantes do processo de soldadura TIG através do método dos elementos finitos

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Análise da vida à fadiga de ligações soldadas em T

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Análise de um sistema de evacuação de produtos da combustão de turbinas a gás utilizadas para propulsão naval

De modo a eliminar a propagação de fissuras ocorridas em condutas de evacuação de produtos da combustão de turbinas a gás utilizadas para propulsão naval, neste estudo é feita a avaliação de diferentes geometrias alternativas para a estrutura mencionada, assim como se avalia a possibilidade de substituição local, nas zonas críticas, do material actualmente utilizado na conduta por uma nova liga de alta resistência. A possibilidade de utilizar um novo aço inoxidável austenítico Cr-Mn, de alta resistência (ThyssenKrupp, 2009), está a ser estudada e alguns resultados experimentais efectuados a este material, obtidos a temperatura ambiente e a alta temperatura, são apresentados. Este trabalho pode ser dividido em duas partes principais. Uma primeira parte onde se apresenta a análise experimental realizada e uma segunda parte, que trata a simulação numérica da conduta por elementos finitos. Na análise experimental foram realizados ensaios de tracção uniaxial, ensaios de dureza e de caracterização geométrica do cordão de soldadura de ligações soldadas de tipo topo a topo entre o aço AISI 316L e o aço Cr-Mn. Alguns dos resultados experimentais obtidos em provetes soldados com combinações dos materiais de base, aço AISI316L e Cr-Mn, a 24ºC e 350ºC, são: a tensão de cedência do aço Cr-Mn é cerca de 66% e 35% mais elevada que a obtida para o aço AISI 316L, a 24 e 350ºC, respectivamente; a tensão de rotura é também 33% e 19% mais elevada que o aço AISI 316L, para as mesmas temperaturas. Os ensaios de dureza revelam valores médios que estão de acordo com as propriedades mecânicas obtidas à temperatura ambiente. Tendo como referência os resultados experimentais obtidos para as propriedades mecânicas dos materiais, assim como a distribuição de temperaturas e de pressão interna devido aos gases resultantes da combustão, foi feita a simulação numérica de diferentes geometrias da conduta, tendo sido determinado o nível das tensões presentes na superfície da conduta. A distribuição de temperatura e pressão introduzidas nas análises numéricas foram calculadas e verificada a sua validade por comparação com os resultados obtidos por (Cruz, 2009). Os resultados das análises numéricas sugerem que a alteração da geometria actual da conduta pode ser benéfica uma vez que as tensões principais máximas induzidas na estrutura podem diminuir mais de 26%, quando comparadas com as tensões termomecânicas induzidas na geometria actual da conduta.

Propagação de fendas por fadiga quando sujeitas a carregamentos em Modo I ou Modo III

A propagação de fenda sob fadiga pode ser observada em vários componentes mecânicos, que podem ser feitos de chapa fina ou espessa (ou cascas) e, consequentemente, serem sujeitos a estado plano de tensão ou estado plano de deformação, respectivamente. As cargas aplicadas num corpo sólido que contém um entalhe estreito ou uma fenda aguda irão induzir uma zona de escoamento limite de material com uma dimensão que dependerá das propriedades mecânicas do material, bem como a espessura do corpo, o comprimento de fenda e a intensidade das cargas aplicadas. A propagação da fenda pode então ocorrer sob modo I, II, III ou modo misto. Esta tese apresenta as funções integrais JI, JII e JIII , que foram correlacionadas com os factores de intensidade de tensão KI, KII e KIII, para provetes CT espessos e finos. A avaliação dos valores do Integral-J foi feita para diferentes comprimentos de fenda, ao longo da frente de fenda, usando o Método dos Elementos Finitos (MEF), com nós colapsados e intermédios deslocados a ¼ do comprimento da aresta, com o objectivo de simular a singularidade na extremidade da fenda. A interacção entre os modos de abertura, corte e rasgamento é também discutida. Adicionalmente, a propagação de fenda sob o modo I e o modo III foi determinada experimentalmente, à temperatura ambiente, para um aço inoxidável austenítico Cr-Mn de alta resistência.

Vitrificação de embriões Mus domesticus domesticus contidos em volumes diferentes de 9,0 m de etileno glicol.

Os experimentos tiveram como objetivo determinar a taxa de eclosão dos embriões vitrificados em volumes diferentes de 9,0 M de etileno glicol. Simultaneamente, testou-se dois procedimentos de estocagem dos fios de teflon, denominados caixa de aço inoxidável e globete/raque. No experimento I, os 881 embriões coletados foram distribuídos em 4 tratamentos: tratamento 1 (T1= controle): 307 embriões foram cultivados in vitro em meio PBSm, acrescido de 0,4% de BSA; tratamento 2 (T2): 292 embriões foram expostos à solução de glicerol 10% acrescida de 0,4% de BSA, envasados em palhetas de 0,25 mL e submetidos ao congelamento pelo método rápido em Biocool; tratamento 3 (T3): 138 embriões foram expostos durante 2 minutos à solução de desidratação (10% de EG + 6% BSA em PBSm) e então transferidos para a solução de vitrificação (50% de EG + 6% de BSA em PBSm), onde permaneceram por 30 segundos e foram colocados em volume de 1 μL no interior de um fio de teflon, medindo 0,4 mm de diâmetro, 2,0 cm de comprimento e 0,05 mm de espessura. Os fios foram acondicionados em uma caixa de aço inoxidável para serem armazenados em nitrogênio líquido; tratamento 4 (T4): 144 embriões foram expostos à solução de desidratação (10% de EG + 6% BSA em PBSm) e após 2 minutos, foram transferidos para a solução de vitrificação (50% de EG + 6% BSA em PBSm), onde permaneceram por 30 segundos, sendo após transferidos para um volume de 1 μL no interior do fio de teflon. Os fios de teflon foram estocados em globetes unidos às raques e mantidos em nitrogênio líquido. Após o aquecimento, os embriões foram cultivados em PBSm suplementado com 0,4% de BSA. As taxas de eclosão embrionária observadas foram: T1=76,29% (245/307); T2=41,05% (117/292); T3=37,98% (54/138) e T4=26,78% (37/144). No segundo experimento, 747 embriões foram distribuídos em 3 tratamentos: tratamento 1 (T1= controle): 80 embriões foram cultivados in vitro em meio KSOM acrescido de 0,4% de BSA; tratamento 2 (T2): 334 embriões expostos em solução de glicerol 10% acrescida de 0,4% de BSA, foram envasados em palhetas de 0,25 mL e submetidos ao congelamento pelo método rápido em Biocool; tratamento 3 (T3): 333 blastocistos foram expostos durante 2 minutos à solução de desidratação (10% de EG + 0,4% BSA em PBSm) e então transferidos para tubos eppendorf de 2,0 mL em contato com a solução de vitrificação (50% de EG + 0,4% BSA em PBSm). Após o cultivo in vitro, as taxas de eclosão embrionária observadas nos 3 tratamentos foram respectivamente: 88,75% (71/80), 40,44% (141/334) e 19,70% (66/333). Baseado nesses resultados conclui-se que embriões Mus domesticus domesticus submetidos à técnica de vitrificação após exposição à solução de 9,0 M de etileno glicol e envase em fios de teflon assegurou índices satisfatórios de sobrevivência embrionária. As taxas de sobrevivência dos embriões Mus domesticus domesticus foi independente do procedimento de estocagem em botijão de nitrogênio líquido. A vitrificação em solução de 9,0 M de etileno glicol com envase em tubos eppendorf não foi eficiente para promover altas taxas de sobrevivência embrionária, mas proporcionou segurança biológica aos embriões, durante o armazenamento.

Análise morfométrica digital na parede aórtica de suínos após implante de stents não revestidos versus stents revestidos com dacron

Os stents são dispositivos intravasculares implantados com o objetivo de dilatar ou fixar a placa de colesterol contra a parede arterial. O objetivo avaliar dois tipos de stents de aço inoxidável, um recoberto com poliéster (dacron) e outro não recoberto, implantados na aorta infra-renal de suínos jovens, foram avaliados por morfometria digital para medir o espessamento intimal. Foi realizado um estudo experimental randomizado, separados em dois grupos(stents não revestidos e revestidos com dacron) e duas fases (I e II). Oito stents recobertos com dacron e oito stents de aço inoxidável (30mm de extensão e 8 mm de diâmetro), não revestidos, foram implantados através de abordagem retroperitoneal na aorta infrarenal normal de 16 suínos normolipêmicos. Para a passagem do sistema de implante, foi necessário uma pequena arteriotomia na aorta distal (fase I). Após quatro semanas, a aorta com os stents foram removidas em monoblocos (fase II). Os valores de hematimetria e do lipidograma foram coletados nas duas fases e não apresentaram alterações que pudessem influenciar o estudo. Amostras de tecido dos sítios de fixação (proximal e distal) dos stents foram retiradas, confeccionadas lâminas, que foram coradas pelas técnicas de hematoxilina e eosina de Verhoeff e enviadas para análise morfométrica digital. A camada intima distal não apresentou diferença estatística significativa. A camada média proximal das porções proximal e da porção distal não apresentaram diferença entre os grupos. Os dois tipos de stents apresentaram 100% de perviedade, boa biocompatibilidade e boa incorporação a parede aórtica de suínos normolipêmicos. A camada íntima proximal do grupo de stents revestidos com dacron apresentou espessura maior do que os stents não revestidos, mas com significância estatísitica limítrofe.

Comportamento do aco inoxidavel ABNT 304 a corrosao-sob-tensao em solucoes aquosas neutras de nacl a temperatura de ebulicao utilizando a tecnica de carga constante

Estudou-se o comportamento do aço inoxidável ABNT 304 à corrosão-sob-tensão (C.S.T.) em soluções aquosas com 0,1%, 3,5% e 20% de NaCl, na temperatura de 103°C, através de ensaios de carga constante. Com auxílio das técnicas e conceitos de Mecânica de Fratura Linear Elástica e das análises eletroquímicas procurou-se encontrar as condições em que ocorre C.S.T. no sistema aço inoxidável austenítico/solução aquosa de NaCl a 103°C. Utilizou-se o corpo-de-prova do tipo dupla viga em balanço (T-notch double cantilever beam: TN-DCB), com intuito de observar a influência do fator de intensidade de tensão, concentração da solução e potencial eletroquímico. Estimou-se o valor do fator de intensidade de tensão limite (KICST) e a velocidade de propagação das trincas; também foram analisadas outras importantes características em termos mecanísticos. Definiu-se faixas de potenciais e valores de intensidade de tensão a partir dos quais ocorre o surgimento de trincas por C.S.T.. Fêz-se análises metalográficas dos corpos-de-prova onde se pode constatar trincas transgranulares bem típicas do fenômeno de C.S.T.. Foram feitos alguns testes em solução aquosa saturada de MgCl2, em ebulição, para se comparar as diferentes soluções quanto ao fenômeno de C.S.T.. Alterou-se as dimensões do corpo-de-prova para avaliar a orientação da propagação das trincas por C.S.T..

Nitretação a plasma do aço ABNT 316L em baixas temperaturas

A nitretação dos aços inoxidáveis austeníticos apresenta grande interesse tecnológico, pois tanto em processos convencionais tais como as nitretações a gás e em banho de sais como em processos a plasma, obtêm-se um aumento significativo de sua dureza superficial e resistência ao desgaste. No entanto, devido as altas temperaturas utilizadas nos processos convencionais, observa-se uma extensa formação de precipitados de nitretos de cromo, com consequente redução de resistência à corrosão do material. A proposta deste trabalho é utilizar a tecnologia de plasma para nitretar um aço inoxidável austenítico neste caso o ABNT 316 L a temperaturas relativamente baixas a fim de evitar precipitação de nitretos). As temperaturas utilizadas foram de 350, 375 e 400 0C, variandose o tempo de nitretação de 3 ,4 e 5 horas com duas misturas gasosas (76%N2 e 24%H2 e 5%H2 e 95%N2). As amostras foram analisadas através da microdureza superficial (método convencional e nanodureza), caracterização microestrutural por microscopia ótica, eletrônica de varredura e de transmissão, medida da profundidade de camadas formadas (MEV), rugosidade, determinação das fases presentes (Raios - X), nanodureza , perfil da composição química (GDOS) e resistência à corrosão (névoa salina e curvas de polarização) As amostras nitretadas nestas temperaturas e tempos produziram camadas de 1,9 a 5,5 µm medidas via GDOS e durezas que vão de 330HK a 987HK não observando-se a precipitação de nitretos de cromo, mas sim a formação de uma estrutura supersaturada de nitrogênio intersticial, chamada de “fase S” identificada por difração de Raios - X. As camadas nitretadas apresentaram um gradiente de nitrogênio que diminui, indicando um gradiente junto as características microestruturais, níveis de tensões residuais favoráveis para uma boa adesão, com a formação de uma camada com menor fragilidade. Esta fase “S”, além de produzir altas durezas superficiais, aumentou a resistência à corrosão do aço. Testes em campo com navalhas de corte e facas móveis tiveram um aumento de vida útil de 100% e 217%.

Aplicação de um método de implantação da manutenção produtiva total a partir da ótica da teoria das restrições na linha de fabricação de panelas da Tramontina Farroupilha S.A.

Este trabalho tem por objetivo estudar a implantação dos princípios e técnicas da Manutenção Produtiva Total, Teoria das Restrições e Sistema Toyota de Produção em uma indústria metalúrgica visando aumentar a capacidade produtiva da linha de fabricação de panelas de aço inoxidável. O mesmo foi desenvolvido na Tramontina Farroupilha S.A. Após uma fundamentação teórica e a apresentação das características gerais da empresa, é proposto um método de implantação da Manutenção Produtiva Total em dez etapas, aplicado em equipamento gargalo e obtendo um aumento significativo de sua capacidade. As conclusões indicam a possibilidade de implantação deste método à esta atividade industrial bem como a sua utilização em outros ramos industriais, observadas as características específicas de cada organização.

Avaliação do efeito de um campo magnético permanente na cicatrização óssea em fêmures de ratos

Proposição:estudar a qualidade da cicatrização óssea sob efeito de um campo magnético permanente, sepultado, in vivo. Materiais e Método: foi criado um modelo metálico composto de duas arruelas de aço inoxidável, fixadas, cada uma, à estrutura óssea, através de parafusos de titânio comercialmente puro. Neste estudo experimental, randomizado, com grupos testes e controle, foram selecionados 24 ratos da raça Rattus novergicus albinus, cepa Wistar, divididos em cinco grupos, sendo quatro testes e um controle. Cada animal foi submetido à cirurgia para a fixação de um par de dispositivos metálicos no fêmur esquerdo, tangenciando uma cavidade cirurgicamente criada. Nos grupos testes as arruelas foram posicionadas de modo que exercessem forças de atração mútua. Os animais foram sacrificados aos 15, 30, 45 e 60 dias pós-operatórios. As peças foram submetidas à avaliação histológica. Resultados: entre os grupos de 15 e 30 dias, a cicatrização dos grupos testes mostrou-se acelerada em relação aos controles. Aos 45 dias, ambos os grupos revelaram resultados pouco divergentes entre si. Aos 60 dias, houve marcada neoformação óssea no grupo teste, propondo um efeito de estimulação magnética continuada durante todo o período experimental. Conclusão: a liga de aço inoxidável imantada, sepultada, in vivo, foi capaz de estimular e acelerar o processo de cicatrização óssea.