Adesão de filme auto-sustentado de diamante CVD em metal duro

O objetivo deste trabalho foi desenvolver conhecimento científico e tecnológico sobre o mecanismo de adesão de filmes de diamante CVD em metal duro. Foi estudado de forma sistemática o processo de brasagem reativa convencional em vácuo, com liga de AgCuTi, onde foram avaliados os efeitos do tempo, da temperatura e da atmosfera durante o processo de brasagem. O grau de aderência foi avaliado por um ensaio de tração mecânica adaptado. Os melhores resultados foram obtidos para brasagem em vácuo, em temperaturas na faixa de 900 a 920 oC e tempos de 3 a 20 minutos. Tendo em vista as limitações da brasagem em vácuo, relacionadas à reatividade do elemento reativo, o Ti, a baixa resistência da liga (à base de cobre e prata, que são metais macios) e a necessidade de uma atmosfera controlada para evitar a oxidação do próprio diamante na faixa de temperatura utilizada, foi desenvolvido neste trabalho um novo método de Adesão e brasagem de filmes auto-sustentados de diamante CVD em metal duro. Este método utiliza altas pressões e altas temperaturas para promover a adesão, utilizando câmaras simples e de baixo custo. Os resultados obtidos mostraram ser possível unir diamante ao metal duro com ou sem o material de adição, em condições de pressão e temperatura adequadas. As vantagens de utilizar alta pressão relacionam-se à possibilidade de manter o diamante estável em altas temperaturas, minimizar as falhas de preenchimento na interface entre o diamante e o metal duro, facilitar a difusão na interface, através das fronteiras de grão, promover o ancoramento e minimizar a espessura da película de brasagem quando utilizado o material de adição O grau de aderência das amostras foi avaliado através de um ensaio de cisalhamento e os resultados foram excelentes. No caso da adesão direta em altas pressões, sem o material de adição, o mecanismo responsável pela aderência provavelmente está relacionado ao ancoramento induzido pela pressão e à difusão do cobalto, presente no metal duro, para a interface com o diamante, servindo como uma espécie de “cola”. Entretanto, esta “cola” atua como catalisador para o carbono e pode interferir na estabilidade do filme de diamante. De fato, para adesão direta a 2,5 GPa e 1200 oC, observou-se a completa grafitização do filme de diamante. Este grafite apresentou alto grau de cristalinidade e de orientação preferencial, com planos basais não paralelos à superfície de interface. Para adesão direta a pressões dentro da região de estabilidade termodinâmica do diamante, este permaneceu íntegro e, inclusive, observou-se uma melhora na cristalinidade para adesão direta a 7,7 GPa e 1500 oC. Na adesão direta em alta pressão, é preciso levar em consideração a cinética do processo de adesão, relacionada à difusão do cobalto, e a estabilidade de fase do diamante. Na brasagem em alta pressão, foram obtidos resultados positivos para processamentos a 2,5 GPa e 4 GPa, na mesma faixa de temperatura utilizada na brasagem convencional. Como estas temperaturas são menores, não houve grafitização do filme a 2,5 GPa. A 7,7 GPa, a liga ficou completamente aderida ao diamante e não houve a união com o metal duro. Isso ocorreu pela diferença de compressibilidade da liga em relação ao diamante e ao metal duro Foram produzidas algumas ferramentas utilizando a brasagem convencional, as quais foram afiadas e testadas em condições de usinagem, com resultados satisfatórios.

Estudo em laboratório do comportamento mecânico de misturas betuminosas utilizadas em pistas experimentais

A presente dissertação tem como objetivo caracterizar em laboratório o comportamento mecânico de uma mistura asfática com cimento asfáltico convencional (CAP 20) e de uma mistura asfáltica com cimento asfáltico modificado por polímero (3% SBS), verificando as propriedades de deformação plástica, deformação elástica, fadiga, desgaste e permeabilidade das misturas. Foram realizados ensaios em corpos de prova moldados no Laboratório de Normas e Pesquisas do DAER-UNP e em corpos de prova extraídos de pistas experimentais implantadas na Área de Pesquisas e Testes de Pavimentos da UFRGS - DAER/RS. Foram determinados o módulo de resistência, a resistência à tração, degaste Cantabro, o comportamento à fadiga, a condutiviadade hidráulica e a deformação permanente. Tendo em vista a provável oxidação do ligante no processo de usinagem, ficou comprometida a avaliação comparativa da mistura com asfalto modificado. A partir de então passou a se estudar o comportamento mecânico de misturas asfálticas que provavelmente sofreram processo de oxidação. De um modo geral, as misturas asfálticas estudadas apresentaram praticamente o mesmo desempenho em relação a módulo de resiliência, resistência à tração e às deformações plásticas. Em relação ao desgaste, à permeabilidade e à fadiga, a mistura asfáltica com cimento asfáltico convencional, por apresentar melhor compacidade e menores volumes vazios, apresentou melhores resultados.

Avaliação do desempenho da lagoa de polimento da indústria metal-mecânica Agrale S/A, Caxias do Sul-RS

A Agrale S.A. é uma empresa que produz veículos, tratores e motores a diesel. Na Unidade de Caxias do Sul - RS, os efluentes líquidos gerados provêm das cabines de pintura, tratamento de superfície, cabine de lavagem de peças com óleos, usinagem, esgoto cloacal e lavagem de veículos. Todas essas águas residuárias são enviadas à estação de tratamento de efluentes onde recebem tratamento físico-químico (coagulação-floculação) e biológico (lagoa aerada seguida por uma lagoa de polimento com aguapés). Entretanto, no monitoramento da ETE, observou-se que em algumas ocasiões os teores de nitrogênio e fósforo excediam os limites de emissão. Ainda, na Empresa, não havia uma metodologia estabelecida para o acompanhamento da eficiência de operação da lagoa com aguapés, unidade onde se espera que as concentrações residuais de nutrientes sejam reduzidas. Assim, o objetivo do presente trabalho foi estudar o desempenho da lagoa com aguapés empregada como etapa de polimento na estação de tratamento de efluente. Avaliou-se a eficiência da lagoa sem aguapés, com 50% de aguapés e com aguapés. Ainda, para um recobrimento de 50% de aguapés, investigou-se o desempenho nas diversas estações do ano. Os parâmetros avaliados foram sólidos suspensos, DQO, nitrogênio Kjeldahl total, fósforo total, óleos e graxas e ferro. Os resultados demonstraram que a existência de uma lagoa estabilização para fins de polimento é importante na estação de tratamento de efluentes da Empresa, pois reduz consideravelmente o número de não conformidades na qualidade do efluente final. A lagoa sem recobrimento de aguapés apresentou o melhor resultado em relação ao parâmetro DQO. A lagoa com 50% de recobrimento de aguapés os melhores valores em relação à sólidos suspensos, nitrogênio Kjeldahl total, fósforo total e ferro A lagoa com aguapés apresentou os melhores resultados em relação à remoção de óleos e graxas. Entretanto, como a função primordial da lagoa era a remoção de nutrientes, considerou-se que, para o caso da ETE da Agrale, a melhor opção é a operação com um nível de 50% de recobrimento de aguapés. Com este nível de recobrimento, os índices médios anuais de remoção foram: 23,8% na concentração de sólidos suspensos, 44,8 % na concentração de DQO, 77,0 % no teor de nitrogênio, 60,5 % no teor de fósforo, 44,4 % no teor de óleos e graxas e 26,4% no teor de ferro. De modo geral, a remoção de nitrogênio e fósforo ocorreu durante todo o ano. Porém, no caso do fósforo, a remoção foi maior nas estações inverno e primavera, épocas em que ocorria o crescimento dos aguapés. A biomassa de aguapés retirada na lagoa da Agrale apresenta-se com composição parecida com a de aguapés retirados do meio natural e de em lagoas eutrofizadas com esgoto doméstico. Não se apresenta contaminada com metais pesados, possibilitando o seu descarte através da transformação em composto agrícola. O composto de aguapés obtidos na Agrale atende aos Padrões da Portaria número 1 de 04/03/1983. O material pode ser facilmente descartado pela simples introdução nos canteiros e gramados na Empresa. O uso de lagoa de aguapés é uma alternativa viável no polimento final de efluentes do setor metalmecânico. A lagoa de aguapés auxilia na remoção de nutrientes (nitrogênio e fósforo), óleos e graxas e concentrações residuais de metais pesados; apresentando sucesso nas condições climáticas de Caxias do Sul, RS.

Dispositivos visuais como apoio para a troca rápida de ferramentas : a experiência de uma metalúrgica

Este trabalho visa avaliar a contribuição do uso de dispositivos visuais no combate às perdas durante o processo de setup, dentro do conceito de troca rápida de ferramentas. O estudo foi realizado em uma metalúrgica, focando o setor de usinagem composto por tornos CNC (Controle Numérico Computadorizado). As melhorias relativas aos dispositivos visuais foram implantadas a fim de organizar o setor de tornos e reduzir o tempo de setup dessas máquinas. O processo de implantação iniciou a partir de um diagnóstico da situação existente quanto à troca de ferramentas, realizado por meio dos seguintes procedimentos: descrição dos processos de produção; levantamento da percepção dos funcionários quanto às melhorias necessárias; percepções da pesquisadora. Com base nesse diagnóstico, foi realizado um estudo para a priorização máquinas onde as melhorias seriam implementadas. Através do registro dos tempos de setup antes e após o período de implantação das melhorias, verificou-se que os tempos aumentaram em três máquinas e reduziram em três. Embora existam diferenças de desempenho entre as máquinas, algumas falhas no processo de implantação ficaram evidentes: falta de aderência aos padrões de setup, visto que os trabalhadores não separavam tempo interno e externo; treinamento insuficiente sobre a TRF e seus benefícios; falta de reuniões periódicas e negligência do estágio estratégico de preparação para a TRF, visto que não foram estabelecidas metas claras de desempenho nem um plano global de implantação.

Marketing internacional : um caso de estratégia de penetração no mercosul

No contexto da globalização, apresenta os conceitos de marketing internacional e global, e demonstra a formulação de um plano estratégico de penetração no Mercosul de um empresa industrial norte-americana de ferramentas de usinagem

Aplicação de um sistema robótico utilizando recursos de sistemas CAD/CAM para o processo de fresamento

Sistemas produtivos industriais podem combinar, em células de manufatura, diferentes características de automação de processos permitindo interfaceamento e possibilitando a flexibilização e otimização da manufatura. Nos processos de fabricação, as dificuldades para a execução de processos de usinagem convencional ou mesmo através de comando numérico, quando se dispõe de máquinas adequadas para a fabricação de peças de geometrias complexas, podem limitar a criatividade, bem como dificultar o desenvolvimento do processo produtivo de forma otimizada. As dificuldades encontradas vão desde fixação das peças, necessidades de dispositivos especiais, restrições nos volumes de trabalho de máquinas CNC e mesmo a geração de trajetórias complexas para máquinas com limitações de eixos. Este trabalho propõe uma metodologia alternativa para usinagem, especialmente fresamento, com desenvolvimento de um algoritmo capaz de, através da utilização de recursos de sistemas CAD/CAM, traduzir arquivos gráficos para uma linguagem de programação utilizada em robôs. Na aplicação utilizam-se recursos dos sistemas CAD/CAM para gerar, numa primeira etapa, o código de programação para máquinas-ferramenta de comando numérico e posterior adaptação, para aplicação em sistemas robóticos. Informações de caminhos de ferramenta para usinagem em máquinas CNC são convertidos, através de uma interface computacional, em trajetórias a serem seguidas por uma ferramenta guiada por um manipulador de robô industrial. Os parâmetros de processo são também adequados as restrições dos sistemas robotizados. A viabilidade do sistema proposto é confirmada através de testes realizados em modelos de superfícies complexas, onde o objetivo do referido trabalho foi alcançado.

Estudo da sinterização de cavacos de aço ferritico

This research studies the sintering of ferritic steel chips from the machining process. Were sintered metal powder obtained from machining process chips for face milling of a ferritic steel. The chip was produced by machining and characterized by SEM and EDS, and underwent a process of high energy mill powder characterized also by SEM and EDS. Were constructed three types of matrixes for uniaxial compression (relation l / d greater than 2.5). The differences in the design of the matrixes were essentially in the direction of load application, which for cylindrical case axial direction, while for the rectangular arrays, the longer side. Two samples were compressed with different geometries, a cylindrical and rectangular with the same compaction pressure of 700 MPa. The samples were sintered in a vacuum resistive furnace, heating rate 20 °C / min., isotherm 1300 °C for 60 minutes, and cooling rate of 25 °C / min to room temperature. The starting material of the rectangular sample was further annealed up to temperature of 800 ° C for 30 min. Sintered samples were characterized by scanning electron microscopy, optical microscopy and EDS. The sample compressed in the cylindrical matrix did not show a regular density reflecting in the sintered microstructure revealed by the irregular geometry of the pores, characterizing that the sintering was not complete, reaching only the second phase. As for the specimen compacted in the rectangular array, the analysis performed by scanning electron microscopy, optical microscopy and EDS indicate a good densification, and homogeneous microstructure in their full extent. Additionally, the EDS analyzes indicate no significant changes in chemical composition in the process steps. Therefore, it is concluded that recycling of chips, from the processed ferritic steel is feasible by the powder metallurgy. It makes possible rationalize raw material and energy by manufacture of known properties components from chips generated by the machining process, being benefits to the environment

Estudo da viabilidade do processo de reciclagem do material descartado do sistema Zirkonzanh® de produção de próteses dentárias

At present, the material of choice for performing aesthetic dental prosthetic work is in the ceramic. Among them, the ceramic base of stabilized zirconia with 3% yttria (3Y - TZP) stand out for having excellent physical and mechanical properties. During the machining of blocks of zirconia in the laboratory to prepare the various types of prostheses, much of the material is given off in the form of powder, which is subsequently discarded. The waste of this material results in financial loss, reflecting higher final cost treatment for patients, as well as damage to the environment, thanks to the processes involved in the manufacture and disposal of the ceramic. This research, pioneered the recycling of zirconium oxide powder obtained during milling of dental crowns and bridges, we highlight the social and environmental aspects and aims to establish a protocol for the reuse of waste (powder of zirconia Zirkonzahn® system) discarded to obtain a new block of compacted zirconia to maintain the same mechanical and microstructural properties of commercial high-cost imported material. To compare with the commercial material, samples were uniaxially (20 MPa) and isostatically (100 MPa), and its mechanical and microstructural characterization was performed through tests of density, porosity, dilatometry, X-ray diffraction (XRD), hardness, fracture toughness, resistance to fracture electron microscopy (SEM) and analysis of grain size. The results observed in the samples were isostatically pressed similiares those obtained with samples from the commercial material demonstrating the viability of the process

Influência na qualidade final de metais retificados através da variação da velocidade de mergulho

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Caracterização de superfícies de titânio modificado por oxidação à plasma

Recent years have seen a significant growth in surface modifications in titanium implants, resulting in shorter healing times in regions with low bone density. Among the different techniques, subtraction by chemical agents to increase oxidation has been applied for surface treatment of dental implants. However, this technique is generally unable to remove undesirable oxides, formed spontaneously during machining of titanium parts, raising costs due to additional decontamination stages. In order to solve this problem, the present study used plasma as an energy source to both remove these oxides and oxidize the titanium surface. In this respect, Ti disks were treated by hollow cathode discharge, using a variable DC power supply and vacuum system. Samples were previously submitted to a cleaning process using an atmosphere of Ar, H2 and a mixture of both, for 20 and 60 min. The most efficient cleaning condition was used for oxidation in a mixture of argon (60%) and oxygen (40%) until reaching a pressure of 2.2 mbar for 60 min at 500°C. Surfaces were characterized by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM), adhesion and cell proliferation. SEM showed less cell spreading and a larger number of projections orfilopodia in the treated samples compared to the control sample. AFM revealed surface defects in the treated samples, with varied geometry between peaks and valleys. Biological assays showed no significant difference in cell adhesion between treated surfaces and the control. With respect to cell proliferation, the treated surface exhibited improved performance when compared to the control sample. We concluded that the process was efficient in removing primary oxides as well as in oxidizing titanium surfaces

Fresamento com ar quente: uma proposta para minimizar a formação de trincas térmicas em ferramentas de metal duro

This work presents the results, analyses and conclusions about a study carried out with objective of minimizing the thermal cracks formation on cemented carbide inserts during face milling. The main focus of investigation was based on the observation that milling process is an interrupted machining process, which imposes cyclic thermal loads to the cutting tool, causing frequent stresses changes in its superficial and sub-superficial layers. These characteristics cause the formation of perpendicular cracks from cutting edge which aid the cutting tool wear, reducing its life. Several works on this subject emphasizing the thermal cyclic behavior imposed by the milling process as the main responsible for thermal cracks formation have been published. In these cases, the phenomenon appears as a consequence of the difference in temperature experienced by the cutting tool with each rotation of the cutter, usually defined as the difference between the temperatures in the cutting tool wedge at the end of the cutting and idle periods (T factor). Thus, a technique to minimize this cyclic behavior with objective of transforming the milling in an almost-continuous process in terms of temperature was proposed. In this case, a hot air stream was applied into the idle period, during the machining process. This procedure aimed to minimize the T factor. This technique was applied using three values of temperature from the hot air stream (100, 350 e 580 oC) with no cutting fluid (dry condition) and with cutting fluid mist (wet condition) using the hot air stream at 580oC. Besides, trials at room temperature were carried out. Afterwards the inserts were analyzed using a scanning electron microscope, where the quantity of thermal cracks generated in each condition, the wear and others damages was analyzed. In a general way, it was found that the heating of the idle period was positive for reducing the number of thermal cracks during face milling with cemented carbide inserts. Further, the cutting fluid mist application was effective in reducing the wear of the cutting tools.

Desgaste corrosivo-cavitativo-erosivo de um aço-carbono em meio aquoso com frações de sal (NaCl), CO2 e particulados sólidos (SiO2)

A batch of eighty-four coupons of low carbon steel were investigated at laboratory conditions under a corrosive, cavitative-corrosive (CO2) and corrosive-erosive (SiO2 + CO2) in an aqueous salt solution and two levels of temperature. The following measurements were made on Vickers (HV0,05, HV0,10, HV0,20) Microhardness tests at three levels of subsurface layer. A turbulent flow collided on the cylindrical sample, with and without mechanical stirring and gas bubbling, with and without fluid contamination by solid particles of SiO2, at two temperatures. Surface Roughness and Waviness, under two conditions "as received, after machining" and "after worn out", as well as gravimetric and electrochemical parameter were measured on the two opposite generatrices of each cylindrical sample, on the flow upstream (0°) and downstream (180°) by Profilometry, Mass Variation and Linear Polarization Resistance (LPR). The results of the Microhardness and Surface Texture of all coupons were subjected to statistical comparison, using the software Statgraphics® Centurion XVI, 95% statistical certainty, and significant differences were observed in some arrays of measurements. The corrosive wear rate measured by LPR and mass variation shown to be sensitive to the presence of bubbles and hydrodynamic fluctuations inside the cell, considering the temperature and contamination of corrosive fluid by solid particles. The main results of visual inspection relative to some topologies of the surface damages involving different mechanisms that were seen to give explanation for some fluctuations in wear rates of the steel experimentally investigated

Utilização do éster de soja como biolubrificante

The lubricants found in the market are of mineral or synthetic origin and harm to humans and the environment, mainly due to their improper discard. Therefore industries are seeking to develop products that cause less environmental impact, so to decrease mainly, operator aggression the Cutting Fluids became an emulsion of oil / water or water / oil. However, the emulsion was not considered the most suitable solution for environmental question, therefore the search for biodegradable lubricants and which no are toxic continues and so vegetable oils are seen, again, as a basis for the production of lubricants. The biggest problem with these oils is their oxidative instability that is intensified when working at high temperatures. The process transesterification decreases the oxidation, however changes some physical and chemical properties. Therefore soybean oil after the transesterification process was subjected to tests of density, dynamic viscosity, kinematic viscosity which is calculated from two parameters mentioned, flash point and acidity. Besides the physico-chemical test the soybean oil was subjected to a dynamic test in a tribometer adapted from a table vise, whose induced wear was the adhesive and ultimately was used as cutting fluid in a process of turning in two different materials, steel 1045 and cast iron. This latter test presented results below the mineral cutting fluid which it was compared in all tests, already in other experiments the result was satisfactory and other experiments not, so that chemical additives can be added to the oil analyzed to try equate all parameters and so formulate a biolubrificante not toxic to apply in machining processes of metalworking industry

Otimização do fresamento de roscas internas com a técnica de interpolação helicoidal

In machining of internal threads, dedicated tools, known as taps, are needed for each profile type, diameter, and low cutting speed values are used when compared to main machining processes. This restriction in the cutting speed is associated with the difficulty of synchronizing the tool s rotation speed and feed velocity in the process. This fact restricts the flexibility and makes machining lead times longer when manufacturing of components with threads is required. An alternative to the constraints imposed by the tap is the thread milling with helical interpolation technique. The technique is the fusion of two movements: rotation and helical interpolation. The tools may have different configurations: a single edge or multiple edges (axial, radial or both). However, thread milling with helical interpolation technique is relatively new and there are limited studies on the subject, a fact which promotes challenges to its wide application in the manufacturing shop floor. The objective of this research is determine the performance of different types of tools in the thread milling with helical interpolation technique using hardened steel workpieces. In this sense, four tool configurations were used for threading milling in AISI 4340 quenched and tempered steel (40 HRC). The results showed that climb cut promoted a greater number of machined threads, regardless of tool configuration. The upcut milling causes chippings in cutting edge, while the climb cutting promotes abrasive wear. Another important point is that increase in hole diameter by tool diameter ratio increases tool lifetime

Automatic detection of thermal damage in grinding process by artificial neural network

Esse trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de um sistema inteligente para detecção da queima no processo de retificação tangencial plana através da utilização de uma rede neural perceptron multi camadas, treinada para generalizar o processo e, conseqüentemente, obter o limiar de queima. em geral, a ocorrência da queima no processo de retificação pode ser detectada pelos parâmetros DPO e FKS. Porém esses parâmetros não são eficientes nas condições de usinagem usadas nesse trabalho. Os sinais de emissão acústica e potência elétrica do motor de acionamento do rebolo são variáveis de entrada e a variável de saída é a ocorrência da queima. No trabalho experimental, foram empregados um tipo de aço (ABNT 1045 temperado) e um tipo de rebolo denominado TARGA, modelo ART 3TG80.3 NVHB.