Comportamento em desgaste por erosão cavitação, erosão - corrosão e em ensaios de microesclerometria linear instrumentada de um aço inoxidável martensítico AISI 410 nitretado a plasma em baixa temperatura, utilizando a tecnologia de tela ativa.

Amostras de um aço inoxidável martensítico AISI 410 temperado e revenido foram nitretadas a plasma em baixa temperatura usando o tratamento de nitretação plasma DC e a nitretação a plasma com tela ativa. Ambos os tratamentos foram realizados a 400 °C, utilizando mistura gasosa de 75 % de nitrogênio e 25 % de hidrogênio durante 20 horas e 400 Pa de pressão. As amostras de aço AISI 410 temperado e revenido foram caracterizadas antes e depois dos tratamentos termoquímicos, usando as técnicas de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, medidas de microdureza, difração de raios X e medidas de teor de nitrogênio em função da distância à superfície por espectrometria WDSX de raios X. A resistência à erosão por cavitação do aço AISI 410 nitretado DC e com tela ativa foi avaliada segundo a norma ASTM G32 (1998). Os ensaios de erosão, de erosão - corrosão e de esclerometria linear instrumentada segundo norma ASTM C1624 (2005) somente foram realizados no aço AISI 410 nitretado com tela ativa. Ensaios de nanoindentação instrumentada forma utilizados para medir a dureza (H) e o módulo de elasticidade reduzido (E*) e calcular as relações H/E* e H3/E*2 e a recuperação elástica (We), utilizando o método proposto por Oliver e Pharr. Ambos os tratamentos produziram camadas nitretadas de espessura homogênea constituídas por martensita expandida supersaturada em nitrogênio e nitretos de ferro com durezas superiores a 1200 HV, porém, a nitretação DC produziu maior quantidade de nitretos de ferro do que o tratamento de tela ativa. Os resultados de erosão por cavitação do aço nitretado DC mostraram que a precipitação de nitretos de ferro é prejudicial para a resistência à cavitação já que reduziu drasticamente o período de incubação e aumentou a taxa de perda de massa nos estágios iniciais do ensaio; entretanto, depois da remoção desses nitretos de ferro, a camada nitretada formada somente por martensita expandida resistiu bem ao dano por cavitação. Já no caso do aço nitretado com tela ativa, a resistência à erosão por cavitação aumentou 27 vezes quando comparada com o aço AISI 410 sem nitretar, fato atribuído à pequena fração volumétrica e ao menor tamanho dos nitretos de ferro presente na camada nitretada, às maiores relações H/E* e H3/E*2 e à alta recuperação elástica da martensita expandida. A remoção de massa ocorreu, principalmente, pela formação de crateras e de destacamento de material da superfície dos grãos por fratura frágil sem evidente deformação plástica. As perdas de massa acumulada mostradas pelo aço nitretado foram menores do que aquelas do aço AISI 410 nos ensaios de erosão e de erosão corrosão. O aço nitretado apresentou uma diminuição nas taxas de desgaste em ambos os ensaios de aproximadamente 50 % quando comparadas com o aço AISI 410. O mecanismo de remoção de material foi predominantemente dúctil, mesmo com o grande aumento na dureza. Os resultados de esclerometria linear instrumentada mostraram que a formação de martensita expandida possibilitou uma diminuição considerável do coeficiente de atrito em relação ao observado no caso do aço AISI 410 sem nitretar. O valor de carga crítica de falha foi de 14 N. O mecanismo de falha operante no aço nitretado foi trincamento por tensão.

Avaliação da influência de aplicação de vibração mecânica na microestrutura e em características mecânicas de juntas do aço inoxidável martensítico CA6NM soldadas pelo processo FCAW

O aço inoxidável martensítico ASTM A743 CA6NM é utilizado para produzir componentes especiais para turbinas hidráulicas, devido às suas boas propriedades mecânicas combinadas com alta resistência à corrosão e cavitação e uma boa soldabilidade. As turbinas hidráulicas são produzidas por meio de múltiplos passes de solda em peças espessas obtidas por fundição. Durante a operação, estes componentes estão sujeitos à erosão por cavitação e trincas em regiões tensionadas, que são reparados também por meio de soldagem. Após o processo de soldagem, um tratamento térmico pós-soldagem é comumente utilizado para aliviar as tensões residuais. Porém, existem dificuldades significativas para a realização de tratamento térmico nas turbinas hidráulicas, tais como a complexidade da geometria de solda, a possibilidade de distorção no caso de quaisquer cargas mecânicas, dificuldade em aquecer simetricamente, e também o tratamento térmico pode causar degradação das propriedades do material. Assim, existe um grande interesse no desenvolvimento de procedimentos de soldagem que elevem a tenacidade ao impacto e evitem o tratamento térmico pós-soldagem. Neste trabalho, a aplicação de vibrações mecânicas durante e após a soldagem para aliviar tensões residuais foram avaliadas em juntas de aço inoxidável martensítico CA6NM soldadas pelo processo Flux Cored Arc Welding (FCAW). A utilização de vibrações mecânicas para reduzir e redistribuir as tensões residuais das estruturas soldadas através da aplicação de carga vibratória pode gerar muitos benefícios. Testes de impacto Charpy (-20 °C), ensaios de tração e dobramento foram realizados conforme ASME IX, e perfis de microdureza nas diferentes regiões da solda foram conduzidos para a caracterização mecânica das juntas soldadas. A caracterização microestrutural foi realizada utilizando difração de raios X, microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados de propriedades mecânicas das amostras vibradas atenderam as exigências especificadas por norma, na qual o processo com tratamento térmico é recomendado para a soldagem deste tipo de aço, visando atingir os níveis de tenacidade do material original. Com relação à microestrutura não foram observados alterações significativas para as amostras vibradas em comparação com a condição \"como soldado\", porém para a condição com tratamento térmico pós-soldagem foi observado uma pequena quantidade de austenita retida, que são precipitadas após o tratamento térmico e permanecem finamente distribuídas após o resfriamento e auxiliam no ganho de tenacidade das juntas soldadas.

Estudo do processo de formação do cavaco durante o torneamento e sua relação com a microestrutura utilizando o método dos elementos finitos.

O objetivo desse trabalho foi avaliar o processo de formação do cavaco durante o torneamento utilizando simulação numérica pelo método dos elementos finitos. Para realizar o estudo foram definidos dois tipos de aços inoxidáveis austeníticos, um com matriz metálica sem a presença significativa de inclusões, do tipo ABNT 304, e outro com a presença de inclusões não metálicas, do tipo ABNT 303. O estudo foi focado nos mecanismos de formação e ruptura do cavaco, na determinação das forças de usinagem, no campo de tensões, deformações, e temperaturas durante o processo, que foram relacionados com aspectos e características da microestrutura do material. Os resultados obtidos foram comparados com as forças de usinagem experimentais, com a espessura e morfologia do cavaco. O desenvolvimento do trabalho, de acordo com a metodologia adotada, foi realizado em diferentes etapas. Inicialmente foi elaborado e aplicado um modelo de simulação da usinagem considerando o material homogêneo. Em outra etapa, foi realizada a modelagem de uma microestrutura submetida a um estado de tensão e deformação semelhante ao encontrado na simulação da usinagem realizada com material homogêneo. Os resultados mostraram que as partículas das inclusões maiores, alongadas, e em maior quantidade aumentam a tensão e a deformação na microestrutura. As elevadas temperaturas obtidas na usinagem dos aços inoxidáveis austeníticos aumentam a ductilidade dos sulfetos, esses se deformam em compressão junto com a matriz, e têm um efeito limitado como agente de redução dos esforços de usinagem. Por outro lado, os sulfetos facilitam a etapa de ruptura do cavaco em tensões trativas, e tendem a se romper facilitando o processo de quebra.

Avaliação de oleuropeína e de sanitizantes químicos, isolados ou associados, para eliminação de biofilmes de Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes e Escherichia coli em superfícies inertes

Este estudo avaliou a eficiência da oleuropeína (OLE) (composto fenólico extraído das folhas de Oliveira) isolada e associada aos sanitizantes comerciais ácido peracético 2% (APA), hipoclorito de sódio 2% (HS), peróxido de hidrogênio 3% (PH), digluconato de clorexidina 2% (DC), cloreto de benzalcônio 1% (CB) e iodofor 2% (IO), para inativação de células em suspensão e biofilmes monoespécie e multiespécie formados em superfícies de aço inoxidável ou microplaca de poliestireno por Listeria monocytogenes (ATCC 7644), Staphylococcus aureus (ATCC 25923) e Escherichia coli (ATCC 25922), todas classificadas como fortes produtores de biofilmes. Os isolados foram semeados em caldo TSB (caldo tripticase soja), incubados (37°C/24h) e corrigidos a ~108células/mL (escala 0,5 McFarland). Para bactérias em suspensão, a resistência a sanitizantes foi determinada pela Concentração Inibitória Mínima (CIM) em tubos e pelo método de Disco Difusão em Ágar (DDA), no qual as bactérias foram plaqueadas em ágar TSA contendo discos de 6mm de papel filtro embebidos nos sanitizantes. Após a incubação, a medição dos halos de inibição foi feita com paquímetro. Para os ensaios de resistência dos biofilmes aos compostos sanitizantes, foram utilizadas microplacas de poliestireno 96 poços, as quais foram preparadas para incubação-fixação dos biofilmes e submetidas à leitura em espectrofotômetro de ELISA (600 nm). Em seguida, as placas foram lavadas com solução salina tamponada (PBS, pH 7.4) e os sanitizantes inseridos por 1 minuto. Após neutralização com tiossulfato de sódio (5 minutos), as placas foram lavadas com PBS e metanol, coradas com cristal violeta 1% e coradas com ácido acético glacial (33%) para nova leitura a 570nm. A eficácia da remoção do biofilme pelos sanitizantes foi comparada pelo índice de formação de biofilme (IFB). As imagens do aço inoxidável após tratamento com sanitizante foram feitas através de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Microscopia Confocal, para visualizar a persistência dos biofilmes. Os valores de CIM (diluição 1:2) mostraram que OLE não teve atividade bactericida. No método DDA, L. monocytogenes, foi resistente à OLE, enquanto E. coli e S. aureus apresentaram resistência intermediária. Os sanitizantes comerciais apresentaram boa atividade bactericida nos ensaios de CIM e DDA, sendo que as associações de OLE aos sanitizantes comerciais aumentaram o efeito germicida. Nos ensaios com biofilmes em monoespécie, somente os sanitizantes comerciais, isolados ou associados com OLE, foram eficazes de reduzir o valor de BFI em microplaca de poliestireno. Em biofilmes multiespécie, OLE apresentou efeito antimicrobiano, sobretudo sobre a associação de L. monocytogenes + E. coli + S. aureus (redução: 91,49%). Nenhum dos compostos avaliados foi capaz de inativar completamente os biofilmes nas superfícies de aço inoxidável, uma vez que células viáveis foram observadas após os tratamentos com os sanitizantes, indicando persistência dos biofilmes. Os resultados indicam que a oleuropeína apresentou potencial para incrementar o efeito bactericida de sanitizantes comerciais para eliminação de biofilmes em superfícies inertes, sendo necessários estudos para compreender os mecanismos de ação dessas combinações.

Relief Well Rehabilitation Options in Chief Joseph Dam Right Abutment Drainage Tunnel

This report summarizes the data, observations, methods, assumptions, and decisions for the design of the Relief Well Rehabilitation Project in the Right Abutment Drainage Tunnel at Chief Joseph Dam. Chief Joseph Dam (CJD) is a dam on the Columbia River and is owned and operated by the U.S. Army Corps of Engineers (USACE). It is the second only to Grand Coulee dam as the largest producer of hydropower in the United States. The right abutment drainage tunnel contains wooden stave relief wells. Water flows from these wells which reduces the hydrostatic pressure in the right abutment of the dam. The 22 wells in the floor of the tunnel are 60 years old and are in need of rehabilitation. The objective of this project is to control the groundwater gradient, prevent the movement of sediment, stop total screen collapse, and prevent initiation of backwards erosion and piping in the abutment. The rehabilitation solution is to install new stainless steel screens into the existing wells, backfill the annular space between the old wooden screen and the new stainless steel screens with a 3/8-inch pea gravel filter pack, and install a new top cap to hold the new screen in place. This report documents the data, observations, and methods used to complete the final design. During tunnel inspections USACE geologists observed dislodged end plugs and evidence of sediment movement out of the formation. The relief wells have historically high flows between 6,000 gallons per minute (gpm) to 9,000 gpm. New screens are designed based on as-built data and historic tunnel flow. The new screens are 8-in diameter, 100 slot (0.10-inch) screens. We found that screen diameter and slot size would provide adequate transmitting capacity for most of the relief wells. The filter pack gradation is based on descriptions from foundation construction reports. I found that 3/8-inch pea gravel is appropriate for the abutment material. During design, I also considered an option to install the screens into the relief wells without filter pack. I eliminated this option because it did not meet our rehabilitation objective to prevent total failure of the wooden screens.

Semi-analytical solution for nonlinear vibration of laminated FGM plates with geometric imperfections

This paper investigates the nonlinear vibration of imperfect shear deformable laminated rectangular plates comprising a homogeneous substrate and two layers of functionally graded materials (FGMs). A theoretical formulation based on Reddy's higher-order shear deformation plate theory is presented in terms of deflection, mid-plane rotations, and the stress function. A semi-analytical method, which makes use of the one-dimensional differential quadrature method, the Galerkin technique, and an iteration process, is used to obtain the vibration frequencies for plates with various boundary conditions. Material properties are assumed to be temperature-dependent. Special attention is given to the effects of sine type imperfection, localized imperfection, and global imperfection on linear and nonlinear vibration behavior. Numerical results are presented in both dimensionless tabular and graphical forms for laminated plates with graded silicon nitride/stainless steel layers. It is shown that the vibration frequencies are very much dependent on the vibration amplitude and the imperfection mode and its magnitude. While most of the imperfect laminated plates show the well-known hard-spring vibration, those with free edges can display soft-spring vibration behavior at certain imperfection levels. The influences of material composition, temperature-dependence of material properties and side-to-thickness ratio are also discussed. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Análise comparativa in vitro da resistência friccional entre braquetes metálicos e estéticos

O presente estudo visou comparar in vitro o atrito produzido por braquetes convencionais metálicos e estéticos com canaleta metálica e vítrea quando inseridos fios de secções redonda e retangular de diferentes dimensões, simulando situações sem deslocamento, com deslocamento de 2 mm e com simulação do efeito binding 3º. Foram utilizados 125 braquetes de 5 marcas comerciais (Roth Standard, Composite, Elation, Invu e Radiance), sendo 25 braquetes para cada corpo de prova. Para os ensaios laboratoriais, foram colados 5 braquetes simulando uma hemi-arcada superior direita (incisivos central e lateral, canino, primeiro e segundo premolares) em um dispositivo para posicionamento dos braquetes, sendo este acoplado à máquina universal de ensaios EMIC DL2000. Foram empregados os fios 0,016 , 0,018 e 0,017 x 0,025 NiTi para realização dos ensaios sem deslocamento e com deslocamento de 2 mm e os fios de secção 0,017 x 0,025 , 0,019 x 0,025 e 0,021 x 0,025 CrNi para realização dos ensaios com angulação zero grau e 3º. Para a comparação entre os braquetes nos diferentes fios e angulações, foi utilizada a Análise de Variância e o teste de Tukey (p<0,05). Os resultados demonstraram que nos ensaios sem deslocamento o braquete estético de policarbonato Composite apresentou menor atrito em todos os fios avaliados, enquanto o maior atrito em todas as combinações realizadas foi observado no braquete estético cerâmico monocristalino Radiance em relação aos demais braquetes. Nos ensaios com deslocamento de 2 mm e simulação do efeito binding 3º, os resultados foram semelhantes aos observados nos ensaios sem deslocamento. Contudo, houve uma diferença estatisticamente significante entre os cinco corpos de prova, sendo o atrito verificado, respectivamente e de forma crescente, nos braquetes Composite, Roth Standard, Elation, Invu e Radiance. Pôde-se concluir que a resistência friccional teve influência da composição dos braquetes, diâmetro dos fios e tipo de ensaio realizado (deslocamento de 2 mm e angulação de 3º). Além disso, a inserção da canaleta metálica no braquete estético de policarbonato Elation reduziu de forma estatisticamente significante o atrito, porém esse foi maior do que o gerado por um braquete convencional metálico e, por fim, a incorporação da canaleta vítrea no braquete estético cerâmico policristalino Invu ofereceu uma maior lisura de superfície, reduzindo as irregularidades e imperfeições presentes na canaleta o que levou, consequentemente, a uma redução estatisticamente significante no atrito, o que demonstra que a modificação em sua canaleta favoreceu o deslocamento e reduziu de forma efetiva essa resistência à fricção.