Abrasão-corrosão em corpos moedores na moagem de minério de ferro.

O desgaste de corpos moedores constitui um custo importante na indústria mineral, que depende da operação de cominuição para promover a liberação das espécies minerais e produzir concentrados. Embora se conheça alguns dos mecanismos individuais que afetam o desgaste, a interação entre eles num sistema tão complexo quanto um moinho ainda precisa ser melhor entendido. Este trabalho avaliou o efeito da corrosão no desgaste de bolas de aço e de ferro fundido branco de alto cromo durante a moagem de minério de ferro, através de ensaios eletroquímicos e de desgaste em moinho de laboratório. Foi feita uma alteração no modo tradicional de realização do ensaio de polarização potenciodinâmica, utilizando polpa de minério de ferro a 70% de sólidos (em peso) como eletrólito. As curvas de polarização obtidas foram compatíveis com os resultados de desgaste, de modo que as curvas correspondentes aos metais na condição mais ativa estavam associadas às menores taxas de desgaste nos ensaios de moagem em laboratório, demonstrando que os ensaios de polarização realizados podem ser utilizados como indicativo do comportamento do metal na moagem de minério de ferro. Sobretudo, os testes demonstraram que o desgaste das bolas de aço é devido, principalmente, à abrasão, já que uma pequena diferença, de apenas 8%, foi observada nas taxas de desgaste nas condições avaliadas (polpa no pH 5 e pH 8). Por outro lado, as bolas de ferro fundido branco de alto cromo, que são mais caras, são mais propensas a resistir ao desgaste em polpa ácida, em que a taxa de desgaste foi 40% menor que a determinada em pH 8.

Estudo da substituição da fluorita por alumina ou sodalita e de cal por resíduo de mármore em escórias sintéticas dessulfurantes.

A siderurgia vem sofrendo transformações que buscam inovação e matérias-primas alternativas. Dentro deste contexto, o uso de resíduos industriais para a formação de escórias sintéticas é tido como alternativa na busca de novos materiais e rotas de reaproveitamento de resíduos. Portanto, este trabalho teve como objetivo estudar o uso de escórias sintéticas na etapa de dessulfuração do ferro-gusa, aço e ferro fundido. Assim como, propor a utilização da sodalita e da alumina em substituição à fluorita e o resíduo de mármore em substituição à cal convencional. Inicialmente, o resíduo foi caracterizado utilizando as seguintes técnicas: análise química, análise granulométrica, área de superfície específica, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise de espectroscopia por energia dispersiva (EDS). Os resultados da caracterização mostraram que aproximadamente 90% das partículas do resíduo de mármore estão abaixo de 100m e sua área superficial foi de 0,24m²/g. Através da difração de raios-X foi observado que o resíduo é composto por CaCO3, MgCO3 e SiO2. Na sequência, foram feitas simulações com o software Thermo-Calc para obter dados termodinâmicos das fases presentes nas misturas e compará-los com os resultados experimentais. Além disso, também foram calculados dados de capacidade de sulfeto (Cs), partição de enxofre (Ls) e basicidade ótica () das misturas iniciais. Posteriormente, foram realizados os ensaios experimentais em escala laboratorial para ferro-gusa, ferro fundido e aço, respectivamente nas temperaturas de 1400°C, 1550°C e 1600°C. Nos ensaios de dessulfuração do aço e do ferro-gusa, utilizou-se um rotor de alumina com o objetivo de favorecer a agitação no metal e aumentar a remoção de enxofre. Na etapa de dessulfuração do ferro-gusa, constatou-se que a fase sólida de CaO é a responsável pela remoção de enxofre e que a presença das fases silicato tricálcio e aluminato tricálcio (3CaO.SiO2 e 3CaO.Al2O3) limitam a reação, sendo maiores suas concentrações nas escórias que utilizaram o resíduo de mármore e sodalita, devido a presença de SiO2 e Al2O3 nestas matérias-primas. Já para o aço e o ferro fundido, que foram estudados com escórias à base de CaO e Al2O3, observou-se que o aumento da fase líquida favoreceu a dessulfuração. Verificou-se que a dessulfuração no ferro fundido foi por escória de topo e no aço por um processo misto, onde a fase líquida e fase sólida participaram da dessulfuração.

Abrasão de ferro fundido cinzento: aplicação a motores automotivos.

Uma parte significativa das perdas por atrito num motor automotivo resulta da ação de partículas abrasivas. Dentre as fontes possíveis, podem ser citados o próprio meio ambiente - partículas que passam pelo filtro de ar - o desgaste de partes metálicas do motor ou mesmo resíduos de combustão. Essas partículas podem ficar encrustadas em anéis do pistão, ou ficar na interface entre pistão e bloco ou camisa, e são responsáveis por sulcos axiais, na direção do movimento do pistão, observáveis em motores usados. O objetivo deste trabalho foi obter um melhor entendimento dos mecanismos de desgaste relacionados com o sulcamento de camisa/bloco e identificar conjuntos de testes laboratoriais capazes de reproduzi-los sob condições controladas. Amostras de ferro fundido cinzento (FoFo) e de aço AISI 1070 com dureza de matriz próxima daquela encontrada em FoFo (?200HV30) foram submetidas a ensaios de riscamento em tribômetros. Verificou-se que riscos executados com um endentador cônico submetido a cargas na faixa de 20 a 50 mN eram similares aos sulcos observados em camisas ou blocos. Ensaios com outros materiais, como alumínio e latão e mesmo aço de diferentes durezas contribuíram para melhorar o entendimento dos resultados. Não foi observada transição brusca entre mecanismos de abrasão. O cálculo do fator de remoção de material, fab, a partir de perfilometria óptica resultou em valores com dispersão elevada; não foi possível associa-los aos diferentes mecanismos de abrasão observados. Valores obtidos para o coeficiente de atrito no riscamento permitiram fazer uma estimativa inicial de energia gasta nos processos abrasivos do motor.

Isostatic pressing of UO₂ in high temperature metals /

The hot isostatic pressing process has been applied at temperatures up to 1500°C for the fabrication of high temperature fuel rods composed of UO₂ clad in columbium and UO₂ in iron-aluminum type alloy. The fused UO₂ powder apparently becomes quite plastic at temperatures above 1200°C and can be isostatically compacted at 1500°C to 98% of its theoretical density. Columbian tubes particularly lend themselves to the fabrication of fuel rods by simultaneously compacting and cladding UO₂ powders in the tubes, but the cast iron-aluminum type alloy that was used was unsatisfactory because of its brittleness.

Light alloy castings for automotive applications: The case of Al vs Mg

The economical and environmental effects of mass reduction through Al and Mg primary alloys substitutions for cast iron and steel in automotive components are discussed using MF. Ashby's penalty functions method The viability of Mg alloy substitutions for existing Al alloy cast components is also considered. The cost analysis shows that direct, equal-volume, Al alloy substitutions for cast iron and steel are the most feasible in terms of the CAFE liability, followed by substitutions involving flat panels of prescribed stiffness. When the creation of CO2 associated to the production of Al and Mg is considered, the potential gasoline savings over the lifespan of the car compensate for the intrinsic environmental burden of Al in all applications, while electrolytic Mg substitutions for cast iron and steel are feasible for equal volume and panels only. Magnesium produced by the Pidgeon thermal process appears to be too primary energy intensive to be competitive in structural applications. Magnesium substitutions for existing Al alloy beams and panels are generally unviable. The current higher recycling efficiency of Al casting alloys confers Al a significant advantage over Mg alloys.

Vibrational methods applied to NDT testing and fluid density measurement

A system for the NDI' testing of the integrity of conposite materials and of adhesive bonds has been developed to meet industrial requirements. The vibration techniques used were found to be applicable to the development of fluid measuring transducers. The vibrational spectra of thin rectangular bars were used for the NDT work. A machined cut in a bar had a significant effect on the spectrum but a genuine crack gave an unambiguous response at high amplitudes. This was the generation of fretting crack noise at frequencies far above that of the drive. A specially designed vibrational decrement meter which, in effect, measures mechanical energy loss enabled a numerical classification of material adhesion to be obtained. This was used to study bars which had been flame or plasma sprayed with a variety of materials. It has become a useful tool in optimising coating methods. A direct industrial application was to classify piston rings of high performance I.C. engines. Each consists of a cast iron ring with a channel into which molybdenum, a good bearing surface, is sprayed. The NDT classification agreed quite well with the destructive test normally used. The techniques and equipment used for the NOT work were applied to the development of the tuning fork transducers investigated by Hassan into commercial density and viscosity devices. Using narrowly spaced, large area tines a thin lamina of fluid is trapped between them. It stores a large fraction of the vibrational energy which, acting as an inertia load reduces the frequency. Magnetostrictive and piezoelectric effects together or in combination enable the fork to be operated through a flange. This allows it to be used in pipeline or 'dipstick' applications. Using a different tine geometry the viscosity loading can be predoninant. This as well as the signal decrement of the density transducer makes a practical viscometer.

Wear and corrosion of mechanical seals

Mechanical seals are used extensively to seal machinery such as pumps, mixers and agitators in the oil, petrochemical and chemical industries. The performance of such machinery is critically dependent on these devices. Seal failures may result in the escape of dangerous chemicals, possibly causing injury or loss of life. Seal performance is limited by the choice of face materials available. These range from cast iron and stellited stainless steel to cemented and silicon carbides. The main factors that affect seal performance are the wear and corrosion of seal faces. This research investigated the feasibility of applying surface coating/treatments to seal materials, in order to provide improved seal performance. Various surface coating/treatment methods were considered; these included electroless nickel plating, ion plating, plasma nitriding, thermal spraying and high temperature diffusion processes. The best wear resistance, as evaluated by the Pin-on-Disc wear test method, was conferred by the sprayed tungsten carbide/nickel/tungsten-chromium carbide deposit, produced by the high energy plasma spraying (Jet-Kote) process. In general, no correlation was found between hardness and wear resistance or surface finish and friction. This is due primarily to the complexity of the wear and frictional oxidation, plastic deformation, ploughing, fracture and delamination. Corrosion resistance was evaluated by Tafel extrapolation, linear polarisation and anodic potentiodynamic polarisation techniques. The best corrosion performance was exhibited by an electroless nickel/titanium nitride duplex coating due to the passivity of the titanium nitride layer in the acidified salt solution. The surface coating/treatments were ranked using a systematic method, which also considered other properties such as adhesion, internal stress and resistance to thermal cracking. The sealing behaviour of surface coated/treated seals was investigated on an industrial seal testing rig. The best sealing performances were exhibited by the Jet-Kote and electroless nickel silicon carbide composite coated seals. The failure of the electroless nickel and electroless nickel/titanium nitride duplex coated seals was due to inadequate adhesion of the deposits to the substrate. Abrasion of the seal faces was the principal wear mechanism. For operation in an environment similar to the experimental system employed (acidified salt solution) the Jet-Kote deposit appears to be the best compromise.

The development of a testing procedure for dry friction brakes

A description of the background to testing friction materials for automotive brakes explains the need for a rapid, inexpensive means of assessing their behaviour in a way which is both accurate and meaningful. Various methods of controlling inertia dynamometers to simulate road vehicles are rejected in favour of programming by means of a commercially available XY plotter. Investigation of brake service conditions is used to set up test schedules, and a dynamometer programming unit built to enable service conditions on vehicles to be simulated on a full scale dynamometer. A technique is developed by which accelerated testing can be achieved without operating under overload conditions, saving time and cost without sacrificing validity. The development of programming by XY plotter is described, with a method of operating one XY plotter to programme the machine, monitor its own behaviour, and plot its own results in logical sequence. Commissioning trials are described and the generation of reproducible results in frictional behaviour and material durability is discussed. Teclmiques are developed to cross check the operation of the machine in retrospect, and retrospectively correct results in the event of malfunctions. Sensitivity errors in the measuring circuits are displayed between calibrations, whilst leaving the recorded results almost unaffected by error. Typical results of brake lining tests are used to demonstrate the range of performance parameters which can be studied by use of the machine. Successful test investigations completed on the machine are reported, including comments on behaviour of cast iron drums and discs. The machine shows that materials can repeat their complex friction/ temperature/speed/pressure relationships at a reproducibility of the order of +-0.003u and +~ 0.0002 in. thickness loss during wear tests. Discussion of practical and academic implications completes the report with recommendations for further work in both fields.

Análise tribo-termodinâmica da aplicação de nanopartículas de Al2O3 como aditivo lubrificante em compressor hermético de refrigeração

The thermodynamic performance of a refrigeration system can be improved by reducing the compression work by a particular technique for a specific heat removal rate. This study examines the effect of small concentrations of Al2O3 (50 nm) nanoparticles dispersion in the mineral oil based lubricant on the: viscosity, thermal conductivity, and lubrication characteristics as well as the overall performance (based on the Second Law of Thermodynamics) of the refrigerating system using R134a or R600a as refrigerants. The study looked at the influences of variables: i) refrigerant charge (100, 110, 120 and 130 g), ii) rotational speed of the condenser blower (800 and 1100 RPM) and iii) nanoparticle concentration (0.1 and 0.5 g/l) on the system performance based on the Taguchi method in a matrix of L8 trials with the criterion "small irreversibility is better”. They were carried pulldown and cycling tests according to NBR 12866 and NBR 12869, respectively, to evaluate the operational parameters: on-time ratio, cycles per hour, suction and discharge pressures, oil sump temperature, evaporation and condensation temperatures, energy consumption at the set-point, total energy consumption and compressor power. In order to evaluate the nanolubricant characteristics, accelerated tests were performed in a HFRR bench. In each 60 minutes test with nanolubricants at a certain concentration (0, 0.1 and 0.5 g/l), with three replications, the sphere (diameter 6.00 ± 0.05 mm, Ra 0.05 ± 0.005 um, AISI 52100 steel, E = 210 GPa, HRC 62 ± 4) sliding on a flat plate (cast iron FC200, Ra <0.5 ± 0.005 um) in a reciprocating motion with amplitude of 1 mm, frequency 20 Hz and a normal load of 1,96 N. The friction coefficient signals were recorded by sensors coupled to the HFRR system. There was a trend commented bit in the literature: a nanolubricant viscosity reduction at the low nanoparticles concentrations. It was found the dominant trend in the literature: increased thermal conductivity with increasing nanoparticles mass fraction in the base fluid. Another fact observed is the significant thermal conductivity growth of nanolubricant with increasing temperature. The condenser fan rotational speed is the most influential parameter (46.192%) in the refrigerator performance, followed by R600a charge (38.606%). The Al2O3 nanoparticles concentration in the lubricant plays a minor influence on system performance, with 12.44%. The results of power consumption indicates that the nanoparticles addition in the lubricant (0.1 g/L), together with R600a, the refrigerator consumption is reduced of 22% with respect to R134a and POE lubricant. Only the Al2O3 nanoparticles addition in the lubricant results in a consumption reduction of about 5%.

Análise tribo-termodinâmica da aplicação de nanopartículas de Al2O3 como aditivo lubrificante em compressor hermético de refrigeração

The thermodynamic performance of a refrigeration system can be improved by reducing the compression work by a particular technique for a specific heat removal rate. This study examines the effect of small concentrations of Al2O3 (50 nm) nanoparticles dispersion in the mineral oil based lubricant on the: viscosity, thermal conductivity, and lubrication characteristics as well as the overall performance (based on the Second Law of Thermodynamics) of the refrigerating system using R134a or R600a as refrigerants. The study looked at the influences of variables: i) refrigerant charge (100, 110, 120 and 130 g), ii) rotational speed of the condenser blower (800 and 1100 RPM) and iii) nanoparticle concentration (0.1 and 0.5 g/l) on the system performance based on the Taguchi method in a matrix of L8 trials with the criterion "small irreversibility is better”. They were carried pulldown and cycling tests according to NBR 12866 and NBR 12869, respectively, to evaluate the operational parameters: on-time ratio, cycles per hour, suction and discharge pressures, oil sump temperature, evaporation and condensation temperatures, energy consumption at the set-point, total energy consumption and compressor power. In order to evaluate the nanolubricant characteristics, accelerated tests were performed in a HFRR bench. In each 60 minutes test with nanolubricants at a certain concentration (0, 0.1 and 0.5 g/l), with three replications, the sphere (diameter 6.00 ± 0.05 mm, Ra 0.05 ± 0.005 um, AISI 52100 steel, E = 210 GPa, HRC 62 ± 4) sliding on a flat plate (cast iron FC200, Ra <0.5 ± 0.005 um) in a reciprocating motion with amplitude of 1 mm, frequency 20 Hz and a normal load of 1,96 N. The friction coefficient signals were recorded by sensors coupled to the HFRR system. There was a trend commented bit in the literature: a nanolubricant viscosity reduction at the low nanoparticles concentrations. It was found the dominant trend in the literature: increased thermal conductivity with increasing nanoparticles mass fraction in the base fluid. Another fact observed is the significant thermal conductivity growth of nanolubricant with increasing temperature. The condenser fan rotational speed is the most influential parameter (46.192%) in the refrigerator performance, followed by R600a charge (38.606%). The Al2O3 nanoparticles concentration in the lubricant plays a minor influence on system performance, with 12.44%. The results of power consumption indicates that the nanoparticles addition in the lubricant (0.1 g/L), together with R600a, the refrigerator consumption is reduced of 22% with respect to R134a and POE lubricant. Only the Al2O3 nanoparticles addition in the lubricant results in a consumption reduction of about 5%.

Retificação plana tangencial dos ferros fundidos nodular, vermicular e cinzento em várias condições de corte

In a scenario of increasing competitiveness of the global industrial sector and with a consumer market increasingly demanding, there is an increased demand for new materials and, consequently, possibilities to explore new research and technological advances towards the development of new manufacturing methods or the improvement of existing technologies. In the case of cast irons, new grades of them have been developed so that their mechanical properties have been improved, making them more competitive with steel, expanding the applications and thus represents great economic gain for metallurgy and manufacturing sectors. This increases the interest and creates new opportunities to study these materials and identify how they respond in terms of the surface integrity, tool wear, cutting forces, among others, when machined by grinding operation. In this context, due to the lack of results from grinding of cast irons and studies comparing grindability among several grades of cast irons found in the literature, this work aims to generate scientific and technological contribution to the metallurgical and metal working sector through roughness results (Ra and Rz parameters) and evaluation and analysis of the subsurface integrity of three cast iron grades (gray, compacted graphite and nodular). The machining trials were performed on a surface grinding machine with silicon carbide grinding wheel at different cutting conditions. The input variables were the radial depth of cut (15 and 30 μm), worktable speed, vw (5 and 10 m/min) and the abrasive grain size of the grinding wheel. The results showed that surface roughness increased with the radial depth of cut for all materials tested; and the lowest values were obtained for gray cast iron. Also, roughness was sensitive to variation of worktable speed and the lowest values were obtained after machining with vw = 5 m/min. With respect to the abrasive grain size, as it decreased the roughness values increased to gray and nodular cast iron grades. Furthermore, grinding burns marks were observed on the surfaces of nodular cast iron and compacted graphite iron grades after grinding the smallest grain size, contrary to what is usually reported in literature. However, no evidence of severe thermal damages below the machined surfaces of all cast iron grades was observed after analyzing the results of hardness and the SEM micrograph images.

Strahlenmodifizierte Kunststoffseilscheiben in Seiltrieben

Kunststoffseilscheiben sind leichter als Stahl- oder Graugussseilscheiben, woraus sich insbesondere bei Auslegerkranen Vorteile in deren Konstruktion und Handling-Eigenschaften ergeben. Während die Betriebsdauer von Stahlseilen über metallische Seilscheiben gut bestimmbar ist, ist diese Bestimmung bei Verwendung von Kunststoffseilscheiben nur ungenau möglich. In einem AiF-ZIM-Forschungsprojekt wurden strahlenvernetzte sowie naturbelassene Kunststoffseilscheiben auf ihre veränderten Gebrauchseigenschaften untersucht und mit den Ergebnissen beim Lauf über Stahlseilscheiben verglichen.

Otimização dos parâmetros de maquinagem no processo de fresagem

Cada vez mais, os principais objetivos na indústria é a produção a baixo custo, com a máxima qualidade e com o tempo de fabrico o mais curto possível. Para atingir esta meta, a indústria recorre, frequentemente, às máquinas de comando numérico (CNC), uma vez que com esta tecnologia torna se capaz alcançar uma elevada precisão e um tempo de processamento mais baixo. As máquinas ferramentas CNC podem ser aplicadas em diferentes processos de maquinagem, tais como: torneamento, fresagem, furação, entre outros. De todos estes processos, o mais utilizado é a fresagem devido à sua versatilidade. Utiliza-se normalmente este processo para maquinar materiais metálicos como é o caso do aço e dos ferros fundidos. Neste trabalho, são analisados os efeitos da variação de quatro parâmetros no processo de fresagem (velocidade de corte, velocidade de avanço, penetração radial e penetração axial), individualmente e a interação entre alguns deles, na variação da rugosidade num aço endurecido (aço 12738). Para essa análise são utilizados dois métodos de otimização: o método de Taguchi e o método das superfícies. O primeiro método foi utilizado para diminuir o número de combinações possíveis e, consequentemente, o número de ensaios a realizar é denominado por método de Taguchi. O método das superfícies ou método das superfícies de resposta (RSM) foi utilizado com o intuito de comparar os resultados obtidos com o método de Taguchi, de acordo com alguns trabalhos referidos na bibliografia especializada, o RSM converge mais rapidamente para um valor ótimo. O método de Taguchi é muito conhecido no setor industrial onde é utilizado para o controlo de qualidade. Apresenta conceitos interessantes, tais como robustez e perda de qualidade, sendo bastante útil para identificar variações do sistema de produção, durante o processo industrial, quantificando a variação e permitindo eliminar os fatores indesejáveis. Com este método foi vi construída uma matriz ortogonal L16 e para cada parâmetro foram definidos dois níveis diferentes e realizados dezasseis ensaios. Após cada ensaio, faz-se a medição superficial da rugosidade da peça. Com base nos resultados obtidos das medições da rugosidade é feito um tratamento estatístico dos dados através da análise de variância (Anova) a fim de determinar a influência de cada um dos parâmetros na rugosidade superficial. Verificou-se que a rugosidade mínima medida foi de 1,05m. Neste estudo foi também determinada a contribuição de cada um dos parâmetros de maquinagem e a sua interação. A análise dos valores de “F-ratio” (Anova) revela que os fatores mais importantes são a profundidade de corte radial e da interação entre profundidade de corte radial e profundidade de corte axial para minimizar a rugosidade da superfície. Estes têm contribuições de cerca de 30% e 24%, respetivamente. Numa segunda etapa este mesmo estudo foi realizado pelo método das superfícies, a fim de comparar os resultados por estes dois métodos e verificar qual o melhor método de otimização para minimizar a rugosidade. A metodologia das superfícies de resposta é baseada num conjunto de técnicas matemáticas e estatísticas úteis para modelar e analisar problemas em que a resposta de interesse é influenciada por diversas variáveis e cujo objetivo é otimizar essa resposta. Para este método apenas foram realizados cinco ensaios, ao contrário de Taguchi, uma vez que apenas em cinco ensaios consegue-se valores de rugosidade mais baixos do que a média da rugosidade no método de Taguchi. O valor mais baixo por este método foi de 1,03μm. Assim, conclui-se que RSM é um método de otimização mais adequado do que Taguchi para os ensaios realizados. Foram obtidos melhores resultados num menor número de ensaios, o que implica menos desgaste da ferramenta, menor tempo de processamento e uma redução significativa do material utilizado.

A eliminação dos muxarabis, rótulas e geolosias do Brasil : um caso de dominação econômica

O objetivo dessa dissertação de mestrado é apontar para uma possível razão que explicaria a eliminação de alguns dos prováveis contributos mouriscas à Arquitetura Brasileira - os Muxarabis, Rótulas e Gelosias - durante o Brasil Joanino e Independente ao longo do XIX. O motivo apontado seria a dominação que as nações industrializadas, nomeadamente Inglaterra, exercia sobre Portugal (a antiga metrópole) e Brasil Tais contributos mouriscas foram eliminados das cidades brasileiras através editais que obrigavam a sua retirada e foram substituídos pelo seu equivalente industrializado: as vidraças e estruturas de ferro fundido importados. ABSTRACT: The objective of this master dissertation is to indicate a possible reason that would explain the elimination of some probable Moorish contributes to Brazilian Architecture - Mashrabiyya and Lattice Work - during the Joanine and Independent Brazil through the XIX century. The indicated reason would be the domination which industrialized nations, mainly England, took over Portugal (former colonizer) and Brazil. Such contributes were eliminated from Brazilian cities by official documents forcing their removal and were replaced by their industrialized equivalent: glass window and cast iron imported.