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By João Lucas Lautenschlager Cortez Alves

Foi implementado um modelo matemático transiente e tridimensional para prever os campos de temperatura e composição presentes no sólido e poça de fusão durante um processo de soldagem a arco. O modelo foi desenvolvido com base nas equações de conservação macroscópicas de calor, massa e espécies químicas, que foram solucionadas pelo método dos volumes finitos. Os resultados do modelo mostraram boa aderência com soluções analíticas. Foram apresentados os efeitos de mudança na velocidade e potência de soldagem na distribuição de temperatura obtida e no formato da poça de fusão para soldagem em uma chapa de liga Al-6,5%Cu.

Oct 30, 2017

By Raphael Calazans Cardoso

Os procedimentos de dimensionamento de juntas parafusadas devem corresponder adequadamente às condições impostas na prática, para garantir projetos de alta confiabilidade. Por isso, este estudo tem o objetivo de evoluir na compreensão do comportamento mecânico de juntas parafusadas submetidas à carga axial externa. Para tal foram realizadas simulações numéricas variando a pré-carga de aperto, o comprimento do parafuso, o atrito entre os componentes, a posição de aplicação da carga externa e os materiais dos membros apertados, de modo a verificar a parcela da carga externa transferida ao parafuso. Todos os fatores analisados alteram o comportamento mecânico da junta, exceto o atrito entre os componentes. A transmissão da carga ao parafuso se comporta de maneira não-linear pelo aumento da carga externa. Além disso, existe um patamar de carga externa abaixo do qual não há transferência de carga ao parafuso.

Oct 30, 2017

Os mais importantes processos de redução de minério de ferro em fornos de cuba convivem, com maior ou menor intensidade, o problema de precipitação de carbono no interior de seus reatores. Para melhor conhecer os efeitos dos parâmetros operacionais desses processos sobre as cinéticas simultâneas de redução das pelotas de minério de ferro e de precipitação de carbono, foi definido um programa cooperativo entre a Samarco e o Grupo de Siderurgia da PUC-Rio. O presente trabalho é a parte 1 deste programa, que analisou o comportamento de pelotas RD nas temperaturas de 500, 700 e 900 °C, vazões de 60 e 90 NL/min e pressões de 1,2 e 2,5 atm, quando reagiram com os gases de topo e sopro típicos das regiões superiores (Zona de Redução-ZR) dos fornos de produção de ferro esponja (DRI). O tratamento dos resultados obtidos nos testes programados pelo método estatístico fatorial, permitiu identificar as cinéticas concorrentes e propor um modelo global baseado no principio da superposição. Finalmente, utilizando as curvas “Grau de Reação Global-GR versus tempo”, mostrou correlações plenamente compatíveis com os dados experimentais levantados e plena viabilidade de aplicação a outros processos de produção de ferro primário.

Aug 1, 2018

By Alberto Nei Carvalho Costa

Devido às novas tendências de design de carrocerias de automóveis, as peças pertencentes a estas carrocerias apresentam características de fabricações cada vez mais críticas, principalmente relacionadas ao processo de estampagem. Uma forma de atuar neste processo para evitar perdas de produtividade, principalmente com o rompimento do material, é atuar na lubricidade entre o material e o ferramental do equipamento. A aplicação do óleo lubrificante na bobina de aço é uma forma de atuar na lubricidade, mas devido à criticidade de estampagem que determinadas peças apresentam, somente o óleo lubrificante não é suficiente para este fim. Visando atender essa necessidade, a CSN e seus fornecedores desenvolveram um sistema de lubrificante para seus aços, conhecida como tecnologia de pré-fosfato. Este trabalho tem como objetivo apresentar as vantagens fornecidas pelo aço pré-fosfatizado no que se refere a estampagem crítica de peças automotivas, bem como avaliar o seu impacto no processo de pintura automotiva. Como resultado verificou-se que a camada de pré-fosfato impactou na redução do coeficiente de atrito do aço zincado de forma suficiente para confecção de peças críticas de carrocerias de automóveis. Verificou-se também que o filme de pré-fosfato é totalmente removido na etapa de desengraxe do processo pintura automotivo, não prejudicando as etapas subseqüentes do processo: fosfatização e pintura.

Jul 30, 2018

By Nicolangelo Del Busso

A soldagem é um processo industrial empregado na indústria do petróleo e em minerodutos devido ao sua excelente resistência mecânica. Os seus parâmetros provocam alterações metalúrgicas significativas no metal de solda. Neste trabalho foi estudado o aço microligado da classe API-5L-X70 em termos de microestrutura (metalografia e fratografia por microscopia óptica e eletrônica) e propriedades mecânicas (ensaio de tração a temperatura ambiente, dureza, dobramento e ensaio de impacto Charpy a – 20o C e a 0o C) após soldagem em arco submerso, nas regiões da zona fundida (ZF), zona termicamente afetada (ZTA) e metal de base (MB). O exame metalográfico apresentou microestrutura bandeada consistindo de ferrita poligonal, perlita e bainita, com pequeno tamanho de grão. Os resultados mostram o aumento da resistência mecânica influenciada pela presença de ferrita acicular. Análise fratografica apos ensaios mecânicos revelam comportamento dúctilfrágil.

Aug 16, 2017

By Egnalda Pereira da Silva Pimenta

Os aços revestidos com zinco e suas ligas são muito utilizados em automóveis, em razão de sua excelente resistência à corrosão. Dependendo da severidade da conformação durante o processo de estampagem, pode ocorrer dano à camada de revestimento. Para contornar esse problema, vários métodos de tratamento da superfície do revestimento para lubrificação têm sido desenvolvidos, como, por exemplo, o Tratamento L, que é um filme a base de P-Mn patenteado pela Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation e disponibilizado no Brasil pela Unigal Usiminas. Como, após a estampagem, o aço é submetido a vários processos até a obtenção do produto final, além de apresentar uma boa lubricidade é essencial que o Tratamento L não interfira nessas etapas seqüentes. Nesse trabalho, foi avaliada a sua influência nos pré-tratamentos, na pintura e resistência à corrosão de um aço galvanizado a quente, com as ligas Zn-Fe (GA), cujas amostras foram pintadas em uma montadora após os pré-tratamentos de fosfatização e a base de óxido de zircônio e, em seguida, avaliadas por meio de testes acelerados cíclicos e não acelerados de corrosão. Foi verificado que o Tratamento L não interfere nas etapas de pré-tratamentos, pintura e nem na resistência à corrosão do aço, o que o habilita como um possível tratamento a ser utilizado com o intuito de melhorar a estampabilidade do aço.

Aug 16, 2017

By Johne Jesus Mol Peixoto

A complexidade do formato do molde de beam blank aumenta a importância de se compreender o comportamento do fluxo no interior do mesmo. Neste estudo verificou-se a influência da profundidade de imersão e da velocidade de lingotamento sobre as características de fluxo em um molde de beam blank alimentado por duas válvulas tubulares. Os resultados das simulações matemáticas foram coerentes com os resultados do modelamento físico. A velocidade de espalhamento do jato na região do flange é maior que na alma e este fator pode acarretar na solidificação irregular da pele ao longo da seção transversal. A profundidade de penetração do jato variou entre 66cm e 77cm. A intensidade média de flutuação do menisco foi de 0,22mm, sendo a flutuação máxima encontrada de 0,85mm. Com base nos resultados obtidos, os parâmetros de operação sugeridos são: profundidade de imersão igual a 75mm e velocidade de lingotamento máxima de 1m/min.

Aug 17, 2017

By Juliana Porto Guimarães

A crescente demanda por aços galvanizados com alta lubricidade tem impulsionado o desenvolvimento de pós-tratamentos que, aplicados sobre a superfície dos revestimentos, reduzem o atrito entre o ferramental e a chapa durante o processo de estampagem de peças críticas na indústria automotiva. Diante disso, a Usiminas desenvolveu, em parceria com a Quaker, a aplicação do pós-tratamento tipo microfosfato denominado Primecoat Z Auto, com a função de melhorar a estampabilidade de aços galvanizados a quente do tipo GI (Zn puro). Nesse estudo foi avaliada a Razão Limite de Estampagem (RLE) de um aço GI destinado a produção de peças críticas, após aplicação desse pós-tratamento em escala de laboratório. Adicionalmente, foram caracterizadas a morfologia e a constituição química do microfosfato, e o desempenho do aço quanto à fosfatização, à pintura automotiva e à resistência a corrosão. Concluiu-se que o filme de pós-tratamento é amorfo, constituído por Zn, P, Al e Mg, promovendo um excelente ganho de lubricidade ao aço GI, sem interferir nos processos subsequentes de fosfatização e de pintura nas montadoras. Além disso, o material apresentou excelente desempenho quanto à resistência à corrosão.

Jul 30, 2018

By Rodolfo Arnaldo Montecinos de Almeida

As escórias de forno elétrico a arco (FEA) têm diversas funções, entre elas a melhoria da eficiência energética através do fenômeno da espumação. Por isso o estudo das escórias é de suma importância nos FEA’s. Um dos fatores que determina a qualidade da espumação e a sua eficácia é presença de partículas sólidas na escória. A saturação de MgO é extremamente importante, pois além de garantir partículas sólidas garante também a compatibilidade química para minimizar o consumo do refratário. Neste trabalho, foi feito o estudo da saturação de MgO para escórias no sistema CaO-SiO2-FeO-MgO-Al2O3, onde avaliou-se a influência que a basicidade binária, os teores de FeO e do Al2O3 tem sobre o mesmo. Foram feitos diagramas ternários, onde viu-se as diferenças que os teores de Al2O3 tem sobre os campos líquidos e as demais fases presentes. Foram feitos os diagramas de saturação isotérmicos (ISD’s) encontrando os mesmos pontos de dupla saturação quando comparados com os diagramas ternários. Fez-se uma validação dos ISD comparando a posição de diferentes corridas com a energia elétrica consumida. Quanto mais próxima a corrida está da linha de saturação menor será seu consumo energético.

Aug 16, 2017

By Guilherme Dias da Fonseca

Com base nos modelos analíticos de Johnson e Mehl, Kolmogorov e Avrami (JMAK) e Cahn, no presente trabalho estudou-se via simulação computacional a cinética das transformações de fases no estado sólido. Tais transformações ocorreram numericamente por nucleação e crescimento nas interfaces de poliedros do tipo Ortotetracaidecaedros em um domínio discreto. O intuito da matriz de Ortotetracaidecaedros é aproximar-se das características fenomenológicas de uma rede perfeita de grãos no espaço amostral. Realizaram-se simulações de nucleação com posições aleatórias em toda a matriz (bulk). Em um segundo estudo foram realizadas novas simulações de nucleação aleatoriamente, porém somente nas interfaces dos Ortotetracaidecaedros. A quantidade de núcleos iniciais para cada caso foi definida por processo de ponto de Poisson. A fração volumétrica, a área interfacial entre material transformado e não transformado, a contiguidade e o caminho microestrutural foram os resultados obtidos através das simulações. Tais resultados foram comparados com as equações analíticas. As nucleações com até mil núcleos corroboraram com JMAK e foram ratificados com o comportamento da contiguidade e do caminho microestrutural. Já as nucleações com valores acima de mil núcleos, mostram a presença de clusters, apresentando uma boa concordância com o modelo analítico de Cahn.

Oct 30, 2017

By Wagner Angelo da Silva

A crescente demanda por energia elétrica nas aeronaves modernas pode ser constatada pelo aumento da potência elétrica gerada a bordo, como exemplo o Boeing 787 produz 1000kVA, 200V trifásico, 400Hz variável contra 240kVA, 200V trifásico, 400Hz fixo produzido pelo Airbus A330, apesar de possuírem aproximadamente as mesmas dimensões. Devido à necessidade de redução de massa de transformadores, a frequência utilizada na geração de eletricidade na aeronave é de 400Hz o que acaba produzindo um aumento das perdas em núcleos de FeSi destes transformadores, principalmente pelo aumento das correntes parasitas no núcleo. Transformadores elétricos com núcleos de ligas amorfas a base de Fe vêm apresentando redução de até 70% das perdas no núcleo quando operados em 50Hz ou 60Hz. Assim, esse estudo visa discutir as vantagens e desvantagens do uso de transformadores elétricos com núcleos de ligas amorfas a base de Fe em aeronaves. Os resultados mostram que, com o desenvolvimento de novas ligas, tal utilização mostra-se viável devido a uma redução de peso de tais transformadores.

Aug 8, 2018

By Robson Leandro Silva

O processo de descarburação de aço inoxidável contendo alto teor de carbono inicial via processo VOD foi estudado utilizando o aço AISI 304. Devido a questões operacionais, o carbono inicial aplicado no processo VOD da Villares Metals é próximo a 1% e a pressão de trabalho de 600mbar. O objetivo do trabalho foi encontrar o instante em que se torna possível a redução da pressão do sistema de acordo com o carbono inicial do processo. Para isso foram realizados testes em corridas industriais de 25 t interrompendo o sopro de oxigênio e realizando análise química em diferentes tempos de sopro. O resultado dos testes mostrou que após 11min de sopro de oxigênio é possível reduzir a pressão do sistema levando em consideração as limitações operacionais, podendo assim reduzir a oxidação de elementos de liga durante essa etapa.

Oct 30, 2017

By Viviam Serra Marques Pereira

Aços ARBL são utilizados na fabricação de tubos para transporte de gás natural e petróleo e, devido ao ambiente agressivo, rico em H2S, em que são aplicados, devem resistir à fragilização por hidrogênio. No presente trabalho, verificou-se qual a influência do alongamento longitudinal dos grãos de um aço API X65, com baixo Mn, sobre a permeabilidade de hidrogênio. O material foi caracterizado com a utilização dos microscópios óptico e eletrônico de varredura e os ensaios de permeabilidade foram conduzidos com base na norma ASTM G 148-97. A microestrutura do aço era composta por ferrita e perlita, com baixo teor de inclusões arredondadas de Al e Ca e sem bandeamento. Com os resultados obtidos a partir dos ensaios de permeabilidade, calcularam-se os coeficientes de difusão efetiva do hidrogênio nas seções longitudinal e transversal do aço, e o valor do primeiro se mostrou levemente superior ao do segundo. Isto indica que pode haver influência do alongamento longitudinal dos grãos sobre a permeabilidade de hidrogênio.

Aug 16, 2017

By Elton Douglas Heriger Pereira

Refratários de alta alumina apresentam boa refratariedade, elevada resistência mecânica em altas temperaturas, boa resistência à variação bruscas de temperatura sem se romper sendo utilizados em revestimento de panelas e válvulas siderúrgicas devido sua propriedade anfótero e ter aplicações sobre à ação de escórias básicas. Neste trabalho procurou-se avaliar o efeito de adições de 1,5; 3,0 e 4,5%p. de Nb2O5 em refratário de alta alumina, estes obtidos a partir de uma mistura de diversos tipos de alumina, 5,0 %p. ZrO2 nanométrica (TZ-8Y) e agregado de mulita, sinterizados em temperaturas de 1400 e 1600 °C. Como nestes refratários a ZrO2 não surte o efeito de microtrincamento, a formação de fase vítrea a partir de Nb2O5 e a incorporação de agregados ao refratário foram fundamentais nas propriedades obtidas. Foram avaliadas propriedades tecnológicas como densidade e porosidade aparente pelo método de Arquimedes, formação de fases por difração de raios-X e análise microestrutural por microscopia eletrônica de varredura e resistência ao choque térmico.

Oct 30, 2017

By Bianka Nani Venturelli

Estudou-se o efeito do tamanho de grão austenítico nas propriedades de tração do aço Hadfield refinado com Hf. Estas propriedades foram comparadas com as de um aço Hadfield sem refino, ambos com a composição química de acordo com a norma ASTM A128 – grau B2. Adicionalmente, foram usadas técnicas de caracterização macroestrutural, microestrutural e fractográfica. A caracterização macroestrutural mostrou que o aço Hadfield com adição de Hf apresentou tamanho do grão austenítico (600 ?m) aproximadamente cinco vezes menor do que o do aço Hadfield sem refino (3000 ?m). Os resultados do ensaio de tração mostraram um pequeno aumento (~6%) no valor do limite de escoamento com o refino do grão, em acordo com a Equação de Hall-Petch para materiais austeníticos. No entanto, os resultados dos ensaios de tração do aço Hadfield refinado mostraram aumentos que não foram previstos para as propriedades de resistência à tração (~37%), alongamento (~53%) e tenacidade (~88%). O exame fractográfico dos corpos de prova de tração indicou predominância do mecanismo de fratura dúctil para o aço Hadfield sem refino, enquanto que o aço Hadfield refinado apresentou predominância do mecanismo de fratura intergranular dúctil.

Oct 30, 2017

By Tiago Bristt Gonoring

Este trabalho estuda a redução de pós de hematita de alta pureza (com Fe2O3> 99,00% e tamanho de partículas

Aug 1, 2018

By Getúlio da Silva Abreu

O objetivo geral foi produzir e caracterizar a microestrutura de um compósito abrasivo nanoestruturado no sistema D-Si, via sinterização cíclica de alta pressão e alta temperatura (HPHT). A sinterização cíclica em alta pressão e alta temperatura de compósitos foi feita a partir de uma mistura de 70% diamante e 30% de Si como ligante, o qual foi moído por moagem de alta energia sendo então partícula nanométricaso. A sinterização foi realizada por 1 a 4 ciclos de pressão (P) de 7GPa- 4GPa e temperatura (T) 1600°C-300°C, para um tempo (t) de 1min. As análises de difrações de raios X mostraram a ocorrência, além do diamante, de SiC, FeSi e grafite. As análises de MEV e EDS mostraram uma distribuição uniforme dos cristais de diamante na matriz de SiC. A análise da região de fratura das amostras mostrou que todos os cristais de diamante foram abrangidos pelo ligante, ou seja, a liga formada a partir da interação de carbono e de silício. Finalmente, conclui-se que esta pesquisa aprimorou a técnica de produção de MCDs para uso futuro em bits de brocas de perfuração de poços de petróleo.

Aug 16, 2017

By João Paulo Sousa Coelho

A sedimentação consiste em uma operação unitária de separação entre sólidos e líquido, realizada em tanques denominados sedimentadores, que se baseia na ação do campo gravitacional sobre as partículas para decantá-las e removê-las da água. Sua eficácia é extremamente dependente do tamanho das partículas, tendo em vista que a velocidade de sedimentação é diretamente proporcional ao tamanho delas. Dessa forma, no espessamento das lamas, é imprescindível a utilização de reagentes químicos (coagulante e floculante) que possibilitem a formação de agregados de maior tamanho. Neste contexto, realizou-se esse trabalho para investigar o efeito da dosagem desses reagentes sobre a sedimentação de lamas de minério de ferro. Para isso, empregou-se o Planejamento Fatorial, por meio do qual se planejou uma série de ensaios de sedimentação, variando-se as dosagens desses reagentes. As variáveis resposta monitoradas foram: a área unitária de sedimentação, o índice de turbidez do líquido sobrenadante e o percentual de sólido do material sedimentado. Baseado nos resultados experimentais, concluiu-se que os menores valores de área unitária de espessamento foram obtidos em dosagens maiores de coagulante e floculante, ao passo que dosagens excessivas desses reagentes, especialmente de floculante, provocaram um aumento do índice de turbidez do líquido sobrenadante e uma redução do grau de adensamento da polpa espessada.

Oct 30, 2017

By Luiz Henrique Simões dos Reis

Este trabalho estuda o fenômeno da erosão e a validação de um erosímetro. Com este propósito, as taxas de erosão, perda de massa acumulada por unidade de área e o fator de esfericidade foram medidos. Os testes foram realizados com corpos de prova de latão 360 CLA, efetuando quatro testes com durações de 5, 10, 15 e 20 horas, respectivamente. As amostras foram pesadas em uma balança de precisão antes e após os testes. O abrasivo utilizado foi a areia ABNT em uma concentração de 10% em peso. O impacto repetitivo entre as partículas abrasivas causou trincas, lascamentos e, consequentemente, a formação de partículas menores. Também foi constatado o arredondamento das partículas abrasivas. Tais fatos são a causa do decréscimo da taxa de erosão com o aumento do tempo de teste. Micrografias apresentam a degradação da superfície na parte frontal do corpo de prova devido à remoção de material. O erosímetro obteve sucesso nas comparações com outros artigos.

Oct 30, 2017

By Leandro Brunholi Ramos

As superligas de níquel apresentam boa combinação de resistência à corrosão e à oxidação, resistência mecânica, resistência à fadiga e à fluência, além de conseguirem operar em temperaturas elevadas, mantendo tais propriedades. A liga Inconel 625 vem sendo estudada como revestimentos, obtidos por cladeamento ou aspersão térmica, para tubos de aços ao carbono utilizados nas indústrias de petróleo e gás. Esses tubos poderão ser unidos pela técnica de soldagem, quando então se obtém uma junta Inconel-Inconel, e isso pode acarretar modificações nas propriedades dessas superligas. O presente trabalho objetiva obter uma junta soldada da liga Inconel 625 empregandose o processo de soldagem a arco utilizando eletrodo revestido Ni-Cr-Mo 3 e caracterizar o cordão de solda quanto à microestrutura, à dureza e à corrosão. A microestrutura foi avaliada por microscopia óptica; para dureza foi realizado perfil de microdureza Vickers ao longo da junta soldada; quanto à corrosão foram realizadas curvas potenciodinâmicas em três diferentes soluções: 3,5% NaCl, 3,5% NaCl + 0,01M Na2S2O3 e 3,5% NaCl + 1N H2SO4. Os resultados obtidos mostraram que a zona fundida tem microestrutura dendrítica, sendo a zona afetada pelo calor de aproximadamente 1,2 mm de extensão. A solda não alterou significativamente as propriedades de corrosão e dureza.

Aug 17, 2017