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By Luísa Coelho de Carvalho, Claudemiro Bolfarini, Piter Gargarella, Murillo Romero da Silva

Ligas de Ti β apresentam baixo módulo de elasticidade, boa resistência mecânica e excelente biocompatibilidade. Dentre essas ligas, têm-se as Gum Metal, as quais possuem boa resistência mecânica e superelasticidade a temperatura ambiente. Essas ligas podem ser utilizadas para fabricação de biomateriais como stents e implantes. Para produção de uma Gum Metal é recomendado a adição de baixos teores de oxigênio, assim como uma deformação plástica acentuada. Neste trabalho, uma Gum Metal de composição Ti-29Nb-13Ta-4,6Zr-0,07O (%peso) foi produzido por meio de deformação plástica severa pelo método High Pressure Torsion (HPT), seguida de tratamento térmico de envelhecimento. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a influência dos processamentos empregados, analisando a evolução microestrutural, estabilização e formação de fases, bem como a variação das propriedades da liga estudada. As amostras foram caracterizadas por microscopia ótica (MO), difração de raios X (DRX) e microdureza Vickers. Via MO e DRX foi possível observar uma maior estabilização da fase β, bem como a formação da fase ω após o processamento por HPT e envelhecimento. Um aumento na microdureza foi observado após HPT, devido a deformação plástica severa imposta. Observou-se também um aumento na microdureza com envelhecimento, que está diretamente relacionada com a modificação microestrutural observada.

Mar 1, 2019

By André de Albuquerque Vicente

Os aços inoxidáveis duplex caracterizam-se por apresentarem microestrutura bifásica, ferrítica-austenítica. A fração volumétrica ideal das fases é 50% de ferrita e 50% de austenita, entretanto, essa condição é de difícil obtenção quando realiza-se a união por soldagem a arco desses materiais. Neste trabalho estudou-se as melhores práticas de soldagem do aço inoxidável duplex UNS S31803 garantindo a obtenção de frações volumétricas ideais de ferrita e austenita. Foi soldado um corpo de prova pelos processos TIG e MIG-MAG. Para esse corpo de prova foi realizada a soldagem de um passe de raiz e um passe de reforço através do processo TIG e o preenchimento da junta através do processo MIG-MAG. Foram realizados os seguintes ensaios no corpo de prova: micrografia (metal base, ZAC face, ZAC raiz, face da Zona Fundida e raiz da Zona Fundida), medição da fração volumétrica de ferrita, microdureza Vickers (HV500), ensaio de tração da junta soldada, dobramento guiado, Charpy e ensaio de corrosão por pitting.

Oct 30, 2017

By Daniel Augusto Godinho de Carvalho

Since the beginning of BOF process, slag formation has been subjected to extensive development. During the initial stages of the blow, fast slag formation is primordial for the process performance. This is mainly to allow oxidizing reactions, and also to protect the refractory. A modeling of BOF process for the purpose of process optimization requires precise knowledge concerning the dissolution of CaO and MgO based materials. Using this knowledge, the optimal process conditions can be ensured by a controlling of the slag formation during the converter steelmaking process. Taking into account an application of large amount of different raw materials, as well as location-specific process conditions, the characterization of the dissolution behavior of different additives is an important key to improve the technological process. Thereby, in the frames of this project, an appropriate model for slag formation is established and compared to operational results for a 330t BOF, operating at ThyssenKrupp CSA, Santa Cruz, Brazil.

Aug 16, 2017

By Viviane de Melo Borges

O presente trabalho avaliou as influências da adição de boro nas características mecânicas e micro estruturais do fio máquina e arame trefilado. O estudo foi realizado por meio de análises no aço 10B45 com variações na adição de boro. Foi verificado que a adição de boro reduz a resistência do material. O boro reduz os efeitos do envelhecimento pois associa-se ao nitrogênio formando o nitreto de boro alocado no contorno de grão. Quanto maior a adição de boro menor resistência à trefilação, o que pôde ser comprovado pelo ensaio de torção. Através das micrografias de fio máquina foi possível evidenciar que o boro também atua como refinador de grão e inibe o crescimento do mesmo. Por fim, foi possível avaliar o modo de fratura relacionado com a quantidade de boro adicionada. Neste ponto não foi possível atribuir maior ductilidade à amostra com maior teor de boro.

Oct 30, 2017

By Tobias Bertoldi Agostini

O estudo de biomateriais degradáveis é um dos tópicos de pesquisa mais interessantes dos biomateriais nos dias atuais. Magnésio e suas ligas estão sendo estudados para serem usados como materiais de implantes bioabsorvíveis, para uso em dispositivos cardiovasculares ou ortopédicos. A dificuldade que se encontra em utilizar implantes à base de magnésio é a sua alta taxa de corrosão. Este trabalho tem por objetivo estudar o comportamento corrosivo de ligas de magnésio bioabsorvíveis (ZK30 e ZK60) em eletrólito que simula o fluido corpóreo (SBF Kokubo) através de técnicas de perda de massa por imersão e curvas de polarização. Os resultados indicaram uma menor resistência à corrosão da liga ZK60 no eletrólito analisado comparada com a liga ZK30.

Oct 30, 2017

By Kássio Nogueira Cançado

A perda de temperatura das barras de aço no intervalo entre a saída do forno e a entrada do laminador é fator determinante no processo de laminação e na qualidade do tubo produzido. O estudo feito tem como objetivo modelar matematicamente o resfriamento destas barras durante o transporte entre o forno e o laminador, permitindo avaliar a temperatura mínima necessária para desenfornamento e também o máximo tempo de transporte sem comprometer o processo de laminação, possibilitando um melhor setup dos equipamentos reduzindo os custos de produção. Os resultados obtidos com o modelo matemático de resfriamento foram comparados com valores reais de temperatura coletados através de campanhas de medições com termopares instalados em uma barra e com medições de pirômetro. Valores de temperatura foram coletados com termopares em barras de 270, 230 e 180 mm de diâmetro. As medições com pirômetros foram feitas em barras de 180 mm de diâmetro. O modelo de resfriamento apresentou para todos os casos erro relativo às medições inferiores a 3%.

Aug 17, 2017

By Felipe da Silva Siqueira, Weslley Luiz da Silva Assis, Camila dos Santos Pinto, André Luiz Moraes Alves, Guilherme Dias da Fonseca, Paulo Rangel Rios

Neste trabalho estudou-se o comportamento cinético das transformações de fases por nucleação e crescimento nas interfaces (faces, arestas e vértices), das matrizes poliedricas de Kelvin, Voronoi e de Monte Carlo, através da simulação computacional. Com o objetivo principal de comparar os resultados obtidos das simulações com os modelos analíticos de Johnson e Mehl, Kolmogorov e Avrami (JMAK), e de John W. Cahn. As matrizes foram geradas por modelos estocásticos e através do método de crescimento do Cone Causal. Em engenharia o entendimento do comportamento das transformações de fases por nucleação e crescimento são importantes para prever os possíveis locais de nucleação, assim como no entendimento do comportamento dos constituintes presentes do diagrama ferro carbono, na decomposição da austenita, no processo de recristalização, entre outros. Desta forma, o modelamento computacional foi utilizado para o estudo das transformações de fases por nucleação e crescimento, obtendo como resultados a fração volumétrica, o caminho microestrutural e a contiguidade, ambos resultados foram importantes para a caracterização microestrutural e para descrever a distribuição dos núcleos no espaço. Com os resultados obtidos observou-se que se os núcleos estão bem distribuídos nas interfaces o impingement será mais fraco, levando as simulações de Voronoi e de Kelvin a corroborarem com o modelo analítico de JMAK, já o Modelo de Monte Carlo, não apresentou o mesmo comportamento, ou seja, ficou evidenciado que nem sempre a aleatoriedade vai ser válida para todos os casos. Foi constatado também que se aumenta consideravelmente a quantidade de núcleos, a distribuição perde a característica de aleatoriedade e passa a se comportar como clusters, corroborando com o modelo analítico de Cahn.

Nov 10, 2019

By Carolina Gomes Dias Ribeiro

The modern composite materials, especially those reinforced with synthetic fibers such as glass and carbon, have been used since last century to attend the demands required by most technological fields, from home appliances to aerospace. Natural fibers composites with biodegradable polymer matrices are considered environmentally friendly materials and currently accepted as possible substitutes for synthetic composites. These green composites can be safely discarded or composted at the end of their life without harm to the environment. Another alternative for synthetic composites is to apply natural lignocellulosic fibers as reinforcement of conventional polymer matrices and already used in the automobile industry. In addition to the environmental and societal advantages of the green composites, the lignocellulosic fiber reinforced conventional polymer composite also has economical and technical advantages. In the case of a fiber collected as a waste, the price of the composite can be considerably lower than “fiberglass”. Furthermore, with high strength lignocellulosic fibers such as sisal, ramie and malva the specific strength of a composite may approach that of “fiberglass”. Therefore the objective of the present work is to investigate the mechanical behavior of polymer matrix composites reinforced with high volumes of natural malva fibers subjected to tensile stresses.

Aug 16, 2017

By Eduardo de Paula Silveira, Carlos Vinícius Domingos de Carvalho, Roberto Parreiras Tavares, André Afonso Nascimento, Honicássio de Souza Ferreira, Afrânio Márcio Costa

Modelos de transferência de calor possibilitam o conhecimento de espessura da camada solidificada e temperatura da placa, essenciais para alterações no processo visando melhoria de qualidade. Neste estudo foi desenvolvido um modelo pelo método 2½ D, que consiste em acompanhar em toda extensão da máquina uma secção transversal da placa, ajustando as condições de contorno para cada região. Medições de temperaturas superficiais e de espessura da camada de aço solidificada da placa foram utilizadas para validação do modelo. O modelo foi adequado para as condições de contorno e parâmetros da máquina de lingotamento contínuo de placas da Gerdau Ouro Branco visando fornecer subsídios para a melhoria da qualidade superficial e interna das placas.

Oct 1, 2019

By Alexandre de Freitas Gomes de Mendonça

A remoção de inclusões nos distribuidores de lingotamento contínuo tem sido investigada por meio de modelamentos físicos e matemáticos. Recentemente, a injeção de gás nos distribuidores tem sido considerada como uma alternativa para aprimorar a remoção de inclusões. Vários trabalhos vêm sendo desenvolvidos analisando os efeitos da injeção de gás e sua interação com as inclusões. No entanto, existe espaço para mais investigações envolvendo o efeito da vazão do gás e a localização do sistema de injeção de gás na eficiência de remoção de inclusões. No presente trabalho, foi usado um modelo físico construído em escala 1:3 de um distribuidor industrial de 40 toneladas de capacidade nominal, para analisar o efeito da injeção de gás. Os experimentos incluíram contagem on-line de partículas pela sonda APS III e análise de curvas DTR. O resultado mostrou que a injeção de gás é benéfica à remoção de inclusões e que a análise pura dos volumes característicos, calculados a partir das curvas DTR, não é suficiente para avaliar a eficiência de remoção.

Aug 17, 2017

By Marília Silva Cavalcante, Filipe Brito Marinho de Barros, Suelen Silva Rocha, Jorge Luiz Valença Mariz

A seleção adequada da taxa de produção de um empreendimento mineiro tem influência direta na possibilidade de sucesso do projeto, assim como a definição do porte e quantidade de equipamentos empregados em sua operação influenciam a maximização do Valor Presente Líquido (VPL). Nesse processo, a análise de risco na variável de saída aliada à análise de sensibilidade fornece resultados mais consistentes, visto que considera os riscos e incertezas de um projeto ao longo de sua vida útil. Este estudo teve como objetivo analisar a operação em uma mina de agregados a partir da consideração de quatro diferentes conjuntos escavadeira-caminhões através do método do Valor Anual Uniforme Equivalente (VAUE), comparando-o com o método do VPL. Foram revistas as avaliações econômicas efetuadas em estudo anterior, no qual foi obtido o VPL e efetuadas as Análises de Risco e Sensibilidade em cada um dos cenários, e foi acrescida à análise a metodologia do VAUE, sendo esta também submetida à análise probabilística. Foi verificado o desempenho de cada escavadeira e seus correspondentes caminhões para diferentes taxas de produção em ambas as metodologias, permitindo concluir que, para um mesmo número de unidades de transporte e contanto que a taxa de produção requerida seja possível, quanto menor o porte do equipamento, mais econômico é o cenário. Por outro lado, quanto maior a taxa de produção do empreendimento, mais rentável este será.

Oct 3, 2019

By Luana De Lucca de Costa

O forjamento a quente em matriz aberta é, atualmente, o processo mais utilizado para a fabricação de peças de grande porte. Neste estudo, a simulação numérica foi utilizada, através do método de elementos finitos, para análise do processo de forjamento em matriz aberta de um eixo vazado e escalonado aplicável em aerogeradores. A partir de um billet cilíndrico vazado de aço AISI 4140, pesando 1 kg, é simulado o processo de forjamento objetivando a obtenção de geometria final apresentada. Utiliza-se matrizes superior e inferior em formato côncavo, e um mandril de manipulação com inclinação de 1,15°. A cinemática da simulação numérica, que inclui 4 passes com um número total de 30 cursos, é avaliada. Ao comparar a geometria apresentada com a obtida observa-se que o alongamento longitudinal da forma final é obtido. A partir da análise da temperatura, pode-se concluir que o reaquecimento deve ser realizado após cerca de 45 s, no final de cada série de 5 cursos.

Aug 8, 2018

By Marcela Silva Araujo dos Santos

O objetivo deste trabalho é apresentar um método para a reciclagem de embalagens blister, preservando as propriedades de polímeros e também do metal. A metodologia consiste em quatro etapas: moagem, quarteamento de amostras, tratamento com solvente e separação em meio denso. A matéria prima dos ensaios é proveniente de descarte e rebarbas de produção da indústria farmacêutica. Os equipamentos utilizados são um moinho de facas e agitadores mecânicos. Durante o tratamento com solvente, acetato de etila, as placas de alumínio do blister se destacam dos fragmentos poliméricos e, o conjunto forma um emaranhado, que posteriormente é separado em meio denso salino.

Aug 16, 2017

By Douglas Batista Mazzinghy

O projeto Minas-Rio iniciou as suas operações no final de 2014 e se encontra na fase de ramp-up buscando a capacidade nominal. O circuito de cominuição inclui três prensas de rolos em circuito aberto com o objetivo de criar micro fissuras no minério e assim reduzir o consumo energético da etapa seguinte, o circuito de moagem de bolas. Este tipo de fluxograma, com prensa de rolos (circuito aberto) seguido de moagem de bolas (circuito fechado), é conhecido como circuito híbrido. A literatura apresenta este circuito híbrido como o de maior eficiência energética. A maior preocupação com relação as prensas de rolos aplicada aos minérios de ferro é a geração excessiva de finos que poderiam elevar o perda de material na etapa de deslamagem, anterior a etapa de concentração por flotação. Os resultados obtidos através de amostragem das prensas mostraram que não houve geração excessiva de finos. Neste trabalho são apresentados os resultados iniciais da operação das prensas de rolos.

Aug 16, 2017

By Andrew Slifka, Pello Uranga, Douglas Glenn Stalheim

Structural steel final mechanical properties of strength and ductility are predominately generated by the final ferrite grain size/packet size and homogeneity of that ferrite grain size/packet size through the cross-sectional area. Forty to seventy percent of the strength components come from how fine the final cross-sectional ferrite grain size/packet size that can be produced.[1] All the ductility properties of structural steels for a given microstructure are predominately driven by how fine AND homogenous the final cross-sectional ferrite grain size/packet size can be refined.[2,3,4] One key ductility property of structural steels used in construction and energy transmission applications is fatigue. Both low and high cycle fatigue can be realized in these end applications, however, low cycle fatigue is typically the predominate mechanism. In construction applications the environment for fatigue is typically air, such as in wind towers or high-rise building construction. In energy applications, there is an interest in high pressure (5.5 – 21 MPa, 800-3000 psi) gaseous hydrogen as an alternative fuel source to fossil fuels. A project to study the effect of the cross-sectional grain size/homogeneity of a relatively pure polygonal ferrite microstructure on the fatigue performance in air and high-pressure gaseous hydrogen has been developed. This paper will discuss the project strategy, microstructure developed for the project and initial test results.

Oct 1, 2019

By Samuel Filgueiras Rodrigues

An austenitic stainless steel ISO 5832-9 was deformed in a torsion test machine over the temperature range of 1,000°C – 1,200°C and strain rates of 0.05, 0.1, 1.0 and 5.0s-1. The Steel plastic behavior was studied by analyzing the flow curves shapes and using the constitutive equations under the conditions of thermomechanical treatment. The curves initially presented an increase in stress characterized by hardening work, followed by a drop in stress to an intermediate level that reached or not, for certain conditions, the steady state softening. The plastic flow curves of ISO 5832-9 steel displayed in three different ways: (i) Curves with continuous softening presenting plastic instability for low temperatures and high strain rates; (ii) curves type flat, here after the peak there is little variation of stress with strain presenting softening mechanism by higher contribution of dynamic recovery at low temperatures and low and intermediate strain rates; (iii) curves with softening after the critical deformation favored by high temperatures and low strain rates. These behaviors indicate the influence of the stacking fault energy (SFE) and precipitated particles on the softening kinetics of this steel.

Aug 8, 2018

By Nestor Cezar Heck

Aim of the present work is to continue the theoretical evaluation of the slags of the fundamental system CaO-SiO2-CrOx-MgO (Ca-O-Cr-Si-Mg quinary system) at the temperature of 1,873 [K], with the help of a computational thermodynamic tool. Driving force for this and the previous research works is the understanding of chromium losses from the molten bath into the slag. Especially motivating is the presence of solid phases in the slag, since they may prevent refractory degradation and help in the production of foaming slags. Nevertheless, Cr-bearing solid phases can lead to Cr losses, being therefore detrimental. Determination of the states of thermodynamic equilibrium for this system using a slag with fixed composition as a start material were made using MgO amount as variable. Results show the impact of the MgO content on the equilibrium phases (molten metal, liquid slag, solids) and their composition for this system.

Jul 30, 2018

By Juan Marcelo Rojas Arango

O refino de grão da estrutura bruta de solidificação da liga Cu-8%Sn com a adição de Zr foi estudado através da análise térmica e da observação da macro e microestrutura. Os resultados macro e microestruturais mostram que a adição de Zr causa a diminuição do tamanho médio de grão em até 90%. A diminuição do super-resfriamento da recalescência e do período da recalescência, medidos nas curvas de resfriamento, estão correlacionados com a diminuição do tamanho médio de grão causado pela crescente adição de Zr, indicando uma possibilidade de controle do tamanho de grão a partir da análise térmica. A análise da microestrutura das amostras em conjunto com a técnica de extração de precipitados por réplica mostra evidências de que o mecanismo de inoculação é a nucleação heterogênea da fase Cu-a sobre as partículas de ZrC formadas no banho líquido a partir das adições de Zr.

Aug 17, 2017

By João Paulo Sousa Coelho

A flotação é uma técnica de separação baseada na afinidade das espécies minerais com as moléculas de água. Na flotação reversa de minério de ferro, utilizam-se os compostos químicos da família das aminas primárias (R-NH2), que são moléculas compostas por uma parte apolar (R), formada por uma cadeia carbônica, e por outra polar, constituída por grupos amina (NH3), os quais ao serem protonadas, adsorvem-se fisicamente sobre a superfície negativa das partículas de quartzo, tornando-as hidrofóbicas. O poder de “hidrofobização” das aminas está diretamente relacionado ao tamanho de sua cadeia carbônica, sendo o limitante desta grandeza a sua solubilidade em água. Dentro desse contexto e a fim de aumentar o poder “hidrofobizante” do coletor, foram realizados testes laboratoriais, utilizando soluções formadas por diferentes proporções de amina e óleo diesel para avaliar o impacto da dosagem da mistura (óleo diesel + amina) sobre o consumo de coletor e a seletividade da flotação dos finos da Mina Casa de Pedra concluindo-se que a utilização da mistura de óleo diesel + amina não prejudica o desempenho da flotação, abrindo espaço para uma redução de quase 7% do consumo de amina, insumo mais caro que o óleo diesel.

Aug 16, 2017

By Mário César Mantovani

Um dos principais problemas enfrentados pelas aciarias é o descarte dos resíduos gerados durante a produção do aço. Além de se pagar pelo descarte em aterros monitorados, ocorre também a perda de elementos de liga, tais como Cr, Ni, Mo, V, etc. O objetivo deste trabalho é estudar a viabilidade de se aglomerar alguns resíduos gerados durante a produção do aço (lama de VOD/VD, poeira de forno panela e carepa de forjaria) na forma de pelotas autorredutoras e adiciona-las ao forno elétrico a arco (FEA). Primeiramente os resíduos foram misturados com finos de coque de petróleo e cimento. Após a pelotização e o período de cura, as pelotas autorredutoras foram fundidas num forno de indução (teste laboratorial), visando avaliar o nível de recuperação dos elementos de liga a partir dos resíduos. O rendimento dos elementos Cr, Ni e Mo variaram de 84% a 99% nos teste laboratoriais. Nos testes industriais envolvendo as pelotas autorredutoras de carepa de forjaria (aço ferramenta H13), os rendimentos dos elementos Cr, Mo e V variaram de 51%-92%, 94%-99% e 27,5%-88%, respectivamente.

Jul 30, 2018