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By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de critérios objetivos para a garantia de validade da mecânica da fratura elasto-plástica monoparamétrica, utilizando o parâmetro integral J como descritor dos campos de tensões, deformações e deslocamentos à frente de um defeito do tipo trinca. O mais importante na vertente monoparamétrica da mecânica da fratura é garantir que os campos de tensões no corpo de prova laboratorial sejam comparáveis com os existentes em uma estrutura real para cujo projeto as propriedades retiradas do corpo de prova serão utilizadas (conceito este denominado similitude). Para estabelecer critérios objetivos para a existência de similitude, esse trabalho comparou os campos de tensões obtidos de estruturas de referência sob alta triaxialidade de tensões (MBL) com aqueles obtidos de corpos de provas de mecânica da fratura em escala de laboratório. A matriz de análise permitiu a determinação dos limites de deformação M para geometrias C(T), SE(B) e SE(T) de diversas configurações e para uma faixa de propriedades de material característica de aços estruturais aplicáveis a vasos de pressão e dutos. Os resultados demonstram a baixa restrição à plasticidade de corpos de prova SE(B) e SE(T) com trincas rasas e os efeitos de profundidade de trinca e espessura nos resultados de M. Ainda, alguns comportamentos inesperados foram evidenciados, como no caso em que (para condições particulares de profundidade de trincas) corpos de prova mais finos apresentaram maior restrição a plasticidade do que amostras mais espessas. Sendo assim, o trabalho oferece uma base objetiva para que a similitude seja garantida nas avaliações de integridade estrutural baseadas na mecânica da fratura elasto-plástica suportada pela integral J, seja com seus valores críticos (Jc) ou curvas J-R.

Aug 17, 2017

By Julián Andrés Ortiz González

Este estudo apresenta novos resultados que comprovam a confiabilidade e a repetibilidade das medições de cargas de abertura de trincas de fadiga obtidas em estudos anteriores [1,2], que foram usadas para questionar a hipótese proposta por Elber em 1970 de que a força motriz das trincas é a gama efetiva do fator de intensidade de tensões (?Kef). Para isto, dois corpos de prova DC(T), um fino com 2 mm e o outro grosso com 30 mm de espessura, foram usados em ensaios de propagação de trincas por fadiga sob ?K e Kmax quase constantes, para simular condições dominadas por tensão ou deformação plana. Medições redundantes de ?Kef foram feitas usando uma série de extensômetros colados ao longo do ligamento residual à frente da ponta da trinca, por outro extensômetro colado na face traseira do DC(T), e por um sistema independente de correlação digital de imagens (DIC), que mede o campo de deslocamentos na face do espécimem. As cargas de abertura medidas pelos três sistemas independentes foram similares, comprovando assim que suas variações significativas observadas durante o crescimento da trinca são metrologicamente confiáveis. Este resultado comprova que a propagação daquelas trincas por fadiga não foi controlada por ?Kef. As consequências desta conclusão são detalhadamente discutidas neste trabalho.

Aug 17, 2017

By Luciano França Rocha

A medição online de umidade de finos de minério de ferro sempre foi uma informação muito desejada nas plantas de pelotização de minério de ferro. Controlar a umidade do pellet feed produzido pela unidade de filtragem além de possibilitar maximizar a produção deste setor da planta garante uma maior estabilidade no processo de pelotamento e de endurecimento. Para conseguir entregar esta medição à sala de controle, iniciamos um projeto utilizando a metodologia Design For Six Sigma para desenvolver uma forma de medição desta grandeza. Inicialmente foi feita uma revisão bibliográfica sobre o assunto. Posteriormente, foram realizadas visitas técnicas que eliminaram algumas possíveis tecnologias de medição. Finalmente, foram avaliadas as tecnologias de Absorção de RF e medição por um braço robótico para serem avaliadas. O primeiro teste industrial foi realizado com um medidor de absorção de RF que não apresentou bons resultados. A faixa de interesse de medição é muito estreita (9% a 11% de umidade). Esse fato exige uma boa precisão do equipamento para que a medida tomada do processo seja útil e sua incerteza não ocupe toda a faixa. Como nenhuma das tecnologias de medição online existentes no mercado se mostrou precisa suficiente para a aplicação, a alternativa foi utilizar um braço robótico para coletar, secar e medir a umidade através do método tradicional feito por um robô. Esta última alternativa se mostrou robusta e adequada ao controle de processo da unidade de filtragem, produzindo resultados confiáveis e precisos.

Jul 30, 2018

By Taciana Rezende Pereira

O aço 10B06 é utilizado na produção de fio máquina para trefilação. Por ser produzido em aciaria elétrica, o teor de nitrogênio desse aço é elevado, o que pode causar envelhecimento por deformação, resultando em aumento de resistência e queda de ductilidade. Reduzir o teor de nitrogênio livre é uma forma de minimizar esse efeito, o que é feito pela adição de boro. O presente trabalho teve como objetivo realizar uma caracterização mecânica e microestrutural de materiais com teores de boro variando de 55 a 112ppm’s. Nas propriedades mecânicas obtidas no fio máquina, foi observada uma redução do limite de resistência com o aumento do teor de boro, evidenciando o seu efeito em minimizar o envelhecimento. Na análise metalográfica, as microestruturas apresentaram-se similares para todos os testes. Nas imagens do reagente Le Pera foram identificadas três fases, austenita retida e/ou martensita, ferrita e perlita. A presença de martensita não era esperada nesse aço. O que pode ter potencializado a sua formação é a presença de boro livre, que pode causar aumento da temperabilidade. Nos próximos passos desse trabalho serão feitas outras análises para confirmar esse resultado, como microdureza, MEV-EDS e detalhamento do processo produtivo do fio máquina.

Aug 17, 2017

By Afshin Sadri

Uma das principais razões para o reparo de altos-fornos é a perda do revestimento refratário, principalmente nas regiões da soleira e onde são feitos os furos de corrida. A operação intensa dos altos-fornos pode resultar em desgaste e deteorização extensiva do material refratário. Isto pode, então, afetar a continuidade das operações e a vida útil do forno. Novo-Lipetsk (NLMK) e a Hatch desenvolveram uma abordagem sistemática para monitorar a condição do revestimento da soleira dos altos-fornos usando Acousto Ultrasonic-Eco (AU-E), um sistema de ensaios não-destrutivos desenvolvido pela Hatch. Inspeções contínuas e periódicas dos altos-fornos revelaram áreas com deterioração acelerada do material refratário, formação extensa de “elefant foot” e acelerado desgaste do refratário, assim como fissuras e outras anomalias. Para prolongar a vida do forno, mantendo a intensidade de suas operações, algumas modificações, tais como a melhoria da qualidade do coque e da limpeza das placas de resfriamento e adição de óxido de titânio, entre outras medidas, foram recomendadas e aplicadas. Este trabalho demonstra como esforços coordenados entre a NLMK e a Hatch resultaram no prolongamento da vida útil de um alto-forno

Aug 17, 2017

By Antonio Fabiano de Oliveira

The aim of the present research work is to study the influence of hard chrome covered skin pass cold rolling rolls using 2D/3D surface topography, i.e. roughness characterization. The common stochastic structure Shot Blast Texturing (SBT) does not meet all requirements related to the production line regards to the finished product. The Hard Chrome layer, applied on these SBT rolls, can improve the sheet surface quality and is of fundamental interest mainly for those steel mills that do not have another alternative to new surface structures such as those that may be provided by the EDT, LT, EBT, etc. methods. The function of the generated surfaces, obtained by these different methods is going to influence the tribological properties during the subsequent forming processes. On the other hand, they can increase the product final cost or require large investments to obtain such surfaces. The results here presented are in accordance with other recently published research work, showing that there is a relationship between these parameters, and that further detailed studies are needed.

Aug 17, 2017

By Ycaro Jorge Maia da Costa

O desenvolvimento de estruturas com dimensionamento confiável requer o monitoramento de seus materiais, entretanto alguns processos de fabricação muitas vezes induzem modificações em seu comportamento mecânico. Isso faz com que as estruturas sejam menos confiáveis podendo causar redução da vida útil. Um dos processos onde isso acontece é a soldagem. Seu aporte térmico, modifica a microestrutura do material de tal forma a gerar três regiões mecanicamente distintas na junta soldada: Metal de Solda (MS), Zona Afetada pelo Calor (ZAC) e Metal de Base (MB), fazendo com que haja concentração de tensão na região afetada. Este trabalho se deteve em analisar o comportamento mecânico de uma junta soldada de aço inoxidável AISI 304 em comparação com o mesmo material não-soldado através da identificação dos gradientes de deformação, utilizando da Correlação Digital de Imagens (CDI) aplicada ao ensaio de tração. Os resultados provaram a capacidade da técnica de CDI em identificar campos de deformação mesmo em materiais anisotrópicos, como uma junta soldada.

Aug 17, 2017

By Jorge Luis Barreto

A CBMM aplicou aços microligados ao nióbio de elevada resistência mecânica em caminhões basculantes que operam nas suas instalações de Araxá, com o objetivo de reduzir o peso das caçambas e obter maior desempenho com aumento da carga transportada, redução do consumo de combustível bem como das emissões de CO2. Também tinha o objetivo de eliminar as trincas de fadiga que ocorriam sobre os chassis desses equipamentos. Os caminhões já operam há 12 meses e o objetivo desse trabalho é apresentar os resultados obtidos até o momento. Com a aplicação dos aços de elevada resistência, foi possível desenvolver um novo desenho para sua estrutura e componentes. Houve uma redução de 25% da massa da caçamba o que proporcionou um aumento médio de carga transportada de 40,0t para 41,1t ou 2,7% por viagem, trazendo até o momento, economia de 3,00% no custo total de transporte e redução de consumo de combustível de 8,00%. Não houve trincas ou deformações no sobre chassis que apoiam as caçambas.

Aug 8, 2018

By Johne Jesus Mol Peixoto

No reator RH, a otimização do fluxo recirculatório de aço entre a câmara de vácuo e a panela é a chave para promover as reações de refino. Neste trabalho, foram utilizados água e solução de cloreto de zinco (ZnCl2) como fluido similar ao aço para investigar a taxa de circulação no modelo a frio de um reator RH em escala 1:7,5. A taxa de circulação foi determinada utilizando o método de pontes de Strain Gages. A técnica PIV foi utilizada de modo a calibrar e validar os resultados. O aumento da vazão de gás de 30l/min para 120l/min resultou na elevação da taxa de circulação para ambos os fluidos. Cálculos preliminares demonstraram que há grande diferença nas condições de arraste de escória entre os sistemas água/óleo e ZnCl2/óleo.

Aug 17, 2017

By Heitor Cristo Clem de Oliveira

O objetivo deste trabalho é estudar a reação de dessulfuração, envolvidas no processo de pré-tratamento de ferro-gusa. A princípio, as misturas utilizadas foram caracterizadas e estudadas através do software de termodinâmica computacional (FactSage 7.1). Em seguida, os resultados obtidos através do estudo termodinâmico computacional foram comparados com aqueles obtidos mediante os testes experimentais a 1400°C. As misturas dessulfurantes tiveram como base a CaO com três tipos de fundentes, fluorita, sodalita e barrilha, além da utilização de alumínio como elemento desoxidante. Os testes experimentais permitiram identificar que a adição de 0,1% em massa de alumínio no gusa, eleva a taxa de remoção de enxofre principalmente no instantes iniciais do processo. Com a utilização da termodinâmica computacional pode-se mostrar que a reação de dessulfuração no ferro-gusa é exotérmica para os teores de silício encontrados no processo. Além disso, a termodinâmica computacional também contribui, em alguns casos, para a análise de compostos sólidos que podem se formar na escória e limitar as reações de dessulfuração.

Oct 30, 2017

By Leandro de Almeida

Tiras e chapas de cobre e suas ligas possuem excelentes propriedades térmicas, elétricas e mecânicas simultaneamente e por isso podem ser utilizadas na fabricação de inúmeros produtos através de processos de conformação. Determinadas características devem ser analisadas na chapa antes mesmo do processo de manufatura, visando eliminar possíveis falhas durante as etapas de produção. Especificamente para o processo de repuxo profundo, faz-se necessário avaliar a possível formação de orelha e o possível afinamento da espessura da chapa durante a conformação. Sendo assim, o levantamento dos coeficientes de anisotropia planar ?r e o de anisotropia normal r são essenciais para se obter bons resultados nos processos de conformação. O presente estudo tem como objetivo avaliar a influência da deformação (e) na obtenção dos coeficientes ?r e r na liga UNS C22000, utilizada especificamente para a produção de projéteis A norma ASTM E 517 que apresenta a metodologia para se determinar esses coeficientes não especifica claramente qual e a ser utilizada. Os resultados alcançados não demonstram diferenças significativas com relação a e utilizada nos ensaios, ou seja, os coeficientes obtidos utilizando 0,10, 0,15 e 0,20 de deformação são os mesmos.

Aug 17, 2017

By Lindaura de Souza Cândido d'Avila

O presente trabalho teve o intuito de avaliar, em planta piloto, a influência da perda de pressão de sucção dos gases de exaustão nos parâmetros de produtividade da sinterização, consumo específico de combustível, rendimento da mistura total e qualidade do sínter. Foram realizados testes com diferentes valores de pressão de sucção dos gases de exaustão controlados em 1.200, 1.000 e 800mmH2O. A partir dos resultados dos testes avaliados foi possível verificar a influência da perda de pressão de sucção dos gases de exaustão no desempenho do processo de sinterização e seu impacto na qualidade do sínter produzido. Os resultados demonstraram que com o aumento crescente da perda de pressão de sucção dos gases de exaustão ocorreu significativa queda de produtividade da sinterização, queda dos valores de índice de degradação sob redução (RDI), queda do consumo de combustível e aumento dos valores de índice de redutibilidade (IR), rendimento da mistura total e teste de tambor (TI).

Aug 17, 2017

By Jadson Barbosa

Corpos de prova de ferro com diferentes níveis de pureza – um de pureza ultraelevada, dois de pureza elevada e um puro comercial – foram testados mecanicamente com diferentes taxas de deformação no âmbito de um antigo projeto. O objetivo era obter a resistência à tração de cada material e verificar a influência das impurezas e da taxa de deformação nas propriedades mecânicas do ferro de pureza ultraelevada. Para melhor compreender os resultados desses ensaios de tração, uma caracterização microscópica detalhada dessas amostras é realizada através deste trabalho. Para tal, foram analisadas as superfícies lateral e de fratura dos corpos de prova de tração no estereomicroscópio e no Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV). O dano foi analisado em seções longitudinais ao longo do eixo de tração utilizando o microscópio óptico; a estrutura dos grãos deformados foi investigada por meio da técnica de microscopia EBSD (Difração de elétrons retroespalhados). Microestrutura, padrão de deformação, orientação dos grãos e as características das superfícies lateral e de fratura são então comparadas quanto ao processo de fabricação, nível de pureza e taxa de deformação.

Aug 17, 2017

By Ayumi Yoshioka

Os componentes automotivos em geral devem atender a especificações rigorosas de propriedades mecânicas, requisitos de limpeza inclusionária, entre outros. Enxofre e alumínio são dois elementos adicionados ao banho líquido, que têm papel importante na obtenção destas propriedades, mas que dificultam o processo de produção por lingotamento contínuo por favorecer a formação de partículas sólidas de alto ponto de fusão, que podem prejudicar a limpeza inclusionária e provocar a obstrução das válvulas de lingotamento. O objetivo do presente trabalho é analisar e classificar as inclusões de corridas do aço DIN 38MnSiVS6 em escala industrial e avaliar estes resultados em conjunto com os dados de processo de aciaria e com os resultados de simulação termodinâmica utilizando o software FactSage 6.4. Foi observado que as corridas apresentaram tanto sulfetos de cálcio quanto espinélios, mas as primeiras, associadas a uma fração líquida menor na escória, tiveram uma correlação mais perceptível com a má lingotabilidade.

Aug 17, 2017

By Bernardo Martins Braga

O desgaseificador RH é um reator de refino secundário bem estabelecido. Nesse equipamento, gás inerte é usado para promover a circulação de aço entre a panela de aciaria e uma câmara de vácuo. A predição correta da dispersão de gás na perna de subida do RH é importante para a modelagem confiável do processo. O presente trabalho estudou a penetração de gás na perna de subida do RH por meio de modelos físico e matemático. No estudo, foram considerados apenas um ou dois bicos injetores e vazões de gás, por bico, entre 5l/min e 50l/min. Para as condições com um bico injetor, os resultados das duas abordagens mostraram boa concordância qualitativa. Já para as condições com dois bicos injetores, a concordância só foi satisfatória para vazões de até 30l/min por bico. Adicionalmente, os resultados obtidos indicaram que o problema de penetração de gás em modelos matemáticos de desgaseificador RH identificado na literatura está relacionado com erros numéricos e não com falhas na modelagem da física do problema.

Aug 17, 2017

By Paulo Sérgio Moreira

O tamanho de grão austenítico prévio é determinante na área de tratamentos térmicos dos aços, pois este parâmetro influencia sua microestrutura e propriedades. Para que o tamanho de grão possa ser medido, é necessário que antes se aplique métodos de contraste para sua revelação. A literatura relata, entre métodos desenvolvidos, dificuldades em se conseguir bons resultados em função deles serem susceptíveis a variações de composição química e histórico de processamento dos aços. Neste contexto, esse trabalho propôs métodos para a revelação dos contornos de grãos austeníticos prévios dos aços ABNT4340 e ABNT1030. Foram utilizadas duas técnicas: ataque químico e ataque térmico. Para a técnica de ataque químico, utilizou-se um reativo a base de ácido pícrico. Já na técnica de ataque térmico, as amostras foram austenitizadas de forma a promover uma oxidação controlada. Os resultados obtidos mostram o sucesso das técnicas, com destaque para o ataque térmico que se mostrou mais efetivo para o objetivo proposto. Foi possível mostrar que no ataque químico, o ajuste da concentração de HCl em função da composição química do aço é o ponto de maior importância, ao passo que no ataque térmico, a segregação química e a temperabilidade dos aços são relevantes para o sucesso da técnica.

Aug 17, 2017

By Fabrício Silveira Garajau

O sopro de oxigênio é a principal operação durante o processo de refino de aço em aciarias BOF (Basic Oxygen Furnace). Este sopro é feito por uma lança de injeção de oxigênio através de bocais supersônicos, que devem ser dimensionados para as condições específicas de operação, como por exemplo, vazões e pressões de oxigênio, altura de banho, altura da lança em relação ao banho, etc. O mau dimensionamento destes bocais tem influência direta no tempo e eficiência de processo, além de comumente resultar em desgaste prematuro dos bocais e na retirada do bico de operação. Este tipo de falha tem sido observado em bicos da Vallourec Brasil. No presente trabalho será apresentada a metodologia de estudos e resultados de análise metalográfica em amostras de um bico de lança usado pela da empresa, além de simulações CFD (Computational Fluid Dynamics) realizadas para se caracterizar o mecanismo de desgaste dos bocais. Estas informações foram utilizadas como base para o redimensionamento dos bocais, objetivando conter os impactos causados pelo desgaste.

Aug 17, 2017

By Caroline Gomes de Oliveira

Nas últimas décadas, as fibras naturais têm sido investigadas como uma alternativa para a utilização de fibras sintéticas, como material de reforço, tais como fibras de vidro. Algumas vantagens das fibras naturais são a menor densidade, biodegradabilidade e o fato de virem de fontes renováveis. Com o intuito de melhorar ainda mais as propriedades de compósitos de fibras naturais, investiga-se o desempenho de compósitos reforçados com tecidos de fibras naturais, uma vez que estes proporcionam um reforço multidirecional e permite a introdução de uma maior fração de volume de tecido. Neste trabalho, investigou-se a resistência à tração dos compósitos com matriz de poliéster reforçados com diferentes frações de volume de tecido de rami, que é uma das mais lignocelulósicas mais resistentes. Os espécimes foram testados em uma máquina universal de ensaios Instron. Os resultados mostraram um aumento na resistência à tração com o aumento da fração de volume de tecido.

Aug 17, 2017

By Foluke Salgado de Assis

Este trabalho visa apresentar alguns resultados obtidos através de ensaios balísticos realizados em sistemas de blindagem multicamada. Seguindo as especificações da norma americana NIJ 0101.06, foram realizados ensaios utilizando munição de calibre 7,62x 51 mm, que possui velocidade acima de 800 m/s. A blindagem multicamada utilizada possui como camada frontal uma pastilha hexagonal cerâmica (alumina dopada com 4% de nióbia), segunda camada de compósito de matriz poliéster reforçada com tecido de juta e como terceira camada uma placa de alumino 5052 H34. A utilização de compósitos poliméricos reforçados com fibras naturais em substituição às fibras de aramida é de grande interesse, pois além de desempenharem a mesma função no sistema de blindagem, possuem um valor de mercado bem menor. Com os resultados obtidos do ensaio balístico, os valores foram associados com o seu comportamento dinâmico utilizando o método do casamento de impedâncias.

Aug 17, 2017

By Betânia Mendes Sena

Neste trabalho é apresentada a influência de diferentes processos de tratamentos térmicos sobre as microestruturas e propriedades mecânicas resultantes em tubos de um aço sem costura do tipo API 5L. Após tratamentos térmicos, o material foi estudado em três condições diferentes: apenas laminado, normalizado e temperado e revenido, objetivando obter os graus X42R, X42N e X70Q, respectivamente. Ensaios de tração, dureza e impacto foram utilizados para caracterizar o comportamento mecânico dos diferentes graus do aço. Técnicas de microscopia eletrônica de varredura foram utilizadas para caracterizar as microestruturas resultantes dos tratamentos térmicos e as fractografias dos corpos de prova de tração e impacto. Os resultados mostram que tubos de aço sem costura do tipo API 5L não precisam ser de graus tão elevados quanto os tubos soldados, pois graus intermediários relativos aos tubos sem costura possuem propriedades mecânicas similares aos elevados graus de aço relativos aos tubos soldados, o que evidencia a vantagem da rota de fabricação de tubos sem costura.

Aug 17, 2017