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By Adauto Martins de Assis, Atan de Assunção Cardoso

Devido a sua alta demanda de produção e padrão de qualidade a indústria automotiva tem utilizado ao longo da história robôs nas mais diversas atividades como montagem, soldagem, pintura e inspeção. No intuito de levar esta realidade para a sala de aula de alunos de Engenharia Mecânica, foi desenvolvido um braço robótico didático, apresentando configuração semelhante à um modelo industrial, a ser utilizado como ferramenta de apoio ao ensino de robótica e outras disciplinas correlacionadas. Para isto, fez-se o uso associado da placa eletrônica Arduino e do software Matlab. Inicialmente foram obtidas as equações de cinemática direta e inversa. Os resultados mostraram que a posição teórica obtida apresentou um comportamento esperado conforme a metodologia adotada e o resultado experimental mostrou pequena variação de posição. Para a cinemática inversa, o tempo de resolução do conjunto de equações foi comparado à resolução do problema através de um método numérico. Com base nos resultados experimentais, foram feitas algumas sugestões de melhoria para o braço robótico didático e considerações relacionadas a acurácia de um robô industrial.

Oct 1, 2019

By Marco Vinicio Guamán Alarcón

O modelo do Gradiente de Tensão (SG) e a Teoria da Distância Crítica (TCD) são usados para estimar o limite de fadiga de corpos de prova com entalhes alongados, e essas estimativas são testadas em C(T) modificados submetidos a tensões cíclicas de amplitude constante com uma razão de tensão R = 0.1. Os valores medidos são comparados com as previsões feitas por ambos os modelos. As previsões do modelo SG estiveram mais de acordo com os resultados experimentais. Também foi demonstrado que o modelo SG é quase equivalente à TCD no caso de entalhes com raios grandes, quando a TCD usa o método do ponto. Para o caso de entalhes afiados, os valores dos limites de fadiga previstos pela TCD são mais conservativos que os previstos pelo modelo SG.

Aug 17, 2017

By Luis Bernardo Varela Jiménez

Amostras de aço inoxidável UNSS31803 duplex foram nitretadas sob plasma em atmosfera gasosa de 75% de nitrogênio e 25% de hidrogênio em temperatura de 400°C durante 20 horas. A microestrutura do material como recebido apresentava cordões de ferrita e austenita, alinhados no sentido da laminação, com aproximadamente 50% de cada uma das fases. A caracterização microestrutural foi feita por microscopia óptica, difração de raios X, MEV e EBSD. As propriedades mecânicas e tribológicas das superfícies tratadas foram avaliadas utilizando ensaios de microdureza e esclerometria linear instrumentada. As camadas obtidas na nitretação a plasma em baixa temperatura (LTPN) eram constituídas por ferrita expandida (aN) e austenita expandida (?N), com durezas de 1509 HV e de 1362 HV, respectivamente. Os ensaios de esclerometria linear mostraram que, num primeiro estágio, o indentador se movimenta sobre a camada nitretada, promovendo deformação plástica nas bordas do sulco, denotando a possibilidade de movimentação de discordância nas fases expandidas da camada nitretada. O coeficiente de atrito medido durante esse estágio ficou estável em torno de 0,05. Ao final do primeiro estágio houve início de formação de microtrincas, aumentando o coeficiente de atrito aparente. A transição para o 2º estágio ocorre com formação de microtrincas cuja densidade aumenta com o aumento da profundidade de risco. Nesse estágio o coeficiente de atrito cresce linearmente com o tempo e profundidade de risco, o número de microtrincas cresce e as microtrincas observadas são predominantemente transgranulares, típicas de falha coesiva da camada. Foram observadas, também, microtrincas intergranulares que causam o destacamento individual de pequenos grãos de ferrita e/ou austenita expandida. No terceiro estágio de riscamento o coeficiente de atrito aparente tende a se estabilizar em torno de 0,16. O ensaio de esclerometria linear realizado no aço como recebido apresenta coeficiente de atrito sempre crescente até atingir um valor em torno de 0,21.

Aug 8, 2018

By Adriana Baldessin Costa

Na etapa de flotação de minérios finos de ferro, usa-se como agente depressor o gritz de amido de milho. Tal produto orgânico para ser usado como reagente precisa ser gelatinizado para permitir que os grânulos do amido tenham capacidade de absorver água quando molhados ou expostos à umidade. Este processo pode ocorrer por efeito térmico através de água aquecida ou por um ativador térmico como soda cáustica, sendo o último usado na planta Casa de Pedra. Visando aperfeiçoar a preparação/gelatinização do amido de milho buscaram-se auxiliares químicos para reduzir a presença de grumos suspensos (amidos não gelatinizados), aumentar a eficiência da ação depressora e garantir maiores ganhos de recuperação metalúrgica do metal de interesse. O trabalho contemplou estudos com um agente auxiliar denominado SOFTEX 2011 da empresa TENSAC. Os testes foram feitos em escala de bancada com substituição da massa total de água usada na 1ª gelatinização do gritz de milho (solução com 10% de sólidos) pelo reagente SOFTEX 2011 nas proporções de 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5 e 4,0%. Os primeiros resultados demonstraram ganhos significativos em recuperação metalúrgica e uma melhor seletividade das espécies minerais. Fisicamente, observou-se boa transparência nas suspensões do gritz de amido de milho gelatinizado através de um aspecto como gel.

Aug 1, 2018

By Lucas Kling e Silva

A deformação plástica de aços acompanha mudanças irreversíveis da microestrutura, que podem ser consideradas como o estágio inicial do processo de fratura. No entanto, detectar, monitorar e avaliar previamente, estados de dano e pequenos defeitos, de forma não destrutiva, ainda se mostra desafiador. Foi reportado na literatura o fenômeno do surgimento espontâneo de fracos campos magnéticos em aços estruturais e em oleodutos, que são originados devido a tensões mecânicas heterogêneas ou térmicas. Esta observação não é associada com transformações de fase induzidas por deformação e parece ser uma ferramenta promissora para a caracterização prévia de danos em aços ferromagnéticos. Para proporcionar uma melhor compreensão das bases físicas deste processo, foram observadas as microestruturas magnéticas de tais materiais e as mudanças ocorridas nos domínios magnéticos dos mesmos após sofrerem deformação plástica. Para isto foi utilizado um meio de solução coloidal com partículas superparamagnéticas na escala nanométrica (ferrofluido) que proporcionou, através da técnica Bitter, observar não apenas uma mudança de tamanho dos domínios magnéticos do material, mas também modificações em sua morfologia. Foram estudados neste trabalho aços ferríticos com as respectivas concentrações de carbono em sua composição: 0.08%; 0.22% e 0.45%.

Oct 30, 2017

By Lucas Kling e Silva

A deformação plástica de aços acompanha mudanças irreversíveis da microestrutura, que podem ser consideradas como o estágio inicial do processo de fratura. No entanto, detectar, monitorar e avaliar previamente, estados de dano e pequenos defeitos, de forma não destrutiva, ainda se mostra desafiador. Dubov reportou o fenômeno do surgimento espontâneo de fracos campos magnéticos em aços estruturais ferríticos em oleodutos, que são originados devido a tensões mecânicas heterogêneas ou térmicas. Esta observação não é associada com transformações de fase induzidas por deformação e parece ser uma ferramenta promissora para a caracterização prévia de danos em aços ferromagnéticos. Para proporcionar uma melhor compreensão das bases físicas deste processo, foram observadas as microestruturas magnéticas de tais materiais e as mudanças ocorridas nos domínios magnéticos dos mesmos após sofrerem deformação plástica. Para isto foi utilizado um meio de solução coloidal com partículas paramagnéticas na escala nanométrica (ferrofluido) que proporcionou, através da técnica Bitter, observar não apenas uma mudança de tamanho dos domínios magnéticos do material, mas também modificações em sua morfologia. Foram estudados neste trabalho aços ferríticos com as respectivas concentrações de carbono em sua composição: 0,12%; 0,17% e 0,45%.

Aug 16, 2017

By Rodrigo Seara Martins

Foram realizados testes industriais com cerca de uma tonelada de pó fluxante com teor de flúor da ordem de 1,0%, denominado ultrabaixo teor de flúor (UBF). O testes foram realizados em 29 corridas de aços com baixo teor de carbono acalmados ao alumínio (AA BC) na Aciaria 2 da Usiminas em Ipatinga. Ao longo do processamento industrial, os dados operacionais foram analisados, coletadas amostras para avaliação das propriedades físico-químicas da escória líquida e as válvulas submersas foram separadas para medir a taxa de desgaste. Tanto as caracterizações realizadas quanto o desempenho industrial evidenciaram que as propriedades relativas à taxa de fusão, lubrificação e cristalização estão de acordo com as necessidades operacionais para a produção de aços AA BC. Por fim, os resultados de desgaste da válvula submersa mostram um ganho significativo com o uso do pó fluxante UBF. A taxa média de desgaste foi aproximadamente 40% inferior à obtida com o uso do pó fluxante comercial (teor de flúor na ordem de 7,5%).

Aug 17, 2017

By Artur Camposo Pereira

Este trabalho tem como objetivo avaliar a microestrutura de cerâmica de argila incorporada com um lixo na forma de lodo gerado durante o tratamento de efluentes de uma indústria de fabricação de papel. A microestrutura de cerâmica incorporada com 0 e 10% em peso de lixo, e depois disparada a 600°C, foi avaliada por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e difração de raios X. Os resultados mostraram que o desperdício altera a microestrutura da cerâmica argilosa aumentando a porosidade, bem como formando novas fases cristalinas, principalmente com compostos de cálcio.

Oct 30, 2017

By Samuel Soares Queiroz

O presente trabalho realiza um estudo das propriedades mecânicas de metais de solda de alta resistência obtidos pelo processo de soldagem GMAW com diferentes condições de soldagem. Foram soldadas juntas multipasses pelo processo GMAW, com preaquecimento de 150°C e 250°C, corrente contínua, posição plana e aporte térmico médio de 1,4kJ/mm. Após a soldagem, realizaram-se ensaios mecânicos e metalográficos em corpos-de-prova retirados integralmente do metal de solda depositado, tanto na condição de como soldado quanto após tratamento térmico a 600°C por 1 hora. Os resultados mostraram que a tenacidade ao impacto experimentou uma redução substancial após o tratamento térmico.

Aug 17, 2017

By José Ricardo Nunes de Macedor

Com o crescente zelo ambiental, os polímeros biodegradáveis ganharam importante papel no mercado mundial. Em especial, o amido é um destaque por apresentar preço baixo e alta demanda, contudo possui grande fragilidade mecânica e os seus filmes são muitos hidrofílicos. Outro importante polímero biodegradável é o poli(ácido lático) que possui, alta resistência mecânica e transparência, quando comparado com o amido termoplástico, permitindo sua aplicação em embalagens alimentícias. Contudo, o PLA ainda possui custo elevado, quando comparado ao amido e até commodities, como o PET, PP e PE. Estudos com algodão, material em grande produção e baixo custo, retratam ganhos nas propriedades mecânicas sem perda da biodegradabilidade em compósitos. Assim, este trabalho objetivou preparar, por meio de homogeneizador termocinético KMixer e prensa térmica, placas de compósitos de PLA contendo amido (0, 3 e 5% m/m) e fibras de algodão in natura processadas (0, 10 e 20% m/m). As amostras foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), ângulo de contato estático e ensaios mecânicos (módulo de Young, resistência à tração e alongamento na ruptura). As análises mostraram que a adição de fibra de algodão compensa a perda de resistencia à tração ocasionada pela adição de TPS. Tanto a fibra como o amido aumentaram a molhabilidade do compósito.

Aug 8, 2018

By Gabriel Grasselli Lorençon

Com a crescente utilização de aços inoxidáveis duplex na indústria petroquímica, química, de celulose e entre outras, motivada em grande parte pelas propriedades mecânicas e de resistência à corrosão apresentadas por estes materiais. Por se tratar de um material com altos teores de elementos de liga e ser composto por duas fases, ferrita e austenita, se faz necessário grandes cuidados na sua soldagem e um aprimoramento dos conhecimentos deste material quando submetido a este processo. Para tal, o presente trabalho denota um estudo da microestrutura de um aço inoxidável duplex após a sua soldagem pelo processo MIG pulsado, sendo aplicada uma energia durante a soldagem de 1,0kJ e adotada uma temperatura entre os passes de soldagem de 150oC. Também foram analisados os percentuais de ferrita e austenita, foi efetuada a contagem de fases do metal base e também da zona afetada pelo calor (ZAC). Foram encontrados na ZAC além da fase austenita secundária, uma fase intermetálica que possivelmente se trata de nitretos de cromo. Apesar do metal base estar com uma proporção ferrita/austenita aproximadamente igual, na ZAC houve um desbalanceamento entre as fases, onde a predominância foi de grãos de ferrita.

Aug 17, 2017

By Samuel Filgueiras Rodrigues, Sebastião Raimundo de Jesus Belém leitão Filho, Gedeon Silva Reis, Eden Santos Silva

Nesse trabalho estudou-se o retardo na cinética de amaciamento estático do aço inoxidável austenitico ASTM F-1586 (ISO 5832-9) usado na confecção de implantes ortopédicos, por meio de ensaios de torção a quente isotérmico em duplo passe. Inicialmente as amostras foram aquecidas por indução até a temperatura de 1250 oC e mantidas por 300 s para solubilização, em seguida resfriadas até a temperatura de deformação (Tdef), que variou de 1000 a 1200 oC, com passes de deformações de ε1 = ε2 = 0,30, taxa de deformação de 1,0 s-1 e tempo entre passes (tp) variando entre 0,1 – 1800 s, simulando um processo de forjamento a quente industrial de um dispositivo ortopédico. Os resultados da simulação física do processamento termomecânico indicaram que 60 % do amaciamento dá-se por recuperação estática (SRV), com moderado valor de energia de falha de empilhamento (γEFE ~ 69 mJ/m2) do aço e tempo de encubação pra iniciar a recristalização estática (SRX) maior que 10 s abaixo de 1100 oC com formação de patamares nas curvas de amaciamento Xs vs tp, indicando atraso na cinética de recristalização estática (SRX) resultante do efeito dos precipitados da fase Z (NbCrN) induzidos por deformação nos contornos dos grãos austeniticos.

Nov 18, 2019

By Vinícius Cunha de Souza

Dispositivos atuatores com componentes de ligas de NiTi podem ter seu desempenho modificado quando submetidos a distintas taxas de aquecimento e/ou resfriamento resulte numa transformação de fase. Por outro lado, por norma, as temperaturas de transformação de fase (início, pico e fim) devem ser estabelecidas a partir de taxas fixas de 10ºC/min (tanto no aquecimento como no resfriamento) através da técnica de Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), sem levar em conta a dinâmica do material durante a transformação em aplicações reais. O presente trabalho procura observar a transformação de fase do material avaliando a capacidade de resposta do mesmo, quando submetido a ciclos em um DSC sob diversas taxas de resfriamento e aquecimento, entre 1 e 10ºC/min em uma liga de NiTi rica em Ti, com formação de fase R durante o resfriamento e/ou aquecimento. Os resultados de DSC foram submetidos a um tratamento de dados com o intuito de melhor determinar as temperaturas de transformação de fase associadas as frações transformadas. Pode-se verificar que valores de taxas de resfriamento e de aquecimento superiores a 7°C/min permitem que ocorra uma tendência para um incremento do intervalo entre as temperaturas de início e fim das transformações direta e reversa.

Aug 16, 2017

By Alisson Paulo de Oliveira

Incentivado pela diversificação dos produtos em aço, a demanda por graus cuja composição química esteja próxima da faixa peritética, tais como os aços HSLA (High Strength Low Alloy) e AHSS (Advanced High Strength Steel), tem aumentado. As crescentes exigências nas propriedades mecânicas e a redução de custo nas ligas são as razões para que esses aços sejam projetados próximos à faixa peritética, com o teor de carbono entre 0,09 e 0,16%. A produção de placas do aço ASTM A588-B, com o teor de carbono visado igual a 0,10%, apresentava expressiva variação do Nível de Aço no Molde (Ou Mould Level Fluctuation, MLF), aumentando a probabilidade de ocorrência de “Break-Out” (Rompimento de Pele) e a redução da qualidade de superfície das placas, com eventual ocorrência de Trincas Longitudinais. Outra limitação é a impossibilidade de troca de largura das placas, dependente da estabilidade do processo de Lingotamento Contínuo. Serão discutidas as ações tomadas visando a redução do MLF, baseada em alterações no Projeto de Liga, a comparação entre variáveis-chave do processo de Lingotamento Contínuo de Placas em dois cenários de Projeto de Liga além dos impactos em características de Propriedades Mecânicas do produto laminado, no caso bobinas processadas em Laminador Steckel.

Oct 30, 2017

By Jetson Lemos Ferreira

A Usiminas vem procurando fornecer aços de menor espessura ao mercado automotivo, com graus de resistência cada vez mais elevados, destacando-se os Advanced High Strength Steels (AHSS). Contudo, até então, a aplicação desses aços tem sido destinada basicamente em aplicações em peças de segurança e de reforço estrutural dos veículos. Visou-se nesse estudo avaliar, em escala laboratorial, a aplicabilidade em painel exposto de um AHSS referente ao grau DP450 em termos de conformabilidade e de desempenho, tendo como referência aços Interstitial Free (EC180) e Interstitial Free High Strength (IFHSS220). Foi verificado que o aço DP450 apresenta características mecânicas favoráveis ao processo de estampagem de componentes automotivos expostos. Para fatores que podem limitar sua utilização, tais como a flangeabilidade e o retorno elástico, foram propostas alternativas de processamento, as quais resultaram na maximização da conformabilidade do material e em melhor fixação de forma. Em termos de aplicação, verificou-se que o aço DP450 exibiu uma resistência à indentação, avaliada pela profundidade da impressão permanente, em torno de 43% e 31% superior à dos aços EC180 e IFHSS220, respectivamente.

Aug 17, 2017

By Alexandre Silva Guimarães

O presente trabalho avaliou o comportamento de extração dos metais cálcio, magnésio e níquel, contidos em licores sintéticos sulfúricos, utilizando-se o extratante Cyanex 272 (0,64 mol/L) e misturas entre Cyanex 272 (0,64 mol/L) e ácido versático (0,53 mol/L). Os resultados revelaram que a adição de ácido versático ao Cyanex 272 provocou um aumento nas extrações de cálcio, que atingiram cerca de 40% em pH = 5,1, decrescendo com a elevação do pH do licor até atingir aproximadamente em 15% pH = 5,9. As extrações de níquel (em torno de 80% em pH = 7,1) foram favorecidas, enquanto as extrações de magnésio permaneceram em torno de 75-80%, numa faixa de pH entre 6,0 e 7,0, em comparação com a utilização de apenas Cyanex 272 como extratante. O níquel pode ser separado dos metais cálcio e magnésio, pela mistura dos extratantes nas concentrações estudadas, em pH = 5,1, utilizando-se de 2 a 3 estágios de contactação.

Aug 7, 2018

By Rafael Humberto Mota de Siqueira

A conformação a laser (Laser Beam Forming – LBF) é um processo mecânico sem contato realizado pela introdução de tensões térmicas na superfície de um material com laser, a fim de induzir a deformação plástica. Neste estudo, foram realizadas conformações em chapas de 1,6 mm de espessura, de alumínio de alta resistência, classe AA6013-T4, com uso de um laser de Yb-fibra operando em modo contínuo. A potência do laser foi variada entre 200 e 1000 W e a velocidade entre 3 e 30 mm/s, com o feixe desfocalizado em 5 mm sobre a superfície da chapa. O ângulo de dobramento das chapas variou entre 0,1 e 2,5° por passe, dependendo das condições experimentais. Na condição de maior ângulo, 1000 W e 30 mm/s, a poça de fusão atingiu 0,6 mm de profundidade, porém sem alterar a microestrutura da parte inferior da chapa. Em todas as condições, a dureza se manteve constante em aproximadamente 100 HV, sendo semelhante ao material de base. Para verificar a aplicabilidade do método, foram desempenadas chapas previamente soldadas na configuração T. O método mostrou-se eficiente em corrigir o empenamento de chapas com inclinação de até 5°.

Aug 16, 2017

By Lincoln Silva Gomes

Processos metalúrgicos durante soldagem provocam tensões residuais em peças soldadas. Recentemente foi observado um efeito de redistribuição das tensões residuais de soldagem num período de até duas semanas após o termino do processo de soldagem. Existe hipótese nossa que esta redistribuição das tensões está associada a mudança na microestrutura que ocorre no material após do processo de soldagem. Para provar esta hipótese, uma simulação física dos ciclos térmicos do processo de soldagem foi realizada utilizando a simulação física termo-mecânica (GLEEBLE). Através da técnica de microscopia eletrônica de varredura associada a técnica de difração de elétrons retroespalhados (MEV–EBSD) foi observada a variação da misorientação dos grãos e mudanças na microestrutura do material nos primeiros dias após soldagem, acompanhada de redistribuição das tensões residuais.

Aug 17, 2017

By Izabelle Lannes Salgueiro Ferreira

Este trabalho teve como finalidade aumentar o índice de rendimento metálico no processo de laminação à quente de aços longos no Laminador Demag, visando reduzir as perdas metálicas com maiores impactos no processo, com foco nas barras laminadas por barras perdidas. Mediante ao cenário atual da economia brasileira, o índice do rendimento metálico no processo de laminação representa um dos maiores impacto no custo de transformação do produto acabado. Para isso dividiu se o trabalho em duas fases, com aplicação da metodologia Seis Sigmas, que consiste em atuar nos problemas de forma ordenada, através da matriz de esforço x impacto. Seis sigmas é um mecanismo utilizado em melhorias de processos em geral, como forte característica identifica os parâmetros mais relevantes e influentes na geração de perdas metálicas no processo de laminação, no qual nos norteou a elaborar um plano de ação de forma sólida, ou seja, ações com menor esforço e maior impacto com foco nas causas fundamentais. Com a implementação do plano de ação, houve um aumento de 0,72% no índice do rendimento metálico para uma produção 178kt no ano 2015, com crescente melhora na performance das barras laminadas dos produtos do laminador Demag.

Aug 17, 2017

By Willy Ank de Morais

Para se determinar as propriedades mecânicas de uma junta soldada torna-se necessário conhecer as propriedades mecânicas do metal de adição decorrente de um processo de soldagem. O objetivo desse trabalho foi verificar as propriedades mecânicas de uma solda MAG elaborando e qualificando um procedimento de soldagem. Para isso foi utilizado quatro ensaios mecânicos: tração, macrográfia, micrografia e dureza. Foi estipulado o limite de escoamento, de ruptura, o alongamento e a estricção; macrográfico, determinou-se, a olho nu, a zona fundida, a zona de ligação, a zona termicamente afetada e o metal de base; micrográfico, tração, definiu-se os componentes microestruturais da solda e do metal de base; dureza e foi estabelecida a tenacidade da solda e do metal de base.

Aug 16, 2017