Engenharia de Materiais e Nanotecnologia - Dissertações - EE Higienópolis
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- DissertaçãoAvaliação das propriedades mecânicas e metalúrgicas de tubo de aço carbono com costura para aplicações industriaisSouza, Sebastião José de (2023-08-10)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Tubos de aço são utilizados em diversas aplicações, como na indústria moveleira, construção civil, sucroalcooleira, autopeças, entre outras. Os tubos, dependendo de sua aplicação, devem atender às exigências para o uso, especialmente para suportar tensões mecânicas a que a estrutura será submetida. No processo de fabricação dos tubos, após a conformação, os tubos são soldados, em geral pelo processo por resistência elétrica (ERW), em que uma corrente elétrica necessária para o aquecimento é transmitida para o metal a ser soldado por meio de uma bobina de indução, que envolve o metal sem tocá-lo. Neste trabalho, foram avaliadas três diferentes condições de soldagem para a fabricação de tubos de aço a partir de chapa AMT TUB 235. Os resultados mostraram que a condição de maior potência e maior velocidade apresentou os melhores resultados nas propriedades mecânicas. - DissertaçãoComparação da microestrutura e das propriedades mecânicas do aço sae 4140 submetido a tempera e revenimento convencional e por indução por meio de uma simulação por dilatometriaSilva, Bryan Miyahara Moraes (2023-08-03)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
No processo de fabricação de rolamentos para turbinas eólicas, a etapa de tratamento térmico exige controle minucioso de parâmetros, a fim de se obter um produto com propriedades específicas e adequadas para sua aplicação, sendo a dureza uma das principais propriedades consideradas. Entre os métodos de tratamentos térmicos um que vem recebendo destaque na indústria é o tratamento térmico por indução, por apresentar aquecimento simétrico, uniforme e rápido das peças, promovendo ganho em tempo de produção, consequentemente, quantidade de peças produzidas. O presente trabalho tem como objetivo geral desenvolver e avaliar um processo para realizar a têmpera e o revenimento por indução do aço SAE 4140, comparando as microestruturas e propriedades mecânicas entre os processos de têmpera e revenimento por meio de uma simulação de tratamento térmico convencional e por indução por dilatometria. A caracterização do aço foi realizada por meio de microscopia ótica, ensaio mecânico de microdureza (HV), difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura. As caracterizações das amostras sub-zero proporcionaram a escolha da taxa de resfriamento utilizada nas demais amostras somente temperadas e temperadas e revenidas. Nas quais mostraram picos característicos do aço SAE 4140 nos difratogramas de todas as amostras, uma microsestrutura constituída de martensita em forma de ripas para as amostras temperadas e martensita revenida nas amostras temperadas e revenidas e uma microdureza igual ou muito semelhante independente dos diferentes parâmetros utilizados nas amostras temperadas e revenidas. - DissertaçãoAdsorção e difusão de lítio em polissulfeto de nióbio bidimensional (NbxSy)Sobottka, Victor Lima (2022-08-04)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
As buscas por novos materiais para baterias de íon-lítio são essenciais para atender a demanda de armazenamento de energia na sociedade atual, portanto este trabalho investigou diferentes fases do material NbxSy por meio da teoria do funcional da densidade (DFT). Nosso estudo mostrou uma forte ligação do lítio aos materiais bidimensionais, mesmo com o aumento da quantidade de íons de lítio. A energia de barreira para a difusão de um Li+ variou de ~ 0,74 eV à ~ 0,01 eV. O estado eletrônico apresentou comportamento metálico para materiais pristinos e foi mantido com o aumento da litiação. Os estudos indicam que entre as diferentes fases NbxSy a fase Nb2S demonstrou através das propriedades de difusão que são bons candidatos para aplicação em eletrodos de baterias de íon-lítio. - DissertaçãoCaracterização de falha em discos de freio em ferro fundido cinzento aplicado em veículos de competição e testes de bancada em discos convencionais para melhora de material pela adição de nióbioHenriquez, Timóteo Nathan Macedo (2023-02-27)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
O principal material utilizado nos sistemas de frenagem é o ferro fundido cinzento, devido às suas propriedades térmicas, lubrificação sólida e resistência mecânica. Com as contínuas mudanças das exigências do mercado consumidor quanto à eficiência energética e a emissão de gases poluentes somados a evolução do desempenho de veículos automotores, é necessário que seja apresentado uma alternativa para a redução de massa dos discos de freio sem que se tenha perda de eficiência de frenagem, durabilidade do produto e que atendam os requisitos técnicos exigidos pelos órgãos governamentais, ou as condições severas de funcionamento nas pistas de corrida. Como contribuição para o entendimento da resposta dos materiais com os quais se fabricam os discos de freio, realizou-se um estudo de caso em disco falhado em competição da Stock Car Pro Series Brasil, monitorado por telemetria abrangendo condições dinâmicas bem como acompanhamento da temperatura do disco ao longo de toda competição. Estudou-se a topografia na pista de frenagem do disco (contato com a pastilha de freio) além de análise da microestrutura tanto por microscópio óptico como eletrônico de varredura e raio-x da superfície atritada e não atritada. A partir destas técnicas experimentais, constatouse que na região atritada ocorria um processo de transformação de fases produzindo um microconstituinte, denominado nanoperlita. Realizaram-se também testes tecnológicos de fadiga térmica em material similar ao do disco analisado, apoiando-se também na literatura técnica industrial com resultados de ensaio acelerado de desgaste em ensaio Krauss. A análise dos resultados destas condições de carregamento (disco falhado; ensaio Krauss; fadiga térmica), indicam que a falha do disco em competição foi decorrente principalmente de carregamento mecânico cíclico associado à mudança de fase no aquecimento e resfriamento (mudança localizada de volume), mesmo assim a trinca não apresentava ramificação o que se traduz por menor colaboração da fadiga térmica na falha. Para o ensaio Krauss percebem-se ramificações da trinca principal, o que sugere uma maior contribuição da ciclagem térmica ao carregamento mecânico na formação da trinca. No teste tecnológico de fadiga térmica a superfície apresentou uma superfície com rendilhado de trincas. Os testes de fadiga térmica foram realizados em ferro fundido cinzento perlítico similar ao disco falhado, e o mesmo material com adição de 0,8 % de nióbio, não apresentaram diferenças perceptíveis, o que aumenta a chance de se utilizar o nióbio em teor mais elevado do que o praticado na indústria para redução da taxa de desgaste sem prejuízo em termos de fadiga térmica. Por fim sugere-se um aumento de porcentagem de silício para se evitar a ocorrência de austenitização nos discos utilizados em aplicações severas. - DissertaçãoAvaliação tribológica de filmes de TiN dopados com cobre 4. depositados pela técnica magnetron sputteringPereira, Felipe Muniz do Amaral (2023-02-16)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Revestimentos superduros vêm sendo estudados há algum tempo, e entre os quais os filmes finos de TiN têm recebido especial atenção por apresentarem características mecânicas aprimoradas e ao mesmo tempo serem economicamente viáveis. Estudos apontam que, ao serem dopados com outros elementos, como o Cu, Ag, Au, Ni, Si e B, tais revestimentos apresentam a formação de um nanocompósito que pode ocasionar a modificação de suas características. Assim, neste trabalho, uma série de filmes finos de TiN foram depositados sobre aço 4340 pela técnica magnetron sputtering, variando a polarização do substrato entre +30 e -30 V. Foram produzidas amostras com e sem a incorporação de cobre em sua composição No processo de deposição foi usado um alvo de Ti (com pureza de 99,99%) e, simultaneamente, um alvo de Cu (com 99,99% de pureza). Além dos processos químicos de limpeza, as amostras foram submetidas ao processo conhecido como plasma etching, para a remoção de óxidos na superfície e imediatamente antes de se iniciar o processo de deposição. O alvo de Ti foi acoplado a uma fonte RF enquanto o alvo de Cu a uma fonte DC, as potências utilizadas foram de 70W e 3W, respectivamente. Como gases de trabalho foram utilizados o Ar (99,999% de pureza) e o N2 (99,999% de pureza) e a pressão total das deposições foi de 7,0 mTorr em média, com tempo total de deposição de 90 minutos para cada amostra. Os resultados indicam que quando uma estrutura cristalina de cobre está ligada ao nitreto de titânio há um aumento das características mecânicas do filme depositado.