12. Materiais e Metalurgia

CIBEM-2017-Capa

O CIBEM constitui um fórum de discussão que abrange desde os temas mais clássicos, aos mais atuais (biomecânica, novos materiais, nanotecnologias, microfluídos, novas fontes energéticas, novos conceitos de desenvolvimento de produtos, modelações avançadas, manufatura digital) suscitando grandes desafios aos profissionais, como por exemplo a interação e integração com outras engenharias que os novos ambientes baseados na Indústria 4.0 requerem.

A transformação digital a que assistimos suscita desafios interessantíssimos à Engenharia Mecânica. Os profissionais de Engenharia Mecânica, particularmente os oriundos do espaço Ibero-americano, são agentes determinantes para a operacionalização dessa transformação, a qual potenciará a aceleração do desenvolvimento dos países desta importante região. Criando novos produtos, novos processos produtivos ou novos materiais, os Engenheiros Mecânicos concretizam a Inovação!

Áreas Temáticas

A. Ciências Aplicadas

12. Materiais e Metalurgia

     OPTIMIZACIÓN DEL CONFORMADO DE LA ALEACIÓN DE MAGNESIO AZ80

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

La simulación del conformado de materiales a elevadas temperaturas homologas permite reducir costes y mejorar las propiedades finales del producto acabado. En los últimos años, el empleo de las aleaciones de magnesio dentro del sector aeronáutico y del automóvil ha aumentado debido a la necesidad creciente de disminuir peso, manteniendo buenas propiedades específicas, y permitir el perfecto conformado de los componentes. El problema es que los parámetros de conformado tienen valores muy específicos y pequeñas variaciones producen piezas con grietas o malas propiedades mecánicas. El presente trabajo estudia el comportamiento de la aleación de magnesio AZ80 mediante ensayos de compresión rápida a las temperaturas y velocidades de deformación usuales para forjar piezas de la industria del automóvil. Con los valores obtenidos se obtienen las ecuaciones constitutivas de Garofalo y las condiciones de estabilidad de Lyapunov a partir de las cuales se dan los valores óptimos de conformado minimizando el peligro de grietas. Para velocidades de deformación comprendidas entre 8.7 y 20 s-1 (ln entre 2.16 y 3) le corresponden unas temperaturas óptimas de conformado comprendidas entre 570 y 586 K respectivamente. Por otra parte, se debe realizar un enfriamiento relativamente rápido para evitar un crecimiento excesivo de grano.

Palavras chaves: Aleaciones de Magnesio; Conformado; Garofalo; Lyapunov

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     M. Carsí, F. Carreño, O.A. Ruano


     CARACTERIZACIÓN FÍSICO-QUÍMICA DE ARCILLA UTILIZADA EN LA FABRICACIÓN DE BLOQUES H-10 EN UNA LADRILLERA DE OCAÑA NORTE DE SANTANDER

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Actualmente las cerámicas están consideradas como un mineral arcilloso, el cual está compuesto principalmente por una mezcla de alumino-silicatos y otros componentes cerámicos y orgánicos. Para caracterizar arcillas se pueden emplear los siguientes laboratorios que son los más importantes: Granulometría, límites de Atterberg, determinación composición química, difracción de rayos X (DRX), fluorescencia de rayos X (FRX) y análisis térmogravimetricos. Además de ensayos físicos con la finalidad de tener en cuenta las propiedades de la arcilla. Lo cual brinda una aproximación semi-cuantitativa a la composición mineralógica de las arcillas. Por lo anterior, es de gran importancia realizar estas caracterizaciones, debido a que la materia prima (la arcilla), es el parámetro principal que incide directamente en la calidad de los bloques H-10 elaborados actualmente por la empresa. Los datos que se comprobaran experimentalmente a nivel laboratorio, los resultados demuestran que se pueden realizar diferentes mezclas con la finalidad de optimizar el proceso productivo.

Palavras chaves: Arcillas, Bloques H-10, Fisicoquímica, Caracterización, Cerámica.

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     Ricardo García León, Eder Flórez Solano, Rafael Bolívar León


     ESTUDO DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DA LIGA A1-Mg-Si 6005A SOLUBILIZADA E ENVELHECIDA

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

A possibilidade de crescimento da utilização de ligas de alumínio em substituição aos materiais ferrosos no ramo automobilístico tem ocorrido em função da excelente resistência à corrosão e elevada razão resistência mecânica/peso. A liga de alumínio 6005A (Al-Si-Mg) é uma possível candidata a essas aplicações. O objetivo deste trabalho é investigar o comportamento mecânico, principalmente fadiga, da liga de alumínio 6005A solubilizada e envelhecida. O tratamento térmico de solubilização a 545ºC/30 min seguido de resfriamento em água e o posterior envelhecimento a 185ºC/ 4 h apresentou o maior valor de resistência mecânica da liga. Esta condição foi a escolhida para o estudo do comportamento mecânico em fadiga da liga. A liga solubilizada e envelhecida apresentou uma microestrutura de grãos equiaxiais com uma distribuição heterogênea ao longo da seção transversal da barra. O estudo de fadiga da liga foi realizado em uma máquina de ensaios de fadiga flexo-rotativa de ciclo reverso tensão-compressão (R=-1) à temperatura ambiente. A curva SN apresentou características típicas de materiais não ferrosos. Para ciclos de tensão em fadiga de 107 MPa, o corpo de prova suportou um número de ciclos superior a 107 antes de romper. As superfícies de fratura dos corpos de prova ensaiados em fadiga foram analisadas por microscopia ótica e eletrônica de varredura. Para tensões elevadas em fadiga foram observadas marcas de catraca nas bordas do corpo de prova e fratura final numa extensa região central. Na superfície de fratura em fadiga com aplicação de tensões elevadas são observados alvéolos de cisalhamento com precipitados no seu interior e também fratura transgranular com a presença de estrias e clivagem. Na superfície de fratura de corpos de prova ensaiados em fadiga com baixas tensões foram observadas trincas integranulares e transgranulares, alvéolos e estrias características de deformação plástica.

Palavras chave: ligas de alumínio, fadiga, solubilização, envelhecimento

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     Guilherme Bruno Barroso Bonfitto, Antonio Augusto Couto, Jan Vatavuk, José Fernando Paz Gonzalez


     EFEITO DO COBRE E DO MAGNÉSIO NA MICROSESTRUTURA DE LIGAS Al-19%Si FUNDIDAS POR CENTRIFUGAÇÃO

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Este estudo objetiva entender a migração das partículas de Silício (β) primário e de Mg2Si em matriz de Alumínio, rumo a parede interna de tubos fundidos por centrifugação horizontal, adicionando-se Cobre e Magnésio em até 5% em massa. O efeito esperado na inclusão do cobre em até 5% em massa na liga é modificar a densidade do líquido, visando aumentar a segregação das partículas de Silício (β) primário e de Mg2Si para a parede interna do tubo centrifugado. Definiu-se parametrizar a rotação de centrifugação em 1700 RPM, considerando os resultados positivos de outras pesquisas realizadas neste sentido, efetuando o estudo nas ligas de composição Al-19%Si sem e com até 5%Cu e até 5%Mg. Iniciou-se com a fundição por centrifugação horizontal de um tubo na composição de liga Al-19% Si, continuado por outra na composição Al-19%Si-5%Mg-5%Cu e finalizado na composição Al-19%Si-2,5%Mg-2,5%Cu, sem adição de refinadores e modificadores de grãos. No tubo de composição Al-19% Si, obteve-se como resultado a formação do eutético e Silício (β) primário, sendo a migração de Silício (β) rumo a face interna do tubo no início de vazamento 35,49%, no meio 34,69% e no final 40,90%. Por outro lado, na composição de liga Al-19%Si- 5%Mg-5%Cu, obteve-se a formação das fases Silício (β) primário e do intermetálico Mg2Si, como migração de silício no início de vazamento 43,15%, no meio 44,43% e no final 46,40%, sendo que para o Mg2Si houve uma migração de 3,53% no início de vazamento, 3,31% na região central e 3,27% no final do tubo. No tubo de composição Al-19%Si-2,5%Mg-2,5%Cu, obteve-se a migração de Silício (β) no início de vazamento de 42,79%, no meio 41,41% e no final 40,01% enquanto que, o Mg2Si migrou em 0,86% no início de vazamento, 3,52% na região central e 3,48% na região final de vazamento.

Palavras chaves: Segregação de Partículas, Mg2Si, Fundição por Centrifugação.

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     Chester Contatori, Antonio Augusto Couto, Jan Vatavuk, Arnaldo A. Ciquielo Borges, Nelson Batista de Lima, Renato Baldan


     EFEITO DO JATEAMENTO COM GRANALHAS DE AÇO NA TENSÃO RESIDUAL E NA FADIGA DA LIGA DE ALUMÍNIO AA6082 SOLUBILIZADA E ENVELHECIDA

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

As ligas da série 6xxx (Al-Mg-Si) pela sua razoável resistência mecânica e excelente ductibilidade são muito utilizadas na obtenção de perfis extrudados. Neste sentido este trabalho tem por objetivo estudar os efeitos do jateamento com granalhas de aço na tensão residual e no comportamento mecânico em fadiga da liga de alumínio 6082 extrudada, solubilizada e envelhecida. O tratamento térmico de solubilização foi realizado a 560ºC, seguido de envelhecimento a 185ºC durante 5 h. Foram realizados jateamentos com esferas de aço em diversas condições e medidas as tensões residuais nas superfícies afetadas. A medição da tensão residual foi realizada por difração de raios-x pelo método do sen2ψ. Para uma dada condição foi obtido o perfil da tensão residual em profundidade. A análise microestrutural evidenciou a presença de grãos grandes próximos à superfície da barra e em sua região central grãos finos e alongados, na direção da extrusão, além de forte textura cristalográfica com grãos colunares na direção [111], em maior intensidade, e na direção [200], em menor intensidade, e com simetria radial em relação a direção de extrusão da barra. A observação dessa orientação preferencial também foi feita por microscopia óptica e por difração de elétrons retroespalhados. Os ensaios de fadiga foram realizados em máquina flexorotativa na condição solubilizada e envelhecida com e sem jateamento com granalha de aço. Foram levantadas as curvas S-N a partir dos dados obtidos, que por sua vez, apresentaram aspectos típicos de metais não ferrosos. O aumento da tensão residual em compressão, decorrente do jateamento, não aumentou significativamente as propriedades em fadiga da liga em ensaios com tensões médias e elevadas. A melhoria esperada e não ocorrida nas propriedades pode ter sido causada por pequenos defeitos superficiais gerados no jateamento decorrentes da relativa baixa dureza dessa liga de alumínio quando comparada com ligas da série 7XXX.

Palavras chave: jateamento com granalha de aço, tensão residual, ligas de alumínio 6082, solubilização e envelhecimento.

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     A.A.C. Borges; A.A. Couto; N.B Lima; J. Vatavuk; C. Contatori


     DETERMINACIÓN DE PROPIEDADES MECÁNICAS EN MATERIALES LAMINARES A PARTIR DE UN ENSAYO VIBROACUSTICO

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Una de las limitaciones que nos encontramos al trabajar con materiales laminares (tipo film) es la correcta determinación de sus propiedades mecánicas. Los ensayos experimentales usuales como el de tracción no son siempre adecuados para evaluarlas, existiendo casos donde el propio procedimiento del ensayo afecta a la validez de los resultados. En este trabajo se propone una metodología no destructiva para caracterizar estos materiales a partir de ensayos vibro-acústicos. En general una membrana de un material dado responde a una excitación acústica (presión sonora) vibrando en un rango de pequeñas deformaciones. La vibración de la membrana es función de sus características dinámicas, a nivel de frecuencias y de modos de vibración propios. Esta respuesta, controlada la excitación a la que se somete la membrana, es medible, y por tanto puede ayudarnos a inferir sus características mecánicas. Sin embargo, esto no es inmediato. La interacción entre las ondas sonoras y la respuesta de la membrana (acoplamiento mecánico-acústico) es compleja y requiere un estudio cuidadoso, ya que puede verse afectada por multitud de factores como las fuentes de sonido, los puntos de toma de medida o las magnitudes de las mismas, entre otros.

Palavras chave: Material laminar, Ensayo vibro acústico, Propiedades mecánicas.

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     A. Lima-Rodriguez, A. Gonzalez-Herrera y J. Garcia-Manrique


     DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS DE MOLDEO POR COMPRESIÓN DE MATERIALES COMPUESTOS FABRICADOS CON MADERA CAPIRONA (CALYCOPHYLLUM SPRUCEANUM) RECUPERADA Y POLIPROPILENO RECICLADO

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

La producción mundial de residuos plásticos supera anualmente los 260 millones de toneladas y en el Perú se generan aproximadamente 730 mil toneladas de residuos plásticos anuales que podrían ser reciclados, como por ejemplo polietilentereftalato (PET), polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno de baja densidad (LDPE) y polipropileno (PP). Similarmente, otro problema lo constituyen las mermas de la industria maderera, pues en el Perú se generan residuos anuales que constituyen el 30% de todo el volumen de madera utilizada por año, destacando la madera capirona (calycophyllum spruceanum) que es una de las maderas oriundas más utilizadas. Paralelamente, los compuestos plástico-madera (WPC: wood-plastic composites) mundialmente son cada vez más utilizados debido a la mejora de sus propiedades físicas, mecánicas y térmicas gracias a investigaciones recientes. Por todo ello, en el presente trabajo se estudia el proceso de sinterizado de materiales compuestos plástico-madera fabricados mediante moldeo por compresión a partir de polipropileno reciclado y capirona recuperada de mermas industriales. Se desarrolló una metodología experimental mediante la definición de variables y parámetros que influyen en el proceso de fabricación de muestras con forma plana rectangular, empleando un sistema de moldeo por compresión fabricado específicamente para este estudio. El proceso de sinterizado ha sido evaluado mediante ensayos de flexión y microscopía electrónica de barrido (SEM), entre otros. Se ha determinado que, para distintas temperaturas y tiempos de trabajo, las condiciones de moldeo más adecuadas para garantizar que el proceso de sinterizado se complete y exista una buena adherencia entre las partículas de madera y plástico son: 190 °C de temperatura de trabajo, un tiempo de calentamiento de 50 minutos y 10 minutos de tiempo de enfriamiento bajo una presión de 70 bar, empleando partículas de capirona recuperada y polipropileno reciclado en una proporción en volumen de 30% y 70% respectivamente.

Palavras chave: sinterizado, moldeo por compresión, materiales compuestos plástico-madera, capirona

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     Luz E. Brañez, Adan S. Arribasplata, Walter M. Tupia, Julio A. Acosta


     AVALIAÇÃO DA RESISTÊNCIA AO ARRANCAMENTO DE FITAS DE LIGA COM MEMÓRIA DE FORMA NI-TI EMBEBIDAS EM SILICONE VISANDO O DESENVOLVIMENTO DE COMPÓSITOS FLEXÍVEIS

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

A incorporação de elementos de Ligas com Memória de Forma (LMF) em matrizes poliméricas vem sendo estudada nas ultimas décadas, principalmente para o desenvolvimento dos chamados “compósitos inteligentes”. Para que estes compósitos sejam viáveis em aplicações, a interface entre os elementos de LMF e a matriz polimérica deve ser suficientemente forte. A grande maioria destes estudos está direcionada para fios de LMF Ni-Ti incorporados em matrizes poliméricas rígidas (epóxi, poliéster). Não existem muitas informações da utilização de fitas finas de LMF incorporadas em uma matriz polimérica flexível, tal como o silicone. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a adesão entre fitas de uma LMF Ni-Ti e uma matriz de silicone, para o desenvolvimento de compósitos flexíveis inteligentes. As fitas de seção transversal de 0,15mm de espessura por 0,8mm de largura foram fabricadas por laminação a frio a partir de fios superelásticos de Ni-Ti com 0,4mm de diâmetro. A caracterização dos materiais foi realizada por meio de ensaios de calorimetria diferencial exploratória (DSC), análise dinâmico mecânico (DMA) e ensaios de tração. Para analise da adesão entre o composto fita de LMF Ni-Ti/silicone foram realizados ensaios de extração (pull out) das fitas embebidas na matriz de silicone (SILPURAN 2420 A/B RTV 2). Foram analisados 2 tipos de preparação, um com a utilização do promotor de adesão (primer, Dow Corning 1200) e outro sem o promotor. As fitas após ensaio de pull out foram analisadas qualitativamente por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os resultados obtidos mostraram que o promotor de adesão aumentou a força de arrancamento e a tensão de cisalhamento na interface em aproximadamente 17 vezes, em comparação com a fita embebida sem o promotor. Verificou-se que a resistência ao cisalhamento entre a fita e o promotor de adesão (primer) é maior que aquela do silicone. De acordo com os resultados observados, os compósitos fabricados com fitas de LMF NiTi embebidas em matriz de silicone podem ser utilizados nas áreas biomédica, robótica e aeroespacial.

Palavras chaves: Ligas com memória de forma; Ligas de Ni-Ti; Silicone; Pull Out; Adesão; Compósitos flexíveis.

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     Gleryston Thiago Gomes da Silva, Wanderley Ferreira de Amorim Jr, Carlos José de Araújo


     DETERMINACIÓN DEL ESTADO DE UN CABLE DE ALTA TENSIÓN PREVIAMENTE FRACTURADO POR FATIGA

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

En este trabajo de analizan las causas que originaron la fractura de un cable de alta tensión en zonas próximas a su “amarre” en el extremo cercano a una de las torres de alta tensión. El cable salvaba una distancia horizontal entre amarres superior a los 1040 m con un desnivel de 300 m aproximadamente. El conductor de 30 hilos de aluminio distribuidos en dos capas, presentaba una exterior con 18 hilos y una interior con 12, y en el núcleo un alma de 7 hilos de acero eutectoide distribuidos en una capa de 6 hilos y un hilo central. Todos los hilos presentan un diámetro de 2,6 mm. Mediante microscopía óptica se analizó la naturaleza monofásica del Aluminio y la posible presencia de subestructuras de restauración en zonas próximas a la rotura. Análogamente se estudió el acero verificando su naturaleza perlítica, valorando indicios de globulización o no de la cementita, y se analizaron los espesores de la capa galvanizada de las venas de acero, encontrándose zonas desprotegidas de la acción “sacrificial” del zinc sobre el acero. Mediante microscopía electrónica de barrido (SEI) se analizaron las facies de fractura tanto en venas de aluminio como de acero y se examinaron restos de fusión provocadas por posibles arcos entre hilos de Aluminio. La fractura del conductor tuvo su origen en los hilos de aluminio, debido a fenómenos de fatiga, y al reducirse la sección conductora tuvo lugar un aumento de la temperatura por efecto Joule, ocasionando el debilitamiento del resto de los hilos de aluminio y su posterior rotura. Posteriormente la corriente se trasladó al “alma” de acero. El aumento de la resistividad eléctrica propia del acero, originó un importante aumento de la temperatura que mermó drásticamente la resistencia mecánica del cable de acero.

Palavras chaves: cable de alta tensión, fractura, microscopía óptica, microscopía electrónica, densidad de galvanizado.

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     Alejandro González-Pociño, José Florentino Álvarez-Antolín, Juan Asensio-Lozano


     ESTUDO DA INFLUÊNCIA DE PARÂMETROS DE PROCESSAMENTO SOBRE A NATUREZA DO FLUXO DE POLÍMEROS TERMOPLÁSTICOS

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

O teste de fluxo em espiral é um dos vários métodos que ajudam a comparar as influências dos diversos parâmetros de processamento entre diferentes polímeros. A norma ASTM D 3123-09 apresenta um padrão para medir a qualidade de materiais poliméricos termorrígidos a baixa pressão, estabelecendo os parâmetros de processamento para medir o comprimento do fluxo. O comprimento do fluxo medido no corpo de prova é comparado com os valores de referência para a verificação da qualidade. Uma das aplicações mais comuns deste teste é quando se quer fazer a troca e/ou homologação de matérias-primas. Este trabalho aborda este método de análise de forma análoga para materiais termoplásticos, estudando a influência da variação de parâmetros sobre a natureza do fluxo desses polímeros. Inicialmente foi projetada em software CAD 3D a cavidade de um molde de teste de fluxo em espiral para termoplásticos, prevendo-se a montagem em um porta-molde padrão previamente criado. Após o projeto, a cavidade foi usinada em um centro de usinagem CNC com o auxílio de software CAM. O projeto também buscou utilizar uma injeção virtual em software CAE reduzindo assim os erros de fabricação e fazendo ajustes antes de produzir as peças moldadas por injeção. Os estudos reológicos foram focados principalmente na avaliação do comportamento do fluxo do material polimérico injetado dentro da cavidade do molde. Este é um comportamento dinâmico que pode variar bastante com a mudança de temperatura, pressão e velocidade de injeção. Todas as análises realizadas foram baseadas no comprimento de fluxo espiral do polímero em condições de operação específicas. Finalmente, foi feita uma comparação entre a simulação no software CAE e processos de injeção reais conduzidos sob parâmetros variáveis, visando determinar o grau de confiabilidade do software CAE empregado.

Palavras chaves: Moldagem por injeção, Teste de fluxo, CAE/CAD/CAM, CNC

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     Diovani Castoldi Lencina, Aurélio da Costa Sabino Netto, Kisa Teresa Taho, Roberto Almeida Couceiro


     FRACTURA DE BAJA AMPLITUD Y ELEVADO NÚMERO DE CICLOS DE UN EJE VOLTEADOR FABRICADO EN UN ACERO PARA HERRAMIENTAS.

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

En este trabajo se analizan las causas que originaron la rotura de un eje “volteador” que formaba parte de un sistema de “expulsores”, encargado de desalojar de la matriz de conformado por embutición muestras de acero ferrítico agrio con forma de “copa” destinadas, en procesos posteriores, a transformarse en tapas para envases de uso alimentario. El eje fue fabricado en la calidad de acero para herramientas AISI grupo O2, y durante su comportamiento en servicio presentaba un movimiento alternativo, girando sobre su eje central un arco de circunferencia de unos 120º, soportando una carga inferior a 200 kp. Además de la observación macrográfica, mediante microscopio electrónico se analizó la facies de fractura, y mediante microscopio óptico se analizó su microestructura. Se concluye que el eje rompió por fatiga de baja amplitud y elevado número de ciclos. La rotura tuvo su causa en el mecanizado del eje, durante el cual la herramienta penetró en la sección de “encuentro” entre las superficies del eje donde el cambio de sección era más brusco, generando una grieta que fue aumentando hasta alcanzar su tamaño crítico. El tratamiento térmico no fue el adecuado para optimizar su comportamiento a fatiga. El eje presentaba una microestructura propia de un tratamiento de ablandamiento mediante austenización incompleta, observándose la presencia mayoritaria de cementita globular en una matriz ferrítica.

Palavras chaves: fatiga, austenización incompleta, cementita globular, acero para herramientas

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     Jose Florentino Álvarez, Laura Francos, Ramón Martínez


     ELIMINACIÓN DE LA DESLAMINACIÓN DE BARNIZ EN PROCESOS DE CORTE Y EMBUTICIÓN DE HOJALATA MEDIANTE LA APLICACIÓN DE UN DISEÑO DE EXPERIMENTOS FRACCIONADO

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

El objetivo de este trabajo es la eliminación del fenómeno de “deslaminación” del barniz producido en los procesos de corte y embutición que forman parte de la fabricación de tapas de hojalata para envases de uso alimentario. Este “hilo” alcanza espesores superiores a las 200 micras, llegando a adherirse a la maquinaria, afectando a la calidad del producto y a su productividad, siendo necesario su soplado cada cierto tiempo para su eliminación. La metodología de investigación seguida fue la aplicación de un Diseño de Experimentos Fraccionado con 8 factores, 2 niveles y resolución IV. Los factores estudiados fueron propios del proceso de fabricación. La respuesta analizada fue el espesor de capa deslaminada, medida a partir de imágenes obtenidas mediante microscopía óptica. Se concluye que el factor principal que tiene una influencia significativa sobre el espesor de la capa deslaminada es la presión del pisador, de tal manera que si disminuye esta presión también disminuye el espesor de capa deslaminada, pudiendo llegar incluso a desaparecer si disminuimos la variabilidad del proceso. Esta variabilidad se ve reducida si reforzamos el efecto de la presión del pisador empleando chapas de hojalata de espesor reducido y una secuencia de curado adecuada.

Palavras chave: Diseño de Experimentos, hojalata, troquelado, embutición, deslaminación del barniz

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     Laura Francos Garrote, Jose Florentino Álvarez, Ramón Martínez


     ADIABATIC SHEAR BANDS AS A MECHANISM OF MASS LOSS IN SURFACES OF A DUPLEX STAINLESS STEEL UNS S32205 ERODED BY IMPACTS OF ALUMINA PARTICLES

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Surfaces of UNS S32205 Duplex Stainless Steel were examined by Scanning Electron Microscopy (SEM) after erosion by impacts of alumina particles entrained in air flux, using an especially designed setup. Morphological observations were done on craters and singularities of the eroded surfaces. Images of craters in different stages of evolution were put in sequence; from those presenting exclusively plastic deformation to those evidencing mass loss. This sequence matches a well-accepted model on the behaviour of ductile metals under erosion by impact of solid particles. Cross sectional examination of erosion craters shows evidence of plastic deformation, strain hardening and cracks along Adiabatic Shear Bands (ASB). These bands are typically found in the microstructure of materials under dynamic compression loads, as in ballistic impacts and in some high-energy manufacturing processes. SEM images of morphological features allowed the correlation of fracture cracks in craters with the presence of ASB.

Palavras chaves: Solid Particle Erosion, Duplex Stainless Steel, Adiabatic Shear Band.

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     Maria Augusta Minguta de Oliveira, Antônio Carlos de Araújo Santos, Antonio Marinho Junior


     DETERMINACIÓN DE LAS CAUSAS DEL FALLO DE UN GRUPO DE COGENERACIÓN.

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

En este trabajo se analizan las causas que motivaron el “gripaje” de un grupo de cogeneración de 1400 kW. El fallo del motor se produjo por la falta de lubricación produciendo la fricción en los cojinetes que unen el cigüeñal al bloque motor y en los cojinetes que unen dicho cigüeñal a las bielas. La falta de lubricación tuvo su origen en la rotura de la bomba de engrase. Se llevó a cabo un estudio metalográfico de los diferentes elementos que componen dicha bomba con el objeto averiguar si esta bomba de engrase presentaba alguna deficiencia responsable del gripado del cigüeñal y del deterioro definitivo del grupo de cogeneración. Este estudio incluyó análisis macrográfico, análisis metalográfico, y análisis de la facies de fractura. Se concluye que la rotura de la bomba de aceite fue debida a un proceso de fatiga por tensiones cíclicas de baja amplitud y elevado número de ciclos, originando esfuerzos de flexión rotativa que ocasionaron la fractura en el encuentro del eje de la bomba con su rueda dentada de transmisión, donde el momento flector era máximo. A su vez, se observó descarburación periférica en la superficie interior del eje, donde se aloja el tornillo de amarre, lo que pudo mermar su resistencia a fatiga. A su vez, se constató que el cojinete de la bomba soportó sobrecargas y calentamiento importante por su rozamiento con el eje roto. El origen de estas tensiones cíclicas se encuentra en defectos de montaje que originaron unas condiciones de trabajo con fricción entre el cigüeñal y sus cojinetes. Este rozamiento ocasionó un aumento muy importante de las temperaturas y del desgaste de los propios cojinetes. Se constató la creciente y continua contaminación de Cobre y Plomo, componentes de dichos cojinetes, en el aceite.

Palavras chaves: fractura, gripaje, microscopio electrónico, microscopio óptico, aleación antifricción Babbit.

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     Alejandro González-Pociño, Jose Florentino Álvarez-Antolín, Juan Asensio-Lozano


     COMPARATIVA DE LA CARACTERIZACIÓN REOLÓGICA DE FLUIDOS DILATANTES CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE PARTÍCULAS DE SÍLICE

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Los fluidos dilatantes presentan un comportamiento no Newtoniano en el que la tensión requerida para cizallar un fluido incrementa considerablemente con el aumento de la velocidad de cizalla, traduciéndose en un aumento brusco de la viscosidad. Debido a este comportamiento, los fluidos dilatantes están siendo ampliamente estudiados en aplicaciones como dispositivos de absorción de energía o en chalecos de protección líquidos. En este estudio, se han fabricado tres diferentes mezclas de fluidos dilatantes cuya composición de partículas de sílice se ha variado desde un 15 % p/p hasta un 25 % p/p, manteniéndose como fluido portador el polipropilenglicol. Para la caracterización reológica de las diferentes mezclas se han llevado a cabo ensayos rotacionales, donde se obtienen las curvas de viscosidad con respecto a la velocidad de deformación. En estas, se puede observar la dependencia del incremento de la viscosidad en función de la concentración de partículas de la mezcla. A su vez, también se ha observado que, para todas las concentraciones estudiadas, el comportamiento dilatante viene acompañado de un comportamiento pseudo-plástico, tanto antes como después del fenómeno de dilatancia. También fueron realizados ensayos oscilatorios, tanto de barrido en frecuencia como en barrido en amplitud con los que analizar su comportamiento viscoelástico.

Palavras chaves: reología, fluidos no newtonianos, fluidos dilatantes.

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     Andrés G. Morón, María Jesús L. Boada, Beatriz L. Boada, Vicente Díaz


     DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS DE FABRICACIÓN DEL PROCESO DE MOLDEO ROTACIONAL DE MATERIALES COMPUESTOS DE POLIETILENO RECICLADO Y MADERA CAPIRONA (CALYCOPHYLLUM SPRUCEANUM) RECUPERADA

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

La problemática mundial de acumulación de residuos plásticos principalmente y de mermas de la industria maderera, sumado al impulso que han adquirido en los últimos años los materiales compuestos plástico-madera (WPC: wood plastic composites), han sido las motivaciones de la investigación que se presenta en este artículo. El objetivo del presente trabajo es determinar los parámetros del proceso de sinterización de materiales compuestos WPC, constituidos por polietileno de alta densidad reciclado (HDPER) y partículas de madera capirona (calycophyllum spruceanum) recuperada (MCR), fabricados mediante moldeo rotacional. Para ello, se identificaron primero los parámetros involucrados en el proceso de moldeo rotacional y con ellos se diseñó un procedimiento experimental que permitió cuantificarlos con una reducida cantidad de ensayos. Utilizando este procedimiento experimental se fabricaron muestras de materiales compuestos de diferentes características variando los parámetros de moldeo asociados al proceso de sinterización. Cada una de las muestras fabricadas fue sometida a ensayos de tracción según la norma ASTM D638, con la finalidad de identificar aquellos con las mejores propiedades y, en consecuencia, los parámetros más adecuados para su moldeo. Adicionalmente, el nivel de sinterización alcanzado en cada muestra fue estudiado utilizando estereoscopía óptica. Los resultados demuestran que un material compuesto de HDPER/MCR tiene las mejores propiedades cuando está constituido por un 15 % de MCR, 75 % HDPER (fracciones en volumen), es moldeado a 320 °C durante 25 minutos y, posteriormente, enfriado con aire forzado durante 20 minutos. Bajo las condiciones de moldeo establecidas, este material compuesto presenta un incremento en su módulo elástico de tracción del 17,5 % junto a una pérdida de resistencia máxima cercana al 17,7 %, comparado con el HDPER moldeado bajo las mismas condiciones.

Palavras chaves: sinterización, moldeo rotacional, materiales compuestos plástico-madera, capirona

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     Adan S. Arribasplata, Luz E. Brañez, Walter M. Tupia, Julio A. Acosta


     ANÁLISE E CARATERIZAÇÃO DO COMPORTAMENTO DE UM MATERIAL HÍBRIDO, AÇO COM NÚCLEO POLIMÉRICO

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

A tendência contínua na redução de peso pela indústria dos transportes tem provocado a necessidade de criação e uso de novos materiais ou soluções. Este enquadramento foi a oportunidade para a introdução no mercado de materiais mais desafiantes e mais respeitadores do ambiente através da combinação de metais e polímeros, designados por materiais híbridos. Estes apresentam resistências específicas muito elevadas (baixa densidade) e podem ser compostos por chapas metálicas com espessura reduzida e um núcleo de matriz polimérica. A utilização de chapas constituídas por diferentes materiais despontou novos desafios, não só no desenvolvimento de equações constitutivas adequadas, mas também na caraterização mecânica do material. No presente artigo realiza-se a determinação das propriedades mecânicas e do comportamento plástico de um material híbrido, recorrendo ao ensaio convencional de tração uniaxial, solicitando o material em diferentes orientações relativas à direção de laminagem das chapas exteriores, e também, como complemento, utilizando o ensaio hidráulico de expansão biaxial, em que as respetivas curvas de tensão-extensão são comparadas. Utilizando os dados dos ensaios experimentais, consideram-se e comparam-se diferentes modelos constitutivos para prever e modelar o comportamento do material estudado. Adicionalmente, realizam-se simulações numéricas por elementos finitos para análise e validação de tais modelos.

Palavras chaves: caraterização mecânica, conformabilidade, material híbrido, expansão biaxial

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     Sara C. Miranda, Rui L. Amaral, Abel D. Santos, Tiago F. Oliveira, Luís T. Malheiro


     NANOMODIFICAÇÃO SUPERFICIAL DO TITÂNIO ATRAVÉS DE PLASMA DBD

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

O trabalho utilizou a técnica de plasma produzido por descarga em barreira dielétrica (DBD) para a modificação da superfície do titânio em ar e na pressão atmosférica. Realizou-se 30 minutos de tratamento por amostra, utilizando uma frequência de 820 Hz, tensão de 20 kV e 1,5 mm de distância entre os eletrodos. Em geral os regimes de trabalho foram filamentares, porém em alguns corpos de prova foram possíveis alcançar um regime difuso. Foi realizado o teste de molhabilidade antes e depois dos tratamentos, em todas as amostras, com isso visualizou-se a variação do ângulo de contato do líquido com a superfície em análise. A mudança da topografia superficial foi estudada a partir da microscopia de força atômica (AFM) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Na análise química por energia dispersiva (EDS) observou-se a presença de oxigênio e nitrogênio nas amostras tratadas. Concluiu-se que com os tratamentos houve um aumento considerável na molhabilidade inicialmente, porém, depois de um tempo essa capacidade foi reduzindo de forma rápida. Além disso, através do AFM foi observado modificações na topografia das superfícies tratadas em escala nanométrica, que puderam dar um maior destaque na diferença entre os regimes de trabalho durante os tratamentos das diferentes amostras.

Palavras chave:: Plasma, Descarga em Barreira Dielétrica, Titânio.

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     Medeiros Neto, J. F., Costa, T. H. C., Souza, I. A., Fernandes, F. L., Feitor, M. C, Dantas, B. F. B.


     DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN COLECTOR SOLAR CON ALMACENAMIENTO DE CALOR MEDIANTE UM LECHO DE ROCAS VOLCÁNICAS PARA EL CALENTAMIENTO DE AIRE POR CONVECCIÓN FORZADA PARA UN SECADOR DE ALIMENTOS

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Uno de los principales problemas que se presentan al utilizar colectores solares para el calentamiento de aire en los procesos de secado, es la cantidad de radiación solar absorbida por estos en las horas de heliofanía, causando que el proceso de secado se realice durante este periodo. Con el propósito de incrementar la operación del secador, se diseñó y construyó un secador solar para la deshidratación de 25 kg de Capsicum Annuum, con un colector solar capacitivo utilizando roca volcánica, lo que permitió incrementar el tiempo de funcionamiento del equipo por 3 horas luego de la ausencia de radiación solar.


La construcción del colector-almacenador se basa en un modelo matemático desarrollado, el mismo que considera los fenómenos de transferencia de calor en estado transitorio, las propiedades del lecho y del aire como función de la temperatura, para posteriormente en base a una simulación en la que se cambió las diferentes variables del modelo, de donde se obtuvo las dimensiones más adecuadas para el colector, como el espesor, longitud y ancho de la placa absorbedoraalmacenadora, así como la separación entre placa y cubierta, para las condiciones climáticas y topográficas de la zona de estudio. Las pruebas realizadas muestran que el error del modelo matemático es 11.5% comparado con los valores experimentales. La eficiencia térmica teórica en el colector es 33%, y la experimental es 31,25%. Con una radiación promedio de 370W/m2, la temperatura del lecho fue 40.57 °C, con lo que se alcanzó una temperatura del aire de 30.94 °C, la misma que permitió llegar a la humedad requerida del producto, cumpliendo así el objetivo planteando en el diseño, el cual es aprovechar la radiación solar incidente y almacenar parte de esa energía como calor sensible para ser utilizada luego de la ausencia de brillo solar para el proceso de secado.

Palavras chave: Almacenamiento térmico, lecho de rocas, colector-almacendor, radiación solar, secado.

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     José Luis De La Torre M., Mayra Portilla H., Ángel Portilla A.


     MODELLING OF THE DCB AND TDCB FOR THE TENSILE TOUGHNESS (GIC) ASSESSMENT OF BONDED JOINTS

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Adhesive joints are in constant development and expansion. Thus, they are being increasingly used in various industries. This development owes much to the evolution that damage models have been suffering over the years. Cohesive zone models (CZM) are a damage mechanics technique and are applied as a supplement to analyses by the Finite Element Method (FEM), and have shown good results in joints’ behavior predictions. In this work, a numerical study by the FEM was carried out to make a comparison between the DCB and TDCB tests to estimate the tensile toughness (GIC). Analysis of experimental data for the two types of test and three selected adhesives was initially undertaken. The main objective of this work is the numerical simulation of these tests in order to reproduce the experimental results and evaluate the suitability of each tested data reduction method in determining GIC. This was made by comparing the experimental and numerical P-δ curves. After obtaining the P-δ curves, a sensitivity analysis was performed to investigate the influence of the tensile cohesive strength (tn0) and GIC on the behaviour of the numerical DCB and TDCB models. With the results obtained by the numerical study, it was possible to conclude that the obtained P-δ curves satisfactorily reproduce the experimental results. With the sensitivity study, it was observed that the parameter GIC is the one that most influences the P-δ curve, while the parameter tn0 only affects the stiffness before the load peak.

Palavras chave: Double-Cantilever Beam, Tapered Double-Cantilever Beam, Cohesive Zone, Models, Finite Element Method, Critical energy release rate

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     João Teixeira and Raul Campilho


     METODOLOGIA NUMÉRICO-EXPERIMENTAL PARA AVALIAÇÃO DA ESPESSURA DE FILMES DE NITRETO DE TITÂNIO OBTIDOS POR PROCESSAMENTO A PLASMA

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

A alteração das propriedades superficiais dos materiais tem sido muito utilizada para melhorar suas características tribológicas. Contudo, essa melhoria depende do tempo de tratamento, e principalmente da espessura do filme depositado na superfície. A técnica de deposição PVD (Physical vapor Deposition) é amplamente utilizada para modificar a superfície de materiais metálicos. Com isso, o objetivo desse estudo foi de propor um método numérico-experimental para avaliar a espessura de filmes de nitreto de titânio obtidos por PVD. Para atingir este objetivo, combinaram-se resultados experimentais de ensaios de dureza (H) com sua simulação numérica para estudar o comportamento desta propriedade em função da profundidade de penetração máxima do indentador (hmax) no conjugado filme/substrato. Foram adotadas duas metodologias para determinar a espessura do filme. A primeira combinou os resultados numéricos da curva H x hmax com sua curva experimental obtida através do ensaio de indentação instrumentado. Esta metodologia foi usada com sucesso em um conjugado de Titânio (Ti) revestido por TiN. Uma segunda estratégia combinou os resultados numéricos da curva H x hmax com dados experimentais de dureza Vickers. Esta outra metodologia foi aplicada em um conjugado de aço ferramenta M2 recoberto por TiN para validar o método proposto. As propriedades mecânicas dos materiais estudados também foram determinadas no presente trabalho. As espessuras obtidas através do método numérico-experimental para os dois conjugados apresentaram resultados compatíveis com os respectivos valores obtidos por outros métodos experimentais.

Palavras chave: PVD, nitreto de titânio, dureza Vickers, Espessura.

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     M. S. Libório, A. M. S. Dias, E. O. Almeida, I. A. Souza, A. A. Bezerra


     COMBINAÇÃO DE NITRETAÇÃO E MAGNETRON SPUTTERING PARA MODIFICAÇÃO SUPERFICIAL DE AÇO FERRAMENTA

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

O contínuo avanço tecnológico exige que, cada vez mais, se procure materiais com melhores propriedades e consequentemente maiores versatilidade de utilização. O aço rápido M2 é amplamente usado em aplicações industriais, e essa grande utilização justifica o interesse em pesquisas com a finalidade de obter-se melhoramento de suas propriedades. Filmes finos de nitreto de titânio têm sido um dos revestimentos mais aplicados neste metal, proporcionando modificações nas propriedades tribológicas e mecânicas, além de aumentar sua resistência ao desgaste. No presente trabalho, amostras de aço M2 foram submetidas à nitretação prévia com condições de tratamento diferentes: pressão, temperatura e tempo. Em sequência, a deposição de filmes finos foi realizada pela técnica de processamento a plasma magnetron Sputtering, nesta etapa foram mantidas inalteradas, todas as condições de tratamento para avaliar a influência da nitretação a plasma nas propriedades finais do revestimento. A nitretação provocou mudanças superficiais nas amostras, decorrente dos diferentes parâmetros de tratamento (pressão, temperatura e tempo). As amostras nitretadas apresentaram durezas mais elevadas, coeficiente de atrito reduzido em função da espessura da camada nitretada e maior adesão do revestimento de TiN em relação a amostra não nitretada. Para caracterização das amostras revestidas realizou-se ensaios de pino sobre disco, microdureza e microscopia eletrônica de varredura, avaliando a influência da camada nitretada na deposição de filmes de TiN e sua aplicação em filmes lubrificantes sólidos.

Palavras chave: Nitretação a plasma, Magnetron sputtering, filmes finos, nitreto de titânio.

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     𝐆.𝐁.𝐏𝐫𝐚𝐱𝐞𝐝𝐞𝐬𝟏, 𝐌.𝐒.𝐋𝐢𝐛ó𝐫𝐢𝐨𝟐, 𝐄.𝐎.𝐝𝐞 𝐀𝐥𝐦𝐞𝐢𝐝𝐚𝟑, 𝐒.𝐌.𝐀𝐥𝐯𝐞𝐬𝟒, 𝐓.𝐇.𝐂𝐨𝐬𝐭𝐚𝟓


     ANÁLISIS ENERGÉTICO DE UN CICLO COMBINADO DE DOS NIVELES DE PRESIÓN

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Actualmente, el ciclo combinado es una de las tecnologías más utilizadas en el mundo para generar potencia, esto se debe a sus bajos costos de inversión y corto periodo de construcción en comparación con centrales termoeléctricas convencionales; además de elevar la eficiencia térmica de las plantas de potencia convencionales al repotenciarlas. El ciclo combinado con varias presiones de evaporación se considera como una alternativa viable para este fin. Es importante conocer el desempeño de los CC con parámetros tales como la eficiencia térmica, el consumo específico de vapor, el consumo térmico unitario, y el consumo específico de combustible. En este trabajo se realiza un análisis energético a una planta de CC de dos niveles de presión, con una turbina de combustión secuencial, tomando como caso de estudio la central de CC “El Sauz”. Posteriormente, se hace un análisis paramétrico, variando las diferencias de temperaturas de pinch point, la diferencia de temperaturas de aproximación caliente, la temperatura y presión ambiente, la presión del deareador, la temperatura y presión del vapor vivo, la eficiencia isoentrópica de la turbina de vapor y la calidad de vapor, para determinar cuál de éstos tiene mayor impacto sobre el desempeño del CC. Los resultados muestran que la temperatura ambiente y las diferencias de temperatura de pinch point son los parámetros de mayor sensibilidad. Por ejemplo, al incrementar la ∆Tpp de 10°C a 30°C, la eficiencia térmica y la potencia disminuyen 1.65% y 5.72%, respectivamente.

Palavras chave: Ciclo combinado, caldera de recuperación de calor, eficiencia térmica, análisis energético.

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     D. Beltrán Landa, J. A. González Andrade, R. Lugo Leyte, L. E. Méndez Cruz, E. V. Torres González


     APLICACIÓN DE RECUBRIMIENTOS DE CrNi y NiCrBSiFe POR ROCIADO TÉRMICO SOBRE EL ACERO LAMINADO EN FRÍO (COLD ROLLED) PARA PROTEGERLO CONTRA LA CORROSIÓN A ALTA TEMPERATURA

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Láminas de acero Cold Rolled fueron recubiertas con CrNi y NiCrBSiFe mediante la técnica de rociado térmico para evaluar el comportamiento de la velocidad de corrosión al someterlos a temperaturas de 400, 450, 500 y 550 °C durante 12, 24, 32 y 48 horas. Las muestras fueron caracterizadas mediante la técnica de pérdida de peso. Para ambos recubrimientos, se evidenció formación de capas protectoras que aíslan el material del ambiente corrosivo que se obtiene al calentar el aire a altas temperaturas; aunque ambos recubrimientos presentaron propiedades anticorrosivas se determinó que el comportamiento de la velocidad de corrosión de las probetas recubiertas con NiCrBSiFe fue mejor que el recubrimiento NiCr, debido a que el boro y silicio contenidos en dicha aleación, actúan como inhibidores de la corrosión.

Palavras chave: Rociado térmico, Alta temperatura, Corrosión, Recubrimientos, Óxidos

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     Diego Pérez Muñoz, José Luddey Marulanda Arévalo, José Luis Tristancho y María Paulina Holguín


     PROPIEDADES DE FRICCIÓN Y DESGASTE DEL LÍQUIDO IÓNICO TRIHEXYLTETRADECYLPHOSPHONIUM DICYNAMIDE UTILIZADO COMO ADITIVO EN UN ACEITE SINTÉTICO

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Este trabajo estudia las propiedades de fricción y desgaste del líquido iónico trihexyltetradecylphosphonium dicynamide ([P66614][DCA]) utilizado como aditivo de un aceite diester a cinco concentraciones diferentes 0.25, 0.5, 1, 2 y 3 % en peso, en contactos acero – acero. La solubilidad del líquido iónico fue medida utilizando la técnica de Espectrometría de Masas con Plasma Acoplado Inductivamente (ICP-MS). La actividad corrosiva del líquido iónico fue estudiada a temperatura ambiente. Los ensayos tribológicos se realizaron en un tribómetro con configuración “Ball-on-plate” alternativo a temperatura ambiente, durante 30 minutos y bajo las siguientes condiciones: aplicando una carga de 80 N (equivalente a una presión máxima de contacto de 2 GPa), una frecuencia de 15 Hz y una longitud de carrera de 4 mm. El coeficiente de fricción fue medido durante los ensayos y el volumen de desgaste se midió posteriormente con un microscopio confocal. El análisis superficial se realizó mediante un microscopio electrónico de barrido (SEM), utilizando la técnica de espectroscopia de energía dispersiva (EDS) y mediante espectroscopia fotoelectrónica de Rayos X (XPS). No se observó actividad corrosiva en los ensayos realizados y se constató que el líquido iónico es soluble en el aceite base para todas las concentraciones estudiadas. Los ensayos tribológicos indicaron valores muy similares de coeficiente de fricción para todas las concentraciones estudiadas, sin embargo con respecto al volumen de desgaste se observa una reducción del mismo en las muestras ensayadas con las concentraciones más altas (2 y 3% en peso).

Palavras chave: tribología, líquidos iónicos, aditivos, fricción y desgaste.

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     Marlene Bartolomé, Rubén González, A. Hernández Battez, David Blanco, José Luis Viesca, A. Fernández-González


     NUEVOS MATERIALES COMPUESTOS EPOXÍDICOS CON CONDUCTIVIDAD TÉRMICA MEJORADA POR ADICIÓN DE NITRURO DE BORO

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Se han preparado una serie de materiales epoxídicos termoestables con el propósito de mejorar su conductividad térmica sin afectar negativamente a sus propiedades dieléctricas y mecánicas, para su uso en dispositivos electrónicos, mediante la adición de partículas de nitruro de boro (BN) a la matriz epoxi [1]. El curado de las mezclas epoxídicas se ha llevado a cabo por homopolimerización térmica del diglicidiléter del bisfenol A (DGEBA) iniciada por un sistema catiónico: hexafluoroantimoniato de N-(4-metoxibencil)-N,N-dimetilanilinio [2] y glicerol. Este sistema presenta características latentes [3], que no se ven afectadas por la adición de la carga inorgánica y que permiten almacenar la formulación al menos durante tres meses a temperatura ambiente. Tanto la conversión como el tiempo que tarda en alcanzar la gelificación se reducen al incrementar la proporción de BN en la formulación. Mediante estudios reológicos se ha podido calcular el umbral de percolación, obteniéndose un valor de 6,9 % en peso de BN en la formulación. Al incrementar la proporción de carga, la mezcla va perdiendo carácter newtoniano y va aumentando su viscosidad. Los materiales entrecruzados obtenidos con proporciones de BN que van del 5 al 20% en peso mejoraron algunas propiedades mecánicas respecto a la resina neta. De entre ellos, el módulo de Young se incrementó hasta un 50% y la resistencia al impacto en un 75%. La microdureza Knoop alcanzó un máximo en el 10% de BN de un 25% y la adhesión sobre acero se mantuvo constante hasta un 15% de carga inorgánica. El coeficiente de expansión térmica en el estado vítreo se redujo de 75 ppm/°C en el material neto hasta 58 ppm/°C en el material con un 20% de BN. La conductividad térmica de los termoestables se incrementó en un 300 % cuando se le añadió la máxima concentración de BN a la formulación.

Palavras chave: polímeros termoestables; conductividad térmica; nitruro de boro; reologia

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     I. Isarn, À. Serra, F. Ferrando


     ANALYSIS OF THE EFFECT OF SURFACE OXIDATION ON THE LASER TRANSFORMATION HARDENING OF CR-MO STEELS

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Laser surface hardening is a technology that enables important advantages to be obtained in comparison with conventional techniques in terms of accuracy of the heat affected zone and productivity. Nevertheless, the development of realistic and flexible models has to be fulfilled in order to control the effects of every set of process conditions. Despite many different models having been developed, very few of them deal with the increment of absorption related with the instantaneous value of the layer of oxide growth during the process in a non-protective atmosphere. This work analyzes, on one hand, the problem of oxide formation at the external surface using kinetic relations, whose parameters have been related with the process variables, considering nonequilibrium conditions. Then, the oxide thickness was associated with a value of absorption through an innovative formula that considers the path of the laser radiation in the interface oxide-base material. On the other hand, when the dimensions of the surface to be treated are larger than the cross section of the laser beam several overlapped tracks are needed, and the distance between consecutive tracks becomes a fundamental design parameter. This work aims to optimize such parameter with the purpose of fulfilling a set of initial requirements avoiding the softening of the martensite achieved in the previous track. The model, in conjunction with a convenient geometrical characterization of the heat affected zone, enables a design strategy to be implemented which, using metallurgical and hardness maps, has the capability of attending different criteria. All the conditions proposed in the design of a suitable overlapping distance have been reproduced empirically for the case of the 42CrMo4 steel.

Palavras chave: Laser-Hardening; Annealing; Martensite; Oxidation; Steel

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     Francisco Cordovilla1, Ángel García-Beltrán, Jesús Domínguez, Paula Sancho, José L. Ocaña


     A COMPREHENSIVE MODEL FOR THE COUPLED PREDICTIVE ASSESSMENT OF RESIDUAL STRESSES AND DEFORMATIONS IN LASER SHOCK PROCESSING OF METALLIC MATERIALS

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

One of the most recent and promising techniques for the application of thermo-mechanical surface treatments to high reliability metallic components is Laser Shock Processing (LSP), a technique using the high peak power of short pulse lasers to generate an intense shock wave into the treated material finally leading to the generation of a compressive residual stresses field definitely protecting the component against crack initiation and propagation, thus improving its mechanical response and its in-service fatigue life.


Laser Shock Processing has revealed itself in the last years as a powerful technique able to substitute with advantage classical surface conditioning techniques used for analogous purposes but implying important unpredictability and environmental drawbacks, as i.e. shot peening. A conceptually relevant feature of Laser Shock Processing is its high degree of predictability allowing for a close control of the thermomechanical effects induced in the treated materials.


The development of experimentally consistent numerical prediction models is, however, a key assignment for the development and applicability of the technique to real components and is, in turn, the key for the truly adjusted design of mechanical high reliability elements with maximum warranty of quality and durability.


In the present paper, a summary of the developments achieved by the authors in the field of the predictive assessment of Laser Shock Processing is presented along with some practical examples of the design-motivated improvements in different kinds of components achievable by application of the technique. Special emphasis is placed on the realistic consideration of the mechanical behavior of the treated materials under shocking conditions and the analysis of typical LSP configurations in which the mutual interaction of residual stresses and deformations can play a relevant role.

Palavras chave: Laser Shock Processing, Numerical Simulation, Shock Loading, Residual Stresses, Deformation

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     I. Angulo, A. García-Beltrán, M. Morales, J.A. Porro, F. Cordovilla, J.L. Ocaña


     EFEITOS DE ESCALA NA RESISTÊNCIA MECÂNICA DA LIGA AA1050 E AA1085

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

A presente investigação tem como objetivo principal analisar a existência de efeitos de escala implícitos e explícitos na resistência mecânica das ligas de alumínio AA1050 e AA1085 através de técnicas experimentais baseadas na compressão uniaxial de provetes cilíndricos. O efeito de escala é introduzido através da modificação do tamanho de grão metalúrgico da liga (de 50 a 300 µm), bem como do tamanho dos provetes (de 0.5 a 4 mm). A comparação de diferentes curvas tensãoextensão mostrou a existência de efeitos de escala. Os resultados obtidos experimentalmente permitiram estabelecer um modelo constitutivo, para condições de deformação quasi-estática. Este desenvolvimento teórico baseou-se no modelo Silva (2016), que foi modificado para contabilizar a contribuição do tamanho de grão na tensão de escoamento. Contudo, analisaram-se outros modelos como o modelo de Ludvik Holloman modificado. Na análise do efeito do tamanho de provete na resistência mecânica verificou-se que o atrito na interface de contacto entre o provete e os pratos compressores tem uma maior influência nas curvas obtidas que o efeito do tamanho do provete.

Palavras chave: efeitos de escala, alumínio, tamanho de grão, deformação plástica

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     Alcino dos Reis, Tiago dos Santos, Rodrigo Rossi, Alberto C. Ferro e Pedro A.R. Rosa


     THE IMPORTANCE OF LASER CLADDING PROCESS

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

In this work, it is intended to present the state of art of an advanced manufacturing process designated LASER Cladding, giving relevance to the importance of its application in the industry. This process consists in the utilization of LASER as the source of heat for the deposition of layers of a certain material or materials (in powder or wire form), by fusion, getting the desired properties for the substrate [1], [2]. The main objective of its utilization is to improve mechanical properties of the material’s surface with the addition of clad layers of other or the same materials [3]. LASER Cladding has a strong applicability in the surface coating sector (mainly in metallic substrates) for aerospace, automotive and medical industry [1], [4], and has been arousing interest in the repair sector (e.g. in injection molds) and in rapid prototyping. LASER Cladding was created by S. Gnanamuthu and patented in 1976, in the USA [1], [5]. Initially, was used by its creator with pre-placed material applied on to the substrate, to investigate the feasibility of the process in the application of dense ceramic cladding in metallic components. William M. Steen and his research group introduced LASER Cladding by powder injection. In the 80’s, the process roused the attention of the industry and was identified as owner of advantages like better wear and corrosion resistance in comparison to conventional processes. Its first use by industry occurred in 1981 at Rolls Royce, with the cladding of components of turbine blades made of Nimonic, used for the RB-211 jet engine. In automotive industry, LASER Cladding was initially used by Fiat, Toyota and Mercedes-Benz in engine valve coating. In the same decade, was recognized the quality of the process by the repair market, mainly for its utilization in turbine blade repair [1].

Palavras chave: LASER Cladding, Advanced Process, Advanced Materials

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     Catarina Valente, Teresa Morgado, Carla M. Machado, Pamies Teixeira


     SISTEMAS DUALES TIOL-EPOXY: OPTIMIZACION DE SUS APLICACIONES FUNCIONALES Y DE MEMORIA DE FORMA

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Los sistemas de curado dual se fundamentan en la correcta separación secuencial de dos procesos de polimerización para dar lugar a un primer material intermedio, estable y útil que posteriormente será transformado en un segundo material con diferentes propiedades y aplicabilidad. Recientemente, nuestro grupo de investigación ha publicado un nuevo sistema de curado dual térmico-térmico basado en el exceso controlado de grupos epoxi en sistemas “tiol-epoxi” no estequiométricos [1,2]. Ajustando la proporción tiol-epoxi del sistema, podemos obtener materiales con diferentes propiedades según la aplicación deseada: si se precisa de un material con elevada resistencia térmica y mecánica, por ejemplo en recubrimientos o impresiones, debemos trabajar con proporciones bajas de tiol, y por lo tanto, ajustar la viscosidad del material intermedio al modo de aplicación deseado. Por otra parte, si la manipulación y conformación del material intermedio es prioritaria para, por ejemplo, obtener formas complejas que posteriormente sean fijadas gracias a la segunda etapa de curado, debemos trabajar con una proporción intermedia que más se adecue a ambas necesidades: conformación del material intermedio y resistencia mecánica del material final. Finalmente, si se precisa de materiales intermedios con suficiente resistencia mecánica para aplicaciones estructurales y/o como materiales con memoria de forma [3] (por ejemplo, como precursores de la forma del material final), se trabaja con proporciones próximas a la estequiométrica. En el presente trabajo se han analizado diferentes sistemas tiol-epoxi (de diferente funcionalidad y estructura), definiendo la aplicabilidad de cada uno de los materiales obtenidos (intermedio y final) en base a la proporción tiol-epoxi escogida y a las propiedades térmicas y mecánicas. Se pretende aprovechar las capacidades de procesamiento y adaptación de estos sistemas secuenciales de curado dual tiol-epoxi caracterizando su comportamiento termomecánico y optimizando la estructura intermedia y final de los materiales con vistas a aplicaciones avanzadas y de memoria de forma.

Palavras chave: polímeros con memoria de forma; sistemas duales; aplicaciones funcionales; caracterización termomecánica.

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     Silvia De la Flor, A.Belmonte, Xavier Fernández-Francos, Àngels Serra


     CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAIS COM CORRENTES INDUZIDAS: APLICAÇÃO À DEFORMAÇÃO DE AÇO DUPLEX E À FUSÃO A LASER DE PÓ METÁLICO 316L

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Alguns estudos de autores deste artigo têm mostrado que o mapeamento de condutividade eléctrica e/ou de permeabilidade magnética com Correntes Induzidas (CI) constitui uma técnica rápida, expedita e muito útil para a caracterização de alterações microestruturais de diversos materiais de engenharia. Exemplos de aplicação desta técnica incluem a caracterização das diferentes zonas metalúrgicas resultantes da Soldadura por Fricção Linear (SFL) de ligas de alumínio [1,2] e de magnésio [3], soldadura MAG e TIG de aço e de titânio, respectivamente [3], e brasagem de aço/NiTi [4]. A caracterização de materiais processados mediante o mapeamento de condutividade eléctrica com CI constitui uma técnica complementar aos perfis de dureza, devido aos diferentes fenómenos físicos envolvidos (mobilidade electrónica vs deformação plástica), tornado a técnica menos sensível à presença de precipitados mas muito mais sensível ao tamanho de grão. Neste trabalho, descreve-se a utilização desta técnica em dois processos de fabrico emergentes: a deformação plástica dos aços Advanced High Strength Steels (AHSS) duplex DP1200 e DP1000; e a fusão a laser de pó metálico 316L durante o processo Additive Manufacturing (AM). Relativamente aos aços duplex procedeu-se à monitorização da condutividade elétrica e da permeabilidade magnética durante Ensaios de Tracção Uniaxial (ETU), tendo em vista relacionar alterações destas grandezas com a extensão do material. O objectivo foi melhorar o conhecimento dos fenómenos microestruturais envolvidos na deformação do aço, os quais são complexos, mas cujo conhecimento é fundamental para o estabelecimento de modelos de material adequados à simulação do comportamento mecânico durante e após o processo de estampagem. Foram usadas sondas de CI customizadas que permitiram identificar alterações consistentes da impedância elétrica durante os ETU, as quais deverão estar relacionadas com alterações da fração das fases ferrite/martensite e/ou aumento da densidade das deslocações, assim como a variação da morfologia do grão do material. Relativamente à caracterização de peças de 316L obtidas por AM, confirmou-se que o mapeamento bidimensional da condutividade elétrica é eficaz na identificação e localização de heterogeneidades e porosidades superficiais e sub-superficiais.

Palavras chave: Correntes Induzidas, caracterização de materiais, aços duplex, 316L

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     Patrick L. Inácio, Valdemar Duarte, Samuel Simões, Carla Machado, J. P. Teixeira, R. M. Miranda, Telmo G. Santos


     FUNCTIONALLY GRADED SHAPE MEMORY ALLOYS

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Shape memory alloys present interesting functional characteristics (shape memory effect and superelasticity) that make them quite attractive for a wide range of applications. These functional characteristics are a consequence of phase transformations that take place within well-defined temperature ranges or stress ranges, depending on being thermal or stress-induced. These temperature/stress ranges are a function of chemical composition and heat treatment of the material. For applications requiring a wider controllable range, a wider temperature/stress range than that associated to a specific composition/heat treatment may be required. In such a situation, the possible solution will be to use a functionally graded material. Functional gradient may be introduced by: (i) a geometrical gradient (variable cross-section along a specific direction), (ii) a chemical composition gradient (either along the longitudinal direction, or along the thickness), (iii) a graded heat treatment, or (iv) may indirectly arise from a processing technique, such as welding. The present study focusses on the localized heat treatment (Joule heat effect, giving 250 to 600ºC pulses, from 1 s to a few minutes) of NiTi wires, using an equipment that gives a large variety of graded treatments. Structural, mechanical and thermomechanical characterization is presented in order to get a perspective of the parameters optimization for the most adequate graded functionality.

Palavras chave: functionally graded material, shape memory alloy

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     Patrícia F. Rodrigues, Patrick Inácio, Edgar Camacho, Telmo Santos, Francisco M. Braz Fernandes


     ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO MECÁNICO AL DEPOSITAR SOLDADURA DE RECUBRIMIENTO SOBRE EL ACERO AISI 4130 CON LA TÉCNICA DE SOLDADURA DE REVENIDO

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

El depósito de soldadura de recubrimiento para mejorar la resistencia a la corrosión, conocida como overlay, sobre aceros de alta resistencia y baja aleación HSLA se lo ejecuta usualmente con una especificación de procedimiento de soldadura que incluye tratamiento térmico post soldadura. En esta investigación se ha estudiado el comportamiento mecánico de despositar soldadura de recubrimiento con electrodo E316-16 sobre un acero de especificación 60K según el estandar API 6A que corresponde a un acero AISI 4130. Se ejecutaron dos cupones de prueba, ejecutados por un soldador experimentado, utilizando un proceso SMAW con una técnica de soldadura por revenido (autorevenido) controlando la cantidad de calor aportada y sin tratamiento térmico posterior a la soldadura. La diferencia entre los cupones de prueba fue la temperatura de precalentamiento. Se realizarón las pruebas mecánicas conforme lo establece el código ASME BPVC sección IX y un análisis metalográfico con las técnicas de microscopía electrónica. Las pruebas de doblado mostraron desde un comportamiento dúctil hasta un comportamiento totalmente frágil. Se verifica el aparecimiento de una zona de alta concentración de carburos de cromo ubicada entre el material de aporte y el material base, zona en la que se inicia la falla en la probetas que se fracturaron, la cual muestra ductilidad cuando la temperatura de precalentamiento es menor.

Palavras chave: Soldadura, Overlay, Ductilidad, Inoxidable, AISI 4130

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     Carlos Naranjo-Guatemala, David Ayala Alomoto., Carlos Díaz Campoverde


     INFLUÊNCIA DE TRATAMENTO CRIOGÊNICO NAS TEMPERATURAS DE TRANSFORMAÇÃO DE FASE E NO CALOR LATENTE DE TRANSFORMAÇÃO DA LIGA NI48TI52

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Investiga-se a influência do tempo de imersão criogênico nas temperaturas e no calor latente de transformação da fase da liga Ni48Ti52. Por Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) determinase essas propriedades de amostras submetidas a diferentes tempos de imersão criogênico a -196oC. Observa-se que tanto as temperaturas de transformação de fase quanto o calor latente de transformação aumentam com o tempo de imersão criogênico. A redução da energia envolvida na transformação de fase ocorreu provavelmente devido a formação de precipitado, que foi detectado através de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e o aumento das temperaturas de transformação de fase em razão do alívio de tensões provenientes da redução de discordâncias.

Palavras chave: Ligas com memória de forma. Propriedades térmicas. Tratamentos criogênicos. NiTi.

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     Tadeu Castro da Silva, Arthur Pinheiro Barcelos, Edson Paulo da Silva


     Una revisión de los tratamientos térmicos aplicados a la madera

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

La madera debe ser tratada química y/o térmicamente para ser usada a nivel industrial. Los tratamientos químicos permiten que la madera se preserve por largos periodos de tiempo, mientras que los tratamientos térmicos permiten adicionalmente que la madera mejore las propiedades higroscópicas y por lo tanto la estabilidad dimensional. Este documento realiza una revisión de los constituyentes básicos de la madera y como influye la temperatura con cada uno de ellos, realiza una revisión de los diferentes tratamientos térmicos que se aplican a la madera a nivel mundial, cómo se realizan y qué nuevas tecnologías se han desarrollado a partir de las tradicionales.

Palavras chave: tratamiento térmico, madera, estabilidad dimensional, higroscopicidad

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     Ricardo Acosta Acosta, Jorge Augusto Montoya Arango, Andrés Prieto


     DESENVOLVIMENTO DE MODELOS DE COMPORTAMENTO DE AÇOS DE ALTA RESISTÊNCIA – DP1000/DP1200

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Os aços de alta resistência (Ultra High Strength Steels - UHSS), conhecidos como aços bifásicos ou aços Dual-Phase têm vindo a ganhar grande relevância industrial para utilização em componentes de automóveis. Estes materiais têm um papel muito importante na redução do peso, bem como no aumento da resistência ao impacto destes componentes, contudo a sua utilização em larga escala torna-se difícil devido às limitações de determinados processos de fabrico, nomeadamente processos de estampagem. Estas limitações devem-se ao fenómeno conhecido como o efeito springback, onde ocorre deformação da chapa metálica durante a descarga e posterior deformação plástica. Os aços de alta resistência DP1000/DP1200 são aços recentes e, como consequência, é necessário desenvolver modelos de comportamento elastoplástico que permitam em fase de projeto de ferramentas, prever a forma final das peças estampadas. Para este efeito, estão a ser desenvolvidos vários estudos experimentais para a correta caracterização do referido comportamento, designadamente ensaios de tração uniaxial, ensaios de Erichsen, ensaios de carga-descarga e ensaios de dupla dobragem que permitem a quantificação do efeito de Bauschinger e do seu efeito no springback. Com estes dados e com o recurso ao software ABAQUS, estão a ser feitas simulações no sentido de ajustar as observações experimentais às obtidas por simulação, permitindo o desenvolvimento de modelos semi-empíricos ajustados.

Palavras chave: UHSS, deformação plástica, springback, Erichsen, efeito de Bauschinger

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     André A. Silva, Tiago Vasconcelos, Samuel Simões, Telmo G. Santos, J. Pamies Teixeira, Carla M. Machado


     APLICACIÓN DE RECUBRIMIENTOS DE ALUMINIO POR ROCIADO TÉRMICO POR ARCO SOBRE EL ACERO ASTM A53 GRADO B, PARA PROTEGERLOS CONTRA LA CORROSIÓN POR SALES FUNDIDAS

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Muestras del acero ASTM A53 grado B fueron recubiertas por rociado térmico por arco eléctrico con aluminio, estos recubrimientos presentan una buena continuidad y adherencia. Se les realizó un tratamiento térmico para mejorar su desempeño a la corrosión, ya que se produce la inter difusión del aluminio del recubrimiento hacia el substrato y del hierro del substrato hacia el recubrimiento. Luego fueron sometidas a corrosión por sales fundidas compuestas por 20 % de sulfato de sodio (Na2SO4) y 80 % de pentóxido de vanadio (V2O5) en un rango de temperatura de 400-600°C. Se caracterizó las muestras por Microscopía Electrónica de Barrido (SEM), Espectroscopía de Energía Dispersada (EDS) y Difracción de Rayos X (XRD) y se estudió la morfología, la composición y la estructura de las capas formadas en donde se observó una buena protección de la capa rociada térmicamente y que la mayor degradación del recubrimiento protector generalmente ocurrió a temperaturas superiores a las temperaturas de fusión de las sales, además la velocidad de corrosión aumenta con la temperatura y disminuye con el tiempo de exposición.

Palavras chave: Aluminio; Alta temperatura; Corrosión; Rociado térmico; Sales fundidas.

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     Diego Pérez Muñoz, José Luddey Marulanda Arévalo y José Luis Tristancho


     PRODUCCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE POLVOS METÁLICOS DE Fe-Si-B OBTENIDOS MEDIANTE ATOMIZACIÓN CON GAS

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Las aleaciones de Fe-Si-B se caracterizan por poseer excelentes propiedades como materiales magnéticos blandos, propiedades que son adquiridas cuando el material se obtiene en estado amorfo y/o nano-cristalino. Una de los métodos para obtener este tipo de estructuras es solidificar el material a elevadas velocidades de enfriamiento, evitando de esta forma la difusión de átomos y, por lo tanto, la cristalización. Estos materiales normalmente deben ser sometidos a posteriores tratamientos térmicos. Habitualmente se utiliza la técnica de hilado por fusión (“melt spinning”), que produce cintas muy delgadas a velocidades de enfriamiento muy elevadas. En este trabajo de investigación, se estudia la producción de aleaciones de Fe-Si-B mediante atomización con gas, que, a diferencia del método de hilado por fusión, produce el material en forma de polvo, lo que permite que luego pueda ser consolidado en cualquier geometría deseada, utilizando diferentes técnicas de procesamiento pulvimetalúrgico. Uno de los principales desafíos es la optimización de los parámetros de atomización, a fin de aumentar la velocidad de enfriamiento y así obtener partículas amorfas. Se atomizaron cinco diferentes composiciones del sistema ternario Fe-Si-B, que luego fueron caracterizadas mediante diferentes técnicas (microscopía electrónica, difracción de rayos X, calorimetría, etc.). Las partículas con un tamaño por debajo de las 10 µm de la composición Fe70Si18B12 (en % atómico) resultaron ser amorfas, presentando buenas propiedades como materiales magnéticos blandos

Palavras chave: atomización con gas, materiales amorfos, materiales magnéticos blandos.

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     Kenny L. Álvarez C., J. M. Martín, Julián González


     PROCESAMIENTO Y CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES COMPUESTOS SUPERCONDUCTOR BASE-Bi Y SEMICONDUCTOR CdS

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

La investigación en la generación, el transporte, el almacenamiento y el ahorro de energía, es sumamente importante debido a la disminución de las fuentes de energía convencionales. Por lo tanto, se ha considerado como el inicio de una investigación básica, procesar un material compuesto formado, por un lado, por un material semiconductor para la generación de energía no convencional, y por el otro, por un material superconductor que transporte corriente eléctrica sin pérdida de energía. Ambos juegan un papel importante en el desarrollo de posibles dispositivos semiconductores-superconductores. En este trabajo se reporta el procesamiento y caracterización de materiales compuestos superconductores-semiconductores del tipo CdS – Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O. El material superconductor base-Bi se preparó por el método de reacción en estado sólido. Este material se tomó como base para preparar el material compuesto, sintetizando nanopartículas de CdS en sus poros y superficie por la técnica de baño químico. Se realizaron mediciones eléctricas, estructurales, químicas y morfológicas aplicando técnicas de análisis como el método de las cuatro puntas (MCP), difracción de rayos-X (DRX), espectroscopia Raman (ER), Espectrofotometría UVVIS (UV-VIS), Espectroscopia de dispersión de energía (EDE) y microscopia electrónica de barrido (MEB). El comportamiento eléctrico del material compuesto indicó aumento en la resistencia en el estado conductor normal, y disminución en la temperatura de inicio de la transición del estado normal al estado superconductor, así como, en la temperatura crítica de transición superconductora, Tc,0, que disminuyó en 9 K, pero su comportamiento eléctrico sigue siendo el de un material superconductor. Se obtuvieron nanopartículas de CdS entre 6 nm y 10 nm, se identificaron las fases cristalinas indicando una mezcla de fases cúbica y hexagonal del CdS y la presencia de fases superconductoras en el material compuesto. En los materiales compuestos se observa el pico del fonón óptico de primer orden que puede estar compuesto por modos de superficies ópticas (SO) y ópticas longitudinales (LO).

Palavras chave: Material compuesto, superconductor base-Bi, semiconductor CdS, depósito por baño químico.

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     Elvia Díaz Valdés, Trinidad Molina Mil, Gerardo Contreras Puente, Concepción Mejía García, Ana Ma. Paniagua Mercado


     NITRETAÇÃO POR PLASMA EM GAIOLA CATÓDICA: DEPOSIÇÃO DE FILME TiN EM FERRAMENTA DE CORTE PARA USINAGEM

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Ferramentas do tipo aço rápido (HSS) são muito utilizadas no torneamento de peças. Logo, faz-se necessário entender as características que influenciem nos processos de usinagem para esse grupo de ferramentas. Alternativas populares para a melhora das propriedades desses elementos de corte são as aplicações de tratamentos de superfície e a deposição de filmes duros. Exemplos conhecidos desses procedimentos são a nitretação iônica da superfície do aço rápido, proporcionando aumento de dureza na camada superficial, e deposição de filmes duros de TiN utilizando o método de PVD (deposição física a vapor). Este trabalho se propõe a realizar a deposição de filmes finos de TiN, por meio do método de Nitretação por Plasma em Gaiola Catódica (desenvolvido no Laboratório de Processamento de Materiais por Plasma – Universidade Federal do Rio Grande do Norte - Brasil), na superfície de ferramentas de aço rápido (HSS), para diferentes temperaturas de deposição (300°C, 350°C e 400°C), com o objetivo de melhorar as propriedades superficiais dessas ferramentas. Resultados obtidos após o tratamento superficial realizado analisam a uniformidade de deposição do filme de TiN sobre o material, os perfis de dureza superficiais e nas áreas transversais, análises nanométricas dos filmes obtidas por meio de MEV, espessura nanométrica dessas camadas e estrutura cristalina por DRX

Palavras chave: Nitretação, Plasma, Filmes Finos, TiN, Gaiola Catódica.

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     Raysa Cristiano Paulino Pereira, Thercio Henrique de Carvalho Costa


     APLICAÇÃO DA TÉCNICA DE ADOÇAMENTO POR TIG DRESSING PARA MITIGAR CORROSÃO NA ZAC DE UNIÃO SOLDADA

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Dentre as regiões que compõem uma solda, a zona afetada pelo calor (ZAC) é a mais susceptível à corrosão. Adoçamento por TIG Dressing é usado para aumentar a concordância de juntas soldadas, minimizando as tensões e imperfeições nesta região, além de promover uma mudança microestrutural, aumentando a resistência à fadiga no pé do cordão. No entanto, esta técnica tem sido pouco difundida para aplicação em conjuntos soldados visando redução do desgaste por corrosão, quando comparada ao uso de técnicas convencionais de usinagem para o mesmo fim. Sabendo-se que mudanças no raio de concordância na região da ZAC alteram o fator concentrador de tensão da junta soldada, o uso do adoçamento com TIG Dressing pode também mudar este fator e alterar a microestrutura dessa região, contribuindo para um aumento da resistência à corrosão na ZAC. Desta forma, este estudo será feito analisando a influência das tensões (pelo aumento do raio de concordância) e mudanças microestruturais na corrosão na ZAC de cordões MIG/MAG, usando o TIG Dressing com tecimento. Em seguida estas condições foram avaliadas por microscopia óptica verificando o efeito de melhoria proporcionado por esta técnica na corrosão da ZAC. Dos resultados obtidos, observou-se que o desgaste desta região foi influenciado pela geometria final do adoçamento da borda, causadas pela mudança do fator concentrador de tensão e pelo percentual de microconstituintes diferentes da matriz original.

Palavras chave: Corrosão, Aço Inoxidável Ferrítico 410D, Adoçamento por TIG Dressing

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     Carmem Célia Francisco do Nascimento, Vinícius Mainardi de Morae, Louriel Oliveira Vilarinho


     FABRICAÇÃO ADITIVA DE AÇOS DE ALTA RESISTÊNCIA

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

A fabricação aditiva (FA) tem conhecido nos últimos anos um crescimento muito significativo essencialmente devido à necessidade de reduzir os tempos de fabrico e de construir protótipos funcionais ao menor custo. A ausência de limites nas formas, tamanho ou peso dos componentes, a possibilidade de criar produtos sem ferramentas em geometrias previamente impossíveis de obter, constituiu uma grande liberdade para o projetista e uma vantagem económica. Existe assim um enorme potencial para mudar o paradigma de fabrico, serviço e distribuição, com a possibilidade de produzir produtos complexos tailor-made. Este tipo de fabricação pode ser extremamente rentável, ou ter uma relação custo-benefício, constituindo já uma Revolução Industrial inovadora da era digital, com avanços no design de produto, na ciência de materiais, na engenharia de processo industrial e, obviamente, nos softwares de geração de formas e de simulação. Várias técnicas estão a ser exploradas para o fabrico de peças, nomeadamente a deposição por arco eléctrico com maior taxa de deposição, maior produtividade e menor custo. Neste trabalho apresenta-se um estudo feito em fabricação aditiva de um aço de baixa liga e alta resistência. A peça é isenta de porosidade com propriedades mecânicas assinaláveis, nomeadamente a tensão de rotura que atinge os 900 MPa, muito acima da resistência do material usado na deposição, mantendo contudo durezas relativamente baixas correspondentes à existência predominantemente de estruturas bainiticas. Este processo pode ter aplicação em peças de pequena dimensão em que é requerida elevada resistência.

Palavras chave: fabricação aditiva, soldadura por arco eléctrico, fabricação aditiva com fio e arco eléctrico, aço de baixa liga e alta resistência

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     V. Duarte, Telmo G. Santos, R. M. Miranda


     ADDITIVE MANUFACTURING BASED HYBRID PROCESSES FOR LONG OR CONTINUOUS FIBER REINFORCED POLIMERIC MATRIX COMPOSITES

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

This paper presents an overview of the work under development within FIBR3D PT2020 PACfunded collaborative project. The FIBR3D project consists in developing a hybrid and integrated process that is combined into a single-step platform for additive and subtractive operations that allows CAD-to-Part production with freeform shapes using long or continuous fiber reinforced thermoplastics (FRTP). FIBR3D targets to fill a research gap regarding the Additive Manufacturing (AM) of composite materials and, at the same time, contribute for the scientific progress of AM-based hybrid manufacturing for high-performance, lightweight and multifunctional products. The main engineering topics addressed in FIBR3D are related with: 1) Design rules for hybrid additive manufacturing (hAM); 2) Advanced extrusion technologies and process for AM of fibre reinforced thermoplastic (FRTP); 3) Hybridization strategies regarding AM specifications and inprocess material properties; 4) Production and characterization of polymer filaments with long and continuous fibres, impregnated fibres, validating the new material concepts for AM; 5) 3D path generator for hAM based on a multi-objective optimization algorithm with real-time monitoring and closed-loop control; 6) real time monitoring of the fabrication process with embedded optical fibre sensors; and 7) aiming to implement functionally graded capability, tests are currently running in order to optimize the localized heat treatment conditions of NiTi wires to be later used as long/continuous reinforcement fibers.


This paper focuses on the state of the art and the research strategy covering the whole value-chain of the next-generation technology proposed in FIBR3D, starting with part design and materials composition, going through the transformation stages, and finishing with the product evaluation and end-of-life studies. Through this analysis, some technological gaps will be identified and the highest priority challenges will be closely examined, being future short and long-term efforts for FRTP hybrid AM established

Palavras chave: Additive manufacturing; hybrid processes; optical fiber sensors; long or continuous fiber reinforced; FIBR3D

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     António Torres Marques, João Pereira, Rui Neto, Paulo Peças, Sílvia Esteves, Rui Moreira, João Matos, Luís Reis, Inês Ribeiro, Marco Leite, Isaac Ferreira, Margarida Machado, Rui Gomes, Sacha Mould, Marta Ferreira, João Pinto, Telmo G. Santos, Patrick L Inácio, FM Braz Fernandes, Maria Teresa Cidade, Alexandre Velhinho, António J. Pontes; João P. Nunes; António Gaspar-Cunha; Fernando M. Duarte; Júlio C. Viana; José A. Covas


     SENSIBILIDADE À MUDANÇA DE TRAJETÓRIA DE DEFORMAÇÃO NO AÇO TWIP980

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Os recentes avanços tecnológicos permitiram obter um aço que elimina o paradigma de não se conseguir aliar alta ductilidade e resistência mecânica. O aço TWIP (Twinning Induced Plasticity) tem como principal mecanismo de deformação a maclação, razão que lhe confere excelentes propriedades de tensão vs. deformação. Neste trabalho, inicialmente foram efetuados testes de tração em provetes de grande dimensão, longitudinalmente com a direção de laminagem (RD), em chapa de aço TWIP de 1,8 mm de espessura até se atingir uma pré-deformação nominal de 10%, 20% e 30%, com o objetivo de posteriormente estudar o efeito provocado pela alteração da trajetória nas direções 0º, 45º e 90º em relação a RD. A tensão limite de elasticidade foi aumentando relativamente ao material inicial, com a prédeformação imposta, para qualquer uma das direções em estudo. À medida que a alteração da trajetória aumentou, isto é de 0º para 90º, registou-se a diminuição da tensão de cedência de recarga, observando-se o aparecimento do efeito de Bauschinger e de amaciamento permanente. Finalmente, foi ainda evidenciado o surgimento de patamar de cedência, sendo este influenciado diretamente pela alteração da trajetória de deformação, não mostrando estar associado à variação de velocidade de deformação, tão-pouco à variação de temperatura do provete.

Palavras chave: aço avançado de alta resistência, aço TWIP, mecanismo de deformação, maclação, ensaio de tração.

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     A.B. Pereira, D.S.S. Almeida, M. Borodachenkova, G. Vincze, B. Filipe


     ALUMINIUM ALLOYS BEHAVIOUR IN THE FOUNDRY PROCESS

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Aluminium alloys, due to their mechanical properties – low density, relatively high tensile strength, high strength-to-weight ratio (specific strength) and resistance to corrosion - are of great importance for industrial applications. Since these alloys have relatively low melting points, the casting process is preferred, since it allows the manufacturing of parts with complex configurations, of varying sizes. However, not all alloys are fit for this process, and their correct selection is crucial in each project. For this study, among the existing aluminium alloys, AlSi7Mg alloy was chosen. The addition of magnesium to aluminium-silicon alloys results in very good casting characteristics, with excellent properties after heat treatment. This alloy also presents high resistance to corrosion and maintains a low level of thermal expansion, which is very advantageous for the manufacture of engines or other components subject to heat and/or thermal fatigue during their life cycle. It is widely used in both the automotive and aeronautics industries, and its study is therefore of the utmost importance. As in any manufacturing process, the casting process leads to the existence of intrinsic defects that influence the durability of the parts and must therefore be taken into account. The main defects resulting from the casting of this type of aluminium alloys are hollows, porosity resulting from shrinkage and dissolution of hydrogen in the molten metal, and oxide films that can form during the pouring of the molten metal. Any of these defects can act as crack initiators, and seriously compromise the durability of the part. This work intends to study these defects, analysing which ones have more influence in the durability of the part, as well as the factors that cause them, with the aim of optimizing the process.

Palavras chave: Aluminium Alloys, Foundry Process, Manufacturing defects

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     Beatriz Arraiano, Teresa L. Morgado, Alexandre Velhinho, Carla M. Machado, Pamies Teixeira


     CARACTERIZAÇÃO MACRO E MICROESTRUTURAL DO AÇO AISI 4130 AMANTEIGADO COM LIGAS DE NÍQUEL PELO PROCESSO GMAW

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Os avanços na exploração e produção de petróleo em ambientes subaquático têm exigido materiais, procedimentos e processos de soldagem que possam, de forma econômica e viável, suprir os requisitos de engenharia, segurança e meio ambiente, necessários para o funcionamento dos diversos componentes utilizados. No Mar do Norte e no Golfo do México, juntas soldadas dissimilares em manifolds submetidas à proteção catódica apresentaram falhas na interface do amanteigamento do flange com a liga de níquel Inconel 625. Este fato tem gerado muitas pesquisas, que buscam as prováveis causas e soluções para o fenômeno. O objetivo deste trabalho foi analisar o comportamento macro e microestrutural das regiões da junta amanteigada do aço AISI 4130, com e sem Tratamento Térmico de Alivio de Tensões (TTAT). O processo de soldagem MIG é usado no amanteigamento com os consumíveis ERCrNiMo-3 (Inconel 625) e ERCrNiMo-15 (Inconel 725). Para proteção do arco e da poça de fusão foi utilizada a mistura 75%Ar+25%. Um planejamento fatorial 22 (PF) foi utilizado no desenvolvimento dos ensaios; como variáveis de influência foram analisadas dois modos de corrente: convencional e pulsada e os tipos de metais de adição. As variáveis de respostas foram: a diluição do metal de base, a microestrutura e a microdureza na interface do amanteigamento. Os resultados mostraram que o uso da corrente pulsada proporcionou amanteigamento com menores níveis de diluição quando comparado ao modo de corrente convencional, para ambos os metais de adição utilizados; além disso, verificou-se que, o modo de corrente pulsado e o Inconel 625 foram mais eficazes no controle das Zonas Parcialmente Diluídas (ZPD), minimizando a formação de zonas frágeis. Os resultados mostraram também que, o uso do TTAT, após a solda de amanteigamento, não garantiu níveis de dureza desejada na interface da junta amanteigada.

Palavras chave: Soldagem, ligas de níquel, amanteigamento, microestrutura, microdureza.

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     Silva, Roneles S., Beltrão, Daniel M., Nova, Antônio M. V., Silva, José H. F.



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