|
Dissertações |
|
|
1
|
-
Carlos Eduardo Vieira Masalla
-
IMPACTO DE CONDIÇÕES ESTÁTICAS E DINÂMICAS NA CORROSÃO LOCALIZADA E GENERALIZADA DO AÇO CARBONO API X65 EM MEIOS COM CO2.
-
Orientador : ALYSSON HELTON SANTOS BUENO
-
MEMBROS DA BANCA :
-
ALYSSON HELTON SANTOS BUENO
-
ANDREIA MALACARNE
-
GUILLERMO VILALTA ALONSO
-
JOSE ANTONIO DA CUNHA PONCIANO GOMES
-
RHUAN COSTA SOUZA
-
Data: 17/02/2025
-
-
Mostrar Resumo
-
A indústria de óleo e gás enfrenta problemas constantes com a corrosão interna em dutos e a integridade de estruturas e tubulações. Nesses ambientes, a presença do dióxido de carbono (CO₂) atua como um contaminante que intensifica os processos corrosivos, um fenômeno conhecido como sweet corrosion. Este tipo de corrosão ocorre quando o CO₂ dissolvido reage com a água, formando o ácido carbônico, que contribui para a redução do pH e o aumento da agressividade do meio. Um aspecto característico deste mecanismo é a formação do carbonato de ferro (FeCO₃), que pode atuar como uma barreira de proteção, reduzindo a taxa de corrosão. Porém, a corrosão em ambientes com CO2 pode se manifestar de maneiras diferentes, principalmente como corrosão generalizada e corrosão localizada. A corrosão generalizada ocorre de forma uniforme, resultando na perda contínua de material, enquanto a corrosão localizada é mais severa e imprevisível, concentrando-se em áreas especificas e formando pites. Ambos mecanismos são afetados pelo escoamento, pois a turbulência local pode provocar variações rápidas no cisalhamento da parede e na energia cinética turbulenta, o que influencia no processo de transferência de massa e, consequentemente, na precipitação e aderência dos filmes de FeCO3. Este estudo avaliou o comportamento do aço carbono API X65 em condições estáticas, variando parâmetros como temperatura, pressão de CO2 e concentração de ácido acético, por meio de testes de imersão em autoclave. A condição mais agressiva (temperatura de 60 °C, pressão de CO2 de 10 bar, 60000 ppm de NaCl e 1000 ppm de HAc) foi também avaliada em testes dinâmicos utilizando gaiola rotatória (GR) a 800 rpm. Para avaliar o efeito do escoamento, foram usinados defeitos artificiais nos corpos de prova da GR. Os resultados indicaram que as diferentes condições experimentais causaram variações na morfologia e na aderência dos filmes de carbonato de ferro (FeCO3), afetando diretamente a taxa de corrosão do aço carbono. Além disso, observou-se que na condição dinâmica, a taxa de corrosão generalizada aumentou acentuadamente e foi observado o surgimento do mecanismo de corrosão localizada. Nesta condição, foi identificado o desplacamento do filme de FeCO3 e um aumento das dimensões dos defeitos artificiais, possivelmente devido ao efeito combinado do meio mais agressivo e do escoamento sobre a superfície do corpo de prova.
-
Mostrar Abstract
-
The oil and gas industry faces constant problems with internal corrosion in pipelines and the integrity of structures and pipes. In these environments, the presence of carbon dioxide (CO2) acts as a contaminant that intensifies corrosive processes, a phenomenon known as sweet corrosion. This type of corrosion occurs when dissolved CO2 reacts with water to form carbonic acid, which contributes to lowering the pH and increasing the aggressiveness of the environment. A characteristic aspect of this mechanism is the formation of iron carbonate (FeCO3), which can act as a protective barrier, reducing the corrosion rate. However, corrosion in CO2 environments can manifest itself in different ways, mainly as generalized corrosion and localized corrosion. Generalized corrosion occurs uniformly, resulting in the continuous loss of material, while localized corrosion is more severe and unpredictable, concentrating in specific areas and forming pitting. Both mechanisms are affected by flow, as local turbulence can cause rapid variations in wall shear and turbulent kinetic energy, which influences the mass transfer process and, consequently, the precipitation and adhesion of FeCO3 films. This study evaluated the behavior of API X65 carbon steel under static conditions, varying parameters such as temperature, CO2 pressure and acetic acid concentration, by means of autoclave immersion tests. The most aggressive condition (60 °C temperature, 10 bar CO2 pressure, 60000 ppm NaCl and 1000 ppm HAc) was also evaluated in dynamic tests using a rotating cage (RC) at 800 rpm. To assess the effect of flow, artificial defects were machined into the RC specimens. The results indicated that the different experimental conditions caused variations in the morphology and adhesion of the iron carbonate (FeCO3) films, directly affecting the corrosion rate of the carbon steel. In addition, it was observed that in the dynamic condition, the generalized corrosion rate increased sharply and the emergence of the localized corrosion mechanism was observed. In this condition, the detachment of the FeCO3 film and an increase in the size of the artificial defects were identified, possibly due to the combined effect of the more aggressive environment and the flow over the surface of the specimen.
|
|
|
2
|
-
KATHLEN LOPES FAZZION RIBEIRO
-
ESTUDO DO CORTE ORTOGONAL EM MATERIAIS METÁLICOS NO TORNEAMENTO COM DIFERENTES TIPOS DE REFRIGERAÇÃO
-
Orientador : LINCOLN CARDOSO BRANDAO
-
MEMBROS DA BANCA :
-
ALISSON ROCHA MACHADO
-
CARLOS HENRIQUE LAURO
-
LINCOLN CARDOSO BRANDAO
-
Data: 28/02/2025
-
-
Mostrar Resumo
-
O torneamento compõe grande parte das operações de corte de materiais na indústria e é um dos processos mais essenciais para remoção de material utilizando-se ferramenta de ponta única. Esse processo de fabricação pode ser estudado através do corte ortogonal, que é a operação de torneamento onde a força passiva é desprezada e o processo passa se avaliado de forma bidimensional sob a influência apenas do avanço e de força de corte. Este trabalho teve como objetivo o estudo do corte ortogonal em três materiais distintos, o aço SAE 4340, o Aço Inox 304 e o Titânio grau 5. Foram realizados experimentos sem refrigeração (corte a seco), com refrigeração por ar comprimido e com o uso de um sistema de ar gelado. Foram adotados 3 níveis de velocidade de corte (95, 210 e 330 m/min) e três níveis de avanço (0,05; 0,12 e 0,25 mm/rot). A profundidade de corte foi mantida constante em 1,5 mm. O comprimento de corte foi de 2 mm para as velocidades de corte de 95 e 210 m/min, e de 3 mm para a velocidade de corte de 330 m/min. Os resultados demonstraram que o avanço é o parâmetro de corte que mais influencia no valor do coeficiente de atrito entre a ferramenta e o cavaco. Para o aço SAE 4340, a utilização de refrigeração colaborou para a diminuição do coeficiente de atrito, não havendo diferença significativa entre o ar comprimido e o ar gelado. Para o aço Inox 304, a presença de refrigeração não proporcionou alterações significativas no valor do coeficiente de atrito. Por outro lado, para o Titânio Grau 5, considerando as velocidades de 95 e 210 m/min, a presença de refrigeração ocasionou um aumento no valor do coeficiente de atrito, enquanto para a velocidade de 330 m/min, houve uma pequena diminuição deste ou não houve alterações significativas.
-
Mostrar Abstract
-
Turning makes up a large part of the material cutting operations in industry and is one of the most essential processes for material removal using a single point tool. This manufacturing process can be studied through orthogonal cutting, which is the turning operation where the passive force is neglected and the process is evaluated in a two-dimensional way under the influence of feed and cutting force only. The aim of this work was to study orthogonal cutting in three different materials, SAE 4340 steel, 304 stainless steel and grade 5 titanium. Experiments were carried out without cooling (dry cutting), with compressed air cooling and with the use of of a chilled air system. 3 cutting speed levels (95, 210 and 330 m/min) and three feed levels (0.05; 0.12 and 0.25 mm/rev) were adopted. The depth of cut was kept constant at 1.5 mm. The cutting length was 2 mm for the cutting speeds of 95 and 210 m/min, and 3 mm for the cutting speed of 330 m/min. The results showed that the feed is the cutting parameter that most influences the value of the coefficient of friction between the tool and the chip. For SAE 4340 steel, the use of cooling contributed to the reduction of the coefficient of friction, with no significant difference between compressed air and cold air. For stainless steel 304, the presence of cooling did not provide significant changes in the value of the coefficient of friction. On the other hand, for Grade 5 Titanium, considering the speeds of 95 and 210 m/min, the presence of cooling caused an increase in the coefficient of friction, while for the speed of 330 m/min, there was a small decrease of this or there were no significant changes.
|
|
|
3
|
-
Gislaini Andrezza Santos
-
Estudo do processo de manufatura aditiva pela técnica GMAW considerando as diferentes orientações de deposição de material
-
Orientador : LINCOLN CARDOSO BRANDAO
-
MEMBROS DA BANCA :
-
LINCOLN CARDOSO BRANDAO
-
CARLOS HENRIQUE LAURO
-
ETORY MADRILLES ARRUDA
-
REGINALDO TEIXEIRA COELHO
-
Data: 11/04/2025
-
-
Mostrar Resumo
-
A manufatura aditiva tem ganhado forte espaço no setor produtivo atualmente devido a flexibilidade que apresenta em relação a fabricação de produtos complexos. Pode-se dizer que a manufatura aditiva é uma nova tecnologia que permite a criação de objetos a partir de um modelo virtual gerado em ferramentas CAD. Desta GMAW, Manufatura Aditiva, Rugosidade, Deposição a Arcoforma, os itens são criados a partir da adição de materiais em camadas e esses materiais podem ser filamentos ou pós de polímeros ou metais. O processo denominado MADA que consiste na Manufatura Aditiva por Deposição a Arco é um processo que envolve deposição direta de material, utilizando matéria-prima na forma de arame e o arco elétrico como fonte de energia. Esta tecnologia foi proposta e vem sendo, algum tempo, estudada por pesquisadores, mas ganhou maior notoriedade com a popularização da impressão 3D e com a indústria 4.0. Neste trabalho o processo MADA foi estudado utilizando-se o processo MIG/MAG com o objetivo de construir corpos de prova com diferentes velocidades de arame e velocidades de deposição. A rugosidade das paredes produzidas foi analisada como resposta. Os resultados demonstram que tanto a velocidade de deposição como a velocidade de deslocamento exercem forte influência não apenas na rugosidade como também na estrutura da parede formada.
-
Mostrar Abstract
-
A manufatura aditiva tem ganhado forte espaço no setor produtivo atualmente devido a flexibilidade que apresenta em relação a fabricação de produtos complexos. Pode-se dizer que a manufatura aditiva é uma nova tecnologia que permite a criação de objetos a partir de um modelo virtual gerado em ferramentas CAD. Desta forma, os itens são criados a partir da adição de materiais em camadas e esses materiais podem ser filamentos ou pós de polímeros ou metais. O processo denominado MADA que consiste na Manufatura Aditiva por Deposição a Arco é um processo que envolve deposição direta de material, utilizando matéria-prima na forma de arame e o arco elétrico como fonte de energia. Esta tecnologia foi proposta e vem sendo, algum tempo, estudada por pesquisadores, mas ganhou maior notoriedade com a popularização da impressão 3D e com a indústria 4.0. Neste trabalho o processo MADA foi estudado utilizando-se o processo MIG/MAG com o objetivo de construir corpos de prova com diferentes velocidades de arame e velocidades de deposição. A rugosidade das paredes produzidas foi analisada como resposta. Os resultados demonstram que tanto a velocidade de deposição como a velocidade de deslocamento exercem forte influência não apenas na rugosidade como também na estrutura da parede formada.
|
|
|
4
|
-
EDUARDO VAZ DE MACEDO FIGUEIREDO
-
Análise vibracional de detonação em um motor BASF - CFR
-
Orientador : FELIPE SOTO PAU
-
MEMBROS DA BANCA :
-
FELIPE SOTO PAU
-
GUSTAVO RODRIGUES DE SOUZA
-
JOSE ANTONIO DA SILVA
-
DELSON LUIZ MODOLO
-
Data: 20/08/2025
-
-
Mostrar Resumo
-
Esta dissertação apresenta uma análise do índice de detonação em um motor de combustão interna BASF por meio do monitoramento de vibrações utilizando acelerômetros. A detonação, fenômeno que compromete a eficiência e a durabilidade do motor, acontece quando a combustão ocorre antes do ponto de ignição, enquanto o pistão ainda está comprimindo a mistura. Isso gera uma força contrária à subida do pistão, podendo causar danos nas partes internas da câmara de combustão, além de aumentar o consumo de combustível. Ela foi investigada através da aquisição e processamento de sinais vibratórios provenientes do bloco do motor, usando adição de etanol na gasolina, bem como adição de Nanopartículas na gasolina para verificar sua influência nesse fenômeno. Foram aplicadas técnicas de análise de sinais, incluindo Transformada de Fourier, Envelope e Filtro Passa-Faixa, para identificar padrões característicos da combustão anômala. Os resultados indicaram uma forte correlação entre os níveis de vibração e a ocorrência de detonação, evidenciando a eficácia do uso de acelerômetros na detecção precoce desse fenômeno. Esse estudo reforça a importância da análise de vibrações como uma ferramenta não intrusiva para o monitoramento e controle do desempenho de motores de combustão interna MCI. A experimentação feita no presente estudo determinou o ponto de detonação de 8,6:1 para o combustível base, gasolina comum brasileira que contêm 28% de etanol em sua composição padrão. A partir deste dado, testes com a adição de etanol em amostras de combustível base foram feitas e se provou a eficiência da adição do etanol como um antidetonante. Além disso, o estudo em questão fez testes no combustível base, gasolina comum brasileira com adição de Nanopartículas e os resultados indicaram que estas não são consideradas eficientes quanto ao seu poder antidetonante, visto que ocorreu a intensificação do efeito de detonação na taxa de compressão 8,6:1.
-
Mostrar Abstract
-
This dissertation presents an analysis of the knocking index in a BASF internal combustion engine through vibration monitoring using accelerometers. Knocking, a phenomenon that compromises engine efficiency and durability, occurs when combustion happens before the ignition point, while the piston is still compressing the mixture. This generates a force contrary to the piston's upward movement, potentially causing damage to the internal parts of the combustion chamber, in addition to increasing fuel consumption. It was investigated through the acquisition and processing of vibrational signals from the engine block, using ethanol addition to gasoline, as well as nanoparticle addition to gasoline to verify their influence on this phenomenon. Signal analysis techniques, including Fourier Transform, Envelope, and Band-Pass Filter, were applied to identify characteristic patterns of anomalous combustion. The results indicated a strong correlation between vibration levels and the occurrence of knocking, demonstrating the effectiveness of using accelerometers for early detection of this phenomenon. This study reinforces the importance of vibration analysis as a non-intrusive tool for monitoring and controlling the performance of internal combustion engines (ICE). The experimentation in the present study determined the knocking point of 8.6:1 for the base fuel, Brazilian common gasoline, which contains 28% ethanol in its standard composition. From this data, tests with the addition of ethanol to base fuel samples were conducted, proving the efficiency of ethanol addition as an anti-knocking agent. Furthermore, the study in question performed tests on the base fuel, Brazilian common gasoline, with the addition of nanoparticles, and the results indicated that these are not considered efficient regarding their anti-knocking power, as the knocking effect intensified at a compression ratio of 8.6:1.
|
|
|
5
|
-
LARISSA DE CARVALHO CIPRIANI
-
OXIDAÇÃO ISOTÉRMICA A ALTA TEMPERATURA EM LIGAS DE ALTA ENTROPIA REFRATÁRIAS NO SISTEMA Al-Cr-Mo-Ta-Ti
-
Orientador : ARTUR MARIANO DE SOUSA MALAFAIA
-
MEMBROS DA BANCA :
-
ARTUR MARIANO DE SOUSA MALAFAIA
-
CARLOS ALBERTO DELLA ROVERE
-
ROSELI MARINS BALESTRA
-
Data: 21/08/2025
-
-
Mostrar Resumo
-
O presente estudo teve como objetivo analisar o comportamento à oxidação de ligas de alta entropia refratárias (LAERs) no sistema Al-Cr-Ta-Ti-Mo, visando desenvolver materiais com maior resistência a ambientes de altas temperaturas. Foram investigadas duas composições: uma liga equiatômica AlCrMoTaTi e uma liga 13Al19Cr20Mo31Ta17Ti, Liga A e Liga B, respectivamente, por meio de ensaios isotérmicos a 1000 °C durante 20, 100 e 300 horas. Durante o ensaio foi avaliada a variação de massa das amostras e as camadas de óxido formadas foram analisadas utilizando as técnicas Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS) e Difração de Raios X (DRX). Com relação à microestrutura foi possível notar que os elementos com maior ponto de fusão, como Ta e Mo, concentraram-se nas regiões dendríticas, enquanto Al e Ti, com pontos de fusão mais baixos, se acumularam nas regiões interdendríticas. Sobre o comportamento em oxidação, a Liga A ganhou menos massa e formou uma camada de óxido mais uniforme, fina e aderente, enquanto a Liga B apresentou uma camada mais espessa e aparentemente mais irregular, o que explica o maior ganho de massa observado nessa composição. Ambas as ligas também indicaram a provável formação predominante dos óxidos TiO₂ e CrTaO₄, e possivelmente Al₂O₃ e Cr₂O₃. De modo geral, ficou claro que a composição química e a estrutura interna das ligas são fatores cruciais para definir a resistência à oxidação. A Liga A, com sua camada de óxido mais estável, mostrou-se mais promissora para aplicações em ambientes de alta temperatura. Sugere-se explorar novas composições de ligas, testar condições ainda mais severas (como temperaturas superiores a 1000°C e tempos de exposição mais longos), além de avaliar o desempenho dessas ligas em atmosferas diferentes, mais próximas das encontradas na indústria.
-
Mostrar Abstract
-
The present study aimed to analyze the oxidation behavior of refractory high-entropy alloys (RHEAs) in the Al-Cr-Ta-Ti-Mo system, with the goal of developing materials with greater resistance to high-temperature environments. Two compositions were investigated: an equiatomic alloy AlCrMoTaTi and a non-equiatomic alloy 13Al19Cr20Mo31Ta17Ti, referred to as alloy A and alloy B, respectively, through isothermal tests at 1000 °C for 20, 100, and 300 hours. During the tests, the mass variation of the samples was monitored, and the formed oxide layers were analyzed using Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), and X-ray Diffraction (XRD). It was observed that elements with higher melting points, such as Ta and Mo, concentrated in dendritic regions, while Al and Ti, with lower melting points, accumulated in interdendritic regions. Regarding the oxidation results, alloy A showed less mass gain and formed a thinner, more uniform, and adherent oxide layer, whereas alloy B presented a thicker and apparently more irregular oxide layer, which explains the greater mass gain observed in this composition. The results also indicated the predominant formation of TiO₂ and CrTaO₄ oxides, and possibly Al₂O₃ and Cr₂O₃. Overall, it was clear that the chemical composition and internal structure of the alloys are crucial factors in determining oxidation resistance. Alloy A, with its more stable oxide layer, proved to be more promising for applications in high-temperature environments. It is suggested to explore new alloy compositions, test even more severe conditions (such as temperatures above 1000 °C and longer exposure times), and assess the performance of these alloys in different atmospheres, closer to those found in industrial settings.
|
|
|
6
|
-
AUGUSTO MACIENTE SCALIONI LUIZ
-
ANÁLISE EXPERIMENTAL E SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL DA TRANSFERÊNCIA DE CALOR EM UMA CAMISA CILÍNDRICA DE MOTOR A COMBUSTÃO INTERNA NÃO CONVENCIONAL
-
Orientador : GUSTAVO RODRIGUES DE SOUZA
-
MEMBROS DA BANCA :
-
GUSTAVO RODRIGUES DE SOUZA
-
JOSE ANTONIO DA SILVA
-
KEYLL CARLOS RIBEIRO MARTINS
-
Data: 29/08/2025
-
-
Mostrar Resumo
-
Os motores de combustão interna desempenham papel central no desenvolvimento tecnológico desde a Revolução Industrial, sendo amplamente utilizados em diversas áreas da engenharia. O ciclo Otto, predominante em motores de ignição por centelha, passou por diversas modificações ao longo do tempo. Dentre essas inovações, destaca-se a proposta de motores com pistões fixos, no qual a camisa da câmara de combustão realiza movimento alternado, com o objetivo de reduzir a massa das partes móveis e aumentar a eficiência térmica. Nesse cenário, a utilização de combustíveis renováveis tem ganhado destaque, sendo o etanol considerado uma alternativa promissora para aplicação nesse tipo de motor. A construção desse motor não convencional exige a adaptação de componentes de motores tradicionais, demandando análise detalhada de cada elemento para assegurar o funcionamento adequado. Além disso, a geometria complexa do sistema impõe desafios adicionais ao projeto de arrefecimento, exigindo estudo aprofundado sobre a transferência de calor na câmara de combustão. Para tal, foram empregados métodos computacionais e analíticos por meio dos softwares MATLAB, FEAtool e ANSYS, permitindo a avaliação do desempenho térmico de sistemas de arrefecimento a ar com aletas instaladas próximas à câmara de combustão. Os resultados obtidos indicam que a utilização de aletas pode reduzir a temperatura da camisa em até 80% em comparação a modelos sem aletas. Verificou-se ainda que o aumento da velocidade do fluido de arrefecimento pode reduzir a temperatura em até 14%. As simulações apresentaram boa concordância com os dados experimentais, sendo a menor divergência de 1,3%, conforme os parâmetros adotados neste estudo. Dessa forma, o trabalho contribui com avanços significativos no estudo térmico de motores de geometria não convencional, com foco na redução de massa das partes móveis e na melhoria da eficiência térmica.
-
Mostrar Abstract
-
Internal combustion engines have played a central role in technological development since the Industrial Revolution, being widely employed across various fields of engineering. The Otto cycle, predominant in spark-ignition engines, has undergone several modifications over time. Among these innovations, the concept of fixed-piston engines stands out, in which the cylinder liner of the combustion chamber performs a reciprocating motion with the aim of reducing the mass of moving parts and increasing thermal efficiency. In this context, the use of renewable fuels has gained prominence, with ethanol being considered a promising alternative for application in this type of engine. The construction of this unconventional engine requires the adaptation of components from conventional engines, demanding detailed analysis of each element to ensure proper operation. Furthermore, the complex geometry of the system poses additional challenges to the cooling design, requiring an in-depth study of heat transfer in the combustion chamber. To this end, computational and analytical methods were employed using MATLAB, FEAtool, and ANSYS software, allowing the evaluation of the thermal performance of air-cooling systems with fins installed near the combustion chamber. The results indicate that the use of fins can reduce the cylinder jacket temperature by up to 80% compared to models without fins. It was also found that increasing the coolant flow velocity can reduce the temperature by up to 14%. The simulations showed good agreement with the experimental data, with the smallest deviation being 1.3%, according to the parameters adopted in this study. Thus, the work contributes significant advances to the thermal analysis of engines with non-conventional geometries, focusing on reducing the mass of moving parts and improving thermal efficiency.
|
|
|
7
|
-
CAMILO LELLIS DOS SANTOS
-
ESTUDO DA QUALIDADE DO CORTE A PLASMA NO AÇO CARBONO VARIANDO A ALTURA DO BICO, A VELOCIDADE E A CORRENTE
-
Orientador : LINCOLN CARDOSO BRANDAO
-
MEMBROS DA BANCA :
-
LINCOLN CARDOSO BRANDAO
-
CARLOS HENRIQUE LAURO
-
SANDRO PEREIRA DA SILVA
-
Data: 12/09/2025
-
-
Mostrar Resumo
-
O corte a plasma é amplamente utilizado na indústria para trabalhar materiais condutores, como por exemplo o aço SAE 1020, devido à sua versatilidade em cortes complexos, custo-benefício e eficiência. No entanto, a qualidade superficial do corte varia de acordo com ajustes operacionais, influenciando as aplicações técnicas e a produtividade. Pesquisas nessa área não só contribuem para essas melhorias como também colaboram na padronização das operações em sistemas CNC, aumentando a eficiência do processo. Assim, este trabalho teve como objetivo avaliar a qualidade superficial do corte a plasma em aço carbono SAE 1020, considerando duas direções de deslocamento da mesa de coordenadas (longitudinal e transversal) e a influência de parâmetros como velocidade, corrente e distância do bico ao material. Os experimentos foram realizados com uma fonte de plasma manual ESAB modelo Handyplasma 45i acoplada a um sistema de movimentação por coordenadas CNC. A velocidade de deslocamento do bico, a corrente da fonte e a altura do bico em relação ao material foram variadas. A rugosidade foi medida com um rugosímetro Mitutoyo SJ-400 nas direções longitudinal (eixo X) e transversal (eixo Y). O método da superfície de resposta e a análise de variância (ANOVA) foram usados como técnicas de análise para definir a interação entre os parâmetros e identificar as condições ideais. Os resultados mostram que valores de rugosidade mais baixos foram obtidos com velocidades de deslocamento reduzidas (otimização do fluxo de calor), correntes mais altas (gerando mais estabilidade do arco) e menor distância entre o bico e o material (melhor precisão). Por outro lado, a direção transversal (eixo X) apresentou menor rugosidade média em comparação à direção longitudinal (eixo Y). O estudo mostra que ajustes na velocidade, corrente e altura do bico são decisivos para a qualidade do corte a plasma em aço SAE 1020. A combinação de baixa velocidade, alta corrente e menor distância do bico minimiza a rugosidade, favorecendo aplicações industriais que exigem precisão. O estudo da dimensão e inclinação do entalhe comprovaram que maiores valores de corrente e menores valores velocidade de deslocamento possuem as melhores combinações para melhoria da qualidade da região cortada.
-
Mostrar Abstract
-
Plasma cutting is widely used in industry to process conductive materials, such as SAE 1020 steel, due to its versatility in complex cutting, cost-effectiveness, and efficiency. However, the surface quality of the cut varies depending on operational settings, influencing technical applications and productivity. Research in this area not only contributes to these improvements but also helps standardise operations in CNC systems, increasing process efficiency. Therefore, this study aimed to evaluate the surface quality of plasma cutting on SAE 1020 carbon steel, considering two directions of coordinate table movement (longitudinal and transverse) and the influence of parameters such as speed, current, and nozzle-to-material distance. The experiments were performed with an ESAB Handyplasma 45i hand plasma source coupled to a CNC coordinate motion system. The nozzle movement speed, source current, and nozzle height relative to the material were varied. Surface roughness was measured with a Mitutoyo SJ-400 roughness meter in the longitudinal (X-axis) and transverse (Y-axis) directions. The response surface method (RSM) and analysis of variance (ANOVA) were used as analytical techniques to define the interaction between the parameters and identify the optimal conditions. The results show that lower roughness values were obtained with reduced travel speeds (heat flux optimisation), higher currents (generating greater arc stability), and a shorter nozzle-to-material distance (improved precision). Conversely, the transverse (X-axis) direction presented lower average roughness compared to the longitudinal (Y-axis) direction. The study shows that adjustments in speed, current, and nozzle height are decisive for the quality of plasma cutting on SAE 1020 steel. The combination of low speed, high current, and a shorter nozzle distance minimises roughness, favouring industrial applications that require precision. The study of kerf dimension and inclination demonstrated that higher current values and lower travel speeds provide the best combinations for improving the quality of the cut region.
|
|
|
8
|
-
ARTHUR SANTOS LONGATI
-
Painel sanduíche metálico com núcleo de anéis de alumínio reutilizado e adesivo ecológico
-
Orientador : TULIO HALLAK PANZERA
-
MEMBROS DA BANCA :
-
TULIO HALLAK PANZERA
-
LEANDRO JOSE DA SILVA
-
JOSE RICARDO TARPANI
-
ANTÔNIO CARLOS ANCELOTTI JUNIOR
-
Data: 26/09/2025
-
-
Mostrar Resumo
-
A reciclagem ou reuso de resíduos plásticos, metálicos ou cerâmicos em novas estruturas tem um aspecto crucial na sustentabilidade e economia circular. Este estudo visa o reuso de latas de alumínio como material núcleo tipo honeycomb circular em painéis-sanduíche. Ressalta-se que as latas de alumínio foram cortadas transversalmente para obtenção de anéis. Trata-se, portanto, de um reuso do material e não reciclagem, permitindo economizar uma quantidade significativa de energia e emissões associadas ao reprocessamento e refino durante a manufatura de reciclo. Os painéis-sanduíche desenvolvidos consistem em faces de aço galvanizado, anéis de alumínio reutilizados e um adesivo vegetal à base de óleo de mamona. Os anéis de alumínio são dispostos em duas arquiteturas, formando um empacotamento de núcleo ortogonal e hexagonal. Os painéis foram testados com e sem lixamento das faces superiores e inferiores. As propriedades mecânicas foram obtidas via ensaio de flexão em três pontos seguindo as diretrizes do método RJS e das normas ASTM C393 e ASTM D7250. Os painéis-sanduíche alcançaram uma carga máxima à flexão de até 415 N e um módulo de flexão médio máximo de 2143 MPa, performance compatível com os outros trabalhos da literatura existente nas quais analisaram estruturas sanduíche sustentáveis semelhante. Estes resultados demonstram o potencial de reuso de latas de alumínio como material do núcleo de estruturas tipo sanduíche em aplicações secundárias sustentáveis de engenharia, incluindo sistemas de construção e transporte.
-
Mostrar Abstract
-
The recycling or reuse of plastic, metallic, or ceramic waste in new structures plays a crucial role in sustainability and the circular economy. This study aims to reuse aluminium cans as a circular honeycomb-type core material in sandwich panels. It is important to note that the aluminium cans will be cut transversely to obtain rings. Therefore, this is a reuse of the material rather than recycling, allowing for significant savings in energy and emissions associated with reprocessing and refining during recycling manufacture. The developed sandwich panels consist of galvanised steel faces, reused aluminium rings, and a plant-based adhesive made from castor oil. The aluminum rings are arranged in two architectures, forming an orthogonal and hexagonal core packaging. The panels were tested with and without sanding of the upper and lower faces. Mechanical properties were obtained via three-point bending tests following the guidelines of the RJS method and ASTM C393 and ASTM D7250 standards. The sandwich panels achieved a maximum load of up to 415 N and a maximum average flexural modulus of 2143 MPa, a performance compatible with other studies in the existing literature that analyzed similar sustainable sandwich structures. These results demonstrate the potential for reusing aluminum cans as core material for sandwich structures in sustainable secondary engineering applications, including construction and transportation systems.
|
|
|
9
|
-
SOFIA DEHAINI GARCIA
-
ESTRUTURA TRELIÇADA PIRAMIDAL DE BAMBU CONSTITUÍDA DE NÓS OBTIDOS POR MANUFATURA ADITIVA E ADESIVO VEGETAL
-
Orientador : TULIO HALLAK PANZERA
-
MEMBROS DA BANCA :
-
HULISSES BONETI MARCON
-
JULIO CESAR DOS SANTOS
-
RODRIGO TEIXEIRA SANTOS FREIRE
-
Rodrigo José da Silva
-
TULIO HALLAK PANZERA
-
Data: 24/11/2025
-
-
Mostrar Resumo
-
O objetivo principal deste trabalho — desenvolver e caracterizar estruturas treliçadas piramidais utilizando hastes de bambu e nós impressos em 3D — foi plenamente alcançado, conciliando sustentabilidade, baixo peso e desempenho mecânico para aplicações em engenharia. O estudo validou o potencial do bambu como elemento estrutural, que demonstrou alta resistência à tração (≈126 MPa), comportamento dúctil (≈2,55% de deformação) e propriedades competitivas em compressão. A viabilidade da interface bambu–nó em PLA foi estabelecida, com a adesão da resina de mamona se mostrando satisfatória e crucial para a integridade estrutural, alcançando uma força média de ≈115 N nos ensaios de pull-out. A análise comparativa entre as estruturas de hastes curtas (P30) e hastes longas (P40) revelou um claro equilíbrio entre propriedades mecânicas e físicas. As estruturas P30 apresentaram o melhor desempenho mecânico geral, com maior resistência e tenacidade (≈7 kJ/m3) nas células unitárias, e as vigas TR-P30 suportaram a maior carga máxima em flexão (≈122 N). Em contrapartida, as estruturas P40 se destacaram na otimização de massa, atingindo a menor densidade equivalente (0,045 g/cm3 na viga), o que representou uma redução de massa de aproximadamente 43%, além de exibirem um comportamento pós-pico mais estável. Em síntese, o trabalho valida o conceito das treliças híbridas de bambu/manufatura aditiva, destacando-se por combinar baixo peso com desempenho mecânico competitivo. Os resultados demonstram que essa arquitetura é uma alternativa promissora para engenharia leve e sustentável, com potencial para aplicações em painéis sanduíche e estruturas espaciais.As estruturas MOD-P30 (30 mm) demonstraram melhor desempenho mecânico em relação às MOD-P40 (40 mm), com módulo de elasticidade homogeneizado de 43,28 ± 1,94 MPa e tensão máxima de 0,73 ± 0,08 MPa, contra 30,90 ± 4,48 MPa e 0,40 ± 0,03 MPa, respectivamente. As vigas TR-P30 também superaram as TR-P40 em força máxima (122,38 ± 17,98 N vs. 88,68 ± 19,02 N) e momento fletor máximo (4833,96 ± 710,38 N·mm vs. 4611,10 ± 988,78 N·mm). A análise estatística confirmou diferenças significativas entre os grupos, evidenciando que o comprimento das hastes influencia diretamente o desempenho estrutural. Os resultados demonstram o potencial do uso de bambu como material sustentável em estruturas modulares, reforçado pela flexibilidade da manufatura aditiva. A combinação entre materiais naturais e tecnologias digitais oferece uma alternativa promissora para aplicações em engenharia leve e sustentável.
-
Mostrar Abstract
-
The primary objective of this work — to develop and characterise pyramidal truss structures using bamboo struts and 3D-printed nodes — was fully achieved, successfully balancing sustainability, low weight, and adequate mechanical performance for engineering applications. The study validated the potential of bamboo as a structural element, which demonstrated high tensile strength (≈126 MPa), ductile behaviour (≈2.55% strain), and competitive compressive properties. The feasibility of the bamboo-to-node interface using PLA was established, with the castor oil resin adhesive proving satisfactory and crucial for structural integrity, achieving an average pull-out force of ≈115 N. The comparative analysis between the structures with short struts (P30) and long struts (P40) revealed a clear trade-off between mechanical and physical properties. The P30 structures consistently showed the best overall mechanical performance, with higher strength and toughness (≈7 kJ/m3 ) in the unit cells, and the TR-P30 beams sustained the highest maximum flexural load (≈122 N). Conversely, the P40 structures excelled in mass optimisation, achieving the lowest equivalent density (0.045 g/cm3 in the beam), representing a mass reduction of approximately 43%, in addition to exhibiting more stable post- peak behaviour. In summary, the work validates the concept of hybrid bamboo/additive manufacturing trusses, highlighted by their ability to combine low weight with competitive mechanical performance. The results demonstrate that this architecture is a promising alternative for light and sustainable engineering, with potential applications in sandwich panels and space frames.
|
|