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.

Atualmente a usinagem tem sido o processo de transformação metal mecânica de grande importância e utilização, demandando vários desenvolvimentos de tecnologias que visam a melhor eficiência das operações. Como o avanço tecnológico, os consumidores exigem produtos com melhor custo/benefício, que na usinagem, impactam em ferramentas de corte com maior vida ou em redução de custos operacionais, como o não uso de fluidos de corte. Entretanto, em alguns casos, as necessidades especiais sobressaem à essas exigências, como a não presença de óleo de corte em produtos do setor de óleo/gás, tornando-se importante uma busca por técnicas que possam substituir as emulsões e aumentar a vida do inserto de usinagem. Neste sentido, este trabalho analisou o uso do sistema de ar gelado no torneamento interno de um produto em aço carbono do setor de óleo e gás, comparado com o uso da emulsão e o corte a seco. Para isso, foram avaliadas as respostas de rugosidade da superfície acabada, temperatura da região do corte, aspectos visuais do cavaco, desgaste no flanco do inserto bem como os tipos e mecanismos de desgaste que ocorreram em todas as três condições de refrigeração para um processo com parâmetros de corte fixados. Os resultados mostraram que não houve diferenças estatisticamente significante no acabamento superficial, porém houve leves diferenças nos aspectos visuais do cavaco e nos tipos e mecanismos de desgaste dos insertos. Já para as respostas de temperatura da região de corte e desgaste do flanco foram obtidas maiores diferenças entre o processo com corte à seco em relação ao corte com emulsão, sendo uma média de 141 ºC, enquanto do processo com corte com ar refrigerado para o de Emulsão chegou em 47 ºC. Estas diferenças de temperatura levaram o processo de torneamento interno com refrigeração à seco a obter um desgaste VB_max de 0,410 mm em duas peças usinadas, um desgaste com VB_max de 0,292 mm para o processo com uso de refrigeração com ar refrigerado e três peças usinadas e por fim um desgaste com VB_max de 0,332 mm e cinco peças usinadas para o processo que utilizou a refrigeração com emulsão.

As superligas são amplamente utilizadas em aplicações em altas temperaturas e ambientes severos. O Inconel 625 é uma das superligas mais aplicadas devido à sua alta resistência à oxidação e propriedades mecânicas. Neste trabalho, a microestrutura e mecanismo de oxidação a 900 e 1000 °C da superliga Inconel 625 fabricada pelo processo de manufatura aditiva directed energy deposition (DED) e fabricadas convencionalmente (CNV) foram estudados. As amostras foram ciclicamente oxidadas por até 100 ciclos e isotermicamente oxidadas a 900 °C por 200 horas e a 1000 °C por 100h. Cada ciclo térmico consistiu em 60 minutos na temperatura de oxidação e 10 minutos em que as amostras eram expostas a temperatura ambiente para resfriamento. Para a caracterização das camadas oxidadas, foram realizadas análises de Difração de Raios-X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios-X (EDS). A microestrutura das amostras DED se alternavam em grãos finos equiaxiais e grãos colunares, com segregações de Nb e Mo localizadas nas regiões dendríticas e interdendríticas. A 900 °C a taxa de oxidação foi semelhante para ambos os materiais, tanto nos ensaios cíclicos como nos isotérmicos, mas foi claramente maior para o material DED a 1000 °C em ambos os ensaios. O Inconel 625 (CNV e DED) apresentou destacamento a 900 e 1000 oC nos ensaios cíclicos. A camada de óxido foi identificada como predominantemente de Cr2O3 em todas as condições, proporcionando boa resistência à oxidação. Além disso, foram identificados óxidos como o NbCrO4 assim como o NiCr2O4 para as amostras CNV e DED. Nos ensaios isotérmicos a fase delta Ni3(Nb, Mo) foi observada para as ligas CNV e DED nos contornos de grão a 900 °C e na interface metal/óxido para ambas as temperaturas como resultado do empobrecimento de cromo. Por fim, o Inconel 625 produzido por DED apresentou menor resistência a oxidação sendo relacionada a microestrutura, a segregação e a porosidade aberta observada nas amostras produzidas por DED.

Sustentabilidade é um objetivo para todos os processos industriais atualmente. O desafio é ter processos cada vez mais limpos e otimizados. Considerando o impacto negativo de fluidos minerais e vegetais ao meio ambiente e saúde do operador, o objetivo deste estudo é buscar métodos alternativos de lubri-refrigeração para substituir os fluidos de corte e também analisar não somente estes impactos, mas também o custo benefício considerando a vida da ferramenta, custos indiretos como energia, disposição destes materiais, dentre outros, e também melhores oportunidades de integrar os processos de usinagem com a indústria 4.0. Em processos avançados com altas velocidades de corte, a função de refrigeração da região de corte pode ser bem mais importante do que a lubrificação. Para analisar as diferenças entre os métodos de refrigeração, testes foram realizados utilizando fluido de corte vegetal, como método tradicional, e ar gelado, MQL e ar gelado combinado com MQL, como métodos alternativos. A temperatura, forças de corte e desgaste da ferramenta foram medidas como respostas. O teste de Durbin foi utilizado para verificação das hipóteses e o teste de Conover foi utilizado com um teste complementar para verificar a significância entre os métodos de lubri-refrigeração. O MEV com
EDS foi utilizado para caracterizar os mecanismos de desgaste da ferramenta. Os resultados indicam que o MQL pode ser uma opção se o aparecimento da APC for resolvido mantendo o mesmo resultado para o desgaste da ferramenta. Considerando isso é possível concluir que os métodos alternativos em separado não foram tão eficientes quanto o fluido em abundância, mas o ar gelado combinado ao MQL pode ser uma opção boa, mais sustentável e segura. As sugestões são realizar mais estudos objetivando melhores condições de ar refrigerado, utilizando outros tipos de tubo Vortex, ou até mesmo outros métodos com nitrogênio líquido (LN2) e dióxido de carbono líquido (LCO2) e também outros parâmetros de usinagem objetivando combinações ótimas, além de aprofundar nas análises sobre custo e benefício, sustentabilidade, segurança e saúde para verificar a rentabilidade dos métodos alternativos considerando todos estes pontos e comparando com o fluido em abundância.

O processo de fresamento helicoidal, tem sido explorado na produção de furos para diversas indústrias, destacando-se as biomédica e aeroespacial. Devido a alta precisão exigida e a dificuldade de usinagem da liga de titânio Ti-6Al-4V, os parâmetros de corte necessitam ser definidos a fim de se obter níveis de qualidade e precisão aceitáveis para tais aplicações. O fresamento helicoidal, quando comparado à furação convencional, é recomendado por apresentar baixos níveis de esforços de corte, melhor qualidade devido à cinemática do processo. Neste trabalho, o principal objetivo foi estudar o fresamento helicoidal para obtenção de furos na liga de titânio Ti-6Al-4V. Para tal, foi utilizado um planejamento Box Behnken Design (BBD), viabilizando a obtenção de modelos de regressão de segunda ordem passíveis de otimização, em função dos parâmetros de corte do fresamento helicoidal, sendo eles, os avanços axial e tangencial por dente e a velocidade de corte. Foram avaliadas as respostas rugosidade média Ra, circularidade (Ront) e taxa de remoção de material (MRR). Os modelos obtidos para as análises de Ra e Ront apresentaram ajustes de 87,99% e 84,92% sucessivamente, corroborando para uma boa proporção de explicação da variabilidade dos dados, possuindo confiabilidade suficiente para uma maior avaliação dos efeitos das variáveis sobre as respostas apresentadas. Por fim, para otimização, foi utilizado o método de otimização multiobjetivo por estimativa adaptativa da geometria (adaptive geometry estimation based MOEA, AGE-MOEA) para determinar um conjunto de soluções Pareto ótimas para a resposta de acabamento e a taxa de remoção de material. De acordo com a otimização, para minimizar a rugosidade e circularidade simultâneamente, faz-se necessário adotar como avanços: fza = 0,71 µm/dente e fzt = 0,06 mm/dente e uma velocidade de corte: vc = 59,16 mm/min, enquanto que para uma maior produtividade, tem-se: fza = 1,20 µm/dente e fzt = 0,07 mm/dente e uma velocidade de corte: vc = 58,51 mm/min. Conforme analisado, através das imagens de microscopia eletrônica de varredura (MEV), foi possível concluir que para os níveis baixos de fza, somada a uma baixa velocidade de corte, observou-se uma qualidade superficial inferior devido ao arraste e adesão de material removido, como consequência da dificuldade de avacuação do cavaco.

Os aços inoxidáveis austeníticos possuem boa resistência mecânica, possibilidade de serem trabalhados a frio, boas resistência à corrosão e tenacidade à fratura, além de possuir boa soldabilidade devido ao baixo teor de carbono. Possuem o níquel como principal estabilizador de fase, sendo o manganês uma alternativa econômica para tal fim. Contudo, em altas temperaturas, o manganês se difunde pela camada de óxido de cromo, formando compostos não protetivos e comprometendo a resistência à oxidação da liga. Ademais, em temperaturas mais elevadas, o próprio Cr2O3 sofre volatilização, formando compostos não protetivos. A alumina, entretanto, apresenta grande estabilidade em tais condições; contudo, para que uma camada eficiente de Al2O3 se forme, é necessária uma grande quantidade de alumínio na composição da liga, fato que prejudicaria seriamente sua resistência mecânica. Nesse contexto, o presente estudo avaliou o comportamento de uma liga FeMnSiCrNi submetida ao processo de aluminização em caixa, onde o alumínio é depositado apenas na superfície do material, a fim de conservar suas propriedades mecânicas. Os ensaios de oxidação foram realizados em regime cíclico e isotérmico a 900 oC por 100h e a 1000 oC por 40h, sendo uma das amostras aluminizada e outra não-aluminizada. A 1000 oC, não houve formação de uma camada de óxido protetora, em ambos os regimes. A 900 oC, as amostras aluminizadas apresentaram comportamento cinético parabólico até o 10o ciclo; contudo, após o 15o ciclo, começaram a sofrer destacamento na camada de óxido. No regime isotérmico, entretanto, não houve destacamento; pelo contrário, o revestimento manteve-se coeso ao substrato e o ganho de massa da amostra durante 100h foi cinco vezes inferior ao da amostra ensaiada ciclicamente no intervalo de 15h. 

Este trabalho consiste em testes de corrosividade do biocida BDNPA em ligas metálicas utilizadas para fabricação de tubulação de instrumentação, seguindo os critérios, metodologias e procedimentos das normas ASTM G1, ASTM G-5, ASTM G-31 e ASTM G46. Foram realizados ensaios de polarização anódica e imersão por 30 dias em solução de 100% de biocida BDNPA em uma liga de titânio três ligas de níquel e sete aços inoxidáveis. Os resultados indicaram resistência a corrosão superior da liga de titânio e das ligam que apresentam altos teores de cromo e molibdênio. Alguns materiais apresentam comportamentos que precisam de maior investigação. Foram propostos ensaios de imersão de maiores durações e um ranqueamento de ligas em relação a resistência a corrosão foi apresentado.

Com o crescimento da indústria de óleo de gás, as formas de mitigar falhas nos dutos são imprescindíveis para os processos de produção e questões ambientais no que se diz a respeito à corrosão. A corrosão localizada é um dos processos de corrosão mais difíceis de controlar devido a sua natureza estocástica. Com o objetivo de avaliar a influência da concentração de cloreto de sódio na propagação do pite em ambiente com carbonato de ferro, pites artificiais foram criados nos corpos de prova. Para isso foi utilizado corpos de prova de aço API X65 com furos artificiais feitos por mini brocas simulando pites. Os testes foram realizados em uma gaiola rotatória modificada da norma ASTM G170 e acoplada em uma autoclave. As condições experimentais foram 5 bar de pressão de CO_2, temperatura de 120°C e concentrações de 3,5% e 10% de cloreto de sódio. Os resultados mostraram que a menor concentração de cloreto gerou menor taxa de corrosão.  A variação do diâmetro é mais acentuada que a variação da profundidade dos pites. No interior do pite teve formação do filme de carbonato mesmo com o aumento da concentração de cloreto de sódio.

Materiais compósitos podem exibir excelentes propriedades mecânicas a partir da combinação de materiais e da orientação das fibras de forma a produzir estruturas otimizadas e específicas para cada solicitação. Ao levar em consideração fatores como baixo custo, baixa densidade e o desejo por materiais biodegradáveis, tanto fibras naturais quanto resinas obtidas a partir de fonte renováveis tem ganhado relevância para a produção de estruturas compósitas. Dessa forma, o presente trabalho tem com objetivo investigar, por meio de um planejamento fatorial completo 2², o efeito da fase matriz, resina epóxi ou resina à base de óleo de mamona, e do arranjo da fase de reforço, cordões unidirecionais ou tecido bidirecional, no desempenho físico e mecânico de compósitos poliméricos reforçados com cordões de fibras de juta. As fases de reforço cordão de juta e tecido bidirecional de juta foram caracterizados por ensaio mecânico de tração. Os materiais compósitos foram avaliados nos ensaios de tração, flexão, impacto, densidade aparente, porosidade aparente e absorção de água. O comportamento mecânico dos compósitos reforçados com cordões unidirecionais para flexão em três pontos foi investigado através de simulação numérica com formulação incremental implícita não-linear. O estudo experimental indicou que o uso de resina à base de óleo de mamona como fase matriz reduziu a densidade aparente dos compósitos e elevou a resistência ao impacto. No entanto, também propiciou aumento na porosidade aparente e absorção de água, bem como reduziu a resistência à flexão dos compósitos. A alteração de fase reforço nos materiais de tecido bidirecional para cordões unidirecionais causou aumento expressivo em todas as propriedades mecânicas. As médias das propriedades físicas de densidade aparente, porosidade aparente e absorção de água não foram alteradas estatisticamente pela mudança do arranjo dos cordões. O compósito fabricado em resina epóxi e cordões unidirecionais de fibras de juta apresentou o melhor comportamento mecânico nos ensaios de tração e flexão. As simulações numéricas atingiram boa correlação com os ensaios experimentais para pequenos deslocamentos. O módulo de elasticidade à tração para a fibra de juta obtido por simulação numérica se adequou aos valores presentes na literatura. Os materiais compósitos fabricados demonstraram ser uma alternativa sustentável e econômica para aplicações em engenharia, principalmente aqueles fabricados com cordões unidirecionais de fibras de juta, que exibiram propriedades mecânicas satisfatórias.

A maioria dos materiais compósitos são heterogêneos quando observados microscopicamente. Entretanto, as análises em elementos finitos comumente empregadas não consideração a influência das fases do compósito no comportamento mecânico do material. Esse trabalho avalia diferentes tipos de compósitos usando uma metodologia sequencial de multiescala, que inclui cada fase do componente utilizando uma análise de micromecânica computacional com um elemento de volume representativo e traz os resultados homogeneizados para a escala macro. Três tipos de compósitos são feitos com epóxi na fase matriz e reforçados com micropartículas de sílica, fibra de carbono, ou uma combinação de fibra de carbono e micropartículas em um arranjo híbrido. O elemento de volume representativo é construído com elementos finitos em três dimensões e restritos com diferentes condições de contorno. A simulação na macroescala reproduz a geometria dos corpos de prova das normas ASTM utilizadas nos experimentos para definir os modelos em elementos finitos. Uma sub-rotina em Fortran reproduz na maior escala o comportamento mecânico obtido na análise micromecânica. Em particular, os resultados experimentais para os compósitos particulados são extraídos da literatura. Para os compósitos fibrosos, um método de laminação manual é utilizado considerando uma fração volumétrica de fibra de 30%, nos fibrosos híbridos a fração mássica em relação a resina é de 9%. Tração, compressão e cisalhamento no plano são feitos para corpos de prova com tecido unidirecional de fibra de carbono. Em tração e compressão o material é testado longitudinal (0º) e transversalmente (90º) em relação a fibra, no cisalhamento o laminado é construído com a angulação de 45º e -45º. Os resultados mostram boa concordância entre a parte experimental e numérica, tanto nas propriedades elástica quanto no comportamento plástico. A metodologia apresentada aqui pode servir de base para pesquisas futuras na mesma área do conhecimento.

Atualmente a busca por materiais de menor impacto ambiental tem impulsionado principalmente os biodegradáveis e derivados de fontes renováveis. As espumas biodegradáveis e as resinas derivadas de óleos vegetais vêm sendo investigadas e aplicadas em diferentes áreas da engenharia. Os fabricantes estipulam a proporção “ideal” entre poliol e pré-polímero (uma determinada proporção tomada como a melhor) associada a uma gama de aplicações. Entretanto, as aplicações diversas focam na caracterização dos compósitos, ou seja, no estudo das proporções entre as fases, mas não dá caracterização puramente da fase matriz. O conhecimento acerca da das propriedades físicas e mecânicas das matrizes preparadas com proporções distintas entre poliol e pré-polímero podem auxiliar melhor na compreensão da performance do compósito fabricado assim como da indicação mais adequada das proporções entre as proporções do adesivo para casos de solicitações e condições distintas de uso. Este trabalho investiga as propriedades mecânicas e físicas de espumas à base de mamona composta pela combinação de dois poliois e um pré-polímero . Os corpos de prova foram obtidos por meio da expansão reativa dos componentes em apenas uma direção. Um planejamento estatístico de misturas foi utilizado para identificar o efeito combinado dos componentes poliméricos sobre suas propriedades mecânicas e físicas. Modelos matemáticos foram obtidos, capazes de descrever as propriedades do material de acordo com as porcentagens em massa de cada componente. Os resultados mostraram que é possível obter variações de até 80% nas propriedades mecânicas. Os gráficos de efeitos mostraram que o aumento da concentração do componente P2 acarreta na diminuição das propriedades específicas da espuma. Ressalta-se que P2 não tem influência nas propriedades mecânicas, porém o seu aumento promove o aumento da densidade das espumas. O componente P1 eleva tanto a densidade quanto as propriedades mecânicas aumentem, enquanto o componente PP faz com que a densidade e as propriedades mecânicas diminuam. Dessa forma, utilizando modelos matemáticos, é possível otimizar a mistura dos componentes em função de uma determinada aplicação e ou desempenho. Além disso, nota-se que as propriedades transversais (direção perpendicular à expansão) são superiores às longitudinais.

A crescente exploração dos recursos naturais, juntamente com o seu uso inconsciente pelo homem, enfatiza uma tendência mundial de desenvolvimento de materiais sustentáveis e resistentes. O uso de compósito estrutural tipo sanduíche, é um exemplo. A reciclagem ou a reutilização de produtos em sua composição reduz a necessidade de extração de matéria-prima, conservando os recursos naturais e eliminando impactos ambientais. Além disso, variações de geometria e materiais do núcleo, são investigadas a fim de alcançar melhorias nas propriedades mecânicas finais. Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a caracterização de um compósito estrutural sustentável tipo sanduíche, feito de faces de alumínio reciclado ligadas a um núcleo corrugado em arco, obtido de latas reutilizadas de alumínio. A investigação foi baseada em um planejamento fatorial completo e buscou verificar a influência de três fatores nas propriedades mecânicas sob flexão: tipo de adesivo utilizado na ligação (dois epóxis e um de poliuretano), espessura média desses adesivos (0,8 e 1,5 mm), e a orientação dos arcos que compõe o núcleo (alinhados e alternados). As propriedades obtidas foram avaliadas estatisticamente por meio da Análise de Variância (ANOVA) e do teste de Tukey. Os resultados evidenciaram a viabilidade da estrutura sustentável proposta, com resultados mais satisfatórios de resistência e rigidez para painéis constituídos com polímero epóxi tipo C (Epóxi RenLam-M + HY951), maior espessura média de adesivo (1,5mm), e orientação alternada do núcleo. Os painéis revelaram ser promissores para aplicações estruturais secundárias, combinando baixo peso-específico, custo reduzido, além de apresentar uma rota alternativa para a reutilização de componentes altamente descartados na natureza.

As superligas são utilizadas principalmente devido a suas excepcionais propriedades, tais como resistência mecânica e resistência a oxidação. O processo oxidativo é comumente observado em aplicações na engenharia e tende a ser acentuado em condições envolvendo altas temperaturas. Estas ligas são muitas das vezes utilizadas em operações que envolvem altas temperaturas e tensões, como em turbinas a gás. Isso torna o estudo de oxidação para superligas um fator de interesse. O objetivo principal deste trabalho foi o estudo do processo de oxidação na superliga MAR-M247, seguido de uma análise complementar das superligas MAR-M246 convencional e MAR-M246 modificada com Nb. A superliga MAR-M247 foi exposta a ensaios isotérmicos a 1000 °C e a 1100 °C por até 300 horas. Esta liga também foi ensaiada ciclicamente a 1000 °C, por até 200 ciclos, e a 1100 °C, por até 219 ciclos. As superligas MAR-M246 (Ta) e MAR-M246 (Nb) foram avaliadas em relação à oxidação cíclica a 1100 °C, por até 219 ciclos, a fim de se estudar a influência da substituição do Ta por Nb. A cinética de oxidação e a caracterização dos produtos de oxidação foram avaliadas. A caracterização das amostras foi feita por meio das análises de microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDX), difração de raios-X (DRX) e microscopia óptica (MO). Algumas das conclusões obtidas neste trabalho são: NiO, Al2O3, TiO2, Co3O4, NiCr2O4 e CoCr2O4 são produtos de oxidação comuns para a MAR-M247; a liga MAR-M247 mostrou-se a mais resistente ao processo de oxidação, seguida da MAR-M246 e MAR-M246 (Nb), esta exibiu a menor resistência dentre as ligas estudadas.

corrosão interna é um dos principais mecanismos de falha nos dutos dos setores de óleo e gás
(O&G). Com a finalidade de proteger a integridade dos dutos, vários pesquisadores se dedicam
a reproduzir em laboratório os ambientes a qual os dutos do setor de O&G estão constantemente
expostos. Atualmente, a gaiola rotatória (GR) da norma ASTM G170-06 é uma das
metodologias mais utilizadas para ensaios de vulnerabilidade de materiais em meios corrosivos
e eficiência de inibidores de corrosão sob regimes de escoamento turbulento. Porém, a GR
apresenta uma não uniformidade na perda de massa nos corpos de prova (CPs) durante os testes
em laboratório. Este trabalho avaliou, através de um estudo computacional, mudanças nas
características geométricos da GR da norma ASTM G170-06, com a finalidade de verificar a
possibilidade de obter uma distribuição mais uniforme das tensões de cisalhamento nos CPs. A
metodologia computacional elaborada foi corretamente verificada e validada através de
recentes estudos da literatura. Os resultados obtidos pelas simulações computacionais
permitiram a compreensão do padrão de escoamento dos modelos estudados assim como a
influência desse padrão, nos valores e na distribuição das tensões cisalhantes sobre os CPs. As
modificações geométricas mais adequadas à GR, sugeriram que o aumento do CPs e a
introdução de furos iguais à quantidade de CPs forneceram tensões cisalhantes e taxas de
corrosão mais uniformes. As equações propostas de tensão cisalhante se ajustaram bem aos
valores computacionais encontrados, viabilizando o uso dessas equações em testes
experimentais de corrosão

A crescente demanda por materiais que promovam o desenvolvimento sustentável e a preservação do meio ambiente faz com que as fibras naturais ganhem destaque no desenvolvimento de materiais compósitos. Com intuito de aprimorar as propriedades efetivas desses materiais, diversas fibras naturais, técnicas de manufatura e parâmetros de processo vêm sendo cada vez mais pesquisados na literatura. Este trabalho investiga, por meio de planejamentos fatoriais e da análise de variância (ANOVA), a influência de tipo de fibra de mamoeiro (interna e média), da morfologia das fibras (sem orifício, com orifícios alternados, coincidentes e com fibras curtas orientadas aleatoriamente) e da direção de orientação das fibras (longitudinal ou transversalmente ao carregamento), no desempenho mecânico de compósitos poliméricos de matriz epóxi e matriz biopolimérica à base de óleo de mamona. A fase reforçadora (fibras de mamoeiro) também é caracterizada. Os corpos de prova são fabricados por meio da laminação manual seguida por compactação uniaxial a frio, e caracterizados por meio de ensaios de tração, flexão e impacto drop tower. Para os compósitos epóxi-mamão, fibras orientadas longitudinalmente resultam em propriedades mecânicas superiores aos compósitos com fibras orientadas transversalmente. Laminados com fibras orientadas longitudinalmente, sem orifícios, exibem propriedades mecânicas superiores aos demais. Já para os compósitos mamão-mamona, os compósitos reforçados com fibras curtas orientadas aleatoriamente apresentam propriedades muito inferiores quando comparados às demais morfologias. O teste de Tukey revela que as morfologias, compósitos sem orifícios e com orifícios alternados, são estatisticamente equivalentes para as propriedades de tração e flexão. No ensaio de impacto drop tower, a morfologia contendo fibras curtas aleatórias resultou em maior absorção de energia. A densidade das fibras de mamoeiro, entre as, mas baixas do reino vegetal, varia de acordo com a camada de fibra.

Estudos para melhorar a compreensão dos processos de usinagem são importantes para uma produção eficiente. O desempenho desses processos depende de vários fatores, parâmetros operacionais e outras variáveis. Dentre os diversos processos, destaca-se a retificação, por sua versatilidade e elevada exatidão dimensional. Embora amplamente utilizada, ainda apresenta algumas lacunas, pois, a remoção de cavaco é mais complexa quando comparada aos processos de usinagem convencionais com ferramentas de geometria definida. Neste contexto, este trabalho teve por objetivo monitorar a potência elétrica do motor principal da máquina, correlacionando com o desvio dimensional e a rugosidade nos parâmetros Ra e Rz do aço AISI H13, no processo de retificação plana tangencial. As variáveis de entrada testadas foram a penetração de trabalho em três níveis (0,015; 0,03 e 0,05 mm) e a velocidade da peça em dois níveis (10 e 22 m/min). Foi usado um rebolo vitrificado de óxido de alumínio em três condições, desgastado e dressado com dois graus de recobrimento (1 e 5) correlacionando os parâmetros de dressagem e a topografia do rebolo. Os resultados mostraram, que, para as três condições do rebolo, o aumento da penetração de trabalho, provocou um aumento dos sinais potência, dos desvios dimensionais e da rugosidade. O aumento da velocidade da peça, também causou um aumento da potência elétrica, entretanto, referente ao desvio dimensional e a rugosidade, os valores obtidos foram menores. Para as condições impostas ao rebolo, enquanto desgastado, apresentou os piores resultados, ao contrário, o mesmo rebolo, quando dressado, ocorreu uma melhoria substancial de seu desempenho, onde, maiores valores de potência elétrica, menores desvios dimensionais e baixas rugosidades foram observadas, especialmente quando aumentado o grau de recobrimento na operação de dressagem. Os resultados mostraram que o sinal de potência elétrica foi sensível às variações dos parâmetros de entrada analisados, e que, sua relação com possíveis desvios dimensionais e valores de rugosidades, pode ser capaz de analisar e diagnosticar distorções que prejudiquem a qualidade final das peças retificadas.

Geopolímeros são uma classe de materiais, concebidos através da ativação alcalina de aluminossilicatos. Podem ser obtidos pela calcinação de resíduos industriais (escória granulada de alto forno, cinza volante, cinza pesada, etc.) ou materiais oriundos da calcinação (metacaulim). Possuem baixo custo, grande disponibilidade e boas propriedades químicas e mecânicas. Materiais baratos, com boa trabalhabilidade e ambientalmente corretos tem sido uma necessidade na indústria civil. Com isso, este trabalho tem por objetivo a produção de uma argamassa (constituída de diferentes traços de areia) com melhor trabalhabilidade, melhores propriedades mecânicas e estruturais, através da incorporação de resina epóxi na argamassa geopolimérica fabricada a base de metacaulim. Foram investigados os efeitos da adição de resina epóxi de 0, 15, 20 e 25% em massa em relação ao geopolímero de base em argamassas com areia em proporções mássicas de 0:1; 1:1; 2:1 e 3:1 em relação ao geopolímero base e/ou com adição de resina epóxi, nas propriedades mecânicas dos compósitos fabricados após 28 dias de cura, com cura inicial a 60‰. Foi utilizado um planejamento estatístico do tipo 24. Foram analisadas as modificações estruturais do material precursor e da matriz geopolimérica com uso de MEV e EDS. Apesar de ambos os fatores investigados serem significativos, gerando uma interação dos mesmos, o fator mais influente no processo foi o traço de areia usado, sendo isso válido para todas as condições. Todas as variáveis respostas investigadas, sofreram uma alteração em seus valores com o aumento da porcentagem de resina para 15%, 20% e 25%, sendo essa alteração benéfica para as variáveis respostas analisadas. Com isso foi encontrado uma condição em quê a argamassa geopolimérica é um substituto superior ao CPT.

Ligas biocompatíveis são importantes para a indústria biomédica por oferecerem alternativas em diversos tratamentos. A liga Ti-6Al-7Nb possui excelentes propriedades mecânicas e podem ser utilizadas em implantes, os quais podem necessitar de furos. O fresamento helicoidal, se comparado à furação, é recomendado por apresentar baixos níveis de esforços de corte, melhor acabamento, menores temperaturas na região de corte, isso tudo, por consequência da cinemática do processo. Nessa dissertação o principal objetivo foi estudar o processo de fresamento helicoidal (FH) para obtenção de furos na liga de titânio biocompatível Neste estudo foi utilizado o planejamento composto central, viabilizando a obtenção de modelos de regressão de segunda ordem, passíveis de otimização, em função dos parâmetros de corte do fresamento helicoidal, sendo eles, a velocidade de corte, avanço axial por dente e avanço tangencial por dente. Foram avaliadas respostas de rugosidade superficial. Foi utilizado a análise de componentes principais para permitir a transformação de um conjunto de variáveis originais intercorrelacionadas em um novo conjunto de variáveis não correlacionadas. A primeira componente principal foi suficiente para representar todas as respostas de rugosidade. Foi obtido um modelo de segunda ordem para a resposta transformada. Por fim, para otimização, foi utilizado o método de otimização evolutivo bi-objetivo NSGA-II para determinar um conjunto de soluções Pareto ótimas para a resposta de acabamento e a taxa de remoção de material. Portanto, de acordo com a otimização, os melhores valores para obter a melhor qualidade superficial os parâmetros devem ser estabelecidos em 𝑓𝑧𝑎 = 0,033 µm/dente e 𝑓𝑧𝑡 = 3,65 µm/dente respectivamente. Enquanto para maior produtividade os fatores precisam ser definidos em 𝑓𝑧𝑎 = 0,04 µm/dente e 𝑓𝑧𝑡 = 2,99 µm/dente. Conforme analisado as imagens de microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi possível concluir que o efeito ploughing teve influência na piora da qualidade superficial em baixos níveis de avanço.

O presente trabalho apoia-se na proposição de uma nova metodologia (Método RJS), mediante ensaio de flexão de três pontos, para a identificação do módulo de flexão e módulo de cisalhamento transversal de painéis sanduíche com núcleo de rigidez não desprezível. Painéis sanduíche foram caracterizados sobre flexão em diferentes dimensões de largura e comprimento de vão, a fim de validar a proposição de que, na prática, a geometria da amostra influencia diretamente na obtenção dos parâmetros elásticos. As propriedades elásticas obtidas pelo Método RJS foram estatisticamente comparadas a valores teóricos. Ademais, as mesmas propriedades foram utilizadas para a determinação das formas modais e frequências naturais simuladas pelo método dos elementos finitos. Parâmetros modais obtidos através de análise modal experimental foram comparados aos obtidos pela simulação numérica; bem como utilizados no método dos campos virtuais (VFM), aplicado para a identificação da rigidez à flexão de placas de materiais compósitos. O módulo de flexão calculado mediante o Método RJS apresentou-se estatisticamente coerente quando comparado ao módulo de flexão teórico e ao obtido pelo VFM. Embora o Método RJS para identificação do módulo de flexão tenha sido validado através da análise de parâmetros modais, o mesmo não foi possível para o proposto para obtenção do módulo de cisalhamento do núcleo – pois a forma modal associada ao cisalhamento não se apresenta ideal, para tal fim, em painéis sanduíche. Não obstante, o módulo de cisalhamento do núcleo obtido pelo Método RJS apresentou-se coerente com o esperando para o tipo de material dos núcleos em estudo.

Painéis-sanduíche são estruturas muito empregadas em diferentes campos da engenharia. Essas estruturas são produzidas com faces de alta resistência ligadas a um núcleo de baixa densidade, o que confere alta taxa de absorção de energia, alta resistência e rigidez à flexão, elevado desempenho mecânico quando submetidas aos esforços de compressão e baixo peso. No entanto, pouco se investiga sobre o reuso de componentes a fim de produzir estruturas mais sustentáveis. Este trabalho visa a fabricação, caracterização mecânica e simulação numérica de painéissanduíche produzidos a partir de tampas de garrafas descartadas de polipropileno (PP), usadas como núcleo honeycomb de células circulares, e faces de fibra vidro. Ensaios de flexão em três pontos são realizados para avaliar o comportamento mecânico do compósito estrutural – Carga Máxima, Tensão de Cisalhamento Máxima no Núcleo, Tensão Máxima nas Faces, Módulo de Cisalhamento do núcleo, Resistência à flexão e Módulo de Elasticidade sob Flexão – assim como, suas respectivas propriedades específicas (razão entre as propriedades e suas densidades) e análise de falha. Um planejamento fatorial completo de experimentos (DoE) em conjunto com Análise de Variância (ANOVA) foram realizados para identificar a influência do sistema de empacotamento do núcleo (cúbico, hexagonal e ortotrópico) e das inclusões de micropartículas de sílica (7,5% em peso) no laminado compósito (nas faces: superior, inferior e ambas) sobre as propriedades mecânicas avaliadas. Uma análise em elementos finitos (EF) é desenvolvida para investigar e prever os mecanismos de falha da estrutura sanduíche. As curvas força vs deslocamento experimentais são comparadas às curvas numéricas obtidas da análise em EF. A ANOVA revelou que o sistema de empacotamento hexagonal e cúbico contribuíram para o aumento das propriedades mecânicas em relação ao empacotamento ortotrópico. A presença de sílica nas duas faces levou ao aumento da resistência e a rigidez o painel quando comparado à adição de sílica apenas nas faces superior ou inferior e ausência da mesma. Em relação às propriedades específicas, estas seguiram o mesmo padrão das propriedades absolutas. De um modo geral, a melhor configuração foi obtida por meio do empacotamento hexagonal e partículas de sílica em ambas as faces.

Este estudo tem por objetivo determinar a melhor condição de estampagem incremental de chapas por ponto único (associação de parâmetros) que apresente a maior resistência à fadiga para os corpos de prova ensaiados. Para isso foram projetados e fabricados um prensa chapas e duas punções de diferentes diâmetros. Posteriormente foram estampadas 12 chapas de aço SAE 1010 em uma Fresadora CNC Sinitron. As chapas de aço estampadas foram submetidas a ensaio não destrutivo de Ultrassom, com a finalidade de verificar se as chapas perderam espessura após o processo de estampagem, através de um medidor de espessura T – Gage IV Sonatest. As chapas estampadas serão levadas para serem cortadas os corpos de prova. Este corpos de provas serão utilizados para analisar o acabamento superficial com a medição dos níveis de Rugosidade em cada corpo de prova e para os ensaios de tração e fadiga. Em conjunto com estas ações foram projetas o novo suporte de fixação dos corpos de prova da máquina de fadiga, na qual a matéria prima já se encontra em fase de aquisição. Como resultado parcial, constatou se que tanto o prensa chapa quanto as punções realizaram suas funções corretamente. As chapas de aço foram deformadas plasticamente sem se romper ou surgir falhas estruturais. Os valores obtidos pelo ensaio de Ultrassom foram tratados estatisticamente e apresentaram consonância a Lei do Seno para medição de espessura de chapas. 

Uma abordagem estatítica baseada no planejamento fatorial de experimentos 2¹4¹6¹ (DoE) foi aplicada para identificar os efeitos da disposição das fibras (carbono-C₅, vidro-V₅, C₂V₃, V₃C₂, VCVCV e CV₃C), tipo de partículas (sílica, cimento e microfibra de carbono-CMF) e a fração volumetrica matriz/fibra (40/60 e 60/40) nas propriedades físicas, modais e mecânicas de um sistema híbrido fibra/partícula. A flexão de três pontos e o teste de impacto (drop tower) foram conduzidos para avaliar o módulo e a resistência mecânica, enquanto que a porosidade aparente, absorção de água, densidade, velocidade de ultrassom e fator de amortecimento foram determinados pelo princípio de Arquimedes e pelas medidas de excitação e sinais harmônicos, respectivamente. As superfícies fraturadas sob impacto e flexão foram analisadas por meio da microscopia óptica e eletrônica de varredura (MEV). Os resultados revelaram um efeito sinérgico significativo, no qual os compósitos híbridos exibiram uma melhoria geral de desempenho de aproximadamente 20% em comparação aos compósitos de vidro (G₅) e carbono (C₅). Uma maior dependência da seqüência de emplilhamento das fibras foi encontrada para a densidade aparente, fator de amortecimento, resistência e módulo à flexão, enquanto a fração volumétrica matriz-fibra foi o fator mais relevante para a porosidade aparente, a absorção de água e a velocidade de ultrassom. O comportamento do impacto também foi afetado pela sequência de empilhamento, com um fator de contribuição de 20.13% para a resposta profundidade de penetração. No entanto, o ‘tipo de partícula’ foi o fator que mais afetou a força e a energia de impacto. A adição de micropartículas de sílica promoveu o aumento da resistência à flexão e ao impacto. Além disso, uma maior concentração de matrix proporcionou uma reologia mais eficiente em termos de interface fibra-partícula. Nos compósitos híbridos carbono/vidro, as camadas de carbono colocadas simetricamente nos lados de tração e compressão (CV₃C) aprimoraram o desempenho mecânico do material. Finalmente, a combinação fibra/partícula mostrou ser uma solução promissora em termos de comportamento físico, modal e mecânico para aplicações estrutural de engenharia.

Monitoramento do processo de torneamento por meio de parâmetros elétricos e vibracionais

Desenolvimento e caracterização de compósitos cerâmicos e cerâmico-poliméricos destinados à restauração de monumentos históricos fabricados em esteatito (pedra-sabão)