Repositório RCAAP

O concreto, material de composição heterogênea e complexa, é o principal insumo em construções. Do ponto de vista estrutural, ele tem como propriedade principal sua resistência. O estudo do comportamento do concreto, baseado em estudos conceituais da resistência granular, pode conduzir a um projeto estrutural mais seguro e de melhor utilização do material. Este trabalho expõe os resultados de um estudo conduzido para avaliar os efeitos do tipo, tamanho e teor de agregado graúdo no módulo de deformação do concreto de alta resistência. A mistura de concreto estudada contém agregados de basalto e de granito com dimensões máximas características de 9,5 mm e 19 mm e relação água/cimento de 0,35. O módulo de elasticidade do material foi determinado usando o trecho inicial linear da curva Carga-CMOD (deslocamento de abertura da boca da fissura) no ensaio de flexão com três pontos em viga entalhada no meio do vão, seguindo a proposta do comitê técnico 89-FMT da RILEM (Internacional Union of Testing and Research Laboratories for Materials and Structures).

O torcímetro é um aparelho utilizado para medir a variação angular entre duas posições e uma das suas aplicações é para medir o ângulo de torção nos ensaios de torção de materiais. Neste trabalho é descrito o princípio de funcionamento, os principais detalhes do projeto e da construção de um torcímetro de baixo custo. A sua curva de calibração e alguns resultados experimentais também são mostrados para quantificar as medições obtidas com este protótipo.

Este estudo avalia a evolução microestrutural do aço inoxidável martensítico 423Co, usado como revestimento de rolos de lingotamento contínuo - RLC, quando submetido ao ensaio de fadiga térmica. A evolução microestrutural foi investigada por meio de análises por microscopia ótica - M.O., microscopia eletrônica de varredura - MEV, microscopia eletrônica de transmissão - MET e por difração de Raios X - DRX. Os corpos de prova foram retirados da zona termicamente afetada, adjacente às áreas de intercordão dos revestimentos soldados transversalmente à direção de soldagem. Foi utilizado o processo de soldagem ao arco submerso com arame tubular para confecção desses corpos de prova. Os resultados foram interpretados de acordo com a evolução microestrutural do revestimento. Na condição de como soldado, a zona termicamente afetada, adjacente às áreas de intercordões, apresentou uma microestrutura de finas ripas martensíticas com finos carbetos. Durante a evolução do ensaio de fadiga térmica, essa microestrutura foi se degenerando, ocorrendo o revenimento das ripas martensíticas, observadas pelo aumento dessas, bem como crescimento dos carbetos até a falência do material pela sua ruptura durante a execução do ensaio.

Neste trabalho são apresentados os resultados experimentais sobre compressão centrada de alvenarias estruturais de blocos cerâmicos. Foram estudadas quatro diferentes geometrias de blocos designados como A, B, C e D, sendo o primeiro e segundo (A e B) com septos arredondados com diferentes áreas líquidas, o terceiro bloco (C) com furos verticais no formato retangular e o último (D) com um duplo septo central. O programa experimental abrangeu os estudos de produção de blocos, prismas e paredes. Os prismas e paredes foram construídos com dois traços de argamassa 1:1:6 (I) e 1:0,5:4 (II) (proporções em volume de cimento:cal:areia). Para tanto, foram realizadas análises de resistência à compressão do bloco, prismas e paredes, construídos com essas geometrias em escala reduzida na proporção de 1:3 das dimensões nominais. Com base na análise dos resultados, pode-se concluir que o bloco tipo D, que possui duplo septo central, é o bloco mais eficiente para o uso em alvenaria estrutural entre os blocos analisados. As paredes construídas com os blocos do tipo D apresentaram uma melhor capacidade de absorver esforços verticais, devido à coincidência dos septos entre as fiadas subsequentes, provocadas pela existência de um duplo septo central. Além disso, não houve influência significativa da resistência à compressão da argamassa na resistência à compressão dos prismas e paredes.

The Ag-rich precipitates formation reaction in the Cu-9.22%at. Al-4.66%at. Ag, Cu-9.31%at. Al-5.83%at. Ag and Cu-9.37%at. Al-7.08%at. Ag alloys was studied using microhardness change measurements with temperature and time, differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffractometry (XRD). The results indicated that the Ag-rich phase formation is an interface controlled process with a zero-order mechanism, due to the amount of unsolved Ag that makes the precipitation reaction rate independent of Ag concentration.

The is paper presents an analysis of the influence of minimum quantity lubrication (MQL), optimized and conventional cooling, using different cutting fluid volumes and flow rates, on the surface quality and integrity of hardened steel workpieces, in cylindrical plunge grinding with superabrasive CBN grinding wheels. The final quality of the workpieces were evaluated based on an assessment of output variables such as the behavior of: tangential cutting force, specific energy, surface roughness, roundness errors, acoustic emission, residual stresses, scanning electron microscopy (SEM) micrographs, and microhardness. The present analysis of the various forms of cutting fluid application identified cooling conditions which favor the minimization of cutting fluid usage, and shorter machining times without impairing the geometrical and dimensional parameters, surface finish and surface integrity of the workpieces. Among the various forms of cutting fluid application, optimized lubrication at higher outlet speeds showed the best performance, confirming the efficiency of the new nozzle concept employed in this study. The optimized and MQL processes were successful in maintaining the hardness and surface integrity of the ground workpieces. The only exception was the use of MQL with a flow rate of 40ml/h, which caused cracking and quenching of the workpiece surface. The lowest surface roughness values obtained with MQL were obtained using higher flow rates of lubricant. The surface roughness values obtained with MQL are high for the grinding process. Low-concentration CBN wheels, which are less expensive and subject to less wear, produce good results when associated with more efficient cutting fluid application techniques.

Superfícies de TiCxNy foram produzidas por tratamento termoquímico auxiliado por mistura de plasma N2 - Ar - CH4. A influência da concentração do metano, bem como a inserção de átomos C e N na rede cristalina do Ti foram investigadas através da caracterização das propriedades tribomecânicas desse material. Para tanto, amostras de titânio comercialmente puro (grau II) foram carbonitretadas em plasma com mistura de x N2 - y Ar - z CH4 (onde x e y = 4 sccm e z variando de 2,3 e 4 sccm) a 500°C, durante 1 h. Os perfis de concentração de C e N após o tratamento foram analisados por reação nuclear (NRA). As fases na superfície foram identificadas por difração de raios-X com incidência rasante (GIXRD). Foi utilizado ensaio de pino sobre disco para determinação do coeficiente de atrito, cujas áreas desgastadas foram avaliadas por perfilometria e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Foi observado que tanto o coeficiente de atrito quanto o mecanismo de desgaste do titânio foram fortemente dependentes da concentração de C e N na superfície. Porém, o perfil de concentração desses elementos intersticiais não foi diretamente proporcional ao fluxo de metano.

O Sol é fonte de energia renovável e o seu uso para produzir energia elétrica é uma das alternativas promissoras para enfrentar os desafios energéticos e ambientais do novo milênio. O silício é o segundo elemento mais abundante da Terra. Este material semicondutor é largamente usado na indústria de células solares e dispositivos de microeletrônica e permite a fabricação de dispositivos de alta durabilidade. O silício cristalino tipo n vem despertando o interesse mundial por apresentar menor degradação e maior tempo de vida dos portadores minoritários quando comparado com silício tipo p. O objetivo deste trabalho está centrado no desenvolvimento de um processo de fabricação industrial de células solares p+nn+, pseudoquadradas de 80 mm x 80 mm, em silício crescido por fusão zonal flutuante (Si-FZ) tipo n, com metalização por serigrafia. A região p+ foi produzida a partir de dopante com boro depositado por spin-on e difusão a alta temperatura em forno convencional com tubo de quartzo. A dopagem com boro foi otimizada considerando as características elétricas das células solares. O método consistiu em variar a temperatura de difusão de 900 ºC a 1020 ºC e tempo de difusão do processo de 10 min a 40 min. O processo de passivação de superfície foi avaliado utilizando SiO2 o que demonstrou não ser eficaz para o tipo de célula solar deste trabalho. Os melhores dispositivos foram fabricados com difusão de boro a 1000 ºC por 30 min, sem passivação de superfície, atingindo-se a eficiência de 14,6 %.

O uso de cerâmicas estruturais é limitado por sua fratura frágil. Compósitos de matriz cerâmica (CMCs) são materiais que possuem reforços estruturais que atuam aumentando a energia necessária para que o material se frature. O presente artigo apresenta uma alternativa para a produção de CMCs em que matriz e fibras são constituídas de alumina. Os mecanismos responsáveis pelo aumento da tenacidade ocorrem devido a uma interfase porosa entre matriz e fibras.

As regiões do Rio Capim e do Rio Jari são os principais distritos caulinitícos da Região Amazônica, detentores das maiores reservas brasileiras de caulim de alta alvura para aplicações como cobertura de papel. No processamento do caulim são gerados vários tipos de resíduos processados e não processados. O objetivo deste trabalho foi investigar a reatividade das pozolanas produzidas a partir da calcinação e moagem destes resíduos, avaliando a influência da mineralogia de cada tipo de caulinita (com maior ou menor quantidade de defeitos na estrutura cristalina) sobre a temperatura de queima e, consequentemente, nas características do produto final, de modo a obter o material de maior reatividade com um menor dispêndio de energia. Os resultados mostraram que as pozolanas produzidas a partir dos resíduos apresentaram alta reatividade, sendo inclusive superiores as das obtidas com as pozolanas disponíveis comercialmente. As pozolanas produzidas das caulinitas com maior grau de defeitos na estrutura cristalina demandaram temperaturas mais reduzidas que a com menor grau de defeitos. O emprego de caulinitas com maior quantidade de defeitos na estrutura cristalina reduz os custos de produção das pozolanas, sem que haja perda de qualidade ou de reatividade do produto.

O estudo visou a determinação das causas da falha de um isolador polimérico composto, empregado em uma linha de transmissão (LT) de 138kV. O trabalho foi desenvolvido seguindo a metodologia recomendada para análise de falhas, envolvendo caracterização metalúrgica e ensaios químicos. Foi possível, através dos ensaios realizados, identificar o mecanismo de corrosão sob tensão (CST) como o responsável pelo processo de fratura frágil sofrido pelo isolador. Este mecanismo é frequentemente associado às falhas em isoladores poliméricos compostos (resinas epóxi reforçadas com fibras de vidro ricas em boro), em presença de umidade. O isolador em questão apresentava uma série de características construtivas inadequadas que possibilitaram a penetração de umidade na terminação inferior e consequente contato com o núcleo do bastão PRV (polímero reforçado com vidro) levando à sua ruptura em serviço. Os resultados deste trabalho motivaram a substituição de todos os isoladores poliméricos com características semelhantes por parte da concessionária de energia elétrica.

Falhas em tubos de caldeiras são as maiores causas de paradas forçadas de unidades de geração termelétrica, sendo que a espessura da camada de óxido, que se forma na parede interna destes tubos é a principal causadora de falhas por sobreaquecimento. A partir dos valores medidos da camada interna de óxidos é possível estimar a vida residual do componente através de correlações com parâmetros já estabelecidos na comunidade científica. O Cepel vem desenvolvendo metodologias para estimativa de vida residual de componentes de caldeiras de usinas termelétricas, seguindo as tendências mundiais e as necessidades de seus clientes no Brasil. Com a recente aquisição de equipamento para detecção de defeitos e medições de espessura via ultrassom, tornou-se possível realizar medidas de espessura tanto da parede das tubulações das caldeiras como da camada interna de óxidos presente nas mesmas. O presente artigo apresenta uma comparação entre os resultados de medições de espessura de camada de óxidos em tubos pela técnica não destrutiva de ultrassom e pela técnica destrutiva de metalografia associada à microscopia ótica, em diferentes faixas de espessura da camada e análise do efeito do acabamento superficial na confiabilidade destes resultados por ultrassom. Finalmente, o trabalho analisa de maneira crítica os resultados de vida remanescente, obtidos a partir da medição espessura de camada de óxido. Para esta análise tomou-se como base tubos de uma mesma unidade geradora com diferentes valores de camada de óxido e com o mesmo tempo de operação.

As ligas com memória de forma (LMF) são materiais ativos que têm atraído atenção devido às suas superiores propriedades de amortecimento quando comparadas aos materiais estruturais convencionais. Esses materiais apresentam uma alta capacidade de amortecimento, tanto durante a transformação de fase quanto na fase martensítica, em baixas temperaturas. Neste trabalho a LMF NiTi, alumínio comercial, aço inoxidável e latão foram submetidos à análise dinâmico-mecânica (DMA) em modo de viga simplesmente engastada. Pequenas amostras na forma de lâminas foram fabricadas para a realização dos testes. A LMF NiTi estudada apresentou um pico de capacidade de amortecimento durante a transformação de fase, levando o amortecimento a valores muito superiores àqueles apresentados pelos materiais convencionais. Além disso, foi observado que a liga NiTi apresenta um aumento do módulo de armazenamento durante a transição da fase de baixa temperatura para a fase de alta temperatura, o que abre uma extensa diversidade de opções para aplicações tecnológicas para essas ligas, enquanto um decréscimo quase linear da rigidez foi verificado para os materiais convencionais estudados.

Este trabalho teve como intuito avaliar como as técnicas de segmentação de imagens, através de microscopia ótica, difração de raios x e ferritoscopia, seriam capazes de quantificar a martensita induzida por deformação em no aço inoxidável austenítico AISI 301L. Comparando qualitativamente as três técnicas, nota-se o mesmo comportamento para todas as amostras testadas, ou seja, que o percentual de martensita aumenta com o grau de deformação real medido em relação à redução de área, no entanto a quantificação das fases proposta por cada uma difere significativamente em percentual, tendo a segmentação de imagens menor dispersão entre as técnicas analisadas.

Foi desenvolvida uma nova técnica de medição de tensões residuais, baseada em técnicas de seccionamento, remoção de camadas e na técnica do furo-cego. Trata-se de uma técnica destrutiva, proposta para uso em medições de tensões geradas por processos de fabricação. A técnica consiste na colagem de sensores de deformação na peça, seguida da usinagem de cortes longos próximos dos sensores. Os cortes aliviam as tensões existentes no material retirado e provocam variações nas deformações existentes em suas vizinhanças. Tais variações de deformações são medidas por extensômetros de resistência elétrica (strain gages). Para a formulação matemática da técnica, os cortes foram tratados como elipses, o que permitiu o uso das equações de Inglis para descrever os campos de tensão em sua vizinhança. Para avaliar e validar o equacionamento foram realizadas medições com esta técnica em dois espécimes tubulares API 5L X60 e X46 UOE-SAW. Nas medições, foram avaliados parâmetros como profundidade e comprimento dos cortes, e distância dos cortes para os strain gages, buscando estabelecer um procedimento experimental consistente. Os resultados destas medições foram comparados aos de medições realizadas com a técnica do furo-cego, já normalizada e consolidada. Os resultados das comparações foram satisfatórios, sustentando a validade das hipóteses assumidas para a modelagem analítica e a qualidade do procedimento experimental estabelecido para a nova técnica.

Os aços 2,25Cr-1Mo são largamente utilizados no parque de geração termelétrica no Brasil, estando em boa parte das caldeiras atualmente em operação, e podem apresentar microestrutura composta de ferrita-perlita ou ferrita-bainita. Submetido à fluência, esse material tem suas propriedades degradadas em serviço através de modificações microestruturais típicas, como o coalescimento dos carbonetos originalmente presentes. A extensão das mudanças microestruturais representa, nesse caso, perda de resistência mecânica no material. Como existe uma aceleração no grau de deformação, que depende da tensão, da temperatura e do tempo, com a degradação, a extensão da deterioração microestrutural pode ser usada como uma medida de dano. Dessa forma, é importante conhecer essas modificações para fornecer suporte às técnicas de previsão de vida residual de componentes fabricados com esse tipo de material. A degradação do material ferrítico-perlítico é bastante conhecida, mas a literatura ainda não apresenta resultados consistentes quanto à do ferrítico-bainítico. Trata-se, aqui, de um estudo comparativo da evolução microestrutural do aço 2,25Cr-1Mo com as duas microestruturas, perlítica e bainítica, em temperaturas entre 550 e 600°C até 2.000 h. Os resultados mostraram que a microestrutura do aço ferrítico-bainítico é mais estável que a do ferrítico-perlítico. Entretanto, a estrutura bainítica não obedece aos mesmos estágios de degradação, identificados por Toft e Marsden utilizados para classificar a perlita.

In the Non-Destructive Testing (NDT) industry, the mayor trends are from film and stand alone applications to digital and inline inspection. Furthermore the quality requirements are growing driven by pushing design and material limits. Especially for field applications based on security reasons as well as image quality, replacement of isotopes can be monitored. With the move to digital the need for small focal spots at increased power requirements brought new challenges to the x-ray supplier. With the move to inline inspection systems, requirements for high uptime, fast throughput at the best possible resolution became the key challenges for the x-ray industry. The target to replace isotopes brings high challenges for weight size and energy. The innovation program of COMET delivers solutions for those challenges. Comparison between 600 Kilovolts (kV) and conventional 450kV x-ray sources will show the advantages in penetration and resolution and with this in defect recognition. The resolution gain with adaptive focal spots compared to standard focal spots will be presented and the advantages of maintenance reduced high voltage cables will be shown.

As uniões flangeadas são amplamente utilizadas na indústria e a sua aplicação em equipamentos sub-sea requer um alto grau de confiabilidade, tendo em vista as condições ambientais e carregamentos, principalmente nas condições de águas profundas. A confiabilidade de uma união flangeada consiste na manutenção da sua característica de vedação, sendo o componente responsável pela vedação a junta. A vedação exercida pela junta é decorrente da ação de deformação ocasionada pela força de aperto dos estojos, sendo estes, elementos críticos das uniões flangeadas. Com o propósito de investigar falhas neste componente, é desenvolvida uma metodologia numérica, utilizando o método de Elementos Finitos, para avaliar o impacto da perda sucessiva de estojos em uma união flangeada. Também é investigado o relaxamento de tensão ocasionado por uma trinca em estojos. O estudo tem como objetivo conhecer os limites de operação segura, e neste trabalho é apresentado a análise de um flange da classe API 17D, de 4 polegadas com 8 estojos, sendo a metodologia desenvolvida aplicável a qualquer outro flange. O estudo numérico foi desenvolvido e simulado no software ANSYS Workbench 12.1 (2010). O resultado indica além do número mínimo de estojos necessários para manter a vedação, o incremento de tensão nos estojos remanescentes do flange, causado pela sucessiva perda de estojos.

Ligas de alumínio são extensamente usadas em partes aeronáuticas devido às boas propriedades mecânicas e baixa densidade. Estas partes devem ser unidas para formar conjuntos maiores. Uma junta estrutural é definida como um segmento de estrutura que provê um meio de transferir carga de um elemento estrutural para outro. A maioria das juntas aeronáuticas é mecanicamente fixada com múltiplos prendedores (parafusos ou rebites). Estas juntas apresentam uma alta concentração de tensões ao redor do prendedor, porque a transferência de carga entre elementos da junta acontece em uma fração da área disponível. Por outro lado, as cargas aplicadas em juntas adesivas são distribuídas sobre toda a área colada e reduz os pontos de concentração de tensão. Juntas são a fonte mais comum de falhas estruturais em aeronaves e quase todos os reparos envolvem juntas. Portanto, é importante entender todos os aspectos de projeto e análise de juntas. O objetivo deste trabalho é comparar estaticamente juntas estruturais de ligas de Al2024-T3 em três condições: juntas mecanicamente rebitadas, juntas coladas e uma configuração híbrida rebitada e colada. Foi usada a norma NASM 1312-4 para confecção dos corpos-de-prova. Além disso, foram conduzidos testes de fadiga, sob amplitude de carregamento constante e razão de tensão igual a 0,1 para avaliar a eficiência dos elementos estruturais durante sua vida em serviço. Os resultados mostraram que a configuração híbrida apresenta maior resistência estática e uma vida em fadiga superior à configuração colada.

Os minérios de manganês provenientes da mina do Azul são importante matéria-prima na produção de ferro-ligas de manganês. Visando melhorias no beneficiamento e no processo de fabricação destas ligas, foi realizada a caracterização do produto Granulado da unidade do Azul-VALE/Manganês. Foi obtida uma amostra representativa desta mina e realizada análise granulométrica, onde se verificou a ocorrência de 80% das partículas abaixo de 22,6mm e 50% abaixo de 12,5mm. Considerou-se como granulado a fração menor que 37,5mm e maior que 6,3mm, que é a mais abundante neste minério e comumente destinada às usinas de ferro-ligas. A fração entre 37,5mm e 6,3mm foi amostrada e foram realizadas análises termogravimétrica, química dos elementos majoritários e identificadas as fases minerais presentes. A análise térmica (TG-DTA) identificou perda de massa em torno de 300ºC, 500ºC, 700ºC, 900ºC e 1000ºC associadas à decomposição térmica de algumas fases minerais presentes. Os teores de Mn, Fe e SiO2 foram respectivamente, 47,68; 3,59; e 3,16%. O produto Granulado da unidade do Azul é composto majoritariamente pelos minerais de manganês criptomelana [KMn8O16] e pirolusita [MnO2]. Os constituintes minoritários são todorokita [(Na,Ca,K)2Mn6O12 •3-4.5(H2O)], magnetita[Fe3O4] e gibbsita [Al(OH)3] (A pirolusita, a magnetita e a gibbsita foram identificadas por microscopia óptica).