Mestrado Acadêmico em Engenharia Mecânica - PPGEM

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Análise da influência das variáveis térmicas de solidificação no comportamento elétrico e na microestrutura de ligas de cobre
(IFSP, 2020-12-18) Cipriano, Ariovaldo Merlin; Santos, Givanildo Alves dos
O objetivo deste trabalho é analisar se as variáveis térmicas de solidificação influenciam ou não no comportamento elétrico das ligas Cu-14Al-5Ni-5Fe, Latão alfabeta 58/42, Cu-8,5%Sn, obtidas após a solidificação do lingote para cada amostra. As ligas foram solidificadas em uma lingoteira de aço inoxidável AISI 304 montada em um dispositivo de resfriamento unidirecional ascendente. O ensaio de condutividade elétrica realizado pelo equipamento ponte de Wheatstone que mede a resistividade elétrica e com o medidor de condutividade obtém-se os valores em IACS conforme norma ASTM B193-02. A literatura especializada mostra que maiores taxas de resfriamento apresentam maiores valores de dureza, e microestrutura mais refinada. Como resultados, notou-se que a condutividade elétrica não foi influenciada pelo processo de solidificação, obtendo-se valores de IACS praticamente constantes para cada liga de cobre estudada, independentemente de microestrutura e de transição colunar-equiaxial na macroestrutura das ligas. Em termos individuais, em ordem crescente de condutividade elétrica, as ligas estudadas partem de Latão alfa-beta 58/42, Cu-14Al-5Ni-5Fe a Cu-8,5%Sn.
Análise de comportamento em fadiga de próteses de quadril fabricadas em liga de titânio revestida com hidroxiapatita
(IFSP, 2021-01-12) Souza, Caique Movio Pereira de; Silva Junior, Wilson Carlos da
Segundo o último censo demográfico divulgado em 2010 pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística - IBGE, o Brasil tem 45,6 milhões de pessoas com necessidades especiais sendo que, dessas, três milhões e duzentas mil com problemas de locomoção. A necessidade de procedimentos cirúrgicos tem aumentado significativamente na medida em que a expectativa de vida da população tem crescido. De acordo com dados disponibilizados pelo Sistema Único de Saúde – SUS, houve um aumento de 24,2% nas cirurgias de artroplastia de quadril. A mudança na regulamentação da ANVISA referente a valores para a resistência à fadiga exigem novos testes nas próteses comercializadas. Essa modificação prevê o aumento de cinco milhões de ciclos (ABNT NBR 7206-4:2011) para dez milhões de ciclos (ABNT NBR 7206-4:2011) que as próteses devem suportar sem apresentar falhas. As próteses que serão comercializadas no mercado deverão passar pelos testes com os novos parâmetros. Este trabalho tem como objetivo realizar estudos sobre as condições de resistência à fadiga de próteses de quadril comercializadas e/ou fabricadas no Brasil com a liga Ti 6Al 4V, com revestimento. A liga de titânio Ti-6Al4V foi submetida à análise de macro e microestrutura para identificação do tamanho de grão, inclusões e microdureza no Laboratório de Fenômenos de Superfície (LFS) da USP. Após as análises, foram realizados ensaios de resistência à fadiga no laboratório de caracterização mecânica do campus do IFSP em São João da Boa Vista. A prótese utilizada é revestida com hidroxiapatita e tem dimensões de 250 mm x 120 mm e para os ensaios foi construído um aparato com cimento de secagem ultrarrápida e mergulhadas em solução fisiológica à 0,9% de NaCl, com temperatura média de 37ºC ± 1, para simular o líquido sinovial encontrado no corpo humano. Foram aplicadas cargas de compressão com variação senoidal entre -0,3KN até -3,0KN, com a razão de 0,1 em 10.087.914 de ciclos sem a constatação de falha, tais como trincas e não sofrendo deformações plásticas, somente elásticas.
Análise do comportamento elétrico de ligas de alumínio obtidas por solidificação unidirecional
(IFSP, 2020-12-18) Pimendis, Jorge Athanasios; Santos, Givanildo Alves dos
O objetivo deste trabalho é analisar se as variáveis térmicas de solidificação influenciam no comportamento elétrico de ligas de alumínio obtidas por solidificação unidirecional. Avaliar a diferença do comportamento mecânico e elétrico de produtos industrializados, em muitas vezes significa dar garantias de durabilidade e solidez, de utensilios domésticos a turbinas de avião, nas mais variadas aplicações de esforços e robustez de composição química de toda a sua vida útil. O comportamento elétrico, em particular a condutividade, é crucial para determinadas aplicações tecnológicas do alumínio e suas ligas. Neste caso específico de pesquisa, além da solidificação é considerado o nível de influência dos elementos de liga no comportamento elétrico das ligas Al-6%Zn, Al-3%Cu1%Li, Al-10%Si-2%Cu e Al-10%Si-5%Cu, com percentuais em massa. Os materiais aqui utilizados foram produzidos por solidificação unidirecional. O ensaio de condutividade normalizado, norma técnica ASTM B193 – 02 (2014), utilizado neste trabalho é adotado industrialmente. O método de comparação dos resultados com a tabela de resistividade dos materiais foi adotado para análise dos resultados. A adição de elementos de liga resultou em aumento da resistividade elétrica dos lingotes ensaiados, os resultados obtidos levam o alumínio para uma posição bem longe do cobre puro que é definido internacionalmente como sendo o material de 100% de condutividade elétrica. Notou-se que o controle da estrutura dentrítica, colunar ou equiaxial não influencia na condutividade e resistividade elétrica das ligas estudadas.
Análise do escoamento em um dispositivo de assistência ventricular
(IFSP, 24/10/2018) Hernandes, Mariana Maria Aparecida Pinto; Bock, Eduardo Guy Perpétuo
Este trabalho apresenta a análise do escoamento de um Dispositivo de Assistência Ventricular (DAV) desenvolvido no Laboratório de Bioengenharia e Biomateriais (BIOENG) chamado Cardiac Assistant Recovery of Life (CARoL). Os DAVs são utilizados para o tratamento de pacientes com Insuficiência Cardíaca (IC), seja como ponte para o transplante ou como terapia de destino, o fluxo contínuo da bomba auxilia no bombeamento vital de sangue para o corpo. Visando a concepção e avaliação das medidas de segurança adotadas para evitar danos ao corpo do paciente implantado com DAV e o prolongamento da vida-útil deste, algumas etapas de ensaios são necessárias. A metodologia de análise do escoamento é dividida em: simulação numérica computacional do escoamento no interior da bomba, ensaio de desempenho hidrodinâmico, ensaio de velocimetria de imagens de partículas e ensaio da hemólise sanguínea (em ambiente virtual e in vitro). A análise do escoamento no interior da bomba CARoL ocorreu durante a sua fase de concepção e projeto mecânico, por meio da construção de um modelo tridimensional e da simulação numérica computacional no ambiente virtual do programa Ansys-CFX empregando o uso de modelagem de Transporte de Tensão de Cisalhamento com uma malha de 99 elementos/mm³. Os ensaios hidrodinâmicos foram realizados objetivando a determinação das curvas características em condições semelhantes ao corpo humano, pressão diferencial de 100 mmHg e fluxo de 5 L/min. O ensaio de PIV foi realizado em um protótipo em acrílico, visando a análise visual das regiões de turbulência da bomba. Com estes parâmetros, foi realizada a análise da hemólise em ambiente virtual utilizando a parametrização da equação de Carreau-Yasuda, com condições de contorno do limite do rompimento mecânico das hemácias de 200 Pa com exposição de 0,4 s a 0,6 s. Os ensaios de hemólise in vitro objetivando determinar a taxa de Hemoglobina Livre (HL) no sangue foram realizados nos laboratórios do Instituto de Ciências Biomédicas (ICB) da Universidade de São Paulo (USP), utilizando dois procedimentos: Harboe e reagente Tetrametilbenzedina (Tmb). Os ensaios de escoamento no interior da bomba CARoL permitiram a definição da geometria e configurações das aletas com resultados satisfatórios para a aplicação, reduzindo inúmeros protótipos e ensaios. Com as curvas características, foi possível estabelecer a rotação nominal da bomba para manutenção do fluxo sanguíneo nas condições fisiológicas a 2100 rpm. O resultado dos ensaios de hemólise do DAV em ambiente virtual foi satisfatório, apresentando o resultado de tensão cisalhante de 130 Pa com o tempo de exposição variando de 0,1 s a 100 s. Os resultados de HL no plasma foram considerados satisfatórios, apresentando valores nos procedimentos Harboe e TMB, de 35 mg/dl e 30 mg/dl, respectivamente, sendo condizente com os resultados obtidos em ambiente virtual com erro menor que 5% na estimação numérica. Futuros trabalhos devem aprimorar a técnica de PIV para análise de outras possíveis variáveis danosas ao sangue como áreas de estagnação e recirculação, propensas à formação de trombos
Análise dos parâmetros da soldagem por atrito rotativo coaxial entre o cobre eletrolítico e a liga CuCrZr para garantir condutividade elétrica
(IFSP, 03/07/2018) Sabor, Wagner de Campos; Nakamoto, Francisco Yastami
A união de materiais similares e dissimilares realizadas por soldagem por atrito rotativo ou Friction Rotary Welding (FRW) é muito utilizada na indústria, principalmente na indústria automobilística para a fabricação de peças com geometrias complexas ou compostas de materiais dissimilares, em que os processos tradicionais de soldagem por fusão não são possíveis ou não recomendados devido às restrições das condições de contorno que envolvem propriedades do material e/ou processo. Esta pesquisa visa obter a correlação dos parâmetros de soldagem FRW entre o cobre eletrolítico e a liga CuCrZr, mantendo a qualidade da condutividade elétrica na região da solda. A soldagem dos corpos de prova foi realizada em um equipamento adaptado para realizar o processo, ou seja, foi realizado o retrofit de um torno mecânico convencional, com a adaptação de reforços estruturais, sistema hidráulico, sistema de controle eletrônico de rotação, sensores e software dedicado. Após uma extensa pesquisa experimental, os melhores parâmetros para a obtenção de soldas de boa qualidade foram determinados. O presente trabalho contribuirá para o processo de fabricação de terminais e hastes para transformadores e eletrodos para soldagem por resistência, dentre outras aplicações. Os corpos de prova foram submetidos a ensaios de tração, dureza e microdureza Vickers, inspeções metalográficas, micrográficas e macrográficas, ensaios não destrutivos e ensaios de condutividade elétrica, que comprovam a eficiência das soldas, boa resistência mecânica e melhora na condutividade elétrica
Análise Microestrutural da Liga Cu-Sn-Pb-Zn e correlação com variáveis térmicas de solidificação
(IFSP, 2022-03-25) Marturano, José Luis Mantovani; Santos, Givanildo Alves dos
O objetivo neste trabalho é analisar as influências das variáveis térmicas de solidificação na microestrutura e dureza da liga Cu-Sn-Pb-Zn obtida após a solidificação do lingote. A solidificação da liga se deu através de extração de calor direcionada em uma lingoteira de aço inoxidável AISI 304 montada em um dispositivo de resfriamento unidirecional ascendente. As microestruturas foram analisadas através de microscopia ótica (MO). As variáveis térmicas de solidificação, tais como velocidade de deslocamento da isoterma liquidus (VL), taxa de resfriamento (T) e gradiente térmico (GL) foram avaliadas em função da distância da superfície de extração de calor. As durezas foram medidas em função das posições dos termopares do lingote com as variáveis térmicas de solidificação. Com os resultados obtidos, conclui-se que que os valores da velocidade de deslocamento da isoterma liquidus (VL), da taxa de resfriamento (T), do gradiente térmico (GL) são maiores para as posições mais próximas da superfície de troca de calor, conforme a literatura abundante. As amostras no sentido longitudinal apresentaram estrutura bruta de fusão com dendritas colunares (próximos a base de refrigeração) apresentando variação considerável na dureza (HV) e no sentido transversal e distante da base um aumento na presença de intermetálicos de chumbo apresentaram estrutura bruta de fusão com dendritas equiaxiais, com ligeira variação de dureza (HV) de aproximadamente 10 porcento, da liga considerada.
Análise por simulação de rotores de materiais conjugados para baterias eletromecânicas
(IFSP, 03/03/2018) Coppedé, Daniel ; Frajuca, Carlos
O trabalho apresenta um estudo voltado a um tipo específico de roda de inércia, conhecida como Flywheel, capaz de acumular energia cinética quando em movimento. Foram realizadas análises computacionais sobre a geometria e a proporção de materiais conjugados para o rotor. Estas rodas são utilizadas em baterias eletromecânicas que detém uma maior vida útil se comparada com outros tipos de bateria comercialmente conhecidas. Este estudo visa à análise de uma roda de inércia girando a uma velocidade de rotação de até 150.000 rpm, assim concentrando maior quantidade de energia e reduzindo dimensões e custos de material. Para tanto, neste trabalho foram criados e simulados, pelo Método de Elementos Finitos, vários tipos de geometrias de rodas de inércia, com a intenção de verificar o comportamento das tensões de resistência mecânica do material na sua elevada velocidade de rotação. Com estes dados escolheu se a geometria e o material que juntos obtiveram o melhor desempenho para o desenvolvimento de uma roda de inércia de baixo custo e elevado rendimento, com resultados obtidos de rotações acima dos 170.000 rpm
Aspectos de duas demonstrações do pequeno teorema de FERMAT
(IFSP, 04/10/2017) Espírito Santo, Marcelo Alexandre Torres do ; Carvalho, Henrique Marins de
Esta dissertação é parte dos requisitos para obtenção do título de mestre no programa PROFMAT (Mestrado Profissional em Matemática em Rede Nacional) realizado no Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (Campus São Paulo). Em consonância com a proposta deste referido programa que prima por uma matemática acadêmica rebuscada, que eleve o nível do professor da educação básica para que o mesmo possa levar novas propostas enriquecedoras para a sala de aula e agregar ao currículo básico, o presente trabalho uniu um resultado fundamental da teoria dos números, o Pequeno Teorema de Fermat, em sua apresentação formal a uma versão alternativa do mesmo, encontrada na análise combinatória devida a Julius Petersen, que pode ser representada de forma lúdica por colares em uma turma de educação básica, estabelecendo, assim, relações entre a matemática acadêmica e a da sala de aula da educação básica. Para tanto, a literatura listada nas referências bibliográficas buscou esboçar o que chamamos de matemática através de suas provas, teoremas, corolários, axiomas e seus aspectos filosóficos, sem esgotar o tema por motivos, por exemplo, da matemática ser uma construção milenar, mas que permitiu ao menos estruturar a importância dos objetos estudados. Assim, o trabalho versa primeiramente sobre os aspectos filosóficos e estruturais de provas e demonstrações em geral, em seguida aborda a demonstração do Pequeno Teorema de Fermat sob um ponto de vista formal e histórico e, finalmente, é apresentada uma atividade lúdica, utilizando artesanato com miçangas que pretende unir a matemática sofisticada superior do Pequeno Teorema de Fermat à matemática elementar do ensino médio fundamentada apenas no princípio fundamental da contagem
Avaliação de diferentes tipos de madeiras para a fabricação de corpos de guitarra elétrica
(IFSP, 2020-02-28) Zampini, Francisco De Felice; Frajuca, Carlos
O estudo tem foco no comportamento sonoro de diferentes madeiras para a fabricação de corpos de guitarra elétrica. Neste estudo foi verificado o estado da arte, através de pesquisa em artigos e dissertações a respeito do tema, e realizados testes de comportamento sonoro de corpos de madeira de diferentes espécies. Foram escolhidos quatro tipos de madeiras diferentes, dentre as espécies encontradas no Brasil, com densidades distintas, além do composto de madeira conhecido por MDF. Foram construídos corpos de provas simples, simulando corpos de guitarra elétrica, onde foi afixado um braço de guitarra. Foi realizada a montagem de cordas com a afinação de duas notas da Gama Temperada, e o som, produzido ao tanger essas cordas, analisado através de um programa específico de análise de som, o Raven Lite. A análise comparativa entre os espectros sonoros produzidos pela vibração de cada uma das cordas em cada um dos distintos corpos permite verificar se há diferenças relevantes na quantidade e frequência dos harmônicos e intensidades sonoras encontradas. Observou-se, nesse experimento, que a madeira do corpo tem realmente certa influência no timbre da guitarra elétrica, mas, em níveis de intensidade baixos. Não podemos afirmar, portanto, que a madeira, para o instrumento de corpo sólido, está influenciando de forma significativa a percepção do timbre do instrumento pelo ouvinte, embora algumas pessoas de audição mais sensível possam notar alguma diferença.
Cálculo fracionário aplicado as equações horárias do movimento e outras aplicações
(IFSP, 2017) Boni, Maurício Di Tota Montanari; Santos, Flávia Milo dos
Este trabalho trata do cálculo fracionário, ou seja, o cálculo que considera valores não necessariamente inteiros para a ordem das derivadas e integrais. Apesar de existirem relatos do cálculo fracionário desde o final do século XVII, este ganhou mais destaque a partir do século XX. Discute-se nesse trabalho a solução de problemas clássicos normalmente descritos pelo cálculo de ordem inteira como o problema da tautócrona, o sistema de Lotka-Volterra, o decaimento radioativo através do cálculo fracionário. Além disso, uma aplicação do cálculo fracionário às equações horárias do movimento é feita utilizando as definições de RiemannLiouville e Caputo
Caracterização microestrutural de corpos de provas de liga ti-6al-4v fabricados por manufatura aditiva pelo processo de fusão de feixe de elétrons
(IFSP, 2022-04-25) Silva, Gabriela Sena da; Silva Junior, Wilson Carlos da
O desenvolvimento de dispositivos para fixação óssea é de suma importância para inovações na área ortopédica e odontológica, sendo que, com o aumento da perspectiva de vida, há uma maior demanda para cirurgias dessas especialidades. O objetivo deste trabalho é a caracterização microestrutural de próteses obtidas por manufatura aditiva da liga Ti-6Al-4V, fabricadas pela técnica denominada fusão de feixe de elétrons em leito de pó (Powder bed fusion Electron beam - PFB-EB), onde o feixe de elétrons faz a fusão das partículas. Esse método de manufatura é realizado a partir de um desenho tridimensional, o que possibilita a fabricação de próteses personalizadas para o paciente e com estruturas geométricas complexas, que não são obtidas com facilidade pelas manufaturas convencionais como fundição, forjamento e usinagem, por exemplo. A caracterização das microestruturas foi baseada na análise por microscopia eletrônica de varredura (MEV) com elétrons retroespalhados, e microscopia ótica, na qual se obteve uma microestrutura α-Widmanstatten na matriz beta e com grãos colunares e na análise de difração de raios X (DRX), onde as fases α e β foram encontradas na matéria-prima, ao passo que apenas fase α foi caracterizada nos corpos de prova manufaturado, foi obtido o tamaho médio do cristalito e a microdeformação. Também foram estudadas as especificações das partículas de pó utilizadas como matéria-prima por meio do MEV, que apresentaram como resultado uma morfologia esférica. Discutiram-se a geometria e o tamanho dessas partículas com o resultado de ensaio de peneiramento e como ocorre a fusão no processo PBF-EB, de acordo com os parâmetros do processo. Em adição, foi conduzida a caracterização dos corpos de prova trabeculada, que foi obtida pelo processo PBF-EB, que é utilizado para manufaturar próteses, resultando em contribuições importantes para futuros estudos e aplicações, sendo que o projeto contou com a parceria da Ortosintese Indústria e Comércio, que disponibilizou as amostras da matéria prima e corpo de provas e do IPEN, Escola Politécnica de São Paulo e SENAI que auxiliaram na infraestrutura para as análises.
Controle inteligente embarcado para dispositivos de assistência ventricular
(IFSP, 2020-02-17) Santos, Bruno Jesus dos; Bock, Eduardo Guy Perpétuo
Este projeto consiste na concepção de estratégias para implementação de uma Técnica de Controle Automático (TCA) para Dispositivos de Assistência Ventricular (DAVs) em um sistema embarcado, com características de um sistema inteligente pela integração do processamento de dados em tempo real, arquitetura reconfigurável e com protocolos de comunicação baseado nos conceitos da Saúde 4.0. Os DAVs são utilizados para o tratamento de pacientes com Insuficiência Cardíaca (IC), seja como ponte para o transplante, recuperação ou como terapia de destino. Os principais componentes de um DAV são bomba de sangue rotatória, um controlador e baterias. O controlador é um equipamento que implementa as técnicas de controle para melhorar a eficiência e qualidade da assistência prestada pelo DAV. A Técnica de Controle Automático (TCA) aqui adotada envolve um sistema que ajuste a rotação da bomba de forma harmoniosa com os sistemas fisiológicos, sem o uso de sensores, e que considere o estado clínico e o nível de atividade física do paciente. Três camadas compõem a TCA: (i) controle Proporcional-Integral da velocidade de rotação do motor do DAV; (ii) controle de fluxo baseado em parâmetros fisiológicos estimados; e (iii) controle automático da velocidade de rotação do motor do DAV por lógica fuzzy. A TCA foi testada inicialmente em computador e sistemas de aquisição de dados, mas com esta estrutura não se tem a portabilidade do controlador, por isso, neste trabalho, como proposta de controle inteligente e reconfigurável em tempo real, a TCA foi embarcada e otimizada. O resultado da migração da 1ª Camada da TCA apresentou estabilidade no controle e aquisição de dados do atuador. O resultado da migração da 2ª Camada da TCA apresentou valores de estimação com erro médio 2,6 ± 0,7 % (ƿ=0,94; α=0,05) para o fluxo, 0,34 ± 0,1 % (ƿ=0,8; α=0,05) para o diferencial de pressão e 0,72 ± 0,7 % (ƿ=0,91; α=0,05) para a frequência cardíaca. O resultado da migração da 3ª Camada da TCA apresentou valores semelhantes entre o controle da lógica fuzzy rodando em PC e sistema embarcado. No ensaio in vitro do controle rotação de um protótipo de DAV acoplado a um simulador cardíaco, o valor ajustado de rotação do motor do DAV foi conservado mesmo com variação da resistência de bombeamento causado pelo sistema fisiológico, e no modo de controle automático da rotação do motor do DAV, ele acompanhou a demanda de assistência necessária, seja na evolução da IC, aumentando a assistência, ou na recuperação da função sistólica, diminuindo a assistência do DAV.
Correlação entre as variáveis térmicas de solidificação, microestrutura, microdureza e dureza da Liga Bronze-Alumínioníquel CUAL10NI5FE5
(IFSP, 27/11/2017) Santos, Vinicius Torres dos; Santos, Givanildo Alves dos
O objetivo deste trabalho é obter correlações entre a microestrutura, microdureza, dureza e fração volumétrica de fase a da liga CuAl10Ni5Fe5 (%p) em função das variáveis térmicas de solidificação. Estas variáveis são responsáveis pela formação das fases presentes no Bronze Alumínio Níquel, as quais interferem diretamente nas propriedades mecânicas do material. A liga CuAl10Ni5Fe5 foi solidificada em um dispositivo com sistema ascendente de fluxo de calor, sob condições não estacionárias. O calor foi extraído direcionalmente por intermédio de uma base de aço ABNT 1020 refrigerado a água. No que diz respeito à análise da microestrutura, utiliza-se microscopia óptica permitindo a verificação dos aspectos da estrutura bruta de fusão e a fração volumétrica de fase na microestrutura, bem como a utilização do Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) para caracterização microestrutural das fases e dos intermetálicos. As variáveis térmicas de solidificação geram resultados referentes à velocidade de deslocamento da isoterma liquidus e da taxa de resfriamento. As propriedades mecânicas são avaliadas por meio do ensaio de dureza e microdureza em toda extensão longitudinal da peça solidificada, em que apresenta a formação das fases decorrentes das condições de solidificação impostas pelo sistema metal/molde. A fração volumétrica de fase a, microdureza, dureza e microestrutura são correlacionadas com as variáveis térmicas de solidificação enfatizando a importância das taxas de resfriamento na solidificação do Bronze Alumínio Níquel CuAl10Ni5Fe5. Os resultados desse trabalho demonstram que, as taxas de resfriamento maiores aumentam os resultados de dureza e as frações volumétricas de fase a, porém, os resultados de microdureza aumentam com a utilização de taxas de resfriamento menores
Correlação entre variáveis térmicas de solidificação, microestrutura e dureza da liga alpaca 2 c/ pb
(IFSP, 2021-12-17) Mattos, Márcio Valério Rodrigues de; Santos, Givanildo Alves dos
O objetivo deste trabalho é analisar a influência das variáveis térmicas de solidificação na microestrutura e dureza da liga Alpaca 2 c/ Pb obtida após a solidificação do lingote. A liga foi solidificada em uma lingoteira de aço inoxidável AISI 304 montada em um dispositivo de resfriamento unidirecional ascendente. O calor foi extraído direcionalmente através de refrigeração por água na chapa base fabricada em grafite. As microestruturas foram analisadas através de microscopia óptica (MO). As variáveis térmicas de solidificação velocidade de deslocamento da isoterma liquidus (VL), taxa de resfriamento (TR) e gradiente térmico (GL) foram avaliadas em função da distância da superfície de extração de calor. A dureza foi medida nas posições dos termopares do lingote e correlacionados com as variáveis térmicas de solidificação. Com base nos resultados obtidos, nota-se que os valores da velocidade de deslocamento da isoterma liquidus (VL), da taxa de resfriamento (TR), do gradiente térmico (GL) são maiores para as posições mais próximas da superfície de troca de calor. As amostras no sentido longitudinal apresentaram estrutura bruta de fusão com dendritas colunares não apresentando variação considerável na dureza (HV) e no sentido transversal apresentaram estrutura bruta de fusão com dendritas equiaxiais tendo uma maior influencia na dureza (HV) da liga considerada.
Determinação dos limites de estampabilidade de chapa de aço IF pelo processo de estampagem incremental
(13/08/2018) Santos, Gustavo Henrique de Paula; Goulart, Pedro Roberto
Novos processos de estampagem de metais vêm sendo desenvolvidos para atender às demandas do mercado que requer cada vez mais peças customizadas e curtos tempos de fabricação. Neste tocante surge como alternativa para atender a estas solicitações o processo de estampagem incremental de chapas (do inglês incremental sheet forming ISF) que se baseia na - aplicação de uma deformação plástica local e progressiva produzida por uma ferramenta que, guiada por uma máquina de controle numérico computadorizado (CNC), pressiona uma chapa ao longo de trajetórias específicas a fim de estampar uma peça com determinada geometria. Diferentes materiais têm sido utilizados nos estudos do processo ISF variando desde metais a polímeros porém poucos estudos têm sido realizados em aços, sobretudo em aços dedicados á estampagem, como o aço livre de intersticiais (interstitial free - IF). Este estudo apresenta os resultados de experimentos realizados com chapas de 0,6 mm de espessura pelo processo ISF que determinou o ângulo limite de estampagem para o formato geométrico de um cone, sendo que acima deste limite o material fica sujeito a fraturas com diferentes graus de severidade e em diferentes profundidades
Estratégias utilizadas por um grupo de estudantes surdos ao resolver atividades envolvendo noções de função
(IFSP, 14/09/2016) Batista, Eliane Ferreira; Traldi Junior, Armando
Esta pesquisa tem como objetivo identificar estratégias utilizadas por um grupo de estudantes surdos ao resolver atividades relacionadas com noções de função, destacando os aspectos da língua e do pensamento. Buscou-se responder a questão de pesquisa: "Que estratégias foram utilizadas por um grupo de estudantes surdos ao resolver atividades relacionadas com noções de função?" Os pressupostos estão fundamentados nas teorias do Pensamento e Linguagem de Vygotsky e da Pedagogia Visual de Campello. A metodologia da pesquisa é fundamentada em um estudo qualitativo. Os instrumentos para coleta de dados se deram por meio de questionário, protocolo das atividades e observação. A pesquisa foi realizada com um grupo de estudantes surdos matriculados no primeiro ano do ensino médio em uma escola bilíngue. Os critérios de escolha dos estudantes que fizeram parte da pesquisa foi a voluntariedade, saber se comunicar em língua de sinais, autorização dos responsáveis, presença e participação nas aulas. O produto final deste estudo é composto por um relatório contemplando as principais estratégias utilizadas pelo grupo de estudantes e as principais observações. Há a expectativa a partir deste estudo, somado a outros estudos com o mesmo objetivo, buscar tipologias que caracterizem o processo de ensino e aprendizagem de matemática ao estudante surdo. Este estudo faz parte de um projeto maior desenvolvido no Instituto Federal de Educação, Ciências e Tecnologia de São Paulo que tem como objetivo compreender os conhecimentos matemáticos necessários para o professor de estudantes surdos no ensino médio
Estudo comparativo das propriedades mecânicas das ligas binárias UNS-C26000 e UNS-C28000 para o processo de estampagem
(IFSP, 2020-12-10) Ceresani, Sidmar Aparecido; Santos, Givanildo Alves dos
Este trabalho tem como objetivo avaliar o comportamento mecânico das ligas de latão UNS-C26000 e UNS-C28000 no processo de conformação a frio e tratamento térmico, em um método comparativo por meio da curva de encruamento e a cinética de recristalização voltada para materiais com aplicações em processos de corte, dobramento e estampagem, empregando-se diferentes reduções na laminação a frio impondo uma redução total de 47% e por meio do recozimento a uma temperatura de 500°C. O método comparativo foi feito por meio de ensaios de caracterização microestrutural, ensaios mecânicos de dureza, tração, ensaio de embutimento e de anisotropia. As principais características mecânicas foram determinadas e as suas variações discutidas com base nas mudanças produzidas entre as fases α e β’. A evolução microestrutural das ligas em comparação no desempenho dos ensaios viabilizou a substituição gradativa para determinadas aplicações da liga UNS-C26000 ou latões com a fase α para a liga UNSC-28000.
Estudo da estampabilidade do latão C260 e do cobre C110 pelo processo de estampagem incremental de ponto simples em um centro de usinagem de 5 eixos
(IFSP, 13/08/2018) Pereira, Lucas Clarindo; Goulart, Pedro Roberto
A Estampagem Incremental é um processo de conformação utilizado na fabricação de protótipos ou pequenos lotes, realizado normalmente em centros de usinagem e, por ser uma técnica ainda recente, possui muitos limites a serem investigados para se tornar mais presente no meio fabril. Em comparação a outros processos de conformação, a Estampagem Incremental apresenta custo reduzido e ferramental simples; em contrapartida demanda maior tempo de processo de fabricação por peça e apresenta maior desvio geométrico e dimensional. Este trabalho apresenta os resultados da Estampagem Incremental de Ponto Simples (SPIF) utilizando-se como materiais de ensaio chapas de latão C260 e de cobre C110, com espessuras de 0,5 mm e de 1,0 mm, com geometrias e ângulos de parede diferentes. Os materiais foram caracterizados por meio do tamanho de grão e por ensaios de dureza, tração e Nakazima, que mostraram que, apesar do latão apresentar maior resistência mecânica, com o cobre foi possível a obtenção de melhor estampabilidade. O processo foi realizado em um centro de usinagem de 5 eixos e os resultados possibilitaram a obtenção do ângulo limite de estampagem e a análise de espessura do perfil obtido. Para as chapas com 0,5 mm de espessura não se obteve o ângulo limite de estampagem devido à fratura precoce do material. Com as chapas de 1,0 mm de espessura se obteve o ângulo limite de estampagem de 66,5° para o latão e de 68° para o cobre e para ambos os materiais uma diferença média de espessura de 7,7% se comparada ao valor previsto matematicamente. Ao se comparar os alongamentos máximos verificou-se que os valores atingidos no processo SPIF são muito superiores aos atingidos nos ensaios de tração e de Nakazima
Estudo da força manual aplicada por trabalhadores em montagens que exigem aplicação de força com os dedos
(IFSP, 2021-02-22) Jesus, Leandro Souza de; Lima, Waldecir Paula
Este estudo visou desenvolver uma metodologia para prescrição de n´níveis de esforços seguros para inserção de peças em montagens de produtos na indústria automotiva. As forças foram captadas por um sensor de filme fino FlexiForce, aderido ao dedo polegar dominante de 17 trabalhadores vinculados a uma linha de produção de uma montadora de automóveis. Os n´níveis de esforços captados nos postos de trabalho foram analisados e correlacionados com valores de referência disponíveis na literatura, além de considerar a escala subjetiva de esforço CR10 proposta por Gunnar Borg e o Questionário N´nórdico aplicados. Para interpretação e tratamento dos dados, um software de simulação foi construído em linguagem MatLab. Além disso, foram utilizados os procedimentos estatísticos test T student n˜ao pareado, ANOVA (Analise of Variance) e o teste Tukey. Os resultados das for¸cas foram expressos em Newton (N) e porcentagem da força máxima dos sujeitos, considerando os grupos masculino e feminino da amostra.
Estudo de otimização aplicado a topologia de furação de longarina de chassi estrutural veicular
(IFSP, 28/11/2017) Fernando, Paulo Henrique Lixandrão; Nakamoto, Francisco Yastami
A necessidade atual de redução de custos de fabricação na indústria automotiva é fortemente solicitada aos engenheiros de produto e processo. Por este fato, engenheiros e projetistas buscam em outras áreas as técnicas modernas que podem ser introduzidas ou utilizadas em seus projetos, como por exemplo, os métodos computacionais para otimização aplicadas ao desenho das peças. Esta técnica atual é conhecida como ?Otimização topológica?. Como a longarina do chassis do veículo é a ligação entre a cabine, motor, transmissão e eixos, este componente é de grande importância na construção do veículo. Para gerar bons produtos manufaturados, engenheiros das companhias tem elevados custos com tempo de desenvolvimento, assim, buscam desenvolver e projetar um produto com redução de peso do material suportado para a aplicação. A longarina do chassi é um dos mais importantes itens do veículo porque é onde é suportado todas as partes da estrutura no veículo automotivo. Este trabalho procurou identificar a otimização topológica aplicada na longarina do chassi de um caminhão, com o objetivo de desenvolver nova topologia para esta longarina pela técnica de otimização topológica estrutural. Comparou-se os resultados com alguns programas computacionais comerciais e alguns algoritmos propostos para a aplicação para validar o desenvolvimento da nova topologia, por meio de recursos dos programas computacionais como o do ParetoWorks (Sciart) e Virtual.PYXIS (Virtual CAE), além disto, demonstrou-se a programação de algoritmos para esta aplicação com o programa computacional MATLAB R (MathWorks). Como resultado houve uma possibilidade redução de massa de 38,58%, sendo que o critério de análise baseou-se apenas na análise estática do objeto de estudo. Os resultados contribuíram para uma nova aplicação no meio acadêmico e uso industrial

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