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RESUMO Sistemas de freio a disco são utilizados em alta escala na indústria automotiva mundial, devido à sua eficiência, simplicidade do sistema e fácil manutenção. Neste trabalho, foram desenvolvidos discos de freio de ferro fundido cinzento modificado com nióbio. Foram estudadas as adições de nióbio de 0,11%, 0,17% e 0,26% à composição química de um ferro fundido cinzento comercial. Os discos de freio foram fundidos e usinados até as dimensões e acabamento finais para aplicação. A microestrutura foi avaliada utilizando um microscópio óptico e um software de análise de imagens digitais. O teste de desempenho da frenagem e desgaste foram realizados em um dinamômetro de inércia. Testes não destrutivos foram conduzidos usando líquidos penetrantes para revelar trincas após o teste de frenagem. Além disso, a geração de trincas devido a tensões mecânicas e térmicas cíclicas sofridas pelos discos durante o uso foi explicada. Com o aumento da adição de Nb, observou-se uma tendência ao aumento da estabilidade do atrito e velocidade de assentamento, diminuição da temperatura e redução da perda de desgaste. A adição de nióbio melhorou o comportamento dos discos de freio principalmente na redução ao desgaste do par de atrito, 31% para o disco e 15,5% para as pastilhas. Os melhores resultados foram encontrados no disco 4 com 0,26% de Nb. ABSTRACT Disc brake systems are used on a large scale in the global automotive industry, due to their efficiency, system simplicity and easy maintenance. In this work, niobium-modified gray cast iron brake discs were developed. Niobium additions of 0.11%, 0.17% and 0.26% to the chemical composition of a commercial gray cast iron were studied. The brake discs were cast and machined to final dimensions and finish for application. The microstructure was evaluated using an optical microscope and digital image analysis software. Braking performance and wear test were performed on an inertia dynamometer. Non-destructive testing was conducted using penetrating liquids to reveal cracks after the braking test. In addition, the generation of cracks due to cyclical mechanical and thermal stresses suffered by the discs during use was explained. With increasing the Nb addition, there was a tendency to increase the friction stability and settlement speed, a decrease in the braking temperature and a reduction of wear loss. The addition of niobium improved the behavior of the brake discs, mainly in reducing the wear of the friction pair, 31% for the disc and 15.5% for the pads. The best results were found with disc 4 containing 0.26% Nb.

[PT] O desenvolvimento de novos materiais cerâmicos para aplicá-los em recobrimentos protetores frente à temperatura, também conhecidos como barreiras térmicas (Thermal Barrier Coatings o TBC), é de grande interesse para muitos setores, entre os que destacam as indústrias de geração de energia, aeronáutica e automobilística. Neste trabalho se realizou um estudo do comportamento à fadiga térmica, centrado na resposta de um dos componentes que constituem uma TBC: a camada de fixação. Os distintos componentes da TBC foram depositados mediante a técnica de projeção térmica por plasma atmosférico (Atmospheric Plasma Spraying ou APS). Estudouse a microestrutura e a composição da camada de fixação ao longo dos ciclos térmicos de estudo., [ES] El desarrollo de nuevos materiales cerámicos para aplicarlos en recubrimientos protectores frente a la temperatura, también conocidos como barreras térmicas (Thermal Barrier Coatings o TBC), es de gran interés para muchos sectores, entre los que destacan las industrias de generación de energía, aeronáutica y automovilística. En este trabajo se realizó un estudio del comportamiento a fatiga térmica, centrado en la respuesta de uno de los componentes que constituyen una TBC: la capa de anclaje. Los distintos componentes de la TBC fueron depositados mediante la técnica de proyección térmica por plasma atmosférico (Atmospheric Plasma Spraying o APS). Se estudió la microestructura y la composición de la capa de anclaje a lo largo de los ciclos térmicos de estudio., [EN] The development of new ceramic materials to protect the metallic components against corrosion and oxidation at high temperature, also known as thermal barriers coating (TBC), is of a great interest topic for many industrial and consumer sectors, such as energy generation, aeronautics and automotive industries. This paper carried out a study on the thermal fatigue behavior of the bond coat, by centering the answer in one of the components which constitute a TBC: the anchor coat. The different TBC components were deposited by an Atmospheric Plasma Spraying (APS) Technique. Microstructure and anchor coat composition along the thermal cycles were studied., Este trabajo fue financiado por el Ministerio Español de Economía y Competitividad (MINECO), con fondos FEDER, a través de los proyectos MAT2012- 38364-C03 y MAT2015-67586-C3-R. La Dra. Amparo Borrell agradece al MINECO su contrato de Juan de la Cierva, IJCI-2014-19839, y Pablo Carpio agradece su contrato predoctoral del Plan de Promoción de la Universitat Jaume I, acción 3.1 (Ref. PREDOC/2009/10).

[PT] O desenvolvimento de novos materiais cerâmicos para aplicá-los em recobrimentos protetores frente à temperatura, também conhecidos como barreiras térmicas (Thermal Barrier Coatings o TBC), é de grande interesse para muitos setores, entre os que destacam as indústrias de geração de energia, aeronáutica e automobilística. Neste trabalho se realizou um estudo do comportamento à fadiga térmica, centrado na resposta de um dos componentes que constituem uma TBC: a camada de fixação. Os distintos componentes da TBC foram depositados mediante a técnica de projeção térmica por plasma atmosférico (Atmospheric Plasma Spraying ou APS). Estudouse a microestrutura e a composição da camada de fixação ao longo dos ciclos térmicos de estudo. [ES] El desarrollo de nuevos materiales cerámicos para aplicarlos en recubrimientos protectores frente a la temperatura, también conocidos como barreras térmicas (Thermal Barrier Coatings o TBC), es de gran interés para muchos sectores, entre los que destacan las industrias de generación de energía, aeronáutica y automovilística. En este trabajo se realizó un estudio del comportamiento a fatiga térmica, centrado en la respuesta de uno de los componentes que constituyen una TBC: la capa de anclaje. Los distintos componentes de la TBC fueron depositados mediante la técnica de proyección térmica por plasma atmosférico (Atmospheric Plasma Spraying o APS). Se estudió la microestructura y la composición de la capa de anclaje a lo largo de los ciclos térmicos de estudio. [EN] The development of new ceramic materials to protect the metallic components against corrosion and oxidation at high temperature, also known as thermal barriers coating (TBC), is of a great interest topic for many industrial and consumer sectors, such as energy generation, aeronautics and automotive industries. This paper carried out a study on the thermal fatigue behavior of the bond coat, by centering the answer in one of the components which constitute a TBC: the anchor coat. The different TBC components were deposited by an Atmospheric Plasma Spraying (APS) Technique. Microstructure and anchor coat composition along the thermal cycles were studied. Este trabajo fue financiado por el Ministerio Español de Economía y Competitividad (MINECO), con fondos FEDER, a través de los proyectos MAT2012- 38364-C03 y MAT2015-67586-C3-R. La Dra. Amparo Borrell agradece al MINECO su contrato de Juan de la Cierva, IJCI-2014-19839, y Pablo Carpio agradece su contrato predoctoral del Plan de Promoción de la Universitat Jaume I, acción 3.1 (Ref. PREDOC/2009/10).

O atual desenvolvimento e aplicação exponencial de materiais compósitos, deve-se em grande parte a indústrias como a automóvel, aeronáutica e desportos de competição que constantemente procuram substituir componentes existentes por outros mais leves e com propriedades mecânicas superiores. Um dos materiais que tem sofrido maior evolução é o laminado de fibra de carbono, por ter características que o tornam favorável às exigências atuais do mercado ao nível da eficiência, segurança, redução dos custos de fabrico, boa capacidade para resistir a produtos químicos corrosivos, temperatura e pressão. Estes são alguns dos fatores que levaram à utilização deste tipo de material para a realização deste estudo. O objetivo fundamental deste trabalho é analisar o comportamento de laminados poliméricos reforçados por fibra de carbono (CFRP), após serem sujeitos a 52 ciclos de fadiga térmica, com uma duração de 16 horas por ciclo com temperaturas entre os - 40˚C e 60˚C. Os provetes submetidos a ensaio foram manufaturados através de impregnação manual com moldação por vácuo. O processo de fadiga térmica foi executado em dois equipamentos, estufa e arca frigorífica. Foram realizados ensaios de tração, flexão em 3 pontos e impacto de baixa velocidade. A tensão de rotura, carga máxima e energia elástica foram os principais parâmetros obtidos. Com estes parâmetros analisou-se o comportamento dos laminados ao longo do processo de fadiga térmica. Os resultados obtidos para a alteração do comportamento não evidenciaram alterações significativas em nenhum dos ensaios, os parâmetros analisados mantiveram-se na mesma gama de valores. Com estes resultados concluiu-se que os laminados de fibra de carbono não sofreram dano detetável nas condições de ensaio impostas.

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. This study evaluates the microstructural evolution of the 423Co martensitic stainless steel used as continuous casting rolls coatings, when submitted to thermal fatigue tests. The microstructural evolution was investigated through analysis by optical microscopy - OM, scanning and transmission electron microscopies - SEM and TEM, and X ray diffraction - XRD. Specimens were extracted from the Heat Affected Zone close to the interbead areas of the welded cladding. Tubular wires in a Submerged Arc Welding Process were used in this study. The results were interpreted according to the microstructural evolution of the cladding. Initially in the as-welded condition, heat-affected-zones presented fine lath martensitic microstructure with fine carbides. With the thermal fatigue test evolution the microstructure progressively deteriorated due to the tempered lath martensite formation and carbides growth until the failure of the material.

Este trabalho apresenta a análise termo-mecânica do aço inoxidável martensítico 423Co quando submetido a um ensaio de fadiga térmica visando simular as condições de trabalho de rolos de lingotamento contínuo. Para tanto, foi desenvolvido um equipamento que reproduzisse o comportamento dos materiais quando submetidos a contínuos gradientes térmicos. Nesse estudo foram considerados os seguintes parâmetros: o sistema de aquecimento e resfriamento para geração dos ciclos térmicos; o tipo e geometria do corpo-de-prova; a restrição total e o controle do estado de tensões aplicados no corpo-de-prova durante o ensaio. O monitoramento e o controle desses parâmetros foram realizados por um sistema de aquisição de dados que permitiu a correção "in-locu" dos mesmos durante o ensaio. Foi observado que esses parâmetros propiciaram de forma eficaz a simulação eficientemente do fenômeno da fadiga térmica, nos materiais estudados, principalmente no aço inoxidável martensítico 423Co, foco desse trabalho. Os ensaios de fadiga térmica realizados no equipamento mostram a evolução dos principais mecanismos de deterioração nos metais, particularmente para o aço inoxidável martensítico 423Co utilizado como revestimento dos rolos de lingotamento contínuo. This research presents a thermo-mechanical analysis of the martensitic stainless steel 423Co when submitted to a thermal fatigue test carried out in such a way that simulates the work conditions of the rolls used in continuous caster process. In order to perform this experiment it was developed an equipment to reproduce the behavior of materials submitted to a continuous thermal gradient. In this study the following parameters were considered: the cooling and heating system to produce thermal cycles; the type and geometry of the sample; the total restraint and control of the strain state applied on the sample during the test. The monitoring and control of these parameters were carried out through a system of data acquisition which allows "in situ" correction during the test. It was observed that these parameters provide an efficient simulation of the thermal fatigue phenomenon on the analyzed material, mainly on the martensitic stainless steel 423Co. The thermal fatigue tests realized with the equipment showed the evolution of the main deteriorating mechanism in metals, particularly for the martensitic stainless steel 423Co which is utilized as covering of the studied rolls.

Neste trabalho, estudaram-se os efeitos da Fadiga Térmica sobre as propriedades mecânicas do aço inoxidável austenítico AISI 304. Corpos-de-prova foram confeccionados de forma a ser submetidos a testes mecânicos de tração e de fadiga mecânica após ciclagem térmica, sendo esta uma das inovações da pesquisa. Foi desenvolvida e construída uma máquina de ciclagem térmica voltada para o tipo de corpo-de-prova desenvolvido e para a reprodução específica de certas condições de trabalho existentes na tubulação do Sistema de Refrigeração do circuito primário de um Reator Nuclear tipo PWR. Conduziram-se ensaios de Fadiga Térmica por 2.000 ciclos nos corpos-de-prova. Cada ciclo envolveu a fase de aquecimento por efeito ôhmico até uma temperatura de 500°C na superfície do corpo-de-prova (8 segundos) e uma fase de resfriamento por convecção ao ar comprimido, até a temperatura de 250°C (16 segundos), completando um ciclo em 24 segundos. Antes dos ensaios, foram determinadas as propriedades mecânicas do material (dureza, micro-dureza, resistência à tração, tenacidade, curva de vida à fadiga e limite de resistência à fadiga) dos corpos-de-prova. Após os ensaios de fadiga, foram determinadas novamente as propriedades mecânicas e feitos ensaios destrutivos, entre eles microscopia ótica, metalografia e análises de fractografia. Para efeito comparativo, foram confeccionados corpos-de-prova soldados e submetidos aos mesmos testes dos corpos-de-prova não soldados. A Fadiga Térmica alterou significativamente as curvas S-N-P do material reduzindo o número de ciclos para falha sob um mesmo nível de tensão. Após a Fadiga Térmica e Fadiga Mecânica, o Limite de Resistência à Tração aumentou constatando-se um endurecimento cíclico, porém o Limite de Resistência à Fadiga e o Módulo de Tenacidade diminuíram com o dano térmico, sendo que os corpos-de-prova soldados apresentaram propriedades inferiores aos demais.

Relatório de estágio PRODEP III - Medida 4.3 - Acção de Formação n.º 4 Estágio realizado no INEGI Relatório de estágio curricular da LEM 1992/1993 A informação relativa à instituição de acolhimento de estágio foi fornecida pelo SRE

Tese de mestrado. Materiais e Processos de Fabrico. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 1992