Renato Goulart Jasinevicius.

O projeto objetiva aplicar conhecimento dos fenômenos de maclação mecânica (TWIP) e plasticidade induzida por transformação martensítica (TRIP) no desenvolvimento de estruturas heterogêneas em materiais de estrutura cúbica de face centrada. São propostos dois temas de trabalho: 1) Estudo de gradientes estruturais através de deformação superficial produzidas por roleteamento profundo aplicado a aços inoxidáveis austeníticos; 2) Estudo de estruturas lamelares produzidas através de junção por laminação acumulada visando modelamento do encruamento - os materiais utilizados serão cobre e latão. Para os dois temas foram levantados os seguintes objetivos: 1) determinar configuração de ferramental e de parâmetros de processo (avanço, taxa de deformação, temperatura) apropriadas para gerar estruturas gradientes em aços austeníticos de média a baixa energia de falha de empilhamento (EFE); 2) completa caracterização da microestrutura, tensões residuais e caracterização de propriedades mecânicas resultantes; 3) aplicação das equações constitutivas de encruamento ao modelamento do processo de roleteamento profundo; 4) produção de diferentes configurações de fração volumétrica e espessura de camada de estruturas laminadas cobre-latão; 5) Simulação numérica das heterogeneidades de distribuição de deformação do processo de junção por laminação acumulada; 6) caracterização microestrutural e caracterização de propriedades mecânicas das chapas com estrutura laminada sob diferentes modos de tensão; 7) equacionamento do efeito TWIP das microestrutura laminar.

A melhoria de propriedades mecânicas de componentes usinados por meio de operações de acabamento simples, eficientes, com baixo custo e ambientalmente adequadas é de grande importância tecnológica. Atendendo a estes critérios, o processo de Surface Mechanical Grinding Treatment (SMGT) combina deformação plástica severa e usinagem, empregando componentes de cisalhamento e compressão. Com uma ferramenta rotativa, o SMGT permite produzir materiais com gradientes funcionais, que combinam a elevada resistência mecânica dos grãos nanocristalinos na superfície com a ductilidade dos grãos grosseiros no interior. Neste contexto, a extensão do limite de fadiga por meio do desenvolvimento de gradientes funcionais apresenta grande relevância científica e tecnológica. Entretanto, os parâmetros do processo SMGT e o efeito da fração volumétrica da camada gradiente funcional sobre o limite de fadiga ainda não foram satisfatoriamente elucidados em aços inoxidáveis austeníticos (AIA). Para aumentar a severidade do SMGT, espera-se que o uso de nitrogênio líquido permita alcançar um gradiente funcional com maior profundidade e mais refinado. A combinação de tensões residuais compressivas na superfície, menor rugosidade e maior profundidade de formação de martensita proporcionada pelo processo SMGT criogênico em AIA são os principais fatores que contribuem no aumento do limite de fadiga. Assim, objetiva-se aplicar o SMGT criogênico nos aços AISI 201LN e AISI 304 para obter um gradiente funcional na superfície, aumentando o limite de fadiga. Será utilizada uma ferramenta rotativa de ponta esférica e serão investigados parâmetros de processamento (profundidade de penetração, velocidade e número de passes), microestrutura, rugosidade superficial e limite de fadiga pós processamento, em uma linha de pesquisa muito inovadora, de grande potencial tecnológico e inédita no Brasil.

Reparo/conserto recuperação do cabeçote laser usado no sistema de posicionamento de um torno de ultraprecisão Existem no momento 6 doutorandos, 2 mestrandos e 2 IC dependendo do uso deste equipamento. Destes existem 2 bolsistas de Doutorado, 2 bolsistas de mestrado e 2 de IC

A medição das forças de corte em usinagem é de suma importância, pois possibilita compreender a mecânica de remoção de material da peça (cavaco) pela ação da cunha cortante da ferramenta, que por sua vez, permite implementar uma série melhorias no desempenho da ferramenta (revestimento, substrato, geometria), máquina (rigidez, precisão, acionamento, acelerações), material da peça (usinabilidade) e processo (fluidos de corte, parâmetros de usinagem). Em particular, quando se diminui a escala de usinagem, efeitos do raio de aresta da ferramenta sobre a força de corte passam a ser significativos, os quais geram o assim denominado efeito de escala, que é o aumento hiperproporcional da pressão específica de corte com a diminuição do avanço da ferramenta. Este efeito, que decorre de deformações elastoplásticas do material da peça (plowing/ploughing) em detrimento da remoção de cavaco (shearing), é muito estudado no mundo todo pelos pesquisadores que lidam com usinagem em nano/microescala. Tais pesquisas somente são possíveis com o uso de minidinamômetros piezelétricos, capazes de medir microforças de corte. Este Projeto de Auxílio à Pesquisa, Modalidade Reparo de Equipamento, tem por objetivo promover a manutenção corretiva e calibração da miniplataforma dinamométrica Kistler, Modelo 9256C2, devido a um desalinhamento dos cristais piezelétricos na direção do eixo x. Segundo o principal fabricante e fornecedor deste tipo de equipamento, no Brasil há somente 2 minidinamômetros piezelétricos. Um total de 10 projetos de pesquisa de diversos níveis (mestrado, doutorado e auxílios), fomentados pela FAPESP, CNPq e CAPES, não apenas da instituição sede (USP), mas também de outros centros, tais como UNICAMP e IPT, dependem do equipamento para sua continuidade e conclusão.

O objetivo geral desse projeto é avaliar a relação entre a usinabilidade e a integridade superficial de materiais metálicos com grãos ultrafinos submetidas a processos de microusinagem: torneamento ferramenta de diamante e microfresamento. o	Avaliar o efeito da interação ferramenta/material na microusinagem em peças de metal com grãos ultrafinos. Isto será investigado através de dois processos: do torneamento de ultraprecisão de uma liga metálica de alumínio com tamanho médio de grãos da ordem de 1 micrometro e; da mesma forma, o processo de microfresamento com ferramentas de metal duro será aplicada a um aço de baixo carbono com tamanho médio de grão da ordem de 0,7 micrometro;
o	Estudar a usinabilidade desses materiais através da avaliação do acabamento das superfícies obtidas através dos processos de micro usinagem usando diferentes técnicas, a saber: Microscopia óptica com interferência de fase Nomarski (MO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e perfilometria óptica (PO);
o	Avaliar alterações estruturais impostas às superfícies na microestrutura (deformação plástica dos grãos e/ou mudanças de fase) nas superfícies usinadas e abaixo, nas camadas subseqüentes, através de microdureza;
o	Investigar a influência do tamanho de grão na microusinagem de componentes, partindo-se do estudo de um material de mesma composição química, mas com diferentes tamanhos de grão;
o	Estudar o mecanismo de formação do cavaco, como ferramenta na determinação da qualidade do processo de remoção de material e sua influência na integridade superficial da peça microusinada.
o	Investigar aspectos relativos a escala de energia envolvida na micro usinagem através da medição das forças de usinagem usando um mini dinamômetro piezoelétrico.

Descrição: Aços baixo-carbono com grãos ultrafinos (< 5 micrômetros) têm sido largamente estudados em função do ganho em propriedades mecânicas e baixo custo, sem necessitar de adição de elementos de liga por onerarem o processo. Este projeto de pesquisa propõe investigar possíveis intereferências significativas do processo de usinagem na usinabilidade e, especialmente, na integridade superficial de peças com grãos ultrafinos.

Propõe-se com esse projeto de pesquisa avaliar o efeito da macro e microusinagem de alto desempenho e precisão na integridade superficial de materiais de difícil usinabilidade, em especial aços endurecidos por refino de grão. Dado que as propriedades de um material podem mudar com as dimensões, torna-se importante avaliar a usinabilidade de um material na mudança de escala macro para micro. Existem duas razões essenciais que justificam o estudo da usinabilidade de aços endurecidos usando processos de remoção de material em escala micro. Primeira, seria provável que muitas aplicações para esse material envolveriam a área de tecnologias de miniaturização que está em regime de expansão devido às suas propriedades como resistência mecânica e tenacidade. Segundo, compreender de forma minuciosa as implicações da interação ferramenta/material sobre a usinabilidade de aços endurecidos, melhorando a sensibilidade a fatores como dureza, microestrutura e impactos associados sobre parâmetros como forças de corte, desgaste de ferramenta e qualidade da superfície usinada.

O torno de ultraprecisão pertencente ao Depto Engenharia Mecânica EESC-USP é a única Maquina Ferramenta da sua categoria instalada em Universidades Barasileiras. Devido a essa particularidade seu uso em pesquisa é bastante solicitado. Sendo assim torna-se urgente sua manutenção corretiva. O objetivo dessa solicitação é realizar o &quot;recondicionamento&quot; de uma cabeça laser usada no torno de ultraprecisão.Esse reparo permitirá dar continuidade a 4 trabalhos de Doutorado (Bolsas CAPES) e 3 trabalhos de mestrado (BOlsas CAPES) e 3 trabalhos de iniciação científica (Bolsa PIBIC-CNPq)

Neste trabalho podem-se destacar os seguintes objetivos específicos:&#10;- Realizar a avaliação do processo de torneamento com ferramentas de diamante de compósito com nanotubos de Carbono &#10;- Avaliar o efeito do processo de usinagem (condições de corte, geometria de ferramenta e material da ferramenta) na formação de superfície e integridade superficial da peça.&#10;- Avaliar o desgaste de ferramenta de diamante na usinagem desses materiais.&#10;- Avaliar a topografia das superfícies usinadas através da aplicação integrada de técnicas de caracterização de superfícies. Estas técnicas visam avaliar o processo de fabricação em termos de acabamento superficial, precisão de forma e integridade superficial. &#10;- Avaliar o comportamento do corte em termos do efeito da interação ferramenta peça em termos micro estruturais: influência da % peso de NTC na amostra na interação entre NTC e a resposta do corte e da formação do cavaco, formação de rebarbas e possíveis danos a superfície usinada (p.e, trincas superficiais e sub-superficiais)

Descrição: Processo: 479041/2009-1, Edital MCT/CNPq 14/2009 Universal Resumo O estudo tratará das medidas das forças de usinagem a verde de corpos de prova cerâmicos e sua correlação com as propriedades mecânicas destes corpos sinterizados. A usinagem à verde, freqüentemente também denominada como near net shape ou propotipagem rápida, é empregada em compactos brutos para conferir formatos sem extremo compromisso com precisão dimensional ou para obter uma pré-forma antes da usinagem de acabamento pós sinterização. Esta técnica de fabricação é extensivamente empregada na usinagem de cerâmicas avançadas e tem sido aplicada em cerâmicas técnicas de alto desempenho como isoladores de alta tensão. Durante o processo de usinagem os esforços de corte determinam a introdução de defeitos críticos na superfície e são geralmente estes defeitos que governam as propriedades mecânicas das cerâmicas após sinterização. O trabalho objetiva a elaboração e montagem de sistema de aquisição de dados dos esforços de usinagem, procura-se identificar o limite de agressividade de corte na manutenção da integridade do corpo com produção econômica. As medidas de torque de usinagem e velocidade periférica do rebolo podem representar um modelo para predizer a associação dos esforços de usinagem e será avaliado. Corpos de prova cilíndricos serão usinados em diferentes agressividade de corte, sinterizados e ensaiados quanto à resistência mecânica a compressão e flexão a quatro pontos. Os resultados previstos indicarão as condições críticas de usinagem e suas medidas que poderão ser controladas para manutenção do compromisso propriedades mecânicas x fabricação econômica.

Este projeto busca investigar a capacidade do processo de torneamento com ferramenta de diamante para fabricação de insertos com arranjos de microelementos ópticos difrativos e sua reprodução, através de conformação a quente e a frio, em polímeros ópticos. Para isso, insertos fabricados através de torneamento de ultraprecisão serão testados através do processo de reprodução denominado termoformagem (?hot embossing?) e prensagem a frio. Aliado a isso, alguns aspectos dessa tecnologia deverão ser tratados de forma conjunta. Primeiro, a influência da microestrutura e do estado metalúrgico e mecânico de metais não ferrosos será estudada. Por fim, a capacidade de reproduzir os perfis gerados nos insertos, em materiais dúcteis, através de micro moldagem será avaliado em termos da qualidade dimensional de estruturas com dimensões submicrométricas.

Atualmente, o torneamento com ferramenta de diamante é uma técnica que tem sido usada para criação de lenstes anesféricas com dimensões submilimétricas assim como arranjos de microestruturas com aplicações ópticas. Esses desenvolvimentos têm sido testados usando-se de ferramentas de diamante com raio de ponta muito pequenos (raios da ordem de 1-20 micrometros). A capacidade de se reproduzir altos volumes de peças com microestruturas, geradas através do torneamento de ultraprecisão, a partir de polímeros de alto desempenho é considerada uma exigência chave para viabilizar o desenvolvimento dessa tecnologia. Este projeto busca investigar a capacidade do processo de torneamento com ferramenta de diamante para fabricação de insertos com arranjos de microcomponentes ópticos e sua reprodução, através de conformação a quente e a frio, em polímeros ópticos. Para isso, insertos fabricados através de torneamento de ultraprecisão serão testados através do processo de reprodução denominado termoformagem (?hot embossing?) e prensagem a frio. Aliado a isso, alguns aspectos dessa tecnologia deverão ser tratados de forma conjunta. Primeiro, a influência da microestrutura e do estado metalúrgico e mecânico de metais não ferrosos será estudada. Materiais tipicamente frágeis como cerâmica (Zircônia estabilizada com ytria), Metal Duro (WC) e cristais semicondutores (InSb) serão investigados com o intuito de se fazer comparação em termos de reprodutibilidade de micro estruturas e viabilidade de obter micro estruturas nesses materiais através de microdeformações e micro usinagem. Por fim, a capacidade de reproduzir os perfis gerados nos insertos, em materiais dúcteis e frágeis, através de micro moldagem será avaliado em termos da qualidade dimensional de estruturas com dimensões submicrométricas. Em função da qualidade e delicadeza dos micro compornentes exige-se que o sistema metrológico avaliar essas micro estruturas seja do tipo óptico sem contato.

Os recursos solicitados neste projeto visam primariamente melhorar a infra-estrutura do laboratório de espalhamento Raman do Departamento de Física da UFSCAR no que concerne as pesquisas de propriedades de materiais submetidos a altas pressões hidrostáticas e não-hidrostáticas. Nas condições atuais são atingidas pressões hidrostáticas da ordem de 7 GPa (sendo a célula de diamante projetada para 50 GPa) e os estudos de topografia da distribuição de fases estruturais é impossível pois a platina do microscópio do espectrômetro micro-Raman tem movimento XY manual. O que se pretende é montar uma infraestrutura adequada para poder utilizar de forma otimizada os equipamentos já existentes.&#10;&#09;No que concerne às pesquisas científicas, a proposta é usar o espalhamento Raman para estudar propriedades estruturais e dinâmicas de materiais cristalinos submetidos a altas pressões não-hidrostáticas e hidrostáticas como transições de fase, formação de fases metaestáveis e efeitos anarmônicos sobre o espectro de fônons. Dentre os materiais a serem estudados, os semicondutores III-V serão especialmente analisados, pois é possível correlacionar os resultados experimentais com as simulações computacionais executadas pelo Prof. José Pedro Rino, e é de interesse direto do Prof. Renato G. Jasinevicius, do Departamento de Engenharia Mecânica da EESC/USP, dentro de um esquema de colaboração já existente. Outros materiais como materiais ferroelétricos, cristais moleculares de aminoácidos e materiais preparados por mecano-síntese poderão também ser investigados, pois já existem também nestes casos um esquema de colaboração com o Prof. Élson Longo do Departamento de Química da UFSCAR, com o Prof. Paulo de Tarso Cavalcante Freire, do Departamento de Física da Universidade Federal do Ceará e com o Prof. Carlos E. M. Campos do Departamento de Física da Universidade Federal de Santa Catarina.

A micromoldagem é considerada uma tecnologia que vem surgindo para o desenvolvimento e aplicação de tecnologias de micro sistemas. A capacidade de se reproduzir altos volumes de micro peças a partir de polímeros de alto desempenho é considerada uma exigência chave para viabilizar o desenvolvimento dessa tecnologia. Este projeto busca investigar a capacidade do processo de torneamento com ferramenta de diamante para fabricação de insertos com arranjos de microcomponentes ópticos e sua reprodução, através de conformação a quente, em polímeros ópticos. Para isso, insertos fabricados através de torneamento de ultraprecisão serão testados através de processos diferentes de reprodução, a saber: injeção e termoformagem (?hot embossing?). No entanto, alguns aspectos dessa tecnologia deverão ser tratados de forma contundente. Primeiro, a influência da microestrutura e do estado metalúrgico e mecânico de metais não ferrosos será estudada. Materiais tipicamente frágeis como cerâmica (Zircônia estabilizada com ytria), Metal Duro (WC) e cristais semicondutores (InSb) serão investigados com o intuito de se fazer comparação em termos de reprodutibilidade de micro estruturas e viabilidade de obter micro estruturas nesses materiais através de microdeformações e micro usinagem. Por fim, a capacidade de reproduzir os perfis gerados nos insertos, em materiais dúcteis e frágeis, através de micro moldagem será avaliado em termos da qualidade dimensional de estruturas com dimensões submicrométricas.

A caracterização do efeito da transformação de fase induzida por pressão/tensão no torneamento de ultraprecisão em regime dúctil em monocristais de silício demonstrou que há uma relação direta entre esta transformação e a ductilidade apresentada por esse material durante o corte. As superfícies usinadas apresentam uma alteração estrutural na superfície a qual foi atribuída a essa transformação de fase. Esta transformação seguiria a seguinte seqüência: (A) (B) Si (I) Þ Si(II) Þ Si(III) Onde Si (I) é o monocristal de silício, Si(II) exibiria uma estrutura b-Sn metálico (redução no volume de 22% em relação a Si(I)), e silício amorfo Si(III) (com redução de 8% no volume relação a Si (I)). A passagem do estágio I para II necessita de uma pressão de 11,3 GPa, e a transição de II para III ocorreria a 7,5 - 9 GPa. Dessa forma, acredita-se que o regime dúctil de cristais semicondutores estaria diretamente relacionado a uma fase metálica intermediária, que confere ao processo a ductilidade necessária para remoção de cavaco contínuo.

O presente projeto tem basicamente dois objetivos:&#10;i)&#09;Do ponto de científico, será proposto a relação de dependência entre transição frágil-dúctil e o valor da pressão de transição de fase de cristais semicondutores no torneamento com ferramenta de ponta única de diamante. Acredita-se que esta relação possa ser utilizada como um novo parâmetro para determinar a usinabilidade (plasticidade) desses cristais em processo de remoção de material com ferramenta com geometria definida. &#10;ii)&#09;Do ponto de vista tecnológico, o estudo da usinabilidade de cristais semicondutores é muito interessante uma vez que esses materiais possuem grande aplicação tanto na indústria óptica quanto eletrônica.

Baseando-se em pesquisas recentes, alguns trabalhos propõem que a ductilidade de cristais semicondutores, tais como silício, durante o torneamento de ultraprecisão, estaria relacionada a uma transformação de fase de metalização induzida por elevadas pressões hidrostáticas e tensões de cisalhamento (frágil-para-dúctil). Pesquisas mostrando o estado amorfo tanto do cavaco quanto da superfície usinada após o Torneamento de Ultraprecisão de silício e germânio reforçam e dão sustentação a esta hipótese. Ensaios de usinagem procurando relacionar taxas de remoção econômicas e a resposta dúctil fornecida através da extensão da camada transformada foram realizados. Técnicas de caracterização como Microscopia Eletrônica de Varredura e de Transmissão, Difração de eletrons, Microscopia de Força Atômica, Espectroscopia (Macro e Micro) Raman foram empregadas para contemplar aspectos de acabamento superficial e integridade superficial e subsuperficial. Este estudo conseguiu demonstrar que a camada superficial é constituída por microcristais de silício imersos em uma matriz amorfa. Esse fato lança nova luz ao que se acreditava com relação ao estado estrutural da superfície após a usinagem. Por outro lado os cavacos apresentam-se totalmente amorfos. Os resultados de acabamento superficial apresentaram-se em alguns casos superiores aos de polimento. Foi também demonstrado que quando a amsotra usinada passa por um recozimento sua estrutur

Neste projeto o principál objetivo foi realizar o estudo da usinagem de materiais tipicamente frágeis para fabricação de componentes a serem usados na luz visível e infra vermelho. O principal material estudado foi o silício monocristalino e vidro ópticos. Além disso, trabalhos visando o desenvolvimento de processos para geração de superfícies anesféricas também foram realizados.

Este projeto procurou relacionar a relação entre a geração de superfícies através do torneamento de ultraprecisão e possíveis fatores de influência, a saber: condições de corte, geometria de ferramenta, material da peça, e dinâmica da máquina ferramenta. Os resultados de perfilometria mecânica eram analisados aaplicando-se transformadas rápidas de fourier com objetivo de se determinar as frequências caracterísiticas geradas pelo processo (Interação máquina-ferramenta-material).