Cassius Olivio Figueiredo Terra Ruchert.

A busca pelo aumento de produção de derivados de petróleo decorrente das altas demandas mundiais exige que materiais com melhores propriedades mecânicas em alta temperatura devam ser empregados. Sendo assim, o presente trabalho tem por objetivo utilizar distintos ensaios para avaliar o comportamento mecânico e a taxa de propagação de trincas por fadiga sob fluência de um aço inox produzido por fundição estática G-NiCr28W-MA , sendo MA a nomenclatura de modificado com a presença de nióbio, com o qual são confeccionados os tubos de fornos de craqueamento de petróleo, conexões, elementos estruturais que permanecem longos períodos de tempo expostos à temperatura de operação de no máximo, de 927C. Os resultados fornecerão parâmetros úteis para que se possa determinar, sob a ótica da mecânica da fratura, o tempo de vida remanescente do componente em caso de pre-existência de trincas ou trincas advindas do mecanismo de fluência e propagados por fluência estático ou seja, propagação de trinca por fluência. Os ensaios mecânicos a serem realizados serão os de tração, em distintas temperaturas, impacto em altas temperaturas, dureza,fluência, fadiga em alta temperatura (ASTME646). O estudo será desenvolvido em duas fases: na primeira serão realizados os ensaios mais básicos como de tração em altas temperaturas, de dureza e análises fractográfica e micrográficas. Concomitantemente a este objetivo principal mencionado serão realizados ensaios de fadiga/fluência e fadiga em alta temperatura para conhecimento do comportamento em fadiga a altas temperaturas do material G-NiCr28W-MA

A busca pelo aumento de produção de derivados de petróleo decorrente das altas demandas mundiais exige que materiais com melhores propriedades mecânicas em alta temperatura devam ser empregados. Sendo assim, o presente trabalho tem por objetivo utilizar distintos ensaios para avaliar o comportamento mecânico e a taxa de propagação de trincas por fadiga sob fluência de um aço inox produzido por fundição estática G-NiCr28W-MA , sendo MA a nomenclatura de modificado com a presença de nióbio, com o qual são confeccionados os tubos de fornos de craqueamento de petróleo, conexões, elementos estruturais que permanecem longos períodos de tempo expostos à temperatura de operação de no máximo, de 927C. Os resultados fornecerão parâmetros úteis para que se possa determinar, sob a ótica da mecânica da fratura, o tempo de vida remanescente do componente em caso de pre-existência de trincas ou trincas advindas do mecanismo de fluência e propagados por fluência estático ou seja, propagação de trinca por fluência. Os ensaios mecânicos a serem realizados serão os de tração, em distintas temperaturas, impacto em altas temperaturas, dureza, propagação de trinca por fluência (da/dt), com carga constante, segundo norma ASTME1457, fadiga em alta temperatura (ASTME646), taxa de propagação de trinca por fadiga/fluência (ASTME2760), este último com "dwell time" e distintas frequências. O estudo será desenvolvido em duas fases: na primeira serão realizados os ensaios mais básicos como de tração em altas temperaturas, de dureza e análises fractográfica e micrográficas. Na segunda e última fase, o principal objetivo foi o de estabelecer parâmetros que permitam a melhor correlação possível entre os resultados experimentais e a situação real do componente em serviço, que permitirá determinar o tamanho crítico da trinca no componente que será aquele associado ao mesmo valor de C* crítico, que é um parâmetro de correlação entre os crescimentos de trinca por fluência e por fadiga sob condições estáveis de fluência, determinado em laboratório. Em suma, a ideia principal consiste em se obter uma curva da/dt versus C*, com os equipamentos recentemente instalados no laboratório de materiais da USP de lorena, para corpos de prova padronizado segundo a norma ASTM E1457-15-, e em seguida trabalhar na obtenção de H que é uma espécie de f(a/w) para os componentes reais utilizando para tal os conhecimentos de mecânica da fratura à temperatura ambiente e em alta temperatura. Concomitantemente a este objetivo principal mencionado serão realizados ensaios de fadiga/fluência e fadiga em alta temperatura para conhecimento do comportamento em fadiga a altas temperaturas do material G-NiCr28W-MA .

Esta proposta de pesquisa tem como objetivo determinar a carga de fechamento/abertura durante a propagação de trinca em amplitude constante e variável da liga de alumínio de grau aeronáutico AA 2050 T84, através de experimentos e simulação por elementos finitos. Para os ensaios de propagação de trinca por fadiga em amplitude constante serão utilizados as razões de carga (R) de 0,1 e 0,63 e para o ensaio em amplitude variável, será utilizado o espectro de voo simulado MiniTWIST (Transport Aircraft Wing Structures Reduced). Os ensaios de propagação de trinca por fadiga serão executados com frequência de 1 Hz em uma máquina de ensaios universal MTS em condição ambiente. Para medir a carga de fechamento/abertura serão utilizados sensores de deformação (strain gauges), os quais serão fixados na superfície do corpo de prova. O crescimento da trinca será determinado pela técnica da variação da flexibilidade elástica e consequentemente as taxa de crescimento de trinca. Os ensaios em amplitude constante serão executados em corpo de prova do tipo C(T) e os de amplitude variável em corpos de prova do tipo SE (T). A obtenção da carga de fechamento/abertura será determinada por simulação através da técnica dos elementos finitos. O tamanho do elemento será especificado de acordo com o tamanho de grão do material
VALOR TOTAL FINANCIADO: R$120.000,00

A soldagem por fricção (FSW) foi desenvolvida no início da década de 90, e se constituiu em umgrande avanço para a soldagem de ligas de Al de elevada resistência mecânica. O procedimentoenvolve o emprego de uma ferramenta rotatória não consumível aplicada na região onde deveocorrer a junção das peças, que são mantidas unidas pela aplicação de uma pressão deforjamento. O aquecimento provocado pela rotação da ferramenta e pela deformação plástica,combinado com a força aplicada para alinhamento das placas, provoca a junção das partes emestado sólido, obtendo-se soldas resistentes e virtualmente livres de defeitos. Apesar da FSW nãoprovocar a fusão do material nem introduzir outro metal na estrutura, o aumento da temperaturacausado pelo atrito da ferramenta e pela deformação plástica provoca mudanças microestruturais,modificando as propriedades mecânicas e de resistência à corrosão da região soldada, compossível formação de pares galvânicos. O objetivo deste projeto é estudar a corrosão de ligas deAl de elevada resistência mecânica, soldadas por FSW, utilizando técnicas eletroquímicas comelevado poder de resolução espacial e testes padronizados de resistência à fadiga. Serãoempregadas a Espectroscopia de Impedância Eletroquímica Local (LEIS), e as Técnicas doEletrodo de Referência (SRET) e do Eletrodo Vibratório (SVET) com Varredura, as quais, peloelevado poder de resolução espacial, permitirão identificar a formação de pares galvânicos edeterminar as regiões anódicas e catódicas. Além disso, será investigada a resistência à corrosãoassociada à fadiga do sistema em meio de névoa salina. Os estudos serão correlacionados àanálise microestrutural, visando identificar como as mudanças decorrentes do processo desoldagem modificam a suscetibilidade à corrosão das diferentes regiões, e como elas interferemnas propriedades mecânicas das regiões soldadas e afetadas pelo calor.

Os ferros fundidos são definidos como uma classe de ligas ferrosas Fe-Si-C com teores de carbono acima de 2,11%, nos comerciais essa porcentagem varia entre 3 - 4,5% e com outros elementos de liga presentes com grande aplicação em engenharia mecânica e na indústria automobilística sendo empregados, por exemplo, na fabricação de blocos de motores, disco de freio e peças em geral. São comumente classificados em seis grandes classes, tais como: ferro fundido cinzento, ferro fundido branco, ferro fundido mesclado, ferro fundido maleável, ferro fundido de grafita compactada e ferro fundido nodular. A grafita pode se apresentar sob forma compactada, de veios ou nódulos, entre outras dependendo da quantidade de elementos introduzidos, e interfere fortemente nas propriedades mecânicas, dessa forma a norma ASTM A247 classifica de acordo com a forma de suas partículas de grafita. Ferros fundidos tem grande capacidade de amortecimento de vibrações de um material, sua habilidade de dissipar parte da energia vibracional, a capacidade desse amortecimento é resultado do atrito entre a grafita e a matriz metálica durante a solidificação mecânica.
Este projeto tem como objetivo principal analisar as características térmicas, mecânicas e microestruturais dos materiais ferro fundido cinzento e do ferro fundido vermicular produzidos pela empresa TUPY em ensaios de fadiga termomecânica realizados em alta temperatura a partir de ciclos térmicos pre-definidos do tipo DWELL e restrição total, ou seja, deformação total nula, onde observar-se-á a resistência a fadiga termomecânica com características similares ao que ocorre no cabeçote de um motor. O projeto de pesquisa, em termos acadêmicos, possui potencial inovador pois objetiva-se otimizar a composição da liga e processo de obtenção da microestrutura para resultar em uma melhor performance na resistência a fadiga termomecânica.

A indústria aeronáutica tem buscado melhorias no conceito de integridade estrutural para garantir aeronaves mais seguras e com menores custos de fabricação, manutenção e operação. A pesquisa por novos materiais e processos que possam garantir aeronaves mais leves com consequência direta no menor consumo de combustível e, portanto, operacionalmente mais viáveis, têm-se dado praticamente em todos os componentes de uma aeronave. Nestes quesitos, materiais/processos, destacam-se as ligas de alumínio (2xxx e 7xxx) e a solda por fricção mistura (FSW) por sua relação custo/benefício. Este estudo tem por objetivo principal avaliar as propriedades de fadiga e fadiga-corrosão em ligas dissimilares de Al (2024 e 7475) de alta resistência soldadas por fricção (FSW). Uma gama de ensaios será realizada no intuito de se caracterizar, de forma minuciosa e detalhada, a região termomecânicamente afetada (nugget) e as regiões termicamente afetadas de ambos os materiais. Dentre os ensaios destacam-se os de fadiga (S-N) e os de propagação de trinca que serão executados, na temperatura ambiente e de criogenia e, no meio ar e em névoa salina a 3,5%. Além da determinação das tensões residuais pelos métodos da flexibilidade ao entalhe e de difração de Raios ? X. Quanto aos ensaios de propagação serão analisadas as duas direções, perpendicular e paralela à linha de solda. Estes dados permitirão a otimização estrutural, além de uma avaliação mais ampla e confiável sobre a viabilidade de uso dessa tecnologia, e também predizer o comportamento de uma junta desse tipo durante a operação de uma aeronave. Além disso, tal projeto possui o desafio de fornecer as informações que compõem a base da pirâmide no conceito de desenvolvimento tecnológico por ?building block?, indispensável para que, em uma fase posterior, os ensaios de cupons realizados embasem os projetos de pequenos demonstradores.

Esta proposta de pesquisa tem como objetivo principal o estudo da interação de aceleração e retardo advindos da história de carregamento variável na propagação de trinca por fadiga, para tanto inicia-se com o estudo do fechamento/abertura durante a propagação em amplitude constante e variável da liga de alumínio de grau aeronáutico por meio de ensaios experimentais e simulação por elementos finitos, utilizando teorias de dano acumulado e modelos de interação de carga baseados em variações de zona plástica levando em consideração a carga máxima e negativas típicas de cargas compressivas. A partir deste estudo pretende-se obter modelos que representem a variação de velocidade devido a variação de carregamento.

Processo No. 2010.1.26258.1.5

O SMM-EESC-USP vêm realizando diversas análises de falha de componentes aeronáuticos requisitadas pela Empresa Brasileira de Aeronáutica S.A, EMBRAER, mais especificamente de componentes que falharam por fadiga. Embora as avaliações conduzidas até o momento refiram-se quase que exclusivamente a falhas decorrentes de carregamentos alternados sob amplitude constante de tensão, tem despertado a atenção os carregamentos com amplitude variável de tensão, visto que demandam uma análise muito mais elaborada, em especial no que diz respeito à identificação dos padrões complexos de estrias de fadiga impressos sobre a superfície de fratura e a sua correlação aos ciclos de carga impostos ao componente. As tarefas de reconhecimento de um padrão de estrias por técnicas fratográficas e sua correlação com os ciclos de carregamento de fadiga em amplitude variável são fundamentais na determinação precisa dos períodos de iniciação e crescimento de trincas, e, portanto, na otimização dos programas de inspeção periódica de aeronaves em serviço e na análise de falhas ocorridas em ensaios de escala real (full-scale) e em serviço. Por outro lado, a multi-disciplinaridade do tema implica em que especialistas de áreas distintas, como a de projeto de estrutura de aeronaves e de materiais, freqüentemente se vêm envolvidas na resolução de um dado problema, tendo, portanto, que estabelecer a comunicação através de uma linguagem comum, de modo a solucionar o problema rápida e eficientemente. Os resultados advindos seriam potencialmente úteis a diversas atividades desenvolvidas pela empresa, como na verificação dos modelos matemáticos de previsão de vida em fadiga, a utilização da tecnologia de marcação deliberada de superfícies de fratura por fadiga (block marks) em ensaios de escala real (full-scale), padronização de um espectro de cargas e a aplicação, de um banco de dados fratográficos referentes a diversos materiais, ambientes, condições de carregamento, entre outras variáveis.

Desenvolver estudos de novas ligas de alumínio que possam ser candidatas para a substituição das ligas de alumínio convencionais usadas em aeronaves. Assim, trata-se de um projeto de desenvolvimento tecnológico que propiciará à Embraer a otimização de suas aeronaves, pela substituição das ligas de alumínio tradicionais pelos novos materiais de desempenho melhorado, tecnologias estas que se efetivarão pela redução de peso das aeronaves, e, portanto, pela melhoria de suas eficiências.

O presente trabalho tem por objetivo utilizar diversos tipos de ensaios para avaliar o comportamento mecânico e a taxa de propagação de trincas por fadiga sob fluência de um aço fundido ASTM A297, Gr HP modificado, com o qual são confeccionados os suportes dos tubos que permanecem longos períodos de tempo expostos à temperatura de operação de um forno de coqueria que é, no máximo, de 927ºC. Para a investigação serão retirados segmentos da base de um suporte de tubo ainda não utilizado e com eles, na condição de como recebidos ou envelhecidos a 927ºC por 10, 30, 100, 300 e 1000 horas, serão confeccionados diversos tipos de corpos de prova. Os resultados fornecerão parâmetros úteis para que se possa determinar, sob a ótica da mecânica da fratura, o tempo de vida remanescente do componente. Os ensaios mecânicos a serem realizados serão os de tração, impacto, dureza, fadiga, fluência e propagação de trinca por fluência. Como já existe um estudo realizado na COPPE-UFRJ, Rio de Janeiro, que concluiu que a microestrutura do aço em questão não se modifica após 1000 horas de envelhecimento, o foco será mantido apenas nas propriedades mecânicas do material e seu comportamento após cada envelhecimento. O estudo será desenvolvido em duas fases: na primeira serão realizados os ensaios de tração com corpos de prova lisos e entalhados, de impacto com e sem pré-trinca, de dureza e de fluência convencional com e sem entalhe. Os resultados da fase inicial propiciarão subsídios para a identificação do tempo ideal de envelhecimento, do efeito do concentrador de tensões advindo da pré-trinca e da taxa de propagação das trincas nesta liga metálica. Na segunda e última fase, o principal será estabelecer parâmetros que permitam a melhor correlação possível entre os resultados experimentais e a situação real do componente em serviço, que permitirá determinar os valores de H, que é uma função da geometria do corpo de prova C(T) pré-trincado.

O principal objetivo deste projeto de pesquisa e desenvolvimento conjunto com a Embraer, o qual é subdividido nas Fases I e II, é o de se estimarem os níveis de carga cíclica que conduziram à falha de componentes estruturais aeronáuticos pelo mecanismo de fadiga. Nesta tarefa, a leitura e a interpretação do padrão de estriamento impresso na superfície de fratura serão realizadas através de técnicas fratográficas, quali- e quantitativa, por microscopia eletrônica de varredura e óptica de transmissão. Uma metodologia analítica especialmente desenvolvida, será empregada na parametrização do fator K entre corpos de prova laboratoriais e componentes estruturais.