Fabricação de componentes miniaturizados de ligas com memória de forma Ni-Ti usando fundição de precisão.
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2016 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG |
Texto Completo: | http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/14061 |
Resumo: | As ligas com memória de forma (LMF) apresentam características funcionais de recuperação de deformações plásticas aparentes e mudança de suas propriedades mecânicas quando submetidas a variações de temperatura, proporcionando um crescente interesse para aplicações de engenharia e originando uma nova maneira de projetar sistemas mecânicos. Nesse contexto, é importante desenvolver novos métodos de fabricação de componentes mecânicos principalmente de LMF do sistema Ni-Ti. Adicionalmente, ao final do século XX a fundição de precisão se tornou uma alternativa eficaz para a conformação de componentes de titânio e suas ligas em aplicações de alta tecnologia. Entretanto, não existem informações da utilização desse processo para fabricação de componentes mecânicos de LMF Ni-Ti. Deste modo, o objetivo desta tese foi avaliar duas tecnologias de fundição de precisão, baseadas em fusão e injeção de metal liquido, para obtenção de componentes miniaturizados de LMF Ni-Ti com propriedades funcionais. Para isso, foi realizada a otimização dos parâmetros controláveis dos processos, seguido da caraterização térmica e mecânica de LMF Ni-Ti com propriedades de efeito memória de forma e superelasticidade. Posteriormente, de forma a validar os processos de fundição de precisão empregados foram fabricados diferentes formatos de componentes miniaturizados de LMF Ni-Ti (mola Belleville, grampo ortopédico, tela, estrutura celular, mola helicoidal e parafuso), que foram submetidos a caraterização térmica, mecânica e ensaios não-destrutivos de radiografia. Com base nos resultados obtidos foi possível concluir que os processos de fundição de precisão empregados (Plasma Skull Push-Pull e Fusão de Indução com Injeção por Centrifugação) foram adequados para a fabricação de componentes miniaturizados de LMF Ni-Ti com boas propriedades funcionais e geometrias simples e complexas. |
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Fabricação de componentes miniaturizados de ligas com memória de forma Ni-Ti usando fundição de precisão.Manufacture of miniaturized components of alloys with Ni-Ti memory using precision casting.Ligas com Memória de Forma (LFM)Fundição de PrecisãoComponentes MiniaturizadosLigas de Ni-tiSuperelasticidadeProcessos de Fundição de Precisão - Fusão e Injeção de Metal LíquidoShape Memory Alloys (SMA)Precision CastingMiniaturized ComponentsNi-ti AlloysSuperelasticityPrecision Casting Processes - Melting and Injection of Liquid MetalEngenharia de Materiais e MetalúrgicaAs ligas com memória de forma (LMF) apresentam características funcionais de recuperação de deformações plásticas aparentes e mudança de suas propriedades mecânicas quando submetidas a variações de temperatura, proporcionando um crescente interesse para aplicações de engenharia e originando uma nova maneira de projetar sistemas mecânicos. Nesse contexto, é importante desenvolver novos métodos de fabricação de componentes mecânicos principalmente de LMF do sistema Ni-Ti. Adicionalmente, ao final do século XX a fundição de precisão se tornou uma alternativa eficaz para a conformação de componentes de titânio e suas ligas em aplicações de alta tecnologia. Entretanto, não existem informações da utilização desse processo para fabricação de componentes mecânicos de LMF Ni-Ti. Deste modo, o objetivo desta tese foi avaliar duas tecnologias de fundição de precisão, baseadas em fusão e injeção de metal liquido, para obtenção de componentes miniaturizados de LMF Ni-Ti com propriedades funcionais. Para isso, foi realizada a otimização dos parâmetros controláveis dos processos, seguido da caraterização térmica e mecânica de LMF Ni-Ti com propriedades de efeito memória de forma e superelasticidade. Posteriormente, de forma a validar os processos de fundição de precisão empregados foram fabricados diferentes formatos de componentes miniaturizados de LMF Ni-Ti (mola Belleville, grampo ortopédico, tela, estrutura celular, mola helicoidal e parafuso), que foram submetidos a caraterização térmica, mecânica e ensaios não-destrutivos de radiografia. Com base nos resultados obtidos foi possível concluir que os processos de fundição de precisão empregados (Plasma Skull Push-Pull e Fusão de Indução com Injeção por Centrifugação) foram adequados para a fabricação de componentes miniaturizados de LMF Ni-Ti com boas propriedades funcionais e geometrias simples e complexas.Shape memory alloy (SMA) have functional characteristics of apparent plastic deformation recovery and change of mechanical properties when subjected to temperature variations, providing an increasing interest for engineering applications and a new way of designing mechanical systems. In this context, it is important develop new methods to manufacture of mechanical components mainly of Ni-Ti SMA system. In addition, from end of the 20th century investment casting has become an effective alternative to forming components of titanium and its alloys for high-tech applications. However, there is no information on the use of this process for the manufacture of Ni-Ti SMA mechanical components. Thus, the aim of this thesis was to evaluate two investment casting technologies, based on melting and injection of liquid metal into a mold to obtain miniaturized Ni-Ti SMA components with functional properties. For this purpose, optimization of controllable process parameters was performed, followed by thermal and mechanical characterization of Ni-Ti SMA with shape memory effect and superelasticity properties. Subsequently, in order to validate the used investment casting processes were made different shapes of Ni-Ti SMA mini-actuators (Belleville springs, orthopedic clamps, meshes, cellular structures, springs and bolts), which were submitted to thermal and mechanical characterization, and non-destructive testing of integrity. Based on the results, it was concluded that the investment casting processes (Plasma Skull Push-Pull and Induction Melting with Centrifugal Casting employed were suitable for manufacture of Ni-Ti SMA mini-actuators with good functional properties and simple and complex geometries.CapesUniversidade Federal de Campina GrandeBrasilCentro de Ciências e Tecnologia - CCTPÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAISUFCGARAÚJO, Carlos José de.ARAÚJO, C.J.http://lattes.cnpq.br/9466801408291152CASTRO, Walman Benício de.MACIEL, Theophilo Moura.AMORIM JÚNIOR, Wanderley Ferreira de.SIQUEIRA FILHO, Cláudio Alves.SIMÕES, Jackson de Brito.2016-08-312020-08-13T15:05:35Z2020-08-132020-08-13T15:05:35Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/14061SIMÕES, J. de B. Fabricação de componentes miniaturizados de ligas com memória de forma Ni-Ti usando fundição de precisão. 2016. 241 f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais), Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2016. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/14061porCNPQinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCGinstname:Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)instacron:UFCG2022-09-16T18:17:14Zoai:localhost:riufcg/14061Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bdtd.ufcg.edu.br/PUBhttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/oai/requestbdtd@setor.ufcg.edu.br || bdtd@setor.ufcg.edu.bropendoar:48512022-09-16T18:17:14Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG - Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)false |
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