Estudo da influência do inoculante na formação de inclusões de silício em anéis de pistão de ferro fundido cinzento
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI) |
Texto Completo: | https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3277 |
Resumo: | Os anéis de pistão são componentes do sistema de combustão interna dos motores, e estes em sua maioria são fabricados em ferro fundido cinzento, os quais devem apresentar elevada resistência à tração e dureza por trabalharem em condições severas. Este trabalho objetivou avaliar a influência da adição de inoculantes na ocorrência de inclusões de silício em peças de ferro fundido cinzento com seções transversais finas, como por exemplo, anéis de pistão. A presença de inclusões nos metais gera um ponto de concentração de tensões, podendo resultar na nucleação de trincas de fadiga e levar o componente a falha durante seu funcionamento. O entendimento da influência dos inoculantes na ocorrência destas inclusões vai contribuir com a redução de partes rejeitadas pelas fundições, além de prevenir uma eventual falha do componente em campo. Para este trabalho duas corridas de fundição foram elaboradas para avaliar o comportamento das variáveis: granulometria, quantidade de inoculante e método (momento) de inoculação para atender a demanda dos experimentos planejados. Os resultados obtidos com os experimentos foram analisados utilizando métodos estatísticos como Qui Quadrado, Análise de Regressão, Planejamento de Experimentos (DOE) e Otimização de Respostas. As amostras fundidas que apresentaram inclusões de silício foram analisadas conforme as especificações de microestrutura, composição química e dureza, e as inclusões foram caracterizadas através de ensaios de microdureza, microscopia óptica, e microscopia eletrônica de varredura. Foi possível confirmar que a ocorrência das inclusões está associada à adição do inoculante, e que as variáveis granulometria e quantidade de inoculante possuem forte relação à ocorrência do defeito. Os métodos estatísticos confirmaram que quanto maior for a granulometria e a quantidade de inoculantes adicionados ao banho, maior será a probabilidade da ocorrência do defeito de inclusão de silício no anel de pistão. Os anéis de pistão são componentes do sistema de combustão interna dos motores, e estes em sua maioria são fabricados em ferro fundido cinzento, os quais devem apresentar elevada resistência à tração e dureza por trabalharem em condições severas. Este trabalho objetivou avaliar a influência da adição de inoculantes na ocorrência de inclusões de silício em peças de ferro fundido cinzento com seções transversais finas, como por exemplo, anéis de pistão. A presença de inclusões nos metais gera um ponto de concentração de tensões, podendo resultar na nucleação de trincas de fadiga e levar o componente a falha durante seu funcionamento. O entendimento da influência dos inoculantes na ocorrência destas inclusões vai contribuir com a redução de partes rejeitadas pelas fundições, além de prevenir uma eventual falha do componente em campo. Para este trabalho duas corridas de fundição foram elaboradas para avaliar o comportamento das variáveis: granulometria, quantidade de inoculante e método (momento) de inoculação para atender a demanda dos experimentos planejados. Os resultados obtidos com os experimentos foram analisados utilizando métodos estatísticos como Qui Quadrado, Análise de Regressão, Planejamento de Experimentos (DOE) e Otimização de Respostas. As amostras fundidas que apresentaram inclusões de silício foram analisadas conforme as especificações de microestrutura, composição química e dureza, e as inclusões foram caracterizadas através de ensaios de microdureza, microscopia óptica, e microscopia eletrônica de varredura. Foi possível confirmar que a ocorrência das inclusões está associada à adição do inoculante, e que as variáveis granulometria e quantidade de inoculante possuem forte relação à ocorrência do defeito. Os métodos estatísticos confirmaram que quanto maior for a granulometria e a quantidade de inoculantes adicionados ao banho, maior será a probabilidade da ocorrência do defeito de inclusão de silício no anel de pistão. |
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2022-02-242022-04-192022-04-19T11:55:40Z2022-04-19T11:55:40Zhttps://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3277Os anéis de pistão são componentes do sistema de combustão interna dos motores, e estes em sua maioria são fabricados em ferro fundido cinzento, os quais devem apresentar elevada resistência à tração e dureza por trabalharem em condições severas. Este trabalho objetivou avaliar a influência da adição de inoculantes na ocorrência de inclusões de silício em peças de ferro fundido cinzento com seções transversais finas, como por exemplo, anéis de pistão. A presença de inclusões nos metais gera um ponto de concentração de tensões, podendo resultar na nucleação de trincas de fadiga e levar o componente a falha durante seu funcionamento. O entendimento da influência dos inoculantes na ocorrência destas inclusões vai contribuir com a redução de partes rejeitadas pelas fundições, além de prevenir uma eventual falha do componente em campo. Para este trabalho duas corridas de fundição foram elaboradas para avaliar o comportamento das variáveis: granulometria, quantidade de inoculante e método (momento) de inoculação para atender a demanda dos experimentos planejados. Os resultados obtidos com os experimentos foram analisados utilizando métodos estatísticos como Qui Quadrado, Análise de Regressão, Planejamento de Experimentos (DOE) e Otimização de Respostas. As amostras fundidas que apresentaram inclusões de silício foram analisadas conforme as especificações de microestrutura, composição química e dureza, e as inclusões foram caracterizadas através de ensaios de microdureza, microscopia óptica, e microscopia eletrônica de varredura. Foi possível confirmar que a ocorrência das inclusões está associada à adição do inoculante, e que as variáveis granulometria e quantidade de inoculante possuem forte relação à ocorrência do defeito. Os métodos estatísticos confirmaram que quanto maior for a granulometria e a quantidade de inoculantes adicionados ao banho, maior será a probabilidade da ocorrência do defeito de inclusão de silício no anel de pistão. Os anéis de pistão são componentes do sistema de combustão interna dos motores, e estes em sua maioria são fabricados em ferro fundido cinzento, os quais devem apresentar elevada resistência à tração e dureza por trabalharem em condições severas. Este trabalho objetivou avaliar a influência da adição de inoculantes na ocorrência de inclusões de silício em peças de ferro fundido cinzento com seções transversais finas, como por exemplo, anéis de pistão. A presença de inclusões nos metais gera um ponto de concentração de tensões, podendo resultar na nucleação de trincas de fadiga e levar o componente a falha durante seu funcionamento. O entendimento da influência dos inoculantes na ocorrência destas inclusões vai contribuir com a redução de partes rejeitadas pelas fundições, além de prevenir uma eventual falha do componente em campo. Para este trabalho duas corridas de fundição foram elaboradas para avaliar o comportamento das variáveis: granulometria, quantidade de inoculante e método (momento) de inoculação para atender a demanda dos experimentos planejados. Os resultados obtidos com os experimentos foram analisados utilizando métodos estatísticos como Qui Quadrado, Análise de Regressão, Planejamento de Experimentos (DOE) e Otimização de Respostas. As amostras fundidas que apresentaram inclusões de silício foram analisadas conforme as especificações de microestrutura, composição química e dureza, e as inclusões foram caracterizadas através de ensaios de microdureza, microscopia óptica, e microscopia eletrônica de varredura. Foi possível confirmar que a ocorrência das inclusões está associada à adição do inoculante, e que as variáveis granulometria e quantidade de inoculante possuem forte relação à ocorrência do defeito. Os métodos estatísticos confirmaram que quanto maior for a granulometria e a quantidade de inoculantes adicionados ao banho, maior será a probabilidade da ocorrência do defeito de inclusão de silício no anel de pistão.Piston rings are components of the internal combustion system of engines, and these are mostly made of gray cast iron, which must have high tensile strength and hardness for working in severe conditions. This work aimed to evaluate the influence of the addition of inoculants on the occurrence of silicon inclusions in gray cast iron parts with thin cross sections, such as piston rings. The presence of inclusions in metals generates a point of stress concentration, which can result in the nucleation of fatigue cracks and lead the component to failure during its operation. Understanding the influence of inoculants on the occurrence of these inclusions will contribute to the reduction of parts rejected by foundries, in addition to preventing an eventual failure of the component in the field. For this work, two castings were designed to evaluate the behavior of the variables granulometry, amount of inoculant and method (moment) of inoculation to meet the demand of the planned experiments. The results obtained with the experiments were analyzed using statistical methods such as Chi-Square, Regression Analysis, Design of Experiments (DOE) and Desirability. The cast samples that presented silicon inclusions were analyzed according to the microstructure, chemical composition and hardness specifications, and the inclusions were characterized through microhardness tests, optical microscopy, and scanning electron microscopy. It was possible to confirm that the occurrence of inclusions is associated with the addition of the inoculant, and that the variables granulometry and amount of inoculant are strongly related to the occurrence of the defect. Statistical methods confirmed that the greater the particle size and the amount of inoculants added to the bath, the greater the probability of the occurrence of the silicon inclusion defect in the piston ring.porUniversidade Federal de ItajubáPrograma de Pós-Graduação: Mestrado Profissional - Engenharia de MateriaisUNIFEIBrasilIEM - Instituto de Engenharia MecânicaCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALÚRGICAFerro fundido cinzentoInclusão de silícioInoculaçãoPlanejamento de experimentosOtimização de respostasEstudo da influência do inoculante na formação de inclusões de silício em anéis de pistão de ferro fundido cinzentoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisSILVA, Antônio Augusto Araújo Pinto dahttp://lattes.cnpq.br/5987507444798005SILVA, Gilberthttp://lattes.cnpq.br/1912171391296662http://lattes.cnpq.br/8656689644708696BATISTA, Willian FerreiraBATISTA, Willian Ferreira. Estudo da influência do inoculante na formação de inclusões de silício em anéis de pistão de ferro fundido cinzento. 2022. 87 f. Dissertação (Mestrado Profissional em Engenharia de Materiais) - Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2022.info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI)instname:Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI)instacron:UNIFEILICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/bitstream/123456789/3277/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52ORIGINALDissertação_2022063.pdfDissertação_2022063.pdfapplication/pdf2754074https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/bitstream/123456789/3277/1/Disserta%c3%a7%c3%a3o_2022063.pdf0f71f5565e3c8dfcd4bcf3ca45261925MD51123456789/32772022-09-21 11:01:56.08oai:repositorio.unifei.edu.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unifei.edu.br/oai/requestrepositorio@unifei.edu.br || geraldocarlos@unifei.edu.bropendoar:70442022-09-21T14:01:56Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI) - Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI)false |
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