Concepção, projeto, construção e testes de um aparato experimental para medição de emissividade de ligas com memória de forma

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Tadeu Castro da
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: http://repositorio.unb.br/handle/10482/18714
http://dx.doi.org/10.26512/2014.12.D.18714
Resumo: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2014.
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spelling Concepção, projeto, construção e testes de um aparato experimental para medição de emissividade de ligas com memória de formaDesign, project construction and testing of an experimental apparatus for measurement of shape memory alloy emissivityLigas com memória de formaTemperaturaTermografia em soldagemDissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2014.Medir temperatura é de fundamental importância na caracterização termomecânica e em muitas aplicações de ligas com memória de forma (Shape Memory Alloys - SMA). A aplicação da termografia infravermelha é muitas vezes a técnica mais adequada ou a única possível para mediar a temperatura de elementos com memória de forma, e essa medição depende do conhecimento da emissividade do material em questão. Tendo em vista que a emissividade depende das características superficiais do material, conhecer a emissividade de ligas com memória de forma se torna ainda mais importante, uma vez que ela pode variar com a mudança de fase do material, que é acompanhada por alterações na rugosidade da liga, o que por sua vez pode influenciar a emissividade e, consequentemente, o valor da temperatura medida, caso a devida correção da emissividade não seja feita. Vislumbrando estabelecer relações entre as transformações de fase martensíticas em ligas com memória de forma e emissividade, o objetivo do presente trabalho é conceber o projeto, construir e testar um aparato experimental que possibilite a medição da emissividade em ligas com memória de forma. O desenvolvimento do aparato experimental foi orientado pelas normas ASTM E1933-99 (Standard Test Methods for Measuring and Compensating for Emissivity Using Infrared Imaging Radiometers) e JIS A 1423 (Simplified test method for emissivity by Infrared Radio Meter) que estabelecem diretrizes para a medição de emissividade. O aparato desenvolvido utiliza sensores de temperatura infravermelhos ativos e passivos, na banda larga espectral de 8~14 μm e opera na faixa de temperatura de 25 ºC até 120 ºC. O ensaio foi executado sob vácuo de até 150 x 10-3 Pa. A funcionalidade e a eficiência do aparato foram avaliadas por meio da caracterização da emissividade de um material convencional (Aço 1020) e uma liga com memória de forma (Ni55Ti45). Os resultados obtidos em ambos são consistentes com dados disponíveis na literatura. A emissividade do aço manteve aproximadamente constante na faixa de temperatura considerada (25 a 100 ºC), e a liga Ni55Ti45 em peso apresentou uma variação de 9,5% na emissividade entre o estado completamente martenstítico e o completamente austenítico. Essa variação é explicada teórica e experimentalmente pela variação da rugosidade média da liga, que na fase martensítica é de 0,761 μm e na austenítica de 0,821 μm. Comparando os resultados obtidos com o aparato experimental e com um sensor de emissividade constata-se uma diferença de aproximadamente 4,2%. Assim, conclui-se que o aparato experimental desenvolvido atende aos propósitos para os quais foi concebido e possibilitará um aprofundamento da investigação da relação entre transformação martensítica e emissividade em ligas com memória de forma.Measurement temperature is of fundamental importance in thermomechanical characterization and in many applications of Shape Memory Alloy (SMA). The use of infrared thermography is often the most suitable technique or the only possible way to measure, the temperature of the shape memory element and this measurement depends on knowledge of the emissivity of the material in question. Given that the emissivity depends on the surface characteristics of the material, to know the emissivity of the shape memory alloy becomes even more important since it may vary with the phase change material, which is accompanied by changes in surface roughness of the alloy, which in turn can influence the emissivity and hence the value of the measured temperature if the correction of the emissivity is not made. Gleaming establish relations between the martensitic phase transformations in shape memory alloys and their emissivity, the aim of the present work is to design, build and test an experimental apparatus that enables the measurement of emissivity in shape memory alloys. The development of the experimental apparatus is guided by the standards ASTM E1933-99 (Standard Test Methods for Measuring and Compensating for Emissivity Using Infrared Imaging Radiometers) and JIS A 1423 (Simplified test method for emissivity by Infrared Radio Meter) which establish guidelines for measuring emissivity. The developed apparatus applies passive and active infrared temperature sensors in the spectral bandwidth of 8~14 μm and operates in the temperature range from 25 °C to 120 °C. The measurements may be performed under vacuum of 150 x 10-3 Pa. The functionality and efficiency of the apparatus were evaluated by characterizing the emissivity of a conventional material (Steel 1020) and a shape memory alloy (Ni55Ti45 wt.%). The results of both are consistent with data available in the literature. The steel emissivity remains approximately constant over the considered temperature range (25 to 100 °C), and the Ni45Ti55 in wt.% alloy emissivity changed in 9.5% between the fully martensitic state and the fully austenitic one. This variation is explained theoretically and experimentally by the roughness variation of the alloy, which in the martensitic phase is 0.7610 μm and in the austenitic one 0.8217μm. Comparing the results obtained with the experimental apparatus and an emissivity sensor one notes a difference of approximately 4.2%. Thus, it is concluded that the developed experimental apparatus meets the purposes for which it was designed and so allow further investigation of the relationship between emissivity and martensitic transformation in shape memory alloys.Silva, Edson Paulo daSilva, Tadeu Castro da2015-11-11T11:29:08Z2015-11-11T11:29:08Z2015-11-112014-12-16info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfSILVA, Tadeu Castro da. Concepção, projeto, construção e testes de um aparato experimental para medição de emissividade de ligas com memória de forma. 2014. xvi, 85 f., il. Dissertação (Mestrado em Sistemas Mecatrônicos)—Universidade de Brasília, Brasília, 2014.http://repositorio.unb.br/handle/10482/18714http://dx.doi.org/10.26512/2014.12.D.18714A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2023-07-13T20:17:23Zoai:repositorio.unb.br:10482/18714Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2023-07-13T20:17:23Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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