Projetos

  • Tratamentos Termoquímicos a Plasma de Ligas de Cobalto

Período: 2017 – Atual       

Descrição: As superligas são materiais capazes de se manterem com alta resistência mecânica e à corrosão em elevadas temperaturas, formadas a partir de três elementos base: níquel, ferro-níquel e cobalto. Cada classe de superliga, em função de suas propriedades, pode ser aplicada onde se exige alta resistência ao desgaste, ao calor e à corrosão. Geralmente, elas são empregadas em temperaturas superiores a 540°C, em ambientes onde se exige do material boa estabilidade metalúrgica e resistência à degradação superficial.

O alto teor de cromo na composição das superligas de cobalto é responsável pela elevada resistência à corrosão, além de contribuir para o aumento da resistência pela formação de solução sólida e de carbonetos. Algumas ligas de cobalto, devido à sua alta resistência à corrosão, são utilizadas como material biocompatível.

Nas ligas Co-Cr, a utilização de tratamentos termoquímicos tem por finalidade formar a fase S para aumentar a resistência à corrosão e ao desgaste. A fase S, uma solução sólida supersaturada de N e/ou C difundidos nos interstícios da estrutura CFC foi identificada pela primeira vez por Bell e Zhang em 1985 em um aço inoxidável austenítico após tratamento termoquímico de nitretação a plasma. Desde então a formação de fase S em aços inoxidáveis austeníticos tem sido extensivamente estudada e relatada.

Durante muitos anos, considerava-se que a fase S poderia ser formada somente em ligas com estrutura totalmente CFC. Esse fato pode explicar o atraso de quase duas décadas no conhecimento da engenharia de superfície da fase S em ligas Co-Cr em relação às pesquisas sobre formação da fase S em aços inoxidáveis e ligas Ni-Cr.

Diferentemente dos aços inoxidáveis austeníticos, as ligas de cobalto, à temperatura ambiente, possuem estrutura cristalina mista, com fases com estrutura hexagonal compacta estável e fases com estrutura cúbica de faces centradas metaestável, visto que a cinética de transformação da estrutura CFC para HC é muito lenta.

De acordo com Li et al. e Chen et al., embora a microestrutura inicial das ligas Co-Cr não satisfaçam o requisito de uma estrutura inteiramente CFC, a formação da fase S é possível, pois elementos estabilizadores da estrutura CFC, como N e C, quando introduzidos na superfície das ligas Co-Cr podem converter parte da fase com estrutura HC em CFC e posteriormente formar a fase S. Várias pesquisas têm sido direcionadas para compreender a formação de fase S em ligas Co-Cr e grandes avanços científicos já foram obtidos. No entanto, o mecanismo de formação da fase S em ligas de cobalto ainda não está completamente esclarecido.

As superligas de cobalto mais relatadas na literatura em estudos de tratamentos termoquímicos pertencem à classe Co-Cr-Mo. A superliga a ser utilizada neste trabalho possui um alto teor de Fe na sua composição, pertencendo ao sistema Co-Cr-Fe. Essa classe de superliga é pouco mencionada na literatura, com poucos relatos a respeito de sua microestrutura, propriedades mecânicas e tribológicas.

Situação: Em andamento;

Natureza: Pesquisa;

Alunos envolvidos: Daniela Bahiense de Oliveira, Filipe Dondoni Ramos.

Integrantes: Antônio César Bozzi - Coordenador.

 

  • Tribologia do Contato Roda-Trilho

Período: 2015 - Atual

Descrição: O contato roda-trilho para ser abordado como conhecimento relevante para a VALE deve compreender os seguintes aspectos: metalurgia de rodas e trilhos, mecânica do contato roda-trilho, dinâmica do vagão, geometria e esforços na via permanente, superestrutura da via permanente e gestão de contato. É uma preocupação antiga nas ferrovias da VALE o alto custo de manutenção devido ao desgaste de trilhos, havendo assim a necessidade de desenvolver materiais e procedimentos, como lubrificação, a fim de reduzir desgaste. Até década de 1970 a prática mais comum era a realização de testes em campo para o desenvolvimento de materiais mais resistentes ao desgaste, contudo, estes testes possuíam diversas contrapartidas como: demora; dificuldade na coleta de dados; resultados podem ser afetados pelas diversas variáveis que influenciam o comportamento do desgaste em serviço. Dessa forma surge como alternativa a realização de ensaios controlados realizados em laboratório com o objetivo de reproduzir e estudar o atrito, desgaste e lubrificação que ocorrem no contato roda-trilho das ferrovias da VALE.

Situação: Em andamento;

Natureza: Pesquisa;

Alunos envolvidos: Mestrado

Integrantes: Cherlio Scadian - Coordenador.

 

  • Relação Microestrutura-Corrosão

Período: 2013 – Atual

Descrição: Diferentes tratamentos térmicos ou parâmetros de processos de fabricação alteram a microestrutura de ligas resistentes a corrosão. Como a microestrutura e um fator de controle do comportamento em corrosão, o estudo desta interdependência e sempre atual.

Situação: Em andamento;

Natureza: Pesquisa;

Alunos envolvidos: Mestrado.

Integrantes: Marcelo Camargo Severo de Macêdo - Coordenador./ Sérgio Souto Maior Tavares - Integrante.

 

  • Corrosão por CO2

Período: 2012 – Atual

Descrição: O gás natural produzido em plataformas off-shore e escoado para o continente através de gasodutos construídos em aço carbono. O gás escoado na presença de água e agentes corrosivos como o ácido acético são corrosivos ao aço carbono. O etanol e geralmente injetado continuamente nos gasodutos como objetivo de prevenir a formação de hidratos nos dutos.

Situação: Em andamento;

Natureza: Pesquisa;

Alunos envolvidos: Mestrado (2).

Integrantes: Marcelo Camargo Severo de Macêdo - Coordenador.

 

  • Atrito e Desgaste por Deslizamento dos Materiais

Período: 2013 - Atual

Descrição: Diversos elementos de máquina, fabricados de metais ou ligas metálicas, polímeros, cerâmicos, compósitos ou, simplesmente, revestidos, que são empregados em vários sistemas mecânicos, trabalham com suas superfícies deslizando umas contra as outras e, frequentemente, um dano numa ou em ambas superfícies aparece envolvendo, geralmente, a perda progressiva de material, tem-se, assim, o desgaste por deslizamento. Por ter um caráter sistêmico, vários fatores influenciam no desgaste: as variáveis de projeto, de trabalho e do material do elemento de máquina. Todavia, algumas variáveis sobressaem, tais como: carga normal, velocidade de deslizamento, tamanho e orientação dos elementos, temperatura, ambiente e as propriedades dos materiais, tais como dureza e tenacidade a fratura. Conhecendo-se bem sistema tribológico e, sobretudo, determinando os mecanismos de desgaste apresentados pelos corpos (elementos de maquinas) em situações reais, e possível em laboratório tentar reproduzir tais mecanismos, através de ensaios em tribometros, monitorando o atrito e a taxa de desgaste. Encontrado a semelhança entre os mecanismos de desgaste de laboratório com o real, faz-se, a partir da classificação de materiais candidatos a resistirem o desgaste por deslizamento.

Situação: Em andamento;

Natureza: Pesquisa;

Alunos envolvidos: Mestrado.

Integrantes: Cherlio Scandian - Coordenador.

 

 

  • Abrasão de Materiais em Engenharia

Período: 2013 – Atual

Descrição: Além de complexo, o fenômeno do desgaste estará presente todas as vezes que as superfícies se encontrarem em movimento relativo, deteriorando, pelo menos, uma delas, levando a uma perda progressiva de material. A quantidade de material que se perde e pequena, mas suficiente para causar uma completa indisponibilidade de maquinas robustas. Na maioria dos casos, o desgaste e, então, deletério e pode produzir um aumento, por exemplo, da folga entre componentes em movimento ou uma liberdade de movimento indesejável com perda de precisão e, consequentemente, vibração do sistema mecânico e aumento de carga, que produzira um desgaste ainda mais rápido e, às vezes, levando o material a uma falha por fadiga.

A dificuldade de compreensão do fenômeno e a impossibilidade de generalização das leis segundo critérios estabelecidos cientificamente fazem com que o processo de desgaste seja subdividido em diversas categorias, a saber: abrasivo, por deslizamento, erosivo, oxidativo, fadiga de contato, etc. Destes, o desgaste abrasivo e responsável por 50% dos casos de falha por desgaste. Segue em importância os desgastes por deslizamento (15%) e erosivo (8%).

Estimativas indicam que o processo de desgaste e responsável por perdas econômicas importantes. Estatísticas mostram que de 1 a 5% do produto interno bruto (PIB) das nações desenvolvidas e gasto, direta ou indiretamente, pela ação destruidora do desgaste.

Na pratica da engenharia, especialmente no setor mineral e em plantas metalúrgicas e siderúrgicas, por exemplo, o desgaste e praticamente inevitável, o que se tenta fazer, então, e minorar o efeito deletério deste fenômeno. Isto e conseguido através do emprego de materiais que apresentam características especificas de resistência ao desgaste em função do sistema industrial apresentado.

Situação: Em andamento;

Natureza: Pesquisa;

Alunos envolvidos: 

Integrantes: Cherlio Scandian - Coordenador.

 

  • Avaliação de Materiais de Desgaste para a Mineração

Período: 2013 – 2017

Descrição: O projeto visa dar à empresa o domínio da caracterização de materiais de desgaste visando o estabelecimento de parâmetros técnicos para o seu fornecimento tendo como objetivo o aumento da vida-útil de componentes utilizados no beneficiamento de minério. Está dividido em quatro etapas que são a caracterização química e estrutural do material entregue pelos fornecedores à VALE, o desenvolvimento de procedimentos para o recebimento desses materiais, o estudo dos mecanismos de desgaste desses materiais e a sugestão de alternativas a serem desenvolvidas junto aos seus fornecedores para um melhor desempenho tribológico dos materiais. Os ensaios serão realizados em amostras de mangalloy e poliuretano fornecidas pela área de manutenção da Mina de Cauê e seguirão o estado da arte das técnicas de caracterização de materiais e de ensaios tribológicos a partir de equipamentos e sistemas já instalados em laboratórios das universidades envolvidas no projeto, a saber, PUC-Rio (Física), UFF (Física), UCS (Materiais), USP (Engenharia Mecânica) e UFES (Engenharia Mecânica). Como resultados do projeto, além da elaboração de protocolos de recebimento de materiais para a área de manutenção das minas, espera-se qualificar os fornecedores da VALE para que tenham padrões de qualidade e controle o mais próximo possível dos padrões internacionais de qualidade.

Situação: Em andamento;

Natureza: Pesquisa.

Alunos envolvidos: Graduação: (4) / Mestrado: (3) / Doutorado: (1).

Integrantes: Cherlio Scandian - Integrante / Marcelo Camargo Severo de Macêdo - Integrante / Amilton Sinatora - Integrante / Fernando Lázaro Freire Junior - Coordenador / Dante Ferreira Franceschini Filho - Integrante / Carlos Figueroa - Integrante.

 

  • Instituto Nacional de Ciencia e Tecnologia de Engenharia de Superfícies (Processo CNPq 554336/2010-3)

Período: 2012 – 2016

Descrição: A engenharia de superfícies é usada em larga escala nos sistemas produtivos de países com altos índices de desenvolvimento industrial. Trata-se da tecnologia de preparação e modificação das superfícies de componentes de engenharia para cumprir funções específicas dentro de uma aplicação, em geral sem modificar significativamente as dimensões dos componentes para a aplicação projetada. O presente projeto visa conhecimento científico, inovação e desenvolvimento sustentável nesses segmentos industriais do país mediante: a) formação de recursos humanos com excelência em pesquisa fundamental e em desenvolvimento de processos e produtos; b) inserção de tais processos, produtos e recursos humanos no sistema produtivo industrial do país, bem como criação de novos empreendimentos de base tecnológica; c) transferência de conhecimento para a sociedade. Serão investigadas neste Projeto as áreas da engenharia de superfícies que tratam de: 1) funcionalização, 2) proteção e 3) metrologia, tanto do ponto de vista científico quanto do desenvolvimento tecnológico.

Situação: Em andamento;

Natureza: Pesquisa.

Integrantes: Cherlio Scandian - Integrante / Fernando Lázaro Freire Junior - Coordenador.

Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ)- Auxílio financeiro.

 

  • Estudo do Desgaste por Erosão a Quente de Ligas Metálicas Empregadas no Setor Mínero-Siderúrgico.

Período: 2010 – 2016

Descrição: As aplicações citadas como o caso de sistemas de ventilação em indústrias de minério, coifas de convertedores em indústrias siderúrgicas e sistemas de injeção de finos em ventaneiras de alto-fornos são muito comuns ao setor mínero-siderúrgico do Espírito Santo. Empresas como a Vale, Arcellor Mital Tubarão e Samarco Mineração são instituições que sofrem com problemas gerados pelo desgaste erosivo a quente. Devido ainda à incoerência de altos custos nestas situações e a escassez de publicações relativas a esta área do conhecimento justifica-se o estudo do desgaste erosivo a altas temperaturas a fim de auxiliar a seleção de ligas metálicas que apresentem melhores desempenhos.

Situação: Em andamento;

Natureza: Pesquisa;

Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Mestrado: (2). 

Integrantes: Cherlio Scandian - Coordenador.

 

  • PROTRIBO: Programa de cooperação em TRIBOLOGIA entre a Universidade Federal de Uberlândia e a Universidade Federal do Espírito Santo.

Período: 2006 - 2009.

Descrição: Projeto oriundo dos Programas Especiais da CAPES (PROCAD), o PROTRIBO, de uma maneira geral, objeta ampliar o intercâmbio científico entre o Laboratório de Tribologia e Materiais, Faculdade de Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Uberlândia e o Grupo de Materiais do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Federal do Espírito Santo, visando consolidar o grupo de materiais do PPGEM-UFES. Espera-se, ainda, contribuir de maneira efetiva para a geração de conhecimentos e a formação de recursos humanos em Tribologia.

Situação: Finalizado;

Natureza: Pesquisa;

Alunos envolvidos: Graduação: (1) / Mestrado: (4);

Integrantes: Cherlio Scandian - Coordenador / Marcelo Camargo Severo de Macêdo- Integrante / Flávio José da Silva - Integrante;

Financiador(es): Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)- Auxílio financeiro.

Número de produções C, T & A: 10 / Número de orientações: 2.

 

 

 

 

 

 

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