O Grupo de Materiais Aplicados & Simulação Computacional (GMA&SC) em parceria com o Grupo de Novos Materiais Metálicos (GN2M) da UFPE, vem atuando nos seguintes Projetos de Pesquisa.

2019 - Atual ---- Estudo Experimental das Transformações de Fase e do Comportamento Mecânico em Ligas Metálicas Aplicadas a Indústria Metal-Mecânica

Descrição: A influência de tratamentos térmicos e termomecânicos na microestrutura e propriedades mecânicas de ligas metálicas será estudada neste projeto. Serão propostas rotas térmicas e termomecânicas onde todas se iniciam com aquecimento até temperatura adequada, manutenção nesta temperatura por um tempo determinado, seguido de etapas de deformação plástica e resfriamento em diversos meios. Corpos de prova serão fabricados para realização dos tratamentos onde logo após serão retiradas amostras para preparação metalográfica e análise microestrutural por microscopia óptica e eletrônica de varredura. Após a análise microestrutural corpos de prova serão fabricados para realização de ensaios mecânicos (tração, impacto Charpy e dureza). Os objetivos deste projeto é produzir microestruturas capazes de promover melhorias nas propriedades mecânicas em ligas metálicas e juntas soldadas, conseguindo assim melhorar o desempenho do material estudado, evitando o uso de espessuras muito elevadas, o que implica em menor peso, maior facilidade no transporte e instalação e redução nos insumos de soldagem.

2018 - Atual ---- Desenvolvimento de Programas Computacionais para Otimização de Componentes Mecânicos Considerando Fadiga e Concentradores de Tensão

Descrição: A necessidade de aprimorar constantemente as tecnologias disponíveis é uma obrigação para as áreas industriais que precisam se manter competitivas. No setor de projeto de novos produtos é fundamental o desenvolvimento de estratégias computacionais de cálculo de tensões, estimativa de vida útil e otimização. Com o objetivo de aumentar a eficiência, reduzindo custos e desperdícios. O presente projeto tem como objetivo o desenvolvimento de estratégias computacionais através do desenvolvimento de programas em ambiente MATLAB e simulações numéricas baseadas no método dos elementos finitos para realizar cálculos de tensões e vida útil por fadiga. Estratégias de otimização numérica serão estudadas e aplicadas em componentes mecânicos através de programas computacionais. A utilização de estratégias e ferramentas computacionais para projeto mecânico são de fundamental importância no processo de tomadas de decisões, principalmente nas indústrias automotiva, metal-mecânica, petroquímica, naval e aeronáutica.

2017 - Atual ---- Metalurgia de Soldagem em Ligas de Ti-Ni na Obtenção de Mini Sensores Para uso em Sistemas Dinâmicos

Descrição: O efeito memória e a superelasticidade são algumas das propriedades da transformação de fase martensítica. Os materiais que apresentam esta habilidade são capazes de retornar a forma original quando aquecido ou mesmo quando submetido a tensões mecânicas. Dentre estes materiais temos as ligas de Ti-Ni, que apresenta o efeito memória de forma e em função da sua elevada resistência a corrosão e fadiga apresentam ótimas características para aplicações como sensores e atuadores. Atualmente processos de soldagem por arco elétrico como o laser e o TIG vêm sendo usados para realizar a união de materiais dissimilares, como as ligas de Al, Ti, Ni e Ti-Ni, com elevado sucesso. Alguns processos a arco e fusão a laser também podem ser usados para obter peças através de solidificação rápida, gerando relativo refinamento microestrutural. Neste trabalho se propõe realizar a obtenção de mini sensores/atuadores de ligas de Ti-Ni, através de processos arco elétrico. Os sensores/atuadores são destinados a monitorar o comportamento de estruturas mecânicas como naval, aeronáutica, petróleo e gás a estímulos externos. Para o desenvolvimento desta pesquisa são definidos os parâmetros para obtenção dos elementos sensores/atuadores, além de realizar a caracterização quanto às propriedades funcionais e fadiga termoelástica. Projeto CNPQ 420499/2016-4

2015 - 2019 ---- Determinação Numérica das Tensões Residuais a partir do Campo de Temperatura em Juntas Soldadas

Descrição: Neste projeto será desenvolvida uma metodologia numérica para determinar o campo de tensões residuais de uma junta soldada. Este estudo se apoiará no acoplamento de diferentes fenômenos físicos de natureza térmica, mecânica e metalúrgica presentes em uma operação de soldagem. As simulações numéricas serão realizadas através de um software baseado no método dos elementos finitos (MEF) e serão utilizadas para determinação do campo de temperatura e tensões. A partir dos resultados das temperaturas durante a soldagem serão obtidos os ciclos térmicos e as repartições térmicas durante a soldagem virtual. Os objetivos deste estudo são definir condições que permitam efetuar as operações de soldagem utilizando temperaturas e tensões adequadas de trabalho visando posteriormente otimizar os parâmetros de processos de soldagem, para maior aplicabilidade na indústria petroquímica e naval.

2013 - 2016 --- Previsão de Tensões Residuais em Juntas Soldadas de Painéis Navais pelo Método DPC

Descrição: A Previsão de Tensões Residuais em Juntas Soldadas de Painéis Navais será feita pelo Método DPC - Deslocamento de Pontos Coordenados. Esta é uma nova metodologia que está em desenvolvimento pelo GN2M - Grupo de Desenvolvimento de Novos Materiais Metálicos da UFPE e tem com grande vantagem, em relação às demais metodologias, sua sensibilidade aos efeitos de anisotropia da chapa do painel. Chapas de teste do aço ASTM A-131 AH 36 serão soldadas pelo processo SAW em duas diferentes direções: na primeira, a direção do cordão é paralela à direção de laminação da chapa e, na segunda, o cordão é transversal à esta direção de da chapa. Depois de soldadas, as chapas receberão pequenas marcas superficiais sobre o cordão e sobre a ZTA, paralelamente ao cordão e em distâncias de 2, 3 e 4 mm da linha de ligação. As marcas depois de produzidas serão referenciadas numa mesa de medição por coordenadas e em seguida as chapas de testes sofrerão tratamentos térmicos para alívio de tensão em temperaturas próximas à recristalização. Diferentes temperaturas do tratamento térmico serão experimentadas e a adequação destas será feita previamente com base em análises térmicas diferenciais. Depois de tratadas, as marcas produzidas sobre as chapas serão novamente referenciadas na mesa de coordenadas. A extensão dos deslocamentos, produzidos pelo escoamento do material durante tratamento, serão medidas no plano bidimensional (x e y), levando-se em conta as posições das marcas anteriores ao tratamento. Conhecendo-se a extensão dos deslocamentos das marcas, as tensões residuais serão calculadas nas chapas soldadas nas duas direções cujos valores, serão comparados aos valores obtidos por difração de raios-x. Este procedimento será realizado intermitentemente, ajustando-se a temperatura para direção soldada até que as diferenças entre os métodos DPC e R-X sejam negligenciáveis.

2013 - 2016 ---- Efeitos da Convecção Forçada sobre a Soldabilidade de Juntas Soldadas do Aço AH 32

Descrição: Os efeitos da convecção forçada produzida pela ação dos ventos em juntas soldadas são extremamente danosos. Além de desproteger a poça de fusão das ações do oxigênio e do hidrogênio, aumentando as descontinuidades, pode acelerar o resfriamento da junta, elevando a dureza acima dos níveis permitidos por norma. Neste projeto, a soldabilidade do aço ASTM 131 AH 32 será avaliada pelas propriedades mecânicas das juntas soldadas sob estas condições. A transferência de calor por convecção será quantificada a partir das juntas soldadas sob diferentes condições de vento. O campo de temperatura em torno de um cordão de solda será monitorado por termopares adequadamente distribuídos ao longo de uma chapa de testes. Baseado no mapa eólico da região costeira de Pernambuco, o coeficiente de convecção será determinado em condições de vento semelhantes à soldagem num equipamento desenvolvido para tal fim. Neste equipamento serão gerados ciclos térmicos dinâmicos, onde uma tocha de poder calorífico conhecido (fonte de calor) será posta em movimento gerando variações de temperatura ao longo de uma linha na superfície sobre a qual incide um fluxo de ar com velocidade finita no lado oposto da fonte de calor. A aquisição de temperatura será feita por um logger (Data Take) de 80 canais e, através de um aplicativo específico, os valores das diferentes temperaturas de cada ponto serão registradas em função do tempo. Depois de levantados os parâmetros experimentais, serão feitos alguns cálculos para determinação do coeficiente de película (convecção), tomando-se como referências equações adimensionais descritas no texto do projeto. Os ventos serão produzidos artificialmente por um ventilador industrial que será posicionado lateralmente à linha de calor na chapa. O ajuste de velocidade dos ventos será feita por deslocamento do ventilador e a velocidade (2,3 m/s, 3,3 e 4,4 m/s) será medida por um anemômetro. Para cada condição de processo de soldagem com arame tubular (FCAW-G e FCAW-S), as propriedades mecânicas (dureza Vickers, tração uniaxial e impacto) das juntas soldadas do aço serão levantadas sob diferentes condições de vento. Para os ensaios mecânicos, os corpos de prova serão preparados segundo a norma ASTM E8M 89B. Os ensaios de tração serão realizados numa máquina servo-hidráulica equipada com célula de carga de 100 KN, com precisão de 10N e os ensaios de charpy serão realizados numa máquina com capacidade de até 406 joules (analógica) em corpos de prova com seção 10 x 10 mm, entalhe em V a 45º; segundo a norma ASTM E 23. A partir deste estudo, espera-se que sejam conhecidos os efeitos da convecção sobre as propriedades mecânicas das juntas soldadas do aço ASTM A 131 AH32 sob condições severas de vento. O coeficiente de película (convecção) será determinado e a transferência de calor por convecção será quantificada em juntas soldadas, sob estas condições, contribuindo com estudos correlatos sobre o campo de temperatura e tensão residual que estão sendo realizados pelo GN2M Grupo de Novos Materiais Metálicos.

2012 - 2015 --- Estudo do Campo de Temperatura para posterior determinação das Tensões Residuais em Juntas Soldadas de Aços Navais

Descrição: Neste projeto será desenvolvida uma metodologia numérico-experimental para determinar o campo de temperatura de uma junta soldada que servirá de base para estudos posteriores, como por exemplo, a determinação das tensões residuais. Este estudo se apoiará no acoplamento de diferentes fenômenos físicos de natureza térmica, mecânica e metalúrgica presentes em uma operação de soldagem. As simulações numéricas serão realizadas através de um software baseado no método dos elementos finitos (MEF) e serão utilizadas para determinação do campo de temperatura. A partir dos resultados das temperaturas durante a soldagem serão obtidos os ciclos térmicos e as repartições térmicas durante a soldagem virtual.

2011 - 2015 ---- Estudo Metalúrgico de Ligas de Ti-Ni e Avaliação do Comportamento a Fadiga em Sistemas de Controle de Fluxo Acionados por Atuadores Inteligentes

Descrição: O crescimento acelerado da tecnologia e a enorme massa de investimentos na busca por miniaturização e aproveitamento de espaços dentro das grandes áreas do conhecimento, permite o desenvolvimento de materiais funcionais. Os materiais que apresentam o efeito memória de forma encontram-se, juntamente com as cerâmicas piezoeléctricas e os polímeros eletroativos, classificados dentro deste grande grupo. As ligas de Ti-Ni são as mais exploradas dentre aquelas que exibem o Efeito Memória de forma (EMF). O elevado interesse neste tipo de material deve-se as particulares propriedades de resistência mecânica, ductilidade e resistência à fadiga e dureza que conferem a estes materiais, condições adequadas para o trabalho como elementos sensores/atuadores. Neste trabalho serão realizados estudos metalúrgicos em fios comerciais de Ti-Ni comerciais. Este trabalho é idealizado a partir do fato de que os tratamentos termomecânicos podem aperfeiçoar as propriedades das ligas de Ti-Ni, permitindo a obtenção de molas destinadas à confecção de atuadores que serviram como parte integrante de dispositivos acionadores de válvulas de fluxo. O estudo metalúrgico desta pesquisa utilizam técnicas de caraterização como, calorimetria diferencial de varredura, difração de raios-X, microscopia óptica e eletrônica de varredura. O comportamento mecânico dos materiais será avaliado por meio de ensaio de tração, análise dinâmico-mecânica, dureza Vickers e pela investigação do comportamento da força gerada pelo fio e pelo atuador quando da passagem de corrente elétrica.

2010 - 2012 ---- Estudo do Efeito da Velocidade dos Ventos Sobre a Soldabilidade do Aço AH 32

Descrição: O Estudo do Efeito da Velocidade dos Ventos Sobre a Soldabilidade do Aço AH 32 é um projeto multidisciplinar de cunho tecnológico que será realizado em colaboração com parceiros de outras instituições de ensino superior (UPE e IFET-AL) e industrial (Estaleiro Atlântico Sul). Neste projeto será estudado o efeito da velocidade dos ventos sobre a soldabilidade de um aço para construção naval (AH 32), soldado pelo processo FCAW-G (Flux Cored Arc Welding) sob a proteção de um gás ativo (Ar-25%CO2) e pelo processo FCAW-S sem gás de proteção (auto-protegido). Durante o estudo será aprimorada uma técnica de soldagem (FCAW-G) sob o efeito do vento, ora orientado o fluxo do gás de proteção contra o vento, ora aumentando sua vazão; ou aumentando a taxa de deposição durante a soldagem (FCAW-S) para aumentar o desprendimento de gás gerado pela queima do próprio eletrodo. Em ambos os casos, o teor de hidrogênio absorvido durante o processo deverá ser reduzido à níveis aceitáveis. Após soldadas as juntas serão analisadas mecânica e microestruturalmente. As propriedades mecânicas das juntas soldadas pelos processos (FCAW-G e FCAW-S) serão avaliadas por tração uniaxial e ensaio de impacto (Charpy) em função das velocidades dos ventos normalmente observados na região costeira do estado de Pernambuco. A tenacidade à fratura será avaliada em função do alongamento (tração uniaxial) e da energia absorvida pelo impacto (Charpy) nas temperaturas de -20º C, 0 e 20º C. A caracterização microestrutural será feita por microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura.

2008 - 2011 ---- Fabricação de Microestruturas para Melhoria da Tenacidade a Fratura do Aço API 5L X80

Descrição: O aço API 5L X80 será modificado microestruturalmente através de uma seqüência termomecânica capaz de aumentar o teor da ferrita acicular, um microconstituinte formado durante o processo de resfriamento contínuo por um modo misto de transformação difusional e por cisalhamento (semelhantemente ao processo bainítico) em faixas de temperaturas ligeiramente superiores a bainita superior. Este microconstituinte nucleia a partir das inclusões não metálicas da ferrita de contorno de grão. Depois, as lâminas de ferrita acicular crescem num processo auto-catalítico, produzindo um arranjo caótico e interligado. A ferrita acicular, por ter uma textura fina e uma maior densidade de discordâncias que as outras ferritas, é uma estrutura que tem despertado muita atenção nos últimos anos, devido a sua excelente combinação de resistência e tenacidade, que a torna uma das melhores candidatas como microestrutura dos bons aços ARBL s para indústria petrolífera e naval.

2007 - Atual ---- Estudo das Transformações de Fase em Zonas Termicamente Afetadas por Simulação Termomecânica

Descrição: A microestrutura de uma junta soldada é extremamente dependente das condições de resfriamento, variando ponto a ponto na ZTA - zona termicamente afetada pelo calor. A multiplicidade de fenômenos que ocorrem durante um processo de soldagem e a heterogeneidade microestrutural resultante dificulta enormemente as análises teóricas e previsão de propriedades físicas e mecânicas das juntas soldadas. Estas microestruturas heterogêneas e complexas quando somadas às tensões residuais produzidas pela plastificação tornam mais difíceis as previsões das propriedades mecânicas (reais) de uma junta soldada. Não há parâmetros experimentais discretizados que auxiliem os modelos matemáticos. Para contornar problemas como estes, neste trabalho será desenvolvida uma metodologia teórico-experimental que possibilite a produção de microestruturas a partir de resfriamento induzido num simulador térmico de juntas soldadas- gleeble ; reproduzindo as condições termodinâmicas semelhantes às sub-regiões das ZTAs de uma junta soldada.