Abstract: Na fabricação de quadros de chassi de caminhões os materiais predominantes são os aços ARBL (Alta Resistência Baixa Liga), que demandam ferramentais de estampagem de alto custo e complexidade de produção e operação, para se gerar os componentes que irão permitir a formação do quadro do chassi. As vantagens dos aços ARBL são o custo da peça final, resistência e ser de conhecimento amplo no setor de caminhões. O presente estudo visa avaliar um novo material nessa aplicação que é a liga de alumínio 6082, pelo processo de extrusão, o que pode reduzir os custos dos ferramentais bem como adicionar uma vantagem competitiva ao veículo por poder proporcionar maior capacidade de carga útil resultando em maior ganho por operação do veículo.

Palavras-Chave: technology assessment; feasibility studies; mechanical properties; materials handling; automotive industry; trucks; economic development; low alloy steels; aluminium alloys; structural chemical analysis

FERREIRA, ANTONIO E.S. Análise mecânica estrutural e viabilidade econômica na substituição de aços ARBL (alta resistência baixa liga) pela liga de alumínio 6082 em quadro de chassi de caminhão. Orientador: Antonio Augusto Couto. 2020. 64 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-23122020-144543. Disponível em: http://200.136.52.105/handle/123456789/31715. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Este trabalho apresenta um estudo prático da aplicação do conceito Leak Before Break (LBB), usualmente aplicado em usinas nucleares, em uma tubulação fabricada a partir de aço AISI 316LN soldada com a utilização de eletrodo revestido AISI 316L. O LBB é um critério fundamentado em análises de mecânica da fratura, que considera que um vazamento proveniente de uma trinca, presente em uma tubulação, possa ser detectado por sistemas de detecção de vazamento, antes que esta trinca alcance um tamanho crítico que implique na falha da tubulação. Na tubulação estudada, foram realizados ensaios mecânicos de tração e análises de Ramberg-Osgood, bem como ensaios de tenacidade à fratura para a obtenção da curva de resistência J-R do material. Os ensaios foram realizados considerando o metal base, a solda e a zona termicamente afetada (ZTA), nas temperaturas de operação de uma planta nuclear. Para as propriedades mecânicas encontradas nos ensaios foram realizadas análises de carga limite para se determinar o tamanho da trinca que cause um vazamento detectável e, também, o seu tamanho crítico que cause a falha por colapso plástico. Para o tamanho crítico de trinca encontrado na solda, região que apresentou a menor tenacidade, foram realizadas análises de Integral J e de módulo de rasgamento T, considerando falha por rasgamento dúctil. Os resultados demonstram um comportamento bem definido entre o metal base, a ZTA e a solda, onde o metal base apresenta um comportamento altamente tenaz, a solda um comportamento pouco tenaz e a ZTA apresentou propriedades mecânicas intermediárias entre o metal base e a solda. Utilizando o software PICEP, foram determinadas as curvas de taxa de vazamento versus tamanho de trinca e também o tamanho crítico da trinca, considerando análise por carga limite. Observou-se que, após certo tamanho de trinca, a taxa de vazamento do metal base é muito maior do que para a ZTA e solda, para um mesmo comprimento de trinca. Isso ocorre porque é esperado que a trinca cresça de forma mais arredondada no metal base, devido à sua maior tenacidade. O menor tamanho crítico de trinca foi encontrado para o metal base para trincas circunferenciais. Para as análises de Integral J realizadas na solda, foi demonstrado que a falha por rasgamento dúctil não ocorrerá nas condições consideradas e essa hipótese foi sedimentada pela análise de mecânica da fratura elasto-plástica (MFEL) com o uso do diagrama J/T. Dessa forma, pode-se concluir que a tubulação estudada estaria apta a ser empregada em um circuito primário de um reator que utilizasse o critério de LBB, nas condições de carregamento e geometria consideradas. Adicionalmente, concluiu-se que nessas condições apenas o modo de falha por colapso plástico é esperado.

Palavras-Chave: mechanical properties; cracks; failures; fracture mechanics; fractures; leaks; pipes; stainless steel-316l; welding; tensile properties; elasticity; mechanical tests; materials testing; nuclear power plants

CUNTO, GABRIEL G. de. Aplicação do conceito "vazamento antes da falha" (LEAK BEFORE BREAK) em tubulações de aço 316LN soldado com metal de adição 316L. Orientador: Waldemar Alfredo Monteiro. 2017. 102 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2017.tde-10042017-151324. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/27963. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Pasta de cimento é um material comum em repositórios para rejeitos radioativos, atuando como material estrutural e de imobilização. Sua utilização como material de preenchimento em um repositório tipo poço tubular profundo para fontes seladas, no entanto, requer um maior tempo de vida útil do material. O conhecimento de seu comportamento em longo prazo é necessário para garantir a segurança da instalação em milhares de anos. O presente trabalho avaliou as alterações na pasta de cimento induzidas por fatores de degradação, como ataque de agentes agressivos, alta temperatura e presença de campo de radiação. Corpos de prova (cps) de pasta de cimento foram submetidos a ensaios acelerados de degradação e os efeitos deletérios foram avaliados por meio de ensaios de resistência mecânica, variação dimensional, lixiviação/penetração de íons, DRX, TGA e MEV. Observou-se que a hidratação dos cps foi beneficiada pela imersão (em água destilada ou em solução salina) e alta temperatura, resultando em uma resistência maior. O armazenamento à seco prejudicou a hidratação, mantendo a resistência mais baixa. O tempo de imersão e a irradiação não foram capazes de alterar a mineralogia e a resistência da pasta de cimento.

Palavras-Chave: portland cement; boreholes; radioactive waste disposal; backfilling; sealed sources; thermal degradation; damage; mechanical properties; hydration; dry storage; x-ray diffraction; scanning electron microscopy; thermal gravimetric analysis

FERREIRA, EDUARDO G.A. Avaliação da alteração nas propriedades da pasta de cimento em ambiente de repositório. Orientador: Julio Takeshiro Marumo. 2013. 105 f. Dissertação (Mestrado) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2013.tde-06062013-090450. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/10208. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Neste trabalho foram avaliadas propriedades térmicas de soldas em aço inoxidável duplex UNS32304 observando a influência do processo de soldagem GTAW pulsado sobre as características estruturais desse material. Este aço apresenta-se como material candidato a revestimento externo dos receptáculos de contenção para transporte de substâncias que sejam fontes de alta radioatividade, em especial 99Mo, com atividade acima de 0,6 TBq (16,2 Ci). O transporte de radiofármacos é definido pela norma CNEN NE-5.01 que exige um embalado com requisitos de segurança determinados pela resistência mecânica ao impacto, baixa fadiga térmica e resistência à corrosão já conferida pela grade duplex UNS S32304. Chapas de 1,8 mm de aço inoxidável duplex foram soldadas pelo processo GTAW variando os gases de proteção entre Ar puro e Ar + 2%N2 sem metal de adição. Os ciclos térmicos de soldagem foram estudados por um sistema de termopares tipo K e S fixados próximos à linha de soldagem. A distribuição de temperatura ao longo do cordão de solda foi determinada alcançando valores dentro do intervalo de transformação de fase desse material. Através de uma avaliação quantitativa e semiquantitativa de elementos foi calculada a relação Creq/Nieq para os grãos de ferrita, austenita e austenita secundária da zona solidificada, ZAC e metal de base. Mapeamentos e perfis transversais de cromo, níquel e nitrogênio foram gerados por microssonda eletrônica mostrando as alterações desse elemento devido os ciclos térmicos de soldagem obtidos. A adição de 2% de N2 no gás de proteção provocou maior formação de austenita na zona solidificada quando comparada com a soldagem sem adição de N2, sendo a atmosfera mais adequada para soldagem em aços inoxidáveis duplex. Além disso, essa mistura de gases provocou leve aumento da dureza na zona solidificada. As propriedades termofísicas foram estudadas por método de flash de laser (MFL) utilizado para a determinação da difusividade térmica do material na direção da espessura e o calor específico da zona solidificada foi obtido via análises térmicas por calorimetria exploratória diferencial (DSC). Foram obtidas medidas de porosidades e massa específica da zona solidificada e comparada com o metal de base e metal como recebido. Com estas informações foi possível avaliar a condutividade térmica do material pós processo de soldagem. O aumento da condutividade térmica foi encontrado para ambas as amostras soldadas e sugerem correlação com aumento da fase ferrítica e a diminuição da porosidade também observadas para zona solidificada.

Palavras-Chave: gas tungsten-arc welding; stainless steels; thermodynamic properties; physical properties; transport; packaging; radiopharmaceuticals; impact parameter; mechanical properties; resistance welding; calorimetry; differential thermal analysis; materials testing; performance; safety standards; radiation protection

BETINI, EVANDRO G. Avaliação das propriedades estruturais e térmicas de soldas realizadas em aço inoxidável duplex para aplicação em embalado para o transporte de substâncias radioativas. Orientador: Jesualdo Luiz Rossi. 2019. 128 f. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2019.tde-04112019-113030. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/30493. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Este trabalho tem por objetivo estudar as propriedades mecânicas e a caracterização microestrutural de espécimes da liga de Co-Cr-Mo obtidos por manufatura aditiva fusão seletiva a laser (do inglês Selective Laser Melting SLM) e por fundição de precisão, visando a confecção de próteses odontológicas. A partir de pós de Co-Cr-Mo atomizados a gás foram realizadas as seguintes etapas: 1) investigação das propriedades físicas, químicas e térmicas dos pós atomizados em diferentes faixas granulométricas (denominadas: D1 < 15 &mu;m, D2 de 20-50 &mu;m e D3 > 75 &mu;m); 2) confecção de espécimes, em dimensões padronizadas, por meio das técnicas de consolidação; 3) caracterização dos consolidados por análise de: citotoxicidade, porosidade, difração de raios X e dilatometria; 4) caracterização mecânica de tração, flexão em três pontos, dureza (macro e micro Vickers) e caracterização microestrutural (microscopia óptica e eletrônica de varredura). De modo geral, os resultados obtidos foram: a granulometria D2 (20-50 &mu;m) é a que melhor se enquadra nas análises de empacotamento para a consolidação por meio de SLM; a biocompatibilidade das amostras obteve resultado positivo para ambas técnicas de processamento; a avaliação mecânica dos espécimes evidencia que a técnica de fusão seletiva a laser propicia propriedades mecânicas (tensão de escoamento, tensão de ruptura, tensão máxima, alongamento e dureza) superiores as obtidas pela técnica de fundição de precisão; a microestrutura obtida pelo processo SLM é composta por grãos ultrafinos e de elevada homogeneidade química. Conclui-se que, o desenvolvimento do presente estudo evidenciou que na fabricação de componentes odontológicos customizados (coroas) a técnica SLM apresenta qualidade superior quando comparada a fundição de precisão.

Palavras-Chave: nanostructures; biotechnology; radiochemistry; laser welding; light scattering; optical models; scanning electron microscopy; x-ray diffraction; melting; casting; mechanical properties; chromium alloys; cobalt alloys; molybdenum alloys; comparative evaluations; site characterization

MERGULHÃO, MARCELLO V. Avaliação de propriedades mecânicas e caracterização microestrutural de consolidados de Cobalto-Cromo-Molibdênio obtidos por fusão seletiva a laser e fundição de precisão. Orientador: Maurício David Martins das Neves. 2017. 138 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2017.tde-02052017-151723. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/27964. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Neste trabalho estudou-se as propriedades obtidas em juntas soldadas pelo processo de soldagem a laser do tipo estado sólido de onda contínua guiado por fibra, e os resultados foram comparados com juntas soldadas pelo processo feixe de elétrons. O material utilizado foi o aço maraging 350 - ASTM A 538 Grade C. As soldas realizadas com o processo feixe de elétrons possuem um procedimento de soldagem aprovado. A junta selecionada para a elaboração do trabalho foi do tipo sobreposta com material de base de espessuras diferentes, respectivamente iguais a 1,00 e 0,78 mm. As juntas soldadas foram avaliadas por: ensaio de cisalhamento, dureza Vickers e caracterização microestrutural das diversas regiões das juntas soldadas. Foram realizadas análises por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura usando espectrometria de energia dispersiva (MEV/EDS). Foi realizado o teste de hipótese como técnica para a análise dos dados provenientes dos ensaios experimentais. Nas juntas soldadas com ambos processos não foi verificada a presença de descontinuidades, poros e depressões na superfície do cordão. Os resultados indicam que as condições usadas em ambos os processos de soldagem foram satisfatórias e possibilitaram a soldagem do aço maraging 350 atendendo aos requisitos necessários.

Palavras-Chave: welded joints; diode-pumped solid state lasers; laser welding; electron beams; maraging steels; mechanical properties; microstructure; optical microscopy; scanning electron microscopy

MAXIMO, HENRY W.P. Avaliação de propriedades mecânicas e microestruturais de juntas de aços maraging soldadas por meio dos processos laser e feixe de elétrons. Orientador: Mauricio David Martins das Neves. 2014. 91 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2014.tde-27052015-090049. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/23827. Acesso em: $DATA.

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Abstract: As pragas de produtos armazenados constituem um problema para o homem, depreciando produtos e causando prejuízos econômicos. Dentre estas pragas temos o Lasioderma serricorne (F. 1792), Sitophilus zeamais (M. 1855) e Plodia interpunctella (H. 1813) conhecidos por infestar produtos armazenados como: grãos, farelos, farinhas, café, fumo, frutas secas e especiarias. Essas pragas perfuram e adentram as embalagens, ovipositando sobre o substrato. Neste contexto a embalagem desempenha um papel fundamental, impedindo o contato e proliferação de pragas no produto acondicionado. Assim, para proteger o produto acondicionado e prolongar a sua vidaútil a embalagem deve apresentar boa resistência mecânica à tração e à perfuração, boa selabilidade, boas propriedades de barreira e não transferir odores nem sabores estranhos ao produto acondicionado. A radiação ionizante pode causar mudanças estruturais nos materiais poliméricos de embalagens, essas mudanças são causadas pelos processos de cisão e reticulação das cadeias poliméricas. Estes são processos concorrentes e a predominância de um sobre o outro depende da estrutura química do polímero, das condições da irradiação e de fatores específicos do material que irá absorver a energia. Este trabalho teve o objetivo de avaliar as mudanças nas propriedades mecânicas de estruturas de embalagem utilizadas para armazenar granola, barra de cereais e macarrão, bem como suas resistências a perfuração por L. serricorne, P. interpunctella e S. zeamais, quando submetidas a radiação por feixe de elétrons. Na metodologia foram utilizadas cinco estruturas de embalagem comercialmente utilizadas para armazenar granola, barra de cereais e macarrão compostas por (Polipropileno bi-orientado metalizado/Polipropileno bi-orientado coextrusado - BOPPmet/BOPP 50 &mu;m), (Polipropileno bi-orientado/Polipropileno - BOPP/PP 50 &mu;m), Poli(tereftalato de etileno) metalizado/Polipropileno bi-orientado coextrusado - PETmet/BOPP 32 &mu;m), Poli(tereftalato de etileno)/Polipropileno - PET/PP1 72 &mu;m) e Poli(tereftalato de etileno)/Polipropileno - PET/PP2 32 &mu;m). As estruturas de embalagens foram submetidas à doses de radiação entre 0, 10, 20 e 60 kGy, em um acelerador de elétrons de 1,5 MeV, 25 mA e 37,5 kW, à taxa de dose de 11,22 kGy/s, temperatura ambiente e presença de ar. Oito dias, 2 meses e 6 meses após as irradiações foram realizados ensaios mecânicos de resistência a tração e elongação na ruptura, resistência da selagem e resistência à perfuração, todos com base nas suas respectivas normas ASTM [35]. Os ensaios de perfuração por insetos foram realizados em sala climatizada, onde amostras irradiadas nas doses de 0, 10, 20 e 60 kGy foram seladas contendo 40 g de granola, 40 g de macarrão e barra de cereais em número de nove por ensaio, e divididas igualmente em três caixas plásticas teladas por dose estudada. Em cada caixa foram adicionados 20 adultos de cada inseto em por 60 dias, quando as embalagens foram avaliadas para verificação de possíveis perfurações. As diferenças entre os resultados das amostras foram estatisticamente avaliados pelo método ANOVA (p<0,05). Os resultados mostraram que quanto à resistência a perfuração por L. serricorne, P. interpunctella e S. zeamais as estruturas poliméricas avaliadas apresentaram baixa resistência à perfuração por insetos antes e após o tratamento. BOPPmet/BOPP (50 &mu;m), PETmet/BOPP (32 &mu;m), PET/PP1 (72 &mu;m) e PET/PP2 (32 &mu;m) apresentaram perdas significativas nas estruturas nas propriedades mecânicas estudadas. O BOPP/PP (50 &mu;m) apresentou o melhor conjunto de respostas nas propriedades mecânicas ao tratamento por radiação com feixe de elétrons em doses de até 10 kGy. Dentre as propriedades mecânicas avaliadas a selagem foi a mais afetada pela radiação ionizante, tendo apresentado, em geral, perdas crescentes com a dose de radiação.

Palavras-Chave: packaging; food; plastics; mechanical properties; ionizing radiations; electron beams

ALVES, JULIANA N. Avaliação dos efeitos da radiação por feixe de elétrons na resistência de embalagens a Lasioderma serricorne, Plodia interpunctella e sitophilus zeamais. Orientador: Valter Arthur. 2011. 89 f. Tese (Doutoramento) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2011.tde-26012012-105009. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/10046. Acesso em: $DATA.

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