Glossário técnico - Verbete 6

Rebitagem. Processo de união de chapas metálicas com de um pequeno pedaço de metal que as atravessa. Pode ser dividida em três tipos de rebitagem em função da largura das chapas e dos esforços solicitantes:

1. de recobrimento - serve para construção de vigas e estruturas metálicas;
2. de recobrimento simples - serve para vedação de locais com alta pressão;
3. de recobrimento duplo - serve para vedação melhor que a simples e resistem mais a esforços também.

*As três imagens anteriores são encontradas no livro de Nívia Gordo, Elementos de máquinas profissionalizante de mecânica.

Riveting. Process of joining metal sheets with a small piece of metal that passes through them. It can be divided into three types of riveting depending on the width of the plates and the requesting forces:

1. recoating- for the construction of beams and metal structures;
2. simple recoating - serves to seal high pressure sites;
3. double-coated - fits better than simple and resists more stress as well.
4. 1. 
      

* The three previous images are found in the book of Nívia Gordo, Elements of mechanizing machine mechanics.

Comparação de valores

Como foi dito em postagens anteriores, utilizamos os dados da equipe Lean Engeneering enquanto não possuíamos nosso próprio teste. Após receber os resultados do teste do corpo de prova, foi possível observar valores como Tensão Ultima de Tração e Tensão Ultima de Escoamento E coincidentemente o valor de Tensão Ultima de Tração que foi encontrada pela outra equipe foi bastante similar ao encontrada pelo nosso teste. A equipe concluiu que isso ocorreu devido aos métodos fundição serem similares, como a utilização do mesmo forno, mesmo gás (GLP), mesma areia de fundição (argila, areia branca de construção e água) e mesma fonte de material prima (resíduos da usinagem na ferramentaria do Senai Cimatec), e apesar da matéria prima estar misturada a outras substancias químicas (como óleo lubrificante), isso não fez muita diferença após o processo de fusão.

Nossa equipe encontrou um valor de 123,08 MPa na tensão ultima, enquanto a outra equipe encontrou 123,31 MPa. A análise do gráfico do teste de tração foi feita utilizando nossos conhecimentos em propriedades dos materiais aprendidas na disciplina de Materiais de Construção Mecânica bem como no livro Projeto de Máquinas, Norton, 4ª edição, pagina 34 diz que materiais com mais de 5% de alongamento na ruptura são considerados Dúcteis.

Mantivemos o valor da tensão de ultima do alumínio bem como as considerações a respeito do material nos nossos cálculos, o que nos proporcionará a utilização de 6 rebites, cada um com 7,5 mm de diâmetro, possibilitando a confecção do molde em aço (utilizando brocas de aço de 7,5 mm para a confecção dos canais de alimentação) ou em areia verde (utilizando um modelo em madeira entalhada para dar forma aos canais).

Comparison of Values

As stated in previous posts, we used Lean Engeneering team data while we did not have our own test. After receiving the results of the test of the test body, it was possible to observe values ​​like Ultimate Tension Flow and Ultimate Tension of Traction and coincidentally the Ultimate Tension of Traction value that was found by the other team was quite similar to that found by our test. The team concluded that this was due to the similar casting methods, such as the use of the same furnace, even gas (LPG), the same casting sand (clay, white building sand and water) and the same source of raw material in the Senai Cimatec Tooling), and although the raw material is mixed with other chemical substances (as lubricating oil), this did not make much difference after the melting process.

Our team found a value of 123.08 MPa in the ultimate tension, while the other team found 123.31 MPa. The traction test graph analysis was done using our knowledge of materials properties learned in the discipline of Mechanical Construction Materials as well as in the book Designing Machines, Norton, 4th edition, page 34 says that materials with more than 5% elongation in rupture they are considered Dúcteis.

We maintained the value of the ultimate tensile strength of the aluminum as well as the material considerations in our calculations, which will give us the use of 6 rivets, each 7.5 mm in diameter, making possible the steel molding (using 7.5 mm steel drill bits for making the rivets body) or in green sand (using a carved wood model to shape the channels).

Análise de projeto

O projeto inicial considerou o metal alumínio como um material frágil devido a análise dos resultados dos testes de grupos de projetos anteriores. Realizado os testes de tração no corpo de prova de alumínio e após a coleta de dados, foi necessária uma reavaliação dos cálculos de projeto das juntas rebitas devido ao material se comportar de forma dúctil, onde, foi necessária a teoria de falha para materiais dúcteis utilizando energia de distorção.

Project Analysis

The initial design considered aluminum metal as a fragile material due to analysis of test results from previous project groups. Once the tensile tests were carried out on the aluminum specimen and after data collection, a reassessment of the design calculations of the rivet joints was required because the material behaved ductile, where failure theory was required for ductile materials using distortion energy.

Glossário técnico - Verbete 5

Slag

Escória

Rejection of the reduction of iron ore, originating from the mixture of iron ore, coal, coke, air and limestone in the blast furnaces, in the manufacture of steel. These are basically oxides and other impurities. It is a residue with a high content of oxides, such as silica and magnesia, which form together with the melting of the metals at the beginning of the process for the production of pig iron.

Fundição do corpo de prova

Essa semana fizemos a fabricação do corpo de prova para realização do teste de tração, possibilitando análises de tensões e do material.

Inicialmente foi necessário a confecção do molde de areia verde para o vazamento do alumínio fundido. A areia verde é produzida a partir da mistura de areia com um aglomerante, argila nesse caso, e água. Dessa forma, adquire a consistência e porosidade necessárias, evitando erosões e deformações, garantindo a fluidez dos gases. Posteriormente o modelo é inserido exatamente entre as duas partes do molde, para sua moldagem, também são feitos canais de alimentação com tubos, unido com a moldagem do modelo, formaram o percurso do alumínio fundido. O alumínio é fundido no forno de fundição e vertido no molde, resfriado, desmoldado e usinado, terminando a confecção.
Neste processo foi importante a proporção entre água, argila, e areia para confecção do molde, e a utilização de talco e grafite para retirada do modelo antes da sua moldagem. Enfrentamos e superamos dificuldades nessa fase, tendo que refaze-lo algumas vezes. Só conseguimos depois de inserir plástico filme entre as duas partes do molde, já que a areia verde ainda estava úmida, deixando imperfeito a moldagem do modelo.

O corpo de prova foi submetido ao teste de tração e a partir dos resultados serão feitas as análises.

Fonte: Própria

Fonte: Própria

Fonte: Própria

Fonte: Própria                    Fonte: Própria

Fonte: Própria

Die Casting

This week we made the test body to perform the tensile test, enabling stress and material analysis.

Initially it was necessary to make the green sand mold for cast aluminum casting. The green sand is produced from the sand mixture with a binder, clay in this case, and water. In this way, it acquires the necessary consistency and porosity, avoiding erosions and deformations, guaranteeing the fluidity of the gases. Subsequently the model is inserted exactly between the two parts of the mold, for its molding, tube feed channels are also made, together with the molding of the model, formed the course of the molten aluminum. The aluminum is melted in the melting furnace and poured into the mold, cooled, demolded and machined, finishing the confection.

In this process, the proportion of water, clay, and sand for mold making was important, and the use of talc and graphite to remove the model before molding. We face and overcome difficulties in this phase, having to reframe it a few times. We only succeeded after inserting plastic film between the two parts of the mold, since the green sand was still wet, leaving imperfect molding of the model.

The test specimen was submitted to the tensile test and from the results will be made the analyzes.

Glossário Técnico - Verbete 4

Molde/mold, pl. molds. O molde é um bloco oco por dentro que é preenchido com um material líquido ou flexível, como plástico, vidro, metal ou matéria-prima cerâmica. O líquido endurece ou ajusta dentro do molde, adotando sua forma./The mold is an hollowed-out block which is complete with a liquid or flexible material, such as plastic, glass, metal or ceramic raw material. The liquid hardens or fits inside the mold, adopting its shape. Exemplo do uso desse termo técnico: “The leaking cycle restarts right after the leaking of a given mold.”

                                                               Figura 1: Exemplo de molde 

Fonte: Google Imagens

Referências:

·  http://mmborges.com/processos/Conformacao/cont_html/fundicao.htm

·  http://www.linguee.com.br/ingles-portugues/traducao/mold.html

Projeto das Juntas Rebitadas

Essa semana a equipe se reuniu duas vezes para estudar as melhores opções do projeto das juntas rebitadas, que serão fabricadas posteriormente. Foram feitos estudos sobre o processo de fundição que melhor se adeque ao nosso projeto, modelo de montagem, tipo de juntas, modelo de rebites e tipos de falhas; além de uma ampla pesquisa de projetos anteriores que nos desse noção de valores de ensaios mecânicos realizados em corpos de prova de alumínio reciclado, visto que o nosso ainda não pôde ser fabricado e consequentemente, testado. Os cálculos foram realizados com embasamento teórico e de acordo com as exigências de projeto, dessa maneira foi possível achar os valores dos diâmetros dos rebites, espessura e largura das chapas de aço, quantidade de rebites e disposição dos mesmos. Após uma conversa na quarta-feira (11/07) com o professor orientador João Ricardo nós sanamos algumas dúvidas e fizemos novos cálculos, além de consertar alguns outros. Hoje (14/07) nós finalizamos o relatório que contém todo o desenvolvimento, fundamentação teórica, memorial de cálculo e modelo CAD 3D da junta rebitada.

Project of riveted joints

This week the team met twice to study the best project options for riveted joints, which will be manufactured later. Studies were done about the casting process that best suits our design, assembly model, joint type, rivet model and failure types; as well as a broad research of previous projects that gave us notion of values ​​of mechanical tests carried out on test specimens of recycled aluminum, since ours could not yet be manufactured and, consequently, tested. The calculations were carried out with theoretical basis and according to the design requirements, in this way it was possible to find the values ​​of rivet diameters, thickness and width of steel plates, number of rivets and arrangement of them. After a conversation on Wednesday (11/07) with the guiding teacher João Ricardo we solved some doubts and we made new calculations, besides repairing some others. Today (14/07) we finished the report containing all the development, theoretical foundation, memorial of calculation and 3D CAD model of the riveted joint.

Glossário Técnico - Verbete 3

Fusion
Fusão

Fusion is the name given to the change on state of matter from solid to liquid with addiction of heat. The process of fusion of metals requires a great amount of energy in form of heat, each material requires a diferent amount of energy to change it state of matter, in that case, call it latent heat of melting of material. Such magnitude can be measured in Calories per gram or Joule per kilogram in SI. In Comparison to the energy of 80 calories to evaporate 1 gram of water, the aluminium needs 95 calories to melt 1 gram.

Estudo sobre a Teoria das Falhas

A Teoria das falhas, em conceito, é a ciência de prever as condições sob as quais um material sólido falha quando submetido a cargas externas.

Todo material apresenta uma capacidade própria de resistência a um dado estado de tensão, desta maneira é necessário determinar a posição de um limite superior ao estado de tensão do material com intuito de avaliar e determinar uma área de segurança técnica.

A falha de um material a partir da capacidade de absorção de energia do mesmo é classificada em falha frágil (fratura) ou falha dúctil (escoamento). Os materiais que falham sob níveis de deformação consideravelmente pequenos são considerados frágeis, já aqueles que as deformações no instante da falha são maiores que nos materiais frágeis, é denominado dúctil.  

Nos materiais frágeis a falha é caracterizada pela fratura ou ruptura frágil do material (no concreto, esses defeitos são observados conjuntamente: ruptura frágil à tração e ruptura dúctil à compressão), enquanto nos materiais dúcteis, a falha é usualmente caracterizada pelo início do escoamento do material.

Portanto, os critérios de falha são funções no espaço de tensões ou deformações que separam estados de "falha" de estados de " não-falha (integridade)".

Fault Theory Study 

Fault Theory, in concept, is the science of predicting the conditions under which a solid material  fails when subjected to external loads. All materials have their own resistance to a given state of tension, so it is necessary to determine the position of an upper limit to the tension state of the material in order to evaluate and determine a technical safety area.

Failure of a material from its energy absorbing capacity is classified as brittle failure(fracture) or ductile failure (flow). Materials that fail under considerably small deformation levels are considered brittle, since those that deformation at the instant of failure are larger than in brittle materials, is called ductile. In brittle materials failure is characterized by brittle fracture or brittleness of the material (in concrete, these defects are observed together: brittle rupture to traction and ductile rupture upon compression), whereas in ductile materials, failure is usually characterized by the beginning of the flow of the material.