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Desgaste por cavitação  O termo cavitação é utilizado para descrever as modificações das fases líquido e gás que ocorrem n...
Mecanismos de dano Ondas de choque Microjatos
Dinâmica do Colapso A pressão interna é capaz de “frear” o colapso dissipando energia
Dinâmica do Colapso Altas pressões são geradas nas vizinhanças do colapso Para que ocorra desgaste bolha deve estar próxim...
Resistência de metais e ligas à cavitação Estrutura cristalina Metais monofásicos Energia de defeito de empilhamento Trans...
Cobre desoxidado Cobre eletrolítico Latão 70-30 Latão 85-15 Energia de defeito de empilhamento
Energia de defeito de empilhamento
Modulo e dureza não apresentam correlação Correlação EDE X running in e com taxa de desgaste Energia de defeito de empilha...
Cobre desoxidado Cobre eletrolítico Latão 70-30 Latão 85-15 5 min de ensaio Energia de defeito de empilhamento
Cobre desoxidado Cobre eletrolítico Latão 70-30 Latão 85-15 15 min de ensaio Energia de defeito de empilhamento
Latão 70-30 180 min de ensaio Latão 85-15
Danos se iniciam em contornos de grão e nas maclas
Correlação com trabalho elástico, total, dureza
Resistência de metais e ligas à cavitação Estrutura cristalina Metais monofásicos Energia de defeito de empilhamento Trans...
Segunda fase
Simulação por elementos finitos Programas: ppm2oof (geração de malhas a partir de micrografias digitalizadas)‏ oof2abaqus ...
Microestruturas de solidificação Ligas 35% Cr  carboneto predominante  M 23 C 6 Ligas 25% Cr carboneto predominante  M 7 C 3
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Ensaios de cavitação <ul><li>Para entender a relação entre resistência ao desgaste e carbonetos é necessário incluir na an...
A perda de massa (média) das ligas estudadas depende da fração volumétrica de carbonetos Segunda fase
Mecanismos de desgaste – ligas com M 7 C 3  Arrancamento preferencial do carboneto (em especial o primário)‏ Segunda fase
Mecanismos de desgaste – ligas com M 7 C 3 Carbonetos são submetidos a maiores tensões do que a matriz Segunda fase
Mecanismos de desgaste – ligas com M 7 C 3 O arrancamento dos carbonetos gera concentradores de tensão e a resistência do ...
Mecanismos de desgaste – ligas com M 23 C 6 Desgaste preferencial da matriz Segunda fase
Mecanismos de desgaste – ligas com M 23 C 6 Mudança na morfologia do carboneto altera distribuição de tensões entre as fas...
Mecanismos de desgaste – ligas com M 23 C 6 A resistência ao desgaste do material aumenta com o aumento da resistência à d...
Segunda fase <ul><li>Obteve-se correlação entre resistência ao desgaste e  propriedades mecânicas medidas na escala microe...
Efeito da nitretação
Referências MORGANTI, M.P.S. LEBRÃO, S.M.G. LAURIA, D. CUPPARI, M.G.V. Estudo do desgaste por cavitação do cobre e suas li...
Resultados e discussão Microestruturas de solidificação: sistemas com 25Cr-15Ni
Resultados e discussão Microestruturas de solidificação: sistemas com 25Cr-25Ni
Resultados e discussão Microestruturas de solidificação: sistemas com 35Cr-15Ni
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Cavitação

  1. 1. <ul><li>1) Cavitação </li></ul><ul><ul><li>Causas naturais </li></ul></ul><ul><ul><li>Fatores que afetam </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Abrasivo </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Ângulo de incidência </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Velocidade </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Material base </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Seleção de materiais e exemplos </li></ul></ul>07 – Erosão e cavitação
  2. 4. Desgaste por cavitação O termo cavitação é utilizado para descrever as modificações das fases líquido e gás que ocorrem nas pressões dinâmicas do fluido em áreas de escoamento acelerado, nas quais a pressão de vapor é reduzida de forma localizada.
  3. 5. Mecanismos de dano Ondas de choque Microjatos
  4. 6. Dinâmica do Colapso A pressão interna é capaz de “frear” o colapso dissipando energia
  5. 7. Dinâmica do Colapso Altas pressões são geradas nas vizinhanças do colapso Para que ocorra desgaste bolha deve estar próxima da superfície sólida
  6. 8. Resistência de metais e ligas à cavitação Estrutura cristalina Metais monofásicos Energia de defeito de empilhamento Transformação de fase Metais polifásicos Quantidade da segunda fase Propriedades mecânicas das fases (encruamento e tensão de escoamento)‏
  7. 9. Cobre desoxidado Cobre eletrolítico Latão 70-30 Latão 85-15 Energia de defeito de empilhamento
  8. 10. Energia de defeito de empilhamento
  9. 11. Modulo e dureza não apresentam correlação Correlação EDE X running in e com taxa de desgaste Energia de defeito de empilhamento
  10. 12. Cobre desoxidado Cobre eletrolítico Latão 70-30 Latão 85-15 5 min de ensaio Energia de defeito de empilhamento
  11. 13. Cobre desoxidado Cobre eletrolítico Latão 70-30 Latão 85-15 15 min de ensaio Energia de defeito de empilhamento
  12. 14. Latão 70-30 180 min de ensaio Latão 85-15
  13. 15.
  14. 16.
  15. 17. Danos se iniciam em contornos de grão e nas maclas
  16. 18. Correlação com trabalho elástico, total, dureza
  17. 19.
  18. 20. Resistência de metais e ligas à cavitação Estrutura cristalina Metais monofásicos Energia de defeito de empilhamento Transformação de fase Metais polifásicos Quantidade da segunda fase Propriedades mecânicas das fases (encruamento e tensão de escoamento)‏
  19. 21. Segunda fase
  20. 22. Simulação por elementos finitos Programas: ppm2oof (geração de malhas a partir de micrografias digitalizadas)‏ oof2abaqus (gera arquivo de input)‏ ABAQUS Carregamento: semelhança ao processo de shot-peening Segunda fase
  21. 23. Microestruturas de solidificação Ligas 35% Cr carboneto predominante M 23 C 6 Ligas 25% Cr carboneto predominante M 7 C 3
  22. 24. 25% cromo 35% cromo As ligas do grupo com 35% de cromo apresentaram melhor desempenho do que as ligas com 25% de cromo Segunda fase
  23. 25. Ensaios de cavitação <ul><li>Para entender a relação entre resistência ao desgaste e carbonetos é necessário incluir na análise: </li></ul><ul><li>Fração volumétrica </li></ul><ul><li>Morfologia </li></ul><ul><li>Propriedades mecânicas (tensão de escoamento e encruamento) da matriz </li></ul><ul><li>Para entender a relação entre resistência ao desgaste e carbonetos é necessário incluir na análise: </li></ul><ul><li>Fração volumétrica </li></ul><ul><li>Morfologia </li></ul><ul><li>Propriedades mecânicas (tensão de escoamento e encruamento) da matriz </li></ul>Segunda fase 0,01-0,05 Austenita+carbonetos Este trabalho 0,03-0,19 Austenita+ferrita Aço duplex 0,06 Ferrita+perlita SAE 1045 0,04 Austenita+ferrita AISI 347 0,03 Austenita AISI 304 Taxa de desgaste (mg/min)‏ Estrutura Material
  24. 26. A perda de massa (média) das ligas estudadas depende da fração volumétrica de carbonetos Segunda fase
  25. 27. Mecanismos de desgaste – ligas com M 7 C 3 Arrancamento preferencial do carboneto (em especial o primário)‏ Segunda fase
  26. 28. Mecanismos de desgaste – ligas com M 7 C 3 Carbonetos são submetidos a maiores tensões do que a matriz Segunda fase
  27. 29. Mecanismos de desgaste – ligas com M 7 C 3 O arrancamento dos carbonetos gera concentradores de tensão e a resistência do material depende da capacidade da matriz suportar solicitações na presença de defeitos Segunda fase
  28. 30. Mecanismos de desgaste – ligas com M 23 C 6 Desgaste preferencial da matriz Segunda fase
  29. 31. Mecanismos de desgaste – ligas com M 23 C 6 Mudança na morfologia do carboneto altera distribuição de tensões entre as fases. Austenita sofre maiores tensões Carbonetos Matriz Segunda fase
  30. 32. Mecanismos de desgaste – ligas com M 23 C 6 A resistência ao desgaste do material aumenta com o aumento da resistência à deformação plástica Segunda fase
  31. 33. Segunda fase <ul><li>Obteve-se correlação entre resistência ao desgaste e propriedades mecânicas medidas na escala microestrutural </li></ul>
  32. 34.
  33. 35. Efeito da nitretação
  34. 36.
  35. 37.
  36. 38. Referências MORGANTI, M.P.S. LEBRÃO, S.M.G. LAURIA, D. CUPPARI, M.G.V. Estudo do desgaste por cavitação do cobre e suas ligas. D. H. MESA, A. TORO, A. SINATORA AND A. P. TSCHIPTSCHIN The effect of testing temperature on corrosion–erosion resistance of martensitic stainless steels, Wear , Volume 255, n. 1-6, August-September 2003, pp.139-145 CUPPARI, M.G.V., SOUZA, R.M., SINATORA, A. Effect of hard second phase on cavitation erosion of Fe-Cr-Ni-C alloys. Wear 258 (2005) 596-603 CUPPARI, M.G.V., WISCHNOWSKI, F.TANAKA, D.K., SINATORA, A. Correlation between microstructure and cavitation-erosion of hich chromium cast steel. Wear 225-229 (1999) 517-522 SANTOS, J.F. GARZÓN, C.M., TSCHIPTSCHIN, A.P. Improvement of cavitation erosion resistance of an ASIX 304L austenitic stailess steel by high tperature gas nitriding. Materials Science and Egineering a 382 (2004) 378-386 GODOY, C., MANCOSU, R.D., LIMA, M.M. BRANDÃO, D. HOUSDEN, J., AVELAR-BATISTA, J.C. Influence of plasma nitriding and PAPVD Cr 1-xNx coating on the cavitation erosion resistance of an AISEI 1045 steeel. Surface & Coatings Technology 200 (2006) 5370-5378. 07 – Cavitação
  37. 39. Resultados e discussão Microestruturas de solidificação: sistemas com 25Cr-15Ni
  38. 40. Resultados e discussão Microestruturas de solidificação: sistemas com 25Cr-25Ni
  39. 41. Resultados e discussão Microestruturas de solidificação: sistemas com 35Cr-15Ni
  40. 42. Resultados e discussão Microestruturas de solidificação: sistemas com 35Cr-15Ni

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