As ligas com efeito memória de forma contemplam a classe de materiais inteligentes que possuem como característica principal a habilidade de após serem deformados terem sua forma rememorada quando a carga é removida, após o fornecimento de calor ao material. A transformação martensítica é o mecanismo de obtenção das propriedades dessas ligas. Os componentes fabricados com EMF são aplicados em áreas como medicina com elementos biocompatíveis, na área aeroespacial e automotiva.  O presente trabalho tem como objetivo produzir e caracterizar as ligas Cu-13,5Al-4Ni e Cu-14Al-4Ni por fusão a plasma. Foi realizado a preparação metalográfica e as ligas em seu estado bruto, homogeneizado e betatizado foram caracterizadas por microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS), difração de Raio-X (DRX). Microestruturas características das fases foram comparadas com a literatura e identificas nas imagens de MO e MEV. As fases α, β e γ apareceram no espectro de DRX da estrutura bruta de fusão e homogeneizada, as fases β₁’ e γ₁’ foram identificados nas amostras betatizadas. As temperaturas críticas de início da transformação martensítica das ligas Cu-13,5Al-4Ni e Cu-14Al-4Ni foram respectivamente Ms = 94°C e Ms = 6ºC obtidas por calorimetria diferencial exploratória (DSC), demonstrando uma relação direta da composição da liga com a temperatura crítica de transformação. A suscetibilidade da liga ao fenômeno de estabilização da martensita foi obtido realizando a ciclagem térmica da liga durante a medição de resistividade elétrica.

RESUMO

Este trabalho avalia parâmetros de dureza e metalografia de amostras fabricadas através da técnica de metalurgia do pó sob duas condições distintas: amostras com matriz metálica de alumínio AA6061 sem reforços submetidas e não submetidas a moagem de alta energia (MAE) em um moinho vibratório do tipo SPEX, com tempo de moagem de 120 minutos; e amostras com matriz metálica de alumínio AA6061 sem reforços e com reforços de ligas de óxido alumínio ou alumina ( ), carboneto ou carbeto de silício ( ), nitreto de alumínio ( ) e nitreto de silício ( ). Todas as amostras foram submetidas a tratamentos de solubilização em um forno tipo mufla com temperatura de 480°C e exposição de 90 minutos; resfriamento rápido da tempera, sendo utilizada água a temperatura ambiente como fluido de resfriamento; e envelhecimento artificial utilizando um forno do tipo mufla com atmosfera controlada de gás Argônio, temperatura de forno de 120° e tempo de exposição das amostras de 3 horas. Além do comparativo entre ligas com diferentes reforços também foram analisadas amostras com diferentes percentagens para cada reforço: 10%, 15% e 20% em massa.

Palavras-chave: AA6061. Metalurgia do pó. Moagem de alta energia. Solubilização e envelhecimento.

O presente trabalho avalia as distorções (deformações) que ocorrem em uma engrenagem durante o processo de têmpera por indução em um ambiente virtual (simulação). O estudo realizado envolve a modelagem do conjunto de fixação da engrenagem no equipamento com a ferramenta da Autodesk, Inventor® para posterior avaliação o processo de têmpera, incluindo os ciclos de aquecimento e resfriamento, no software Ansys®. Uma vez determinado os parâmetros do processo de têmpera e simulado todo o ciclo, uma avaliação na engrenagem é realizada, verificando as diferenças entre os valores das dimensões antes e após o processamento são computadas (deformações) e comparadas com resultados obtidos experimentalmente. A partir das validações do modelo, hipóteses são avaliadas com o objetivo de obter um menor valor para essas deformações e um menor consumo energético sem comprometer as especificações do produto. O sistema avaliado é uma indutora com 100Kw e 30kHz. O indutor é feito de uma liga de cobre e os dispositivos que fixam o produto no equipamento de aço inoxidável. Ainda, estudos de otimização topológica são realizados para definir qual é a melhor geometria dos dispositivos de fixação que resultem na melhor distribuição de calor pelo produto, garantindo que o mesmo esteja em conformidade com as especificações definidas em projeto.

O câncer de mama é o tipo de câncer mais frequente e mortal entre as mulheres. Contudo, quanto mais cedo o câncer for diagnosticado melhores são as chances de recuperação da paciente. Atualmente, o exame mais bem aceito para a detecção do câncer de mama em pacientes assintomáticas é a mamografia. Porém, a mamografia é um exame que possui uma alta taxa de falso positivo. Além de ser um exame desconfortável, e que expõe a paciente a radiações ionizantes. Neste contexto, uma técnica emergente é a termografia de mama, a qual foi aprovada em 1982 pelo Food and Drugs Administration (FDA) como técnica auxiliar à mamografia. A termografia é uma técnica de menor custo comparada à mamografia, livre de radiações ionizantes e que não causa nenhum desconforto à paciente. Essa técnica é capaz de gerar uma imagem que apresenta medidas da distribuição de temperatura superficial da mama. É possível detectar lesões cancerígenas em imagens de termografia ao identificar perturbações no padrão de temperatura da mama, pois o crescimento cancerígeno está associado a eventos de maior produção de calor da região afetada, à neoangiogênese (produção de novos vasos sanguíneos) e ao aumento do fluxo sanguíneo. Por outro lado, a análise das imagens de termografia não é uma tarefa fácil. Sendo assim, o uso de técnicas da inteligência artificial para a análise das imagens pode desempenhar um papel relevante para a ampla utilização da termografia na detecção do câncer de mama. Este trabalho propõe o desenvolvimento de uma ferramenta baseada em técnicas da inteligência artificial para a detecção e classificação de lesões mamárias em imagens de termografia de mama. Além disso, neste trabalho é apresentada a formalização matemática de uma técnica da aprendizagem profunda para extração de atributos de imagens baseado na decomposição Wavelet, chamada de Deep-Wavelet Neural Network (DWNN). Este método foi aplicado ao problema de classificação de imagens de termografia e seus resultados foram comparados com os resultados de seis redes neurais convolucionais do estado da arte. Os experimentos foram divididos de acordo com duas abordagens. Na primeira abordagem o objetivo foi detectar lesões mamárias entre imagens com e sem lesão. Na segunda abordagem o objetivo foi de classificar lesões entre as imagens de pacientes com cisto, lesão benigna e lesão maligna. Os melhores resultados foram obtidos ao utilizar a DWNN com seis camadas, tendo seus atributos selecionados pela Random Forest e classificados com a Máquina de Vetor de Suporte com kernel polinomial linear. Para a primeira abordagem a ferramenta atingiu: 99% de acurácia e 0,98 para o índice kappa. Enquanto que para a segunda abordagem o método conseguiu 97,3% de acurácia e 0,96 para o índice kappa.

O projeto de um sistema de utilidades energéticas deve atender adequadamente as demandas energéticas de um centro consumidor. Existem vários equipamentos que podem ser considerados, e várias maneiras de conectá-los entre si e operá-los. Adicionalmente, ao se considerar recursos energéticos, haverá sazonalidade e intermitência. Além das variações de demandas energéticas, as tarifas também podem variar ao longo do tempo, diferindo em período de ponta e período fora de ponta, e ao longo do ano. Para abranger a complexidade desse problema, este trabalho teve como objetivo principal desenvolver uma metodologia para auxiliar a tomada de decisão de sistemas de utilidades, considerando as métricas financeira e ambiental, em cenários presentes e futuros. Duas avaliações são realizadas neste trabalho, uma puramente financeira e uma financeira e ambiental. A solução da otimização pontual financeira indicou que o melhor sistema de utilidade, chamado de caso base, era um sistema convencional, sem energias renováveis. No entanto, o caso base não foi robusto o suficiente para suportar variações nas tarifas energéticas: com um aumento de apenas 3 % na tarifa de eletricidade, a solução financeira mudou e empregou energias renováveis, aumentando a complexidade do sistema. O caso base também apresentou um elevado risco de investimento, enquanto que sistemas mais complexos, com diversos tipos de equipamentos e fontes energéticas, se adaptavam melhor às incertezas do futuro para reduzir o risco de investimento. Os resultados da otimização financeira por faixa corroboraram com os resultados dos estudos paramétricos e de risco de investimento da otimização financeira pontual, indicando um sistema de utilidade ótimo mais complexo durante seus 20 anos de operação ao longo de uma variação tarifaria pré-determinada. Os resultados da otimização multiobjetivo financeira-ambiental mostraram que é possível encontrar soluções que forneçam um resultado ambiental expressivo (menos emissões) sem grandes aumentos de custos para o valor financeiro. A solução indicada pelo método de tomada de decisão proposto apresentou uma redução de 73% nas emissões com um aumento de 9% nos custos financeiros em relação a solução puramente financeira. Esta solução é um sistema mais complexo e apresentou um risco de investimento mais baixo do que sistemas mais simples. Portanto, os resultados deste trabalho indicam que a otimização financeira pontual, quando realizada de forma isolada, pode resultar em soluções não resilientes e com elevados riscos de investimento. Os resultados também indicam que considerar o critério ambiental na otimização também pode ser uma boa alternativa do ponto de vista financeiro pois as soluções se tornam mais complexas, com fontes renováveis, e mais resilientes, reduzindo o custo de investimento.

Atualmente o desenvolvimento de materiais inteligentes tem crescido intensamente, com uma vasta quantidade de pesquisas e avanços que permitiram a utilização dessas matérias na forma de atuadores, conhecidos como atuadores com efeito memória de forma. LMF constituírem materiais metálicos especiais capazes de recuperar deformações residuais de grande intensidade (em média da ordem de 8 % em tração uniaxial), por intermédio de um simples aquecimento. Nesse contexto esse trabalho teve como finalidade estudar aspectos envolvidos na preparação, processamento e caracterização de uma liga ternária de titânio (Ti-Ni-Cu), com variação dos teores de cobre, para verificar a influência deste na microestrutura, propriedades mecânicas e resistência na aplicação de uma arruela ondulada para geração de força (mantendo-se a pré-carga) aplicada em rolamentos, garantindo maior vida útil do mesmo. O estudo foi realizado em ligas Ti50Ni₅₀-_XCu_x com cinco composições distintas, com adição de 5; 10; 15; 20 e 25 at.% de Cu. Foram escolhidos 2 tipos de arruela uma de chapa e outra de fio e com dimensões comerciais. Para a fabricação das mesmas optou-se pelos processos de fundição de precisão: Plasma Skull Push-Pull (PSPP), e para fundir as ligas e fusão por indução com injeção por centrifugação (FIC) para fundir as arruelas, utilizando moldes de resina feitos em impressão 3D, os quais se mostraram bastante eficazes. Foram realizados ensaios de caracterização para determinar as propriedades térmicas e mecânicas das ligas. Os principais resultados obtidos foram que as 5 ligas podem ser fabricadas pelo processo de fundição a plasma, e as arruelas das mesmas também apresentaram bons resultados para se trabalhar em temperaturas acima da ambiente em um sistema de pré-carga, nos resultados de DRX, MEV E MO foram contatados a presença de alguns precipitados, os mapas de microdureza comprovaram que a fundição é homogênea e a caracterização termomecânica indicaram que as ligas tem alto potencial para aplicação na fabricação de arruelas onduladas.

Os trocadores de calor desempenham um papel primordial na aplicação industrial, especialmente nas áreas de ciência térmicas, energia e engenharia química, em muitos processos como na indústria de refino de petróleo, geração de energia elétrica, proteção ambiental e em até tratamentos de efluentes, devido ao seu design compacto, alto rendimento aliado a seu baixo custo de manutenção. O desempenho geral de um trocador de calor depende das propriedades do seu fluido de trabalho que pode ser apenas água, fluidos refrigerantes ou nanofluidos a base de água, com misturas de água- etilenoglicol ou óleo. O presente trabalho teve o objetivo de investigar e comparar o desempenho do coeficiente global de transferência calor (U) e sua eficiência (𝜂) dos nanofluidos com nanopartículas de Grafeno e água (GNP/Água) nos trocadores de calor do tipo tubo duplo, casco e tubo e placas planas. Foram realizados testes com fluidos água/água e GNP/água, com o nanofluido para o circuito de fluido quente e água para o circuito de fluido frio, com sentido de fluxo em contrafluxo, variando as concentrações de nanofluidos em peso (0,0125%; 0,025%; 0,050%), com temperatura de operação em (40°, 50° e 60ºC) e vazões volumétricas entre (0,5 - 2,5 l/min). Os resultados demonstraram que o uso dos nanofluidos de GNP/água foram mais úteis em aumentar a trocar térmica entre os fluidos, do que com relação no uso apenas da água. O Trocador de calor casco e tubo obteve o maior U em relação aos outros trocadores, de 22,07% com erro de 2% no nanofluido de 0,0125wt% para a temperatura de 40°C, em comparação com a água. Já o trocador de placas planas apresentou a melhor 𝜂 na utilização dos nanofluidos em relação aos outros trocadores, com 65,71% de melhor desempenho para o nanofluido 0,025wt% em 40°C em relação ao fluido base.

As propriedades dos materiais que formam as ferramentas utilizadas em processos de usinagem têm grande importância no desempenho destas, influindo na sua capacidade de retirar material e no tempo de vida de cada ferramenta. Por este motivo, pesquisas vêm sendo feitas há muito tempo com o intuito de se obter melhorias nas propriedades destes materiais, como resistência mecânica, tenacidade, resistência ao desgaste, entre outras. Um método que tem se mostrado eficaz é o tratamento criogênico, que é capaz de transformar a austenita retida de certos aços, tendo como exemplo os aços rápidos, em martensita e propiciar a precipitação de carbonetos na matriz metálica, influindo em modificações em diversas propriedades, mas com foco maior na resistência ao desgaste. Este trabalho tem como objetivo a análise da influência do tratamento criogênico sobre as propriedades de dureza, microdureza e resistência ao desgaste de aço rápido M2 e aço rápido com 10% de cobalto. Realizou-se teste de dureza, teste de usinagem, microdureza, microabrasão, teste de desgaste por deslizamento, microscopia óptica e eletrônica com o objetivo de identificar mudanças microestruturais e das propriedades mecânicas ocasionadas pelo tratamento criogênico em ambos os materiais. O tratamento criogênico foi realizado através de imersão do material em nitrogênio líquido a uma temperatura de -196ºC por um período de 48 horas. Com base nos resultados obtidos, o tratamento criogênico se mostrou capaz de aumentar a vida útil das ferramentas de aço rápido, diminuir as taxas de atrito e desgaste ocasionadas por deslizamento a seco e influir na dureza e microdureza dos materiais, tendo, no entanto, resultados conflitantes sobre essas duas propriedades. O tratamento criogênico não mostrou efeito sobre a resistência a microabrasão.

Com o preço elevado da energia elétrica e a procura de economia por parte dos consumidores, surgem as válvulas de expansão eletrônica para sistemas de refrigeração por compressão de vapor, com o intuito de substituir os dispositivos de expansão convencional como a válvula de expansão termostática e com isso promover a economia de energia por serem mais eficiente. No entanto, para que a válvula de expansão eletrônica seja mais eficiente do que uma válvula de expansão termostática ou não tenha sua eficiência comprometida, é necessário a adequada sintonização do controle PID que muitos consumidores desconhecem. Com isso, foi desenvolvido um protótipo de refrigeração de ciclo simples por compressão de vapor com uma solução de etilenoglicol a 50% como fluido secundário, sendo o protótipo um sistema de refrigeração destinado a estudos que utiliza como fluido refrigerante o R404A com capacidade nominal de aproximadamente 1 kW. O protótipo desenvolvido foi instrumentado e conta com a medição de vários parâmetros tais como: temperatura, pressão, corrente, tensão, consumo energético e umidade relativa que são monitorados através de um supervisório automatizado. A carga térmica imposta ao sistema é simulada através de resistência elétrica submersa em um tanque de aquecimento para solução de etilenoglicol que se interliga ao evaporador do protótipo. O evaporador é do tipo serpentina submersa dentro de um tanque termicamente isolado. A unidade condensadora tem um compressor hermético acoplado a um trocador de calor do tipo colmeia de convecção forçada. O controle do protótipo de refrigeração foi definido com vários controladores que possibilitaram a aquisição de dados com monitoramento do sistema de refrigeração para ajustes nos parâmetros de controle PID da válvula de expansão eletrônica, no entanto, a mesma já vem com os parâmetros configurados de fábrica. No caso, foi zerado os parâmetros do controlador PID e deixado o ganho proporcional mínimo para usar os dados de entrada e saída do sistema a ser controlado que são abertura da válvula de expansão e o superaquecimento. Com os dados de entrada e saída do dispositivo de expansão foram sintonizados os parâmetros do controle com um modelo caixa preta através do software ®Matlab e também foi usado o método de Ziegler Nichols para sintonizar o controle PID. Após conseguir os parâmetros do controlador, continuamos o experimento para realizar a comparação da eficiência energética dos novos parâmetros com os parâmetros de fábrica do controle e com ajuste fino quando necessário.

O câncer de mama é há anos uma das doenças que mais mata mulheres em todo mundo. Logo, pesquisas nesse campo são de suma importância para trazer um impacto na redução da taxa de mortalidade dessa doença. A análise de imagens termográficas, através do sistema de diagnóstico auxiliado por computador (CAD), vem ganhando cada vez mais espaço como ferramenta de auxílio médico, pois estudos já demonstraram sua capacidade
na detecção prévia do câncer de mama. O presente trabalho, tem como objetivo desenvolver uma metodologia de classificação de imagens termográficas mamárias, por meio de uma recente plataforma computacional de código aberto (Orange Canvas), e avaliar o impacto nos resultados pelo uso de diferentes formas de segmentação de imagem e técnicas de redução de desbalanceamento e dimensionalidade. Foram avaliadas duas bases de dados com 62 e 229 imagens termográficas de pacientes do Hospital das Clínicas da UFPE. Utilizou-se cinco algoritmos de classificação, que aliados às técnicas de SMOTE e PCA/Rank/PSO, obtiveram como resultado: 96,2% de Acurácia e 99,5% de Sensibilidade ao Maligno para classificação binária (Câncer x Não-Câncer), e 65,6% de Acurácia e 92,2% de Sensibilidade ao Maligno para classificação em quatro classes (Maligno, Benigno, Cisto e Normal).

Os compósitos cerâmicostêm despertado o interesse de fabricantes de turbinas
a gáspara revestimento de seções quentes, devido sua maior capacidade de
suportar altas temperaturas e exigência de menor refrigeração do ar. No entanto,
a fragilidade intrínseca das cerâmicas é ainda um fator limitante para o uso
destes materiais em estruturas mecânicas e aplicações industriais. Para reduzir
fragilidade e aumentar resistência mecânica e tenacidade, normalmente as
cerâmicas são reforçadas com incorporação de aditivos. Estudos vêm sendo
realizados acerca da utilização da zircônia incorporada com outros óxidos, pois
em comparação com outros cerâmicos, a zircônia tem propriedades mecânicas
superiores, tais como alta resistência mecânica, estabilidade química e boa
tenacidade à fratura. Neste trabalho foram produzidos compósitos cerâmicos
zircônia-alumina (ZrO2-Al2O3) reforçados com um óxido de terra rara, lantânio
(La2O3), variando o teor de Al2O3(5% a20%)e o teor de La2O3(5%a10%). Os
compósitos foram produzidos por processo termomecânico e sinterizados à
1385°C. Posteriormente, foram caracterizados quanto à estrutura, microestrutura
e propriedades mecânicas através de análise de tamanho de partículas, difração
de raiosX, densidade relativa, microscopia óptica, microscopia eletrônica de
varredura, ensaio de energia dispersivae microdureza Vickers. A microestrutura
do material sinterizado revelou uma superfície com boa homogeneidadeem
distribuição e tamanho de partícula.Os difratogramas obtidos pela difração de
raios Xevidenciaram a formação dos compósitos. A densidade das amostras
ficou próxima à densidade de seus óxidos percussores. A análise microestrutural
revelou que o La2O3agiu como um refinador de grãos, enquanto que o Al2O3
induziu um crescimento de grão. O ensaio de microdureza Vickers mostrou que
o compósitoC9com 15% de Al2O3e 10% de La2O3obteve um melhor resultado,
indicando que este possui boas propriedades físicas que apontam para uma
possível aplicabilidade. No entanto, é necessário avaliar outras propriedades
mecânicas a fim de garantir sua utilização como revestimento térmico para
sistemas de exaustãode turbinas aeroespaciais.

Desde a pré-história a fabricação de objetos é uma atividade essencial à civilização humana. No aspecto econômico, a riqueza material produzida por um país está intimamente ligada aos processos de fabricação. Mas o que tem acontecido com as formas de produção? Estamos na quarta revolução industrial, marcada pela indústria 4.0. No cenário atual, diante do fácil acesso às tecnologias, hardwares de baixo custo, materiais didáticos disponíveis de internet e softwares de acesso livre nasceram as máquinas-ferramenta de pequeno porte, muitas delas feitas por hobistas que, geralmente, desconhecem os princípios básicos de projetos mecânicos e das tecnologias envolvidas. Entre essas máquinas as routers são as mais populares e atendem a uma demanda de mercado principalmente voltada à fabricação de artefatos em madeira. No presente trabalho foi projetado, montado, instalado e testado um sistema de controle CNC para uma router em conjunto com um sistema de monitoramento de vibrações mecânicas embarcado. Para atingir esse objetivo foi realizado um estudo sobre os sistemas de controle CNC, como também foi construído um sistema para o monitoramento das vibrações mecânicas oriundas da usinagem. Numa última etapa, foi realizado um ensaio de avaliação, por meio da usinagem de uma peça-teste, adaptada da norma ABNT NBR NM ISO 10791-7:1999, a fim de obter-se os erros geométricos de cilindricidade, perpendicularidade, retitude, paralelismo, angularidade, circularidade, concentricidade e posição. O sistema de controle CNC foi instalado satisfatoriamente, assim como o sistema de monitoramento das vibrações. Em testes dinâmicos, o sistema de monitoramento da usinagem mostrou-se capaz de detectar variações na aceleração da vibração provocadas por variações nas condições de usinagem, conforme o comportamento previsto em literatura. A aceleração da vibração também foi correlacionada com a rugosidade superficial e os resultados obtidos podem ser úteis para inferir a rugosidade em condições específicas. A router automatizada no presente trabalho juntamente com o sistema de monitoramento das vibrações, proporcionam o domínio da capacidade da máquina na produção de peças usinadas. Adicionalmente, os equipamentos empregados na solução, de baixo custo em sua grande maioria, ampliaram a capacidade do que seria uma simples máquina CNC possibilitando a criação de um dispositivo IoT compatível com as necessidades da indústria 4.0.