Trabalho de Conclusão de Curso
Documento
Autoria
Unidade da USP
Data de Apresentação
Orientador
Banca
Albano, Luigi Leonardo Mazzucco
Canale, Lauralice de Campos Franceschini
Título em Português
Estudo de nanofluidos para aplicação em têmpera
Palavras-chave em Português
Tratamento térmico
Fluido de resfriamento
Têmpera
Nanofluido
Resumo em Português
A têmpera é um tratamento térmico muito utilizado na indústria metal-mecânica para promover boas propriedades de dureza e resistência mecânica. No presente trabalho, constam os resultados finais da pesquisa de iniciação científica sobre a aplicação de nanofluidos de sílica a base de água como fluidos de resfriamento no tratamento térmico de têmpera em aços. O estudo de obtenção de nanopós foi realizado com partículas de alumina. Estas foram moídas, utilizando tempos de moagem e defloculantes diferentes, com o intuito de obter a melhor formulação. Após a moagem e secagem das amostras, um pó de alumina com distribuição de tamanho de partícula menor foi obtido, entretanto com granulometria não adequada à preparação dos nanofluidos. Isto foi comprovado utilizando um analisador de tamanho de partículas, que se baseia no método de espectroscopia acústica, concluindo-se que houve aglomeração de partículas. Nanofluidos de sílica foram então feitos utilizando o método dos dois passos, diluindo uma solução industrial de sílica coloidal, Bindzil® 50/80, com tamanho de partícula médio de 50 nm. As seguintes soluções, nas concentrações volumétricas a seguir, foram realizadas: 0,01%; 0,05% e 0,10%. Curvas de resfriamento, com temperatura de banho de 25°C, 40°C e 60°C, foram realizadas nestas e na água pura, e seus parâmetros de resfriamento foram estudados. A diminuição da fase de vapor, e um aumento significativo na taxa máxima de transferência de calor em relação à água foram observados em todos os casos. Têmperas e resfriamentos consecutivos foram realizados com o nanofluido de 0,01%vol de sílica, a 25°C. Através da MEV e medidas de ângulo de contato, foi comprovado que a com o aumento do número de repetições do resfriamento, a deposição de nanopartículas aumentava, assim melhorando a molhabilidade da superfície, remolhamento da peça, e diminuindo a duração da fase camada de vapor.
Título em Inglês
Nanofluids as quenchants for the heat treatment of steels
Palavras-chave em Inglês
Heat treatment
Quenchant
Quenching
Nanofluid
Resumo em Inglês
Quenching is a heat-treating process, which is highly used in the industry to achieve good properties of hardness and mechanical strength. This thesis presents the final results of the scientific initiation scholarship which investigated the effects of water based nanofluids applied in the quenching process. The process of achieving alumina nanoparticles via high-energy ball mill was carried out, using different processing times and deflocculants. After milling and drying of the samples, an alumina with a smaller average particle size was obtained, but was not suitable for the preparation of the nanofluids. This was confirmed by using a particle size analyzer. The identified problem was concluded to be particle agglomeration. Water based silica nanofluids where prepared by diluting an industrial colloidal silica solution, Bindzil® 50/80, with an average particle size of 50 nm. Solutions with concentrations of 0.01%, 0.05% and 0.1% in volume where prepared. Cooling curves, with bath temperatures of 25 °C, 40 °C and 60 °C, where obtained by using the prepared colloidal silica nanofluids and water, and their cooling parameters where investigated. Lower vapor phase presence and higher cooling rates were observed in the nanofluids’ cooling curves. Consecutive quenching tests were also obtained using the 0,01%vol nanofluid, using a bath temperature of 25 °C. Using a SEM and contact angle measurements its was proven that with the increase of consecutive quenching of the same probe, nanoparticle deposition increases therefore increasing surface wettability, rewetting of the probe and lowering the duration of the vapor phase.
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Data de Publicação
2018-05-03
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