Linhas de Pesquisa

Linhas de Pesquisa 

    O Laboratório de Fundição conta fundamentalmente com três linhas de pesquisa (1.Modelagem Numérica e Física de Processos de Fundição/Solidificação, 2.Processos de Solidificação, 3.Correlação entre Propriedade Processamento e Microestrutura em Materiais Metálicos), dentre as quais encontram-se distribuídos os mais diferentes tipos de processos da industria Metal-Mecânica/Fundição. Processos que compreendem a solidificação de metais e suas ligas, e toda a relação entre os parâmetros intrínsecos de cada processo com as características da liga, da geometria da peça, do tipo de molde, do nível de defeitos observado e todo o ambiente que determina a qualidade final da peça, são os principais elementos de foco nos estudos do Laboratório de Fundição.

1.) Modelagem Numérica e Física de Processos de Fundição/Solidificação

    Essa linha de pesquisa estuda os processos de fundição, e de modo geral os processos que envolvam o fenômeno da solidificaçãoem termos numéricos e físicos. A análise dos transientes térmicos, mudanças de fase, formação da morfologia e crescimento da microestrutura, contração do metal na interface molde/metal e os efeitos associados ao transporte de calor e de massa, são alguns dos principais elementos observados nos processos estudados. Objetiva-se o levantamento de correlações numéricas que determinem as condições para a ocorrência de:

A) Efeitos de Ordem Macroestrutural, como: Efeitos da interface metal/molde; formação de poros; mudança de fase com alterações de volume; contração de solidificação e formação de rechupe; formação de bolhas ou aumento da viscosidade com a queda da temperatura e retenção de bolhas internas; enchimento incompleto do molde; porosidade central e/ou localizada em peças de geometria complexa; influência da convecção na mudança de fase; efeitos das propriedades térmicas do molde e do lubrificante (desmoldante); defeitos macroestruturais sob a influência de impurezas na liga; arraste de escória; influência do superaquecimento no metal líquido.

B) Efeitos de Ordem Microestrutural, como: Distribuição do tamanho de grão; formação da morfologia dendrítica e de microporosidades; homogeneização das propriedades da liga ao longo da peça; redistribuição homogênea de soluto; defeitos de ordem microestrutural causados sob a influência de impurezas na liga; dependência das propriedades físicas com a temperatura; variação do coeficiente de microsegregação; efeitos relacionados à região intermediária ou zona pastosa em ligas binárias; influência do superaquecimento na microestrutura da peça.

Palavras chave da linha de pesquisa no LAFUN: Modelagem Numérica, Método de Diferenças Finitas, Método de Elementos Finitos, Equação a Diferencial Parcial, Malha Numérica, Solução Iterativa, Programação Numérica, Solução Inversa, Simulação, Inteligência Artificial, Controle Automático.

2.) Processos de Solidificação

    Essa linha de pesquisa estuda de forma prática e experimental os processos que geram produtos a partir do metal líquido, ou seja ocorrem por solidificação. Busca-se estabelecer uma compreensão dos diferentes processos da industria, no que concerne a melhoria da qualidade com a redução ou isenção dos defeitos oriundos em cada tipo de processamento. Essa melhoria de qualidade é observada com a atuação direta no fenômeno da solidificação. Entre os processos estudados, citam-se como principais: Os processos deLingotamento Contínuo (Ferrosos e Não-Ferrosos), os processos de Injeção sob Altas e Baixas Pressões (Die Casting, Squeeze Casting, Gravidade, Molde permanente, outros), os processos de Fundição (Areia, Lost Foam, Investment Casting, outros), os processos de Purificação de Metais (Fusão Zonal, Bridgman, Stockbarger, Czochralski, outros), e os processos Near-Net-Shape. Essa linha de pesquisa objetiva o levantamento de correlações práticas que determinem as condições para o controle dos processos e, focaliza o aumento de processamento com a redução de insumos energéticos.

Palavras chave da linha de pesquisa no LAFUN: Solidificação, Fundição, Lingotamento Contínuo, Near-Net-Shape, Análise Térmica, Estrutura Bruta de Fusão, Purificação de Metais, Fundição sob Pressão.

3.) Correlação entre Propriedade Processamento e Microestrutura em Materiais Metálicos

    Essa linha de pesquisa estuda a correlação entre a formação da microestrutura observada nos produtos metálicos, oriundos dos mais diferentes processos de transformação, com as características mecânicas, elétricas e térmicas finais observadas nos produtos. De modo geral, como exemplo, pode-se observar que um projeto mecânico qualquer, deve exigir características mecânicas específicas para uma peça, e em muito casos, características mecânicas localizadas em regiões específicas de uma mesma peça. Entretanto, as condições mecânicas que uma peça ou um componente mecânico irá apresentar em serviço, dependem fundamentalmente das características internas da estrutura do material que compõe esse componente. No caso dos metais, a estrutura interna de qualquer componente pode ser alterada por meio de uma série de processos, os quais, podem ser resumidos em dois grandes grupos: aqueles que incluem a aplicação de temperatura e aqueles que incluem a aplicação de tensão. Entre os diferentes processos que determinam a estrutura final dos produtos, encontram-se os processos de transformação de fase sólido/líquido e sólido/sólido aplicados em materiais ferrosos e não ferrosos. Nessa linha de pesquisa, o LAFUN busca determinar correlações entre a composição química e formação de fases que alteram a estrutura mecânica de peças da industrial metal-mecânica.

Palavras chave da linha de pesquisa no LAFUN: Ensaios Mecânicos, Transformação de Fase, Propriedades Mecânicas, Tratamentos Superficiais.