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1.5. Konu İle İlgili Yapılan Çalışmalar

1.5.3. Ebeveyn-Öğretmen İlişkileri İle İlgili Araştırmalar

Foram realizados quatro projetos de experimento para a camada de NiCr.

Os parâmetros avaliados no primeiro projeto de experimento foram: • Densidade Volumétrica de Energia (DE);

• Distância entre o bocal da tocha e o substrato (Dd); • Taxa de Alimentação (Ta);

• Vazão de gás de Arraste (Va).

Os intervalos nos quais estes parâmetros foram variados, foram determinados através da revisão bibliográfica e dos valores recomendados pelo fabricante do pó.

Para avaliar o efeito de cada um destes parâmetros sobre a propriedade do recobrimento construiu-se um projeto fatorial do tipo 24-1

IV (8 experimentos com quatro pontos centrais; cada parâmetro foi variado em dois níveis, com pontos centrais).

A propriedade escolhida para se verificar a melhor condição de recobrimento foi a aderência avaliada através de testes de tração, pois as propriedades que estão sendo mais desejadas para a camada de ligação são elevação da adesão e resistência a corrosão e esta espécie de ensaio nos dá uma resposta rápida e eficiente para a avaliação da adesão apresentada pelo recobrimento.

Para a definição dos níveis da taxa de alimentação procedeu-se uma calibração para o alimentador de pó. Três níveis de vazão de gás de arraste foram estabelecidos através dos parâmetros definidos pela METCO. Mediu-se então a taxa de alimentação do pó (g/s) para valores de taxa de injeção nestes níveis pré-estabelecidos de vazão do gás de arraste. Estas medidas foram

realizadas com o auxílio de um cronômetro, um balão volumétrico e uma balança com precisão de 0,01g.

Também foi necessária a determinação do passo que deveria ser utilizado no torno (porta-amostra), para a obtenção de um recobrimento de espessura uniforme. Para isto, procedeu-se da seguinte forma:

• Mantendo-se a tocha e a chapa (substrato) em uma posição fixa, procedeu- se a deposição por um intervalo de tempo de dois minutos;

• Após o revestimento a chapinha foi preparada metalograficamente, na face perpendicular à deposição, e seu perfil foi medido;

• Dessa forma foi possível a determinação do passo adequado, considerando-se um passo como sendo a largura do perfil no qual 90% das partículas se encontravam depositadas, como mostrado na figura 4.1.

Substrato

Substrato

Perfil da

Camada

Figura 4.1. Desenho esquemático de um perfil.

Os níveis dos parâmetros que foram estudados foram definidos como os seguintes:

Densidade de energia: 19,4J/cm3, 17,2J/cm3 e 14,8J/cm3.

Distância entre a pistola e o substrato: 100mm, 110mm e 120mm. Taxa de alimentação do pó: 1,0g/s, 1,5g/s e 2,0g/s.

Vazão do gás de arraste: 3,2l/min, 4,3l/min e 5,2l/min.

A tabela IV.1, mostra as condições de deposição para este primeiro projeto de experimento.

Para todas as amostras produzidas, foram avaliadas a massa, a espessura e a rugosidade antes e após o processo de aspersão. Foram produzidas duas amostras para ensaio de tração de cada uma das condições de deposição.

Tabela IV.1 . Condições de deposição para o primeiro projeto de experimento do NiCr

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

I (A) 450 450 280 420 440 300 380 300 380 400 430 410 Ar (SLM) 28,5 28,5 28,5 28,5 28,5 28,5 28,5 28,5 28,5 28,5 28,5 28,5 H2 (SLM) 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5

20 19 15 17 17 14 17 15 18 15 20 20 DE (J/cm3) + + - 0 0 - 0 - 0 - + + 120 120 100 110 110 100 110 120 110 120 100 100 Dd (mm) + + - 0 0 - 0 + 0 + - - 3,2 5,2 5,2 4,3 4,3 3,2 4,3 3,2 4,3 5,2 5,2 3,2 Va (SLM) - + + 0 0 - 0 - 0 + + - 1 2 2 1,5 1,5 1 1,5 2 1,5 1 1 2 Vpó (g/s) - + + 0 0 - 0 + 0 - - + VD (m/s) 0,22 0,22 0,22 0,22 0,22 0,22 0,22 0,22 0,22 0,22 0,22 0,22 t (s) 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 I: corrente ajustada; Ar: fluxo de gás primário (Argônio); H2: fluxo de gás secundário (Hidrogênio); DE: densidade volumétrica de energia; Dd: distância do bocal da tocha ao substrasto; Va: vazão do gás de arraste; Vpó: taxa de alimentação do pó; VD: velocidade de deposição; t: tempo de deposição por passo.

Os cálculos da densidade volumétrica de energia foram realizados imediatamente antes da deposição, para que, quando necessário, pudessem ser realizadas alterações na corrente utilizada, a fim de se corrigir o valor da densidade de energia. Os valores apresentados, na tabela IV.1, já são os valores corrigidos e utilizados na produção das amostras. Considerando-se a variação da densidade de energia ao longo do processo de deposição, foi estipulada uma faixa de tolerância de 5%. Sendo assim os valores de DE aceitos foram os seguintes: DEmáximo de 20,4 a 18,4; DEintermediário de 18,0 a 16,3 e DEmínimo de 15,5 a 14,1.

O projeto de experimentos foi constituído de doze combinações distintas dos parâmetros de recobrimento. Uma décima terceira combinação dos parâmetros

de recobrimento também foi utilizada, que é aquela referente aqueles parâmetros sugeridos pela METCO (fornecedora do equipamento e dos pós de deposição), tabela IV.2.

Tabela IV.2 . Condições indicadas pela METCO para a deposição do pó 43C- NS

I

(A) (SLM) Ar (SLM) H2 (J/cmDE 3) %H2 (mm) Dd (SLM) Va (g/s) Vpó (m/s) VD (s) t 500 47,2 2,4 16 5 100 a

150 4 2,5 0,84 20

I: corrente ajustada; Ar: fluxo de gás primário (Argônio); H2: fluxo de gás secundário (Hidrogênio); DE: densidade volumétrica de energia; Dd: distância do bocal da tocha ao substrato; Va: vazão do gás de arraste; Vpó: taxa de alimentação do pó; VD: velocidade de deposição; t: tempo de deposição por passo.

Depois de recobertas, as amostras foram coladas, a outro corpo de prova semelhante, utilizando-se a cola DP-460 da 3M e ensaiadas no equipamento INSTRON 4482 a uma velocidade de deslocamento da garra de 0,8 mm/min. Através deste ensaio pode-se determinar a adesão por tração dos recobrimentos produzidos.

Com os resultados obtidos no ensaio de tração, e com a utilização de um Software estatístico pode-se determinar os fatores que influenciam a adesão dos recobrimentos, e os níveis destes fatores que produzem um melhor resultado. O programa utilizado foi o MINITAB.

Realizou-se, então, um segundo projeto de experimento, no qual foram avaliados os seguintes parâmetros: vazão do gás de arraste e proporção de hidrogênio no gás de plasma. Para isto, utilizou-se um projeto de experimento 22, com dois pontos centrais. As condições de deposição estão mostradas na tabela IV.3. A resposta foi novamente avaliada através de ensaios de adesão

por tração.

Tabela IV.3 . Condições de deposição para o segundo projeto de experimento do NiCr 1 2 3 4 5 6 I (A) 360 420 420 360 370 450 Ar (SLM) 25,5 27 28,5 25,5 27 28,5 4,5 3 1,5 4,5 3 1,5 H2 (SLM) + 0 - + 0 - DE (J/cm3) 20 20 20 20 20 20 Dd (mm) 120 120 120 120 120 120 3,2 4,3 5,2 5,2 4,3 3,2 Va (SLM) - 0 + + 0 - Vpó (g/s) 1 1 1 1 1 1 VD (m/s) 0,22 0,22 0,22 0,22 0,22 0,22 t (s) 20 20 20 20 20 20

I: corrente ajustada; Ar: fluxo de gás primário (Argônio); H2: fluxo de gás secundário (Hidrogênio); DE: densidade volumétrica de energia; Dd: distância do bocal da tocha ao substrato; Va: vazão do gás de arraste; Vpó: taxa de alimentação do pó; VD: velocidade de deposição; t: tempo de deposição por passo.

No terceiro projeto de experimento, foram avaliados os seguintes parâmetros: vazão total do gás de plasma e velocidade de deposição. A finalidade deste projeto de experimento foi a cobertura das duas variáveis restantes que não haviam sido avaliadas nos demais projetos de experimento. Aqui, foi construído um projeto de experimentos do tipo 22 com um ponto central. As

condições de deposição estão apresentadas na tabela IV.4.

Tabela IV.4 . Condições de deposição para o terceiro projeto de experimento do NiCr 1 2 3 4 5 I (A) 400 360 450 400 480 Ar (SLM) 34 25,5 42,5 25,5 42,5 H2 (SLM) 6 4,5 7,5 4,5 7,5 DE (J/cm3) 18 20 21 20 20 40 30 50 30 50 VTG 0 - + - + Dd (mm) 120 120 120 120 120 Va (SLM) 5,2 5,2 5,2 5,2 5,2 Vpó (g/s) 1 1 1 1 1 0,5 0,22 0,22 0,84 0,84 VD (m/s) 0 - - + + t (s) 20 20 20 20 20

I: corrente ajustada; Ar: fluxo de gás primário (Argônio); H2: fluxo de gás secundário (Hidrogênio); DE: densidade volumétrica de energia; VTG: vazão total de gás de plasma; Dd: distância do bocal da tocha ao substrato; Va: vazão do gás de arraste; Vpó: taxa de alimentação do pó; VD: velocidade de deposição; t: tempo de deposição por passo.

Foi realizado, ainda, um quarto projeto de experimento na tentativa de se avaliar os efeitos na adesão do recobrimento dos parâmetros: densidade de energia, proporção de hidrogênio no gás de plasma e da interação entre estes dois parâmetros. Para este projeto de experimentos não utilizou-se pontos

centrais. As condições de deposição utilizadas neste projeto de experimento estão mostradas na tabela IV.5.

Tabela IV.5 . Condições de deposição para o quarto projeto de experimento do NiCr 1 2 3 4 I (A) 360 260 450 320 Ar (SLM) 25,5 25,5 28,5 28,5 4,5 4,5 1,5 1,5 H2 (SLM) + + - - 20 14 20 15 DE (J/cm3) + - + - % H2 15 15 5 5 Dd (mm) 120 120 120 120 Va (SLM) 3,2 3,2 3,2 3,2 Vpó (g/s) 1 1 1 1 VD (m/s) 0,22 0,22 0,22 0,22 t (s) 20 20 20 20

I: corrente ajustada; Ar: fluxo de gás primário (Argônio); H2: fluxo de gás secundário (Hidrogênio); DE: densidade volumétrica de energia; VTG: vazão total de gás de plasma; Dd: distância do bocal da tocha ao substrato; Va: vazão do gás de arraste; Vpó: taxa de alimentação do pó; VD: velocidade de deposição; t: tempo de deposição por passo.

4 . 1 . 3 . Projeto de experimento para a camada intermediária de