Mestrado em Engenharia de Materiais
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Navegando Mestrado em Engenharia de Materiais por Assunto "Aço elétrico (Propriedades Magnéticas)"
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Item Análise das propriedades magnéticas de aços elétricos de grão não-orientadode diferentes tamanhos de grão(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2023-05-08) Matos, Lucas Carlos Soares de; Santos, Merela de Castro; Rocco, Daniel Leandro; http://lattes.cnpq.br/1028283049134193; http://lattes.cnpq.br/0671607095176669; http://lattes.cnpq.br/2207771679679792; Meireles, Leonel Muniz; Almeida, Adriano Alex deAços elétricos são cada vez mais empregados na sociedade, demonstrando serem indispensáveis em vários setores, especialmente no mercado crescente dos veículos elétricos. Eles são materiais ferromagnéticos geralmente compostos por ferro e silício ou ferro e alumínio, e devem apresentar resistividade elétrica suficiente para que se alcance as menores perdas magnéticas durante o uso. As perdas magnéticas são um importante parâmetro de controle de qualidade dos aços elétricos, visto que elas podem limitar a eficiência dos mesmos, e se não controladas, podem aumentar a demanda energética em motores e transformadores, promovendo o desperdício energético. A perda magnética total é composta por três perdas: histerese (Ph), parasita (Pp) e em excesso (Pe). A fim de analisar as propriedades magnéticas, dois aços de grão não-orientado, M350-50A e M530-54A, de diferentes tamanhos de grão, foram estudados. A análise por microscopia óptica apontou para tamanhos de grão médio de 81 e 59 mícrons, respectivamente. Através do histeresímetro Brockhaus, curvas de histerese dos materiais foram obtidas. Após análise, a perda total mensurada apresentou uma diferença de 14% a 1,5 T e 15% a 1 T entre os dois aços, sendo o aço de menor tamanho de grão, M530- 54A, o que apresentou as maiores perdas. Ajustes matemáticos utilizando a metodologia de separação de perdas de Bertotti foram realizados para as frequências de 3 a 100 Hz. Foi percebido que o comportamento de Ph, Pp e Pe foi semelhante nos dois aços, sendo que Ph foi a mais predominante das perdas até 0,9 T, e acima dessa indução, Pp se tornou a maior das três perdas até 1,5 T. Análises das perdas foram feitas em função das frequências e induções e diversos gráficos foram plotados. Ainda dentro das propriedades magnéticas, a remanência dos dois aços foi idêntica, considerando o erro experimental de 2%, enquanto a coercividade foi diferente em todos intervalos de frequências de 3 a 2000 Hz, tanto a 1 T quanto a 1,5 T. Isso mostra que a anisotropia desempenha um papel fundamental em ambos os aços. Por fim, o pico de permeabilidade relativa do aço M350-50A foi maior que o aço concorrente para todas frequências. Com os resultados alcançados foi possível estabelecer discussões sobre a microestrutura dos aços elétricos e suas propriedades magnéticas.Item Estudo comparativo das propriedades mecânicas e magnéticas de aços elétricos de grão não-orientado à base de Fe-Si e Fe-Al(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2023-08-11) Alvim, Marta Barbosa; Rocco, Daniel Leandro; http://lattes.cnpq.br/1028283049134193; http://lattes.cnpq.br/9187193994156844; Meireles, Leonel Muniz; Costa, Fernendo de SouzaAços elétricos são um tipo especial de aço, com grande importância na indústria siderúrgica. Esses aços são muito aplicados em motores e transformadores, sendo largamente consumidos devido ao magnetismo ser uma forma eficiente de transformação de eletricidade em movimento mecânico. Destacam-se duas famílias de aços elétricos, os GOs (grão orientado) e os GNOs (grão não-orientado). Neste estudo, dois aços elétricos semiprocessados de grão não-orientado, um com composição química à base de Fe-Si e outro à base de Fe-Al, foram investigados quanto às perdas magnéticas e propriedades mecânicas, nas condições como recebidos e após tratamento térmico. Os aspectos microestruturais foram obtidos via microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura com auxílio da técnica EBSD. As propriedades mecânicas foram avaliadas por ensaios de tração e dureza. Já as propriedades magnéticas, como magnetização de saturação, permeabilidade e as componentes das perdas (parasita, histerética e em excesso) foram obtidas em um amplo intervalo de frequência (10–400Hz/10–60Hz) e de polarização máxima (0,1–1,5T), através de ensaio Epstein, por meio de um equipamento fabricado pela Brockhaus. O tamanho de grão médio da amostra à base de Fe-Si, após tratamento térmico foi de aproximadamente 68µm, enquanto da amostra Fe-Al foi de 128µm. Na análise de inclusões, o material com base Fe-Si apresentou melhores resultados, sendo a densidade de inclusões de 68,5 inclusões/mm2 , contra uma densidade de 102,3 inclusões/mm2 da amostra ao Fe-Al. Em propriedades mecânicas, o tratamento térmico promoveu a diminuição dos valores de limite de escoamento e resistência, resultados que propiciam melhora na estampabilidade das lâminas após o corte. Comparando os dois aços, o aço Fe-Si apresentou maior valor de dureza, devido maior teor de carbono presente na amostra. Os diferentes resultados obtidos, tiveram reflexos nas propriedades magnéticas, tanto na avaliação das componentes das perdas em separado, como nas perdas totais, sendo que a amostra ao Fe-Si apresentou maiores perdas em frequências até 200Hz, e acima deste valor, as maiores perdas foram da amostra ao Fe-Al. Com os resultados foi possível estabelecer discussões importantes sobre os aspectos microestruturais e composição química sobre as propriedades mecânicas e magnéticas.Item Estudo da influência do processo de corte por cisalhamento nas propriedades magnéticas e mecânicas das chapas de aço silício GNO N030-16(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2024-05-03) Ferreira, Jandir Caetano; Rocco, Daniel Leandro; Silva Neto, Almir; http://lattes.cnpq.br/9638508781178425; http://lattes.cnpq.br/1028283049134193; http://lattes.cnpq.br/1998187985982026; Luiz, Valmir Dias; Silva Neto, João Trajano daOs aços elétricos de grão não orientado (GNO) são parte importante do núcleo de motores dos veículos elétricos ou híbridos, sendo esses, integrantes de um mercado que cresce exponencialmente e movimenta milhões de dólares por ano. Para aplicações em motores, esse aço é submetido a um processo de corte que pode ser feito por cisalhamento em guilhotina ou estampagem, que promove alterações estruturais na chapa provocadas pelo corte mecânico. O ajuste inadequado da folga de corte entre as lâminas da guilhotina ou entre matriz e estampo aumenta a área afetada pelo corte e as perdas magnéticas do aço, reduz a eficiência eletromagnética e aumenta os custos associados à aplicação. A fim de estudar a influência da folga de corte e da quantidade de cortes sobre as perdas magnéticas, amostras com 30 mm de largura de um aço GNO foram recortadas em duas e em quatro partes, gerando tiras com larguras de 15 mm e 7,5 mm, respectivamente. Uma guilhotina foi utilizada para este trabalho e as folgas de 0,01 mm e 0,03 mm foram ajustadas. As regiões de corte das lâminas foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de elétrons retroespalhados (EBSD) e microdureza, e tiveram suas propriedades magnéticas avaliadas. O MEV mostrou que o corte produz uma deformação plástica na região próxima à borda que se estende até 118 µm para o interior do material, quando a folga é maior. Os resultados das análises magnéticas indicaram que as perdas magnéticas totais foram maiores em todos os cenários de indução e frequência quando se empregou a folga de 0,03 mm em comparação a de 0,01 mm. Quando comparada a evolução das perdas em relação ao número de cortes, a 1 T e 400 Hz, foi verificado que a lâmina segmentada em quatro partes de 7,5 mm apresentou 45% mais perdas que a lâmina não segmentada (30 mm), enquanto para a mesma polarização e a 60 Hz, houve 39% de diferença. Sendo assim, frequências mais altas, mais segmentações da lâmina e folgas de corte maiores produziram maiores perdas. Parâmetros como coercividade (Hc), remanência (Jr) e permeabilidade relativa (µr) também foram consideravelmente afetados negativamente. Mediante análise das componentes das perdas, foi observado que a perda por histerese foi significativamente mais afetada que a parasita e em excesso, portanto, o presente trabalho mostra o papel fundamental das deformações plásticas sobre as propriedades magnéticas do material, indicando que o corte provoca mudanças na estrutura cristalina da chapa, e compromete o acoplamento magnético entre os átomos magneticamente ativos daquela região, o que reduz o desempenho dos aços elétricos.Item Influência do tratamento térmico de recozimento sobre as propriedades magnéticas do aço GNO NO30-16 após o corte(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2024-04-25) Cardoso Júnior, Ailson; Meireles, Leonel Muniz; Rocco, Daniel Leandro; http://lattes.cnpq.br/1028283049134193; http://lattes.cnpq.br/1163431376059357; http://lattes.cnpq.br/8077859418812839; Luiz, Valmir Dias; Antoniazzi, Igor de Souza LanaCom a crescente demanda mundial por energia elétrica, é muito importante a otimização de equipamentos elétricos e a utilização de materiais que melhorem a sua eficiência buscando-se um melhor aproveitamento energético e a consequente redução no consumo de energia. Diante desse cenário, os aços elétricos são materiais largamente utilizados na indústria, principalmente na construção de motores e transformadores, que são os principais responsáveis pelo funcionamento dos equipamentos elétricos, devido às suas boas propriedades magnéticas. No entanto, vale ressaltar que os aços elétricos, sejam de Grão Orientado (GO) ou de Grão Não Orientado (GNO), apresentam perdas energéticas, ainda que em menor escala que os demais tipos de aços, e que suas propriedades magnéticas dependem das diferentes condições adotadas para o processamento dos mesmos. Neste trabalho, foi realizado um estudo submetendo-se amostras de aço GNO laminado a frio ao corte mecânico e, posteriormente, a tratamentos térmicos de recozimento a 700 °C, 800 °C e 900 °C. Deste modo, considerando a influência do processamento mecânico sobre as propriedades magnéticas e estruturais de aços elétricos GNO, este trabalho investiga os efeitos do tratamento térmico em relação às perdas magnéticas por histerese, excesso e parasita, bem como nas propriedades mecânicas. Para tanto, foi aplicada no desenvolvimento deste projeto a análise da microestrutura das amostras de aços elétricos GNO através de ensaios de Microscopia Óptica, Microdureza e Microscopia eletrônica de varredura com auxílio da técnica EBSD. As propriedades magnéticas, como perdas magnéticas totais, permeabilidade e as componentes das perdas foram obtidas através de dados do ensaio magnético em chapa única. Os resultados de microscopia óptica revelam que o tratamento térmico não só influenciou nos tamanhos de grãos das amostras analisadas, mas também no alívio das tensões mecânicas dentro da rede cristalina. Na análise de microdureza, o material tratado à 900 °C apresentou valores superiores de dureza próxima a borda de corte do aço em relação aos dos aços tratados a 700 °C e 800 °C. Em relação às perdas magnéticas, o tratamento a 700 °C foi altamente eficaz e influenciou significativamente os componentes de perdas, sendo as perdas por excesso e histeréticas as mais impactadas pelo tratamento. A análise EBSD se mostrou eficiente ao apontar uma redução mais significativa na distorção dos grãos durante o tratamento térmico de recozimento a 700 °C, corroborando com os resultados obtidos pelo ensaio magnético. Este estudo contribui para a compreensão do papel crucial do tratamento térmico no processamento de um aço GNO. A análise aprofundada dessas mudanças fornece informações valiosas para otimizar o comportamento mecânico e magnético do aço GNO em aplicações práticas.