Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração
https://tecnologiammm.com.br/doi/10.4322/2176-1523.1584
Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração
Especial ABM Week 2017

DEVELOPMENT AND CONSTRUCTION OF A CENTRIFUGE FOR MATERIALS PROCESSING IN HIGH ACCELERATIONS

DESENVOLVIMENTO E CONSTRUÇÃO DE UMA CENTRÍFUGA PARA SOLIDIFICAÇÃO DE MATERIAIS EM ALTAS ACELERAÇÕES

Plínio Ivo Gama Tenório; Filipe Estevão Freitas; Pedro Tiago Barnabé Lomas; Irajá Newton Bandeira; Rafael Cardoso Toledo; Chen Ying An

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Abstract

Different accelerations, larger or smaller than Earth’s gravity, can influence the materials solidification process. In order to study these effects in metallic alloys and semiconductors, a research centrifuge was developed at the Associated Laboratory of Sensors and Materials of the National Institute of Space Research (LABAS / INPE). The equipment aims to study the materials solidification both under high accelerations and also at the launching conditions of the VSB-30 sounding rocket, which reaches 180 RPM (revolutions per minute) during upward flight. This launcher was used to perform microgravity experiments in previous laboratory work. This paper presents the design, the component fabrication and the centrifuge assembly.

Keywords

Centrifuge; Solidification; High gravity.

Resumo

Diferentes acelerações, maiores ou menores que a gravidade terrestre, podem influenciar no processo de solidificação dos materiais. A fim de estudar esses efeitos em ligas metálicas e semicondutores, foi desenvolvida uma centrífuga para pesquisas, no Laboratório Associado de Sensores e Materiais do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (LABAS/INPE). O equipamento tem como objetivo de estudar a solidificação de materiais em altas acelerações e também sob as condições simuladas do lançamento do foguete VSB-30, que atinge cerca de 180 RPM (rotações por minuto) durante o voo ascendente. Este veículo foi utilizado pelo LABAS para realização de experimentos de solidificação de materiais em ambiente de microgravidade. O trabalho tem por objetivo de apresentar o projeto, a fabricação de componentes e a montagem da centrífuga.

Palavras-chave

Centrifuga; Solidificação; Alta gravidade; Macrogravidade.

Referências

1 Walter HU, editor. Fluid sciences and materials science in space: a european perspective. Berlin: Springer; 1987.

2 Chen YA, Russo LC, Ribeiro MF, Bandeira IN. A low cost centrifuge for materials processing in high gravity. In: Regel LL, Wilcox WR. Centrifugal materials processing. New York: Plenum Press; 1997. p. 115-119.

3 Dhindaw BK. Solidification under microgravity. Sadhana. 2001;26(1-2):59-69.

4 Chirita G, Soares D, Silva FS. Advantages of the centrifugal casting technique for the production of structural components with Al–Si alloys. Materials & Design. 2008;29(1):20-27.

5 Kurz W, Fisher DJ. Fundamental of solidification. 4th. ed. Switzerland: Trans Tech Publications; 1998. 305 p.

6 Bárczy P, Solyóm J, Regel L. Solidification of Al-Al3Ni(Cu) eutectics at high gravity. Journal of Crystal Growth. 1992;119(1-2):160-166.

7 Regel LL, Wilcox WR. Materials processing in high gravity. New York: Plenum Press; 1994.

8 Friedrich J, Müller G. Convection in crystal growth under high gravity on a centrifuge. In: Regel LL, Wilcox WR. Centrifugal materials processing. New York: Plenum Press; 1997. p. 17-28

9 Limin J, Zhimin L, Daming X, Jingjie G. Effects of centrifugal forces and casting modulus on structures and mechanical properties of Ti-6Al-4V Alloy. Rare Metal Materials and Engineering. 2016; 45(3):581-587.

10 Freitas FE, Toledo RC, Poli AKS, An CY, Bandeira IN. The influence of high gravity in PbSn eutectic alloy. In: Anais do 21º Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais; 2014 Novembro 9-13; Cuiabá, Brasil. São Paulo: Metallum; 2014. p. 6551-6557.

11 Tenório PIG, Toledo RC, Freitas FE, Fumachi EF, Bandeira IN, An CY. Desenvolvimento de uma centrífuga para solidificação de ligas eutéticas em macrogravidade. In: Anais do VI Workshop em Engenharia e Tecnologia Espaciais; 2015 Agosto 19-20; São José dos Campos, Brasil. São José dos Campos: INPE; 2015.

12 Ferro RM, Ferreira WG, Calenzani AFG. Estado da arte: análise dinâmica de estruturas de aço suportes de máquinas rotativas. In: Anais do XI Simpósio de Mecânica Computacional; II Encontro Mineiro de Modelagem Computacional; 2014 Maio 28-30; Juiz de Fora, Brasil. Juiz de Fora: Universidade Federal de Juiz de Fora; 2014.

13 WEG. W22 motor elétrico trifásico – catálogo técnico mercado brasileiro. Jaraguá do Sul: WEG S.A.; 2016.

14 WEG. Manual do usuário WEG: inversor de frequência CFW-08. Jaraguá do Sul: WEG S.A.; 2009. 213 p.

15 An CY, Boschetti C, Ribeiro MF, Toledo RC, Freitas FE, Bandeira IN. Performance of a solidification furnace developed for sounding rockets. Microgravity Science and Technology. 2011;23(4):427-432.

16 An CY, Boschetti C, Ribeiro MF, Toledo RC, Freitas FE, Castilho FF et al. Solidification furnace for microgravity experiments on sounding rockets. Journal of Aerospace Technology and Management. 2012;4:237-240.

17 Toledo RC. Estudo da solidificação de ligas metálicas eutéticas em ambiente de microgravidade [tese]. São José dos Campos: INPE; 2013.

18 An CY, Toledo RC, Boschetti C, Ribeiro FM, Bandeira IN. Solidification of lead tin and lead telluride eutectic alloys in microgravity. Microgravity Science and Technology. 2014;25(5):267-273. http://dx.doi.org/10.1007/s12217-013-9348-7.

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