Orientador: Amauri Garcia

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica

Resumo: O presente trabalho apresenta um equipamento otimizado que foi projetado e construido com a finalidade de purificar materiais pelo processo de fusão zonal. 0 material de partida para o desenvolvimento experimental desse processo foi o estanho em dois níveis de pureza : comercial, o qual foi...

Resumo: O presente trabalho apresenta um equipamento otimizado que foi projetado e construido com a finalidade de purificar materiais pelo processo de fusão zonal. 0 material de partida para o desenvolvimento experimental desse processo foi o estanho em dois níveis de pureza : comercial, o qual foi previamente pré-purificado por destilação à vácuo e o eletrolitico, o qual não sofreu nenhum tratamento antes da fusão zonal. A utilização do estanho teve como objetivo não somente testar a eficiência do equipamento desenvolvido, mas, também de determinar as condições ótimas de purificação desse material e as técnicas e métodos para a sua caracterização. Foi pesquisada a correlação das medidas de dureza e composição química durante a caracterização do estanho purificado por fusão zonal, e por técnicas micrográficas, um critério para a avaliação do grau de pureza de materiais, através da estabilidade da interface sólido-liquido. A comparação das curvas de distribuição do soluto, obtidas experimentalmente, com as curvas teóricas, cujos resultados tiveram origem no programa computacional desenvolvido neste trabalho, baseado num método matemático modificado, revelou boa concordância entre os valores teóricos e experimentais. Finalmente é apresentada neste trabalho a proposta de monitoração em tempo real do processo de fusão zonal com o objetivo de redução de tempo de processamento e custos operacionais. Os parâmetros que deverão ser monitorados via uma interface entre o microprocessador e os variadores de velocidade e potência do equipamento de fusão zonal são: velocidade de avanço da interface sólido-líquido, tamanho da zona líquida e gradiente térmico no líquido

Abstract: This work presents the optimization of a zone melting equipment. Tin was used as the standard material for checking the apparatus performance with two different grades of purity: commercial previously purified by vacuum distillation and electrolytic without any additional treatment. The...

Abstract: This work presents the optimization of a zone melting equipment. Tin was used as the standard material for checking the apparatus performance with two different grades of purity: commercial previously purified by vacuum distillation and electrolytic without any additional treatment. The correlation between microhardness and solute concentration after zone melting, as well as microstructure and solid/liquid interface stability were used as techniques of purity characterization. The experimental results of solute distribution after zone melting were compared with theoretical predictions furnished by a numerical model developed in this work, and a good agreement was observed. Finally, a proposition for minimizing the total time of the zone melting process is presented. It is based on parameters like speed of displacement of solid/liquid interface, length of liquid zone and thermal gradient in liquid, wich are continuously monitored through a correlation of computer calculations and equipment control