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Dissertação de Mestrado
Documento
Autor
Nome completo
Alexandre Dutra Golanda
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Lorena, 2017
Orientador
Banca examinadora
Shigue, Carlos Yujiro (Presidente)
Candioto, Katia Cristiane Gandolpho
Cioffi, Maria Odila Hilário
Ribeiro, Sebastiao
Título em português
Preparação e caracterização de compósitos abrasivos resinoides reforçados com alumina reciclada
Palavras-chave em português
Abrasivo
Alumina
Compósito abrasivo
Reciclagem
Resina fenólica
Resumo em português
A iminente escassez de recursos naturais e de fontes energéticas não renováveis são forças motrizes para a adoção de práticas sustentáveis. Dentre os processos industriais que fazem uso intensivo de recursos naturais, estão os que utilizam processos de usinagem baseados em ferramentas abrasivas para desbaste, esmerilhamento, corte, entre outros. A partir deste panorama geral, é possível enxergar a necessidade de estudar os processos de usinagem com ferramentas abrasivas a fim de aumentar a compreensão sobre eles e de torná-los sustentáveis. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é avaliar, por meio do comportamento mecânico de compósitos abrasivos resinoides, o potencial de reciclagem de grãos de alumina oriundos de ferramentas abrasivas. No presente trabalho, foi estudada a preparação e caracterização de compósitos abrasivos resinoides reforçados com grãos alumina reciclada e virgem. Uma das aluminas recicladas é oriunda de rebolos e discos de corte resinoides, outra alumina é oriunda de rebolos vitrificados, e a última, composta por alumina branca, é recuperada de rebolos vitrificados refugados ou usados. As amostras de grãos de alumina reciclada e a de grãos de alumina marrom virgem foram caracterizadas por meio das técnicas de fluorescência de raios X (FRX), difratometria de raios X (DRX), microscopias óptica (MO) e eletrônica de varredura (MEV). Corpos de prova de compósitos utilizando os quatro tipos de alumina foram preparados por meio da mistura, prensagem e tratamento térmico de grãos de alumina e resinas fenólicas resol e novolaca. Por fim, os compósitos foram caracterizados por meio das técnicas de calorimetria exploratória diferencial (DSC), módulo elástico por excitação por impulso, impacto Izod, flexão em quatro pontos, análise térmica dinâmico-mecânica (DMTA), dureza por Sand Blasting Penetration (SBP), porosidade pelo método de Arquimedes e microscopias óptica e eletrônica de varredura. Os resultados dos ensaios mecânicos mostraram que os compósitos de alumina reciclada apresentaram depreciação em todas as propriedades estudadas em relação ao compósito de alumina virgem, exceto a resistência ao impacto Izod, no qual todas as amostras apresentaram baixa resistência. A razão desta baixa resistência ao impacto deveu-se à estrutura formada pelo grão de alumina, ligante (resina fenólica) e porosidade, na qual a baixa proporção de resina fenólica (10% m.) foi a responsável pelo resultado. Por outro lado, a causa da depreciação nas propriedades mecânicas apresentadas pelos compósitos de alumina reciclada foi a menor concentração em alumina e a presença de impurezas oriundas da produção das ferramentas abrasivas. Neste caso, o compósito de alumina branca reciclada apresentou melhores resultados das propriedades mecânicas em relação aos compósitos de alumina oriunda de rebolos vitrificados e os de alumina oriunda de rebolos e discos resinoides. Concluindo, o potencial de reciclagem dos grãos de alumina oriundos de ferramentas abrasivas visando o seu reaproveitamento no processo de fabricação destas ferramentas é limitado pela sua pureza, de modo que se no processo de reciclagem dos grãos for aumentada a concentração de alumina haverá possibilidade de seu reaproveitamento.
Título em inglês
Preparation and characterization of resin bonded abrasives composites reinforced with recycled alumina
Palavras-chave em inglês
Abrasive
Abrasive composite
Alumina
Phenolic resin
Recycle
Resumo em inglês
The imminent scarcity of natural resources and nonrenewable energy sources are driving forces for the adoption of sustainable practices. Among the industrial processes that make intensive use of natural resources, there are those that use machining processes based on abrasive tools for roughing, grinding, cutting, among others. From this general panorama, it is possible to see the need to study the machining processes with abrasive tools in order to increase the understanding about them. Thus, the objective of this work is to evaluate, through the mechanical behavior of resin-bound abrasive composites, the recycling potential of alumina grits from abrasive tools. In the present work, the preparation and characterization of resinoid abrasive composites reinforced with recycled and virgin alumina grits was studied. One of the recycled aluminas comes from resin-bound grinding wheels and thin wheel cut-off discs, another alumina comes from vitrified grinding wheels, and the latter, composed of white alumina, is recovered from scrapped or used glazed grinding wheels. The samples of recycled alumina grits and virgin brown alumina grits were characterized by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF), X-ray diffractometry (XRD), optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM). Composite test bodies using the four types of alumina were prepared by mixing, pressing and heat treatment of alumina grits and resol and novolak phenolic resins. Finally, the composites were characterized by differential scanning calorimetry (DSC), impulse excitation elastic modulus, Izod impact, four-point flexing, dynamic-mechanical thermal analysis (DMTA), Sand Blasting Penetration hardness (SBP), porosity by the Archimedes method and optical and scanning electron microscopy. The results of the mechanical tests showed that the recycled alumina composites presented depreciation in all the studied properties in relation to the virgin alumina composite, except the Izod impact resistance, in which all the samples presented low resistance. The reason for this low impact strength was due to the structure formed by the alumina grit, binder (phenolic resin) and porosity, in which the low proportion of phenolic resin (10% m) was responsible for the result. On the other hand, the reason for the depreciation in the mechanical properties presented by the recycled alumina composites was the lower concentration in alumina and the presence of impurities from the production of the abrasive tools. In this case, the recycled white alumina composite presented better mechanical properties in relation to alumina composites from vitrified grinding wheels and those from alumina from grinding wheels and resinoid disks. In conclusion, the recycling potential of the alumina grits from abrasive tools aiming at their reuse in the process of manufacturing these tools is limited by their purity, so that if in the grit recycling process the alumina concentration increases it will make possible its reuse.
 
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EMD17002_C.pdf (3.82 Mbytes)
Data de Publicação
2017-11-20
 
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