Projeto e fabricação de calotas semiesféricas piezocerâmicas para aplicação em hidrofones (2020)
- Authors:
- Autor USP: MORAIS, MATEUS MOTA - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SEM
- DOI: 10.11606/D.18.2020.tde-06062022-104420
- Subjects: VIBRAÇÃO DO SOM; CERÂMICA PIEZELÉTRICA; MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS; SENSOR; ACÚSTICA; PRENSAGEM; USINAGEM
- Keywords: Hidrofone; Prensagem isostática; Usinagem a verde
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: Hidrofones são sensores que convertem a energia das vibrações acústicas subaquáticas em sinal elétrico. Apesar de terem diversas aplicações civis e militares estratégicas, atualmente, hidrofones não são produzidos no Brasil em caráter comercial. Além disso, são de difícil importação quando fornecedores estrangeiros pressupõem uma potencial aplicação militar. Com o objetivo de colaborar com o Instituto de Pesquisa da Marinha (IPqM) no desenvolvimento de hidrofones nacionais que empreguem piezocerâmicas esféricas, este trabalho apresenta o desenvolvimento da fabricação de semiesferas de Titanato Zirconato de Chumbo (PZT) através de prensagem isostática seguida de usinagem a verde. O IPqM definiu como requisitos de projeto: diâmetro externo 100 ± 0,8 ua; espessura 5,9 ± 0,4 ua e densidade alta e homogênea (> 95%). Foi projetado e manufaturado um molde preliminar para prensagem isostática das calotas com 200 MPa. As calotas foram usinadas a verde em uma bancada de usinagem abrasiva CNC. Devido à fina espessura da parede em relação ao diâmetro, havia grande potencial de que gradientes de densidade na peça compactada introduzissem deformações críticas durante a sinterização. Portanto, o processo de prensagem foi simulado pelo método de elementos finitos no software ABAQUS utilizando o modelo constitutivo Drucker-Prager/cap calibrado experimentalmente para o pó de PZT. A simulação previu com grande acurácia as dimensões e a densidade das peças prensadas e auxiliou na execução de umprojeto otimizado do molde. As calotas foram sinterizadas e analisadas no IPqM quanto às dimensões, composição química e microestrutura resultante. Com os dados obtidos, um segundo molde para a prensagem foi fabricado com as dimensões corrigidas. As semiesferas produzidas na segunda versão do molde apresentaram precisão dimensional (diâmetro 99,6 ± 0,2 ua e espessura 5,7 ± 0,1 ua) e alta densidade (97,8%), cumprindo os requisitos de projeto. O trabalho obteve sucesso ao atingir o objetivo de desenvolver e documentar o processo de manufatura de semiesferas ocas de PZT por prensagem isostática e usinagem a verde para aplicação em hidrofones nacionais
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2020
- Data da defesa: 14.02.2020
- Status:
- Artigo publicado em periódico de acesso aberto (Gold Open Access)
- Versão do Documento:
- Versão publicada (Published version)
- Acessar versão aberta:
-
ABNT
MORAIS, Mateus Mota. Projeto e fabricação de calotas semiesféricas piezocerâmicas para aplicação em hidrofones. 2020. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2020. Disponível em: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18163/tde-06062022-104420/. Acesso em: 08 abr. 2026. -
APA
Morais, M. M. (2020). Projeto e fabricação de calotas semiesféricas piezocerâmicas para aplicação em hidrofones (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18163/tde-06062022-104420/ -
NLM
Morais MM. Projeto e fabricação de calotas semiesféricas piezocerâmicas para aplicação em hidrofones [Internet]. 2020 ;[citado 2026 abr. 08 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18163/tde-06062022-104420/ -
Vancouver
Morais MM. Projeto e fabricação de calotas semiesféricas piezocerâmicas para aplicação em hidrofones [Internet]. 2020 ;[citado 2026 abr. 08 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18163/tde-06062022-104420/ - Fabrication of sintered calcium carbonate parts with multiscale porosity: producing artificial rocks for petrophysical studies and other applications
- Fabricação de cerâmicas piezoelétricas semiesféricas por prensagem isostática e usinagem a verde, para aplicação em hidrofones
- Estudo dos parâmetros de sinterização de cerâmicas piezoelétricas hemisféricas a base de PZT I empregadas em transdutores hidroacústicos
- Calibration of powder constitutive model using digital image correlation validated for hollow hemisphere of lead zirconate titanate
- Additive manufacturing of calcium carbonate parts through vat-photopolymerization and sintering in carbon dioxide atmosphere
- Effect of perticle size in the compressibility and density of PZT powder
- Projeto e fabricação de rochas artificiais com controle de porosidade
- Peak-fitting of thermogravimetric curves and identification of kinetic parameters using optimization
- Fabrication and petrophysical characterization of artificial carbonate rocks with multiscale porosity sintered in a CO2 atmosphere
- A review on the rheological behavior and formulations of ceramic suspensions for vat photopolymerization
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