Tese

Projeto e fabricação de calotas semiesféricas piezocerâmicas para aplicação em hidrofones (2020)

• Authors:
  • Morais, Mateus Mota
  • Fortulan, Carlos Alberto (Orientador)
• 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:
  • Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
    Processo FAPESP: 2018/07928-2.
  • Financiamento CNPq
  • Financiamento CAPES
• 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

Informações sobre o DOI: 10.11606/D.18.2020.tde-06062022-104420 (Fonte: oaDOI API)
• Este periódico é de acesso aberto
• Este artigo é de acesso aberto
• URL de acesso aberto
• Cor do Acesso Aberto: gold
• Licença: cc-by-nc-sa

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How to cite

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• 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://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18163/tde-06062022-104420/. Acesso em: 27 dez. 2025.

• 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://www.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 2025 dez. 27 ] Available from: https://www.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 2025 dez. 27 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18163/tde-06062022-104420/

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