Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2831.pdf: 5342536 bytes, checksum: 4ea55078bbccb857c397ec3f245910c0 (MD5) Previous issue date: 2009-08-12 / Universidade Federal de Minas Gerais / Solid-state joining techniques such as Friction Stir Welding (FSW) are a natural choice to produce weld low heat input, limited slight distortion and low microstructural and mechanical degradation. Great effort has currently been devoted to the joining of Al-Cu-Mg and the Al-Mg-Si alloys because of their high strength, improved formability, and application in airframe structures. FSW is a continuous, hot shear, autogenous process involving a non-consumable and rotating tool plunged between two abutting workpieces. Classical or single sided friction stir welds utilize a steel backing bar, to support the workpieces but also to prevent material loss from the join. The backing bar plays an important role in heat transfer from the joint or stir zone, which can influence the weld microstructure as well as the consolidation of material in the root of the join. The influence of backing bar material on stir zone formation has been poorly investigated in the literature. This study aims at investigating issues concerning heat transfer and plastic deformation within the stir zone of friction stir welded aircraft aluminum alloys. This study has provided clear evidence that heat transfer conditions differ in accordance to alloy type (composition), process parameters during FSW and backing bar material. The influence of heat flow on mechanical properties and microstructural characteristics of the friction stir welded joints is primarily in response to the alloys resistance to plastic deformation. Thus this is the main cause why slip or stick occurs during contact of the tool with material in viscoplastic flow. For the FSW of the 2024-T351 alloy a slip condition dominates, while in the case of friction stir welds produced in the 6013-T6 alloy stick occurs in the interface of tool. / O processo de soldagem FSW promove a formação de juntas de alta qualidade. As soldas produzidas no estado sólido geram menor aporte térmico e, como consequência, reduzem alterações microestruturais e degradações das propriedades mecânicas associadas aos ciclos térmicos durante a soldagem. Entre os principais parâmetros de processo, as velocidades de rotação e avanço da ferramenta e a força axial são fundamentais para o controle da transferência de calor para o material. Assim, para o melhor entendimento das variáveis que governam o processo, foi realizado estudo acerca das condições térmicas de geração, fluxo e extração de calor e de deformação plástica em chapas das ligas do sistema Al-Mg-Si 6013-T6 e Al- Cu-Mg 2024-T351 soldadas por FSW. Foram utilizados três diferentes materiais que compõem o backing bar, de condutividade térmica distinta: aço, cobre e cerâmica. A principal função do backing é influenciar a transferência de calor e restringir a perda de material na raiz da junta, contribuindo para alterações microestruturais e a consolidação da solda. Foram discutidas a relação e a influência do backing na formação das zonas termomecanicamente deformadas pelo processo FSW, uma vez que o tema é pouco referido na literatura. Foi evidenciado que a extração e a direção do fluxo de calor variam em função da condutividade térmica do material do backing. O comportamento mecânico da junta soldada também foi influenciado pela transferência de calor durante o processo. Para a soldagem da liga 2024-T351, a formação da lente de soldagem, sem a presença de defeitos, esta associada a baixas velocidades de rotação da ferramenta. O escoamento viscoplástico durante o processamento termomecânico difere em função da resistência a deformação plástica do material: para ligas com elevada resistência ligas da série 2xxx é formada uma interface de escorregamento entre o material e a ferramenta. Enquanto que para ligas que se deformam facilmente ligas da série 6xxx a interação material/ferramenta se dá por adesão.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3208.pdf: 5827738 bytes, checksum: 5abb591b495a83ca8efab983e7636bb5 (MD5) Previous issue date: 2006-03-31 / Universidade Federal de Sao Carlos / The aeronautic industry has been studying the FSW (Friction Stir Welding) process since its development by TWI (The Welding Institute), in 1991. Nowadays it has been used in the airplanes fuselage of the Eclipse Aviation Co. and in non structural parts of the Airbus A380, in recent times started. Thus, the knowledge on welding of aeronautic aluminum alloys is very important to give safety in the use of the process and to development of new possibilities of joints for these alloys. Dissimilar welding allows some freedom on project design i.e. possibilities to join materials with different properties. The challenge of this work is to join materials with different mechanical properties using FSW, which is based on mechanical deformation. For this aim, dissimilar joints, 2024-T351 to 6056-T4 and 7075-T76 to 6056-T4, have been welded. The rotational speed was maintained constant and the travel speed was variable. The best parameters were identified according to the final quality of the welds after microstructural analyses and mechanical properties evaluation (tensile and microhardness tests). The analyses of the thermal cycles and forces developed during the weld, and the evaluation of the quality weld determine the best parameters that can produce a better combination between heat input and the best weld quality. It is concluded that the mechanical properties of the dissimilar joints improve with increasing weld travel speed and when the 6056 alloy is placed in the advancing side of the joint. / O processo de soldagem FSW (Friction Stir Welding) vem sendo estudado pela indústria aeronáutica desde seu desenvolvimento pelo TWI (The Welding Institute) em 1991. Atualmente, está sendo utilizado na fuselagem dos aviões da empresa Eclipse Aviation Co. e em partes não estruturais do A380 da Airbus, lançado recentemente. Desta forma, o estudo da soldagem das ligas de alumínio aeronáuticas por esse processo se faz muito importante na garantia da segurança e do desenvolvimento de novas possibilidades de união entre essas ligas. A soldagem dissimilar permite aos projetistas maior liberdade na criação de seus projetos, possibilitando a união de materiais de diferentes propriedades num mesmo componente. O desafio deste trabalho é unir ligas de diferentes propriedades mecânicas por um processo de soldagem, cujo princípio de união é a deformação mecânica. Para tanto, foram soldadas juntas dissimilares das ligas 2024-T351 e 6056-T4 e das ligas 7075-T76 e 6056-T4. Na soldagem, a rotação da ferramenta foi mantida constante e a velocidade de soldagem variável. Os parâmetros utilizados foram avaliados através da qualidade final das soldas obtidas. A qualidade das soldas, por sua vez, foi analisada pela microestrutura resultante, via microscopia ótica, e pelas propriedades mecânicas, via ensaios de tração e microdureza. A análise dos ciclos térmicos desenvolvidos durante a soldagem e das forças imprimidas durante o processo, aliados à avaliação das soldas, permitem determinar os parâmetros de processo, que resultem numa combinação ótima de menor aporte térmico e melhor qualidade de solda. Concluiu-se que as propriedades mecânicas das juntas dissimilares melhoram com o aumento da velocidade de soldagem e com o posicionamento da liga menos resistente mecanicamente (6056) no lado de avanço da ferramenta.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3808.pdf: 4533470 bytes, checksum: e6a8ff3aa0ac549522b76998ae9fbbba (MD5) Previous issue date: 2011-02-17 / Universidade Federal de Sao Carlos / Aluminum alloys have low density and high corrosion resistance, and because of that this alloys are being increasingly used in aircraft industry. However, a downside of this alloys is its weldability in fusion process, which can generate defects such as H2`s porosity and formation of high temperatures cracks limiting its applicability. Seeking an alternative process, it was developed a solid state welding process called Friction Stir Welding - FSW. The main advantage of this process is that welding occurs at a temperature below the melting temperature of the material, eliminating defects from solidification. Since its invention, the FSW gets world attention, because structural alloys with difficult weldability showed excellent results metallurgical and mechanical after welding. Therefore, in this study the aluminum alloy AA2139 was welded by FSW, a structural alloy with a high potential for aerospace applications due to good combination of strength and fatigue and fracture toughness. Thus, it was evaluated the mechanical and metallurgical behavior of aluminum alloy AA2139 under different conditions of heat treatment, T3 and T8. The microstructural features were investigated using optical and electron microscopy (SEM and TEM) as well as the mechanical behavior was determined by bending testing, microhardness profiles, conventional tensile testing (including system analysis of deformation - ARAMIS) and tensile testing using micro-samples and also the temperature measurements were performed during welding. The results showed that welds in alloy AA2139-T3 and AA2139-T8 may show different results, even using the same tool and the same welding parameters. Moreover, the temperature reached during welding affects the precipitation in the welded region which determines the performance of the weld. / As ligas de alumínio apresentam baixa densidade e alta resistência à corrosão, por isso estão sendo cada vez mais utilizadas nas indústrias aeronáuticas. No entanto, as ligas de alumínio podem gerar defeitos como porosidade por H2 e formação de trincas a altas temperaturas em processos de soldagem que envolve fusão, limitando a sua aplicabilidade. Visando um processo alternativo, foi desenvolvido um processo de soldagem no estado sólido denominado Friction Stir Welding - FSW. A principal vantagem deste processo é que a soldagem ocorre a uma temperatura abaixo da temperatura de fusão do material, o que elimina defeitos provenientes da solidificação. Desde a sua invenção, o FSW obtém atenção mundial, já que ligas estruturais de difícil soldabilidade apresentaram excelentes resultados metalúrgicos e mecânicos após a soldagem. Por este motivo, neste estudo foi soldado por FSW a liga de alumínio AA2139, uma liga estrutural com alto potencial para aplicações aeroespaciais devido à boa combinação entre resistência mecânica e a fadiga e tenacidade a fratura. Para tanto, foram avaliados o comportamento mecânico e metalúrgico desta liga de alumínio AA2139 em condições diferentes de tratamento térmico, T3 e T8. Os aspectos microestruturais foram investigados usando-se de microscopia ótica e eletrônica (MEV e MET), assim como o comportamento mecânico foi determinado através de ensaios de dobramento, perfis de microdureza, ensaio de tração convencional (incluindo sistema de análise de deformação - ARAMIS) e ensaio de tração usando-se micro-amostras e por fim medições de temperatura foram realizadas durante as soldagens. Os resultados obtidos mostraram que soldas na liga AA2139-T3 e AA2139-T8 apresentam resultados distintos, mesmo utilizando a mesma ferramenta e os mesmos parâmetros de soldagem. Além disso, a temperatura atingida durante a soldagem influencia a precipitação na região soldada a qual determina o desempenho da solda.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4523.pdf: 3127884 bytes, checksum: 0b9ec904d385579d733c82c3ab88c11b (MD5) Previous issue date: 2012-08-17 / Universidade Federal de Minas Gerais / The great potential of magnesium alloys on reducing structural weight and therefore contributing with energy efficiency of transportation facilities has mainly attracted the automotive and aeronautic industries. The difficulty of joining such materials is one of the biggest challenges to overcome, expanding opportunities for solid state welding technologies. This work was carried out to study the feasibility of joining AZ31 magnesium alloy by friction spot welding (FSpW) process. The purpose was to evaluate the influence of the process parameters on microstructure and mechanical properties of the welded joints, as well as to comprehend the fracture behaviors of the welds under shear loading and to optimize the welding process. The joints were produced in overlap configuration through different combinations of parameters, which were established by statistical methods for design of experiments, and later submitted to mechanical and metallurgical characterization. For assessing the failure mechanisms, modeling and simulation of stress distribution around the weld during lap shear test were performed. The results confirmed the possibility of joining AZ31 alloy through FSpW, as well as the superiority when compared to friction stir spot welding (FSSW) process. Although the change on the tool profile had shown a significant effect over the process parameters and weld strength, the maximum load values demonstrated the robustness of the welding process. Microstructural regions exhibited an enhanced level of uniformity, with the exception of recrystallized zone. Mechanical behavior presented a strong dependence on metallurgical features arising from the flow of plasticized material, which were identified as bonding lines and hook, as well as the condition of material stirring. The flexural loading associated to the inaccurate alignment of the welded specimen emerged as an operational variable, also influencing the crack propagation path. / O enorme potencial das ligas de magnésio em reduzir o peso estrutural e, desse modo, contribuir com a eficiência energética dos meios de transporte tem atraído principalmente as indústrias automotivas e aeronáuticas. A dificuldade de união destes materiais é um dos maiores desafios a ser superado, ampliando as oportunidades para as tecnologias de soldagem no estado sólido. Neste trabalho foi realizado o estudo da viabilidade de união da liga de magnésio AZ31 pelo processo de soldagem por fricção por ponto (FSpW). O propósito foi avaliar a influência dos parâmetros de processo sobre a microestrutura e as propriedades mecânicas das juntas soldadas, além de compreender os comportamentos de fratura das soldas submetidas a um esforço de cisalhamento e otimizar o processo de soldagem. As juntas foram produzidas em configuração de sobreposição por diferentes combinações de parâmetros, as quais foram estabelecidas por metodologias estatísticas de planejamento de experimentos, e posteriormente submetidas à caracterização mecânica e metalúrgica. Para a avaliação dos mecanismos de falha, foi realizada a modelagem e a simulação da distribuição de tensões ao redor da junta durante o ensaio de cisalhamento por tração. Os resultados comprovaram a possibilidade de união da liga AZ31 pelo processo FSpW, bem como a superioridade em relação à técnica de soldagem por fricção e mistura por ponto (FSSW). Embora a mudança no perfil da ferramenta tenha mostrado um efeito significativo sobre os parâmetros de processo e a resistência mecânica da solda, os valores máximos de carga evidenciaram a robustez do processo de soldagem. As zonas microestruturais mostraram um nível acentuado de uniformidade, com exceção da zona recristalizada. O comportamento mecânico apresentou uma forte dependência em relação aos perfis metalúrgicos decorrentes do fluxo de material plastificado, os quais foram identificados como linhas de união e cunha, bem como da condição de mistura do material. A carga de flexão associada ao alinhamento do corpo de prova surgiu como uma variável operacional nos ensaios de cisalhamento, também influenciando o caminho de propagação de trinca.

Distorções geométricas em partes metálicas unidas através de soldagem a arco elétrico são consequências inerentes ao processo devido ao elevado fluxo de calor necessário para fusão dos metais de base e adição (quando houver). Embora inevitáveis, estas distorções podem ser reduzidas ou eliminadas através do prévio conhecimento do comportamento da junta de acordo com energia aplicada, características geométricas, propriedades do material, entre outros fatores, possibilitando assim a redução de custos com possíveis retrabalhos por meio de alterações de projeto ou ações que as previnam durante a soldagem. Este trabalho utilizou a metodologia de Projeto de Experimentos para avaliar o efeito da energia de soldagem, espessura da aba e espessura da alma na distorção angular em juntas de filete soldadas pelo processo MIG/MAG com modo de transferência curto-circuito. Foi aplicada a Análise de Variância para as distorções angulares das amostras e identificou como significativo o efeito linear da energia de soldagem, o efeito quadrático da espessura da aba e a interação dos fatores energia de soldagem e espessura da aba na distorção angular de juntas de filete. Observou-se mínimas distorções para a combinação de maior energia de soldagem e menor espessura de aba, sendo mínimas também as distorções angulares para a combinação de menor energia de soldagem e maior espessura de aba, independente da espessura da alma para as condições estudadas. Através das macrografias das amostras, identificou-se que razão entre a área total do metal de solda e espessura da aba que gera maior distorção angular é aproximamente 5, com menores distorções angulares para valores inferiores e superiores a esse. Através de um modelo numérico, demonstrou-se que o gradiente de temperatura na aba da junta não determina a máxima distorção angular, e sim a máxima temperatura atingida na superfície inferior da aba, com máxima distorção angular obtida para a amostra que atingiu aproximadamente 425 ºC em ponto na superfície inferior da aba e paralelo à margem do cordão. Por fim, para distorções angulares em função da razão entre a energia de soldagem conduzida pela aba e espessura de aba ao quadrado, observou-se que a distorção angular é crescente até atingir 15,00 J/mm³, e menores distorções angulares para relações superiores a esse valor. / Welding deformation on metallic parts joined by electric arc welding are inherent consequences of the process due to the high heat flux required for melting the base and filler metals (when used). Although unavoidable, these deformations can be reduced or eliminated through prior knowledge of joint behavior in accordance with applied heat input (welding energy), geometric characteristics, material properties, among other factors, thus reducing costs with possible rework through design changes or actions that prevent them during welding. This work uses a methodology proposed by Experimental Design theories to evaluate the effect of heat input, flange thickness and web thickness on angular distortion in fillet joints welded by the GMAW process with short-circuit transfer mode. Was applied Analysis of Variance for the angular distortions of the test specimens and there are significant the linear effect of heat input, the quadratic effect of flange thickness and the interaction of heat input and flange thickness on the angular distortion of fillet joints, observing minimum distortion for the combination of higher heat input and lower flange thickness, and also angular distortions for the combination of lower heat input and higher flange thickness, regardless of the thickness of the web are minimal. Through the macrographs of the samples, it was identified that the ratio of a region of the weld metal to the flange thickness that generates the greatest angular distortion is approximately 5, with smaller angular distortions for lower values and higher than that. Through a numerical model, it has been shown that the temperature gradient in the flange does not determine the maximum angular distortion, but the maximum temperature reached in the lower surface of the flange, with maximum angular distortion obtained for the sample that reached approximately 425ºC in point on the surface bottom of the flange and parallel to the edge of the weld bead. Finally, for angular distortions as a function of the ratio between the heat input conducted by the flange and the squared flange thickness, it was observed that the angular distortion is increasing until reaching 15,00 J/mm³, and smaller angular distortions for higher relations to this value.

O principal objetivo deste trabalho foi apresentar o projeto, o desenvolvimento, a caracterização e a aplicação de um novo dispositivo híbrido gerador de plasma. Este dispositivo consiste em uma tocha de plasma híbrida, a qual é caracterizada pela formação simultânea de dois arcos plasmas, em apenas um dispositivo, que geram um jato de plasma com elevada densidade de energia. Esta tocha é proveniente da união de dois processos geradores de plasma: Plasma Não-Transferido e Propulsor Magnetoplasmadinâmico. A tocha de plasma híbrida desenvolvida no Laboratório de Soldagem & Técnicas Conexas foi submetida aos seguintes testes: testes iniciais de funcionamento para verificar possíveis problemas de projeto e limites de operação da tocha; testes experimentais para caracterização da tocha de plasma híbrida, os quais consistiram em determinar as curvas características de tensão e corrente, o comprimento do jato de plasma, a distribuição de temperatura do jato de plasma expulso para fora da câmara, e a força propulsora resultante do jato de plasma; e testes de aplicação da tocha de plasma híbrida em processos de fabricação, tais como soldagem, corte e endurecimento superficial. Com base nos resultados obtidos para os testes de funcionamento do dispositivo, alguns problemas de isolamento elétrico e térmico foram encontrados e resolvidos. Quanto aos resultados dos testes de caracterização, os parâmetros de funcionamento da tocha de plasma híbrida apresentaram influência significativa sobre as curvas características de tensão e corrente, os comprimentos do jato de plasma, as forças propulsoras resultantes e as distribuições de temperatura. Os resultados obtidos nos testes de aplicação do dispositivo em processos de fabricação foram satisfatórios, isto é, foi possível realizar soldagens, cortes e endurecimento superficial com a tocha de plasma híbrida. Contudo, um novo dispositivo gerador de plasma foi desenvolvido para aplicações em processos de fabricação, porém novos estudos devem ser realizados para encontrar melhores parâmetros e assim conseguir soldagem, corte e endurecimento superficial com excelentes qualidades. / The main objective of this work was to present the project, development, characterization and application to a new hybrid plasma generator device. This device consists of a hybrid plasma torch that is characterized by the simultaneous formation of two plasma arcs in only one device, generating a plasma jet with high energy density. This torch arises from the union of two different plasma processes: Plasma Non-transferred and Magnetoplasmadynamic Thruster. The hybrid plasma torch developed in the Welding & Related Techniques Laboratory was submitted to the following trials: trials of operation to identify possible design problems and operations torch limits; trials to characterization of hybrid plasma torch that determined the characteristics curves of voltage and current, the length, the temperature distribution, and the thruster of the plasma jet; and application trials of hybrid plasma torch in manufacturing process, such as welding, cutting and hardening surface. Based at initial operation trials results with the device, some electrical and thermal insulation problems were found and solved. Concerning the results of the characterization trials, the hybrid plasma torch parameters had a significant influence over the voltage and current curves, the lengths of the plasma jet, the resultant thrusters and the temperature distributions. The results obtained in manufacturing process application trials were satisfactory, i.e. was possible to carry out welding, cutting and hardening surface with the hybrid plasma torch. However, a new plasma generated device was developed for application in manufacturing processes, but further studies should be performed to find the best parameters to acquire excellent qualities of welding, cutting and hardening surface.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / The overlay welding is a way for manufacture of materials that need specific properties on the surface. Typically, a low level of dilution is required to minimize the chemical changes that modify the overlay properties. The standard ISO 10423 establishes means for assessing the quality for the alloy AWS ER NiCrMo-3, that set a suitable overlay to severe conditions of corrosion those clads that have until 5% wt of iron content in the fusion zone, while for applications of moderate corrosion the criteria is required iron content until 10% wt. However, it is not known what quality criteria should be applied for coatings using noble alloys such as alloy AWS ER NiCrMo-14. The aim of this study was evaluate the effect of dilution on the microstructure, microsegregation and corrosion resistance of AWS ER NiCrMo-14 alloy overlay welded by GTAW cold wire feed process. Each clad was welded on ASTM A36 steel by GTAW process with the addition of a single cold wire layer of alloy AWS ER NiCrMo-14. The microstructure was characterized by scanning electron microscopy (SEM) and have not identified significant changes to the variation of dilution. It was observed on all overlays a &#947;-CFC matrix with dispersed precipitates in interdendritic regions. The microsegregation of the overlays was measured by energy dispersive of X-ray spectroscopy (EDS) chemical composition analysis, which showed that the Fe incorporation potential into the solid (k > 1) increased for increments in dilution. The Mo showed a high potential to segregate to liquid and your coefficient k increased with increments in dilution. The Cr and W showed a small drop in k partition coefficient with increases in the dilution. The precipitates were characterized by X-ray diffraction (XRD), EDS analysis using the transmission electron microscopy (TEM) and SEM and electron diffraction analysis. It were identified the phases &#963;, &#956; and P. The overlays were subjected to the corrosion test according to ASTM G48 C method to obtaining the critical pitting temperature (TCP) of each clad. The overlay with dilution of about 6% supported the maximum temperatures stipulated by the standard, 85 ÂC. While clads with dilutions of about 12% and 13% showed 55ÂC and 50ÂC TCP, respectively. Other overlays with dilutions over 20% failed in 45 ÂC. The corrosion mechanism apparently was initiated along solidification grain boundaries and/or in the interface between the precipitates and the matrix. / A soldagem de revestimentos à uma alternativa para a fabricaÃÃo de materiais que necessitam de propriedades especificas em sua superfÃcie. Normalmente, busca-se um baixo nÃvel de diluiÃÃo para minimizar as variaÃÃes quÃmicas que alteram as propriedades do revestimento. A norma ISO 10423, estabelece um critÃrio de qualidade para a liga AWS ER NiCrMo-3, que define um revestimento apto a condiÃÃes de corrosÃo severas aqueles com uma concentraÃÃo de atà 5% de Fe na zona fundida, jà para aplicaÃÃes de corrosÃo mais branda à recomendado um teor de ferro de atà 10%. No entanto, nÃo hà critÃrios de qualidade para revestimentos de ligas mais nobres como a liga AWS ER NiCrMo-14. O objetivo do presente estudo foi avaliar o efeito da diluiÃÃo sobre a microestrutura, a microssegregaÃÃo e a resistÃncia a corrosÃo dos revestimentos da liga AWS ER NiCrMo-14 depositados pelo processo TIG com a adiÃÃo de arame frio. Os revestimentos foram depositados sobre um substrato de aÃo ASTM A36 com uma Ãnica de liga AWS ER NiCrMo-14. A microestrutura foi caracterizada por microscopia eletrÃnica de varredura (MEV) e nÃo foram identificadas alteraÃÃes significativas com a variaÃÃo da diluiÃÃo. Foram observados em todos os revestimentos uma matriz &#947;-CFC com precipitados dispersos nas regiÃes interdendrÃticas. A microssegregaÃÃo foi avaliada por medidas de composiÃÃo quÃmica de energia dispersiva de raios X (EDS), que revelaram um aumento no potencial de incorporaÃÃo ao sÃlido (k > 1) com o acrÃscimo da diluiÃÃo para o Fe. Jà o Mo segregou para o lÃquido (k < 1) em nÃveis maiores com o aumento da diluiÃÃo. O Cr e o W apresentaram uma pequena queda no coeficiente de partiÃÃo k com o aumento da diluiÃÃo. Os precipitados foram caracterizados por difraÃÃo de raios X, anÃlises quÃmica de EDS utilizando a microscopia eletrÃnica de transmissÃo (MET) e MEV e por difraÃÃo de elÃtrons (MET). Foram identificadas fases &#963;, &#956; e P. Os revestimentos foram submetidos ao ensaio de corrosÃo segundo o mÃtodo C da norma ASTM G48 para a obtenÃÃo da temperatura crÃtica de pites (TCP) de cada revestimento. O revestimento com diluiÃÃo de aproximadamente 6% suportou a temperatura mÃxima estipulada pela norma, 85ÂC. Jà os revestimentos com diluiÃÃes de aproximadamente 12% e 13% apresentaram TCP de 55 e 50ÂC, respectivamente. Os demais revestimentos com diluiÃÃes acima de 20% falharam na temperatura de 45ÂC. O mecanismo de corrosÃo aparentemente deu inÃcio pelos contornos de grÃos de solidificaÃÃo e/ou na interface matriz/precipitados.

This study aimed to investigate the similar welding of several ferritic and austenitic stainless steels (AISI 304L, AISI 316L, AISI 410S and AISI 444) by the friction stir welding process (FSW), evaluating operational and metallurgical aspects to produce joints without defects. The FSW welding of four materials in this study was performed at the Helmholtz-Zentrum Geesthacht (Germany) due to the establishment of a cooperation agreement with the Universidade Federal do CearÃ. The welding parameters range were based on papers found in literature, for the other kinds of stainless steel, different this study, changes the parameters were changed to determine an acceptable combination of surface finish, absence of cracks and good penetration. The better welding conditions based on surface finish and defects free for each welded steels were subjected to mechanical evaluation through tensile test, bending test and microhardness test. In the same way, for the better welded conditions, samples were extracted to metallographic preparation and evaluated by light microscopy and scanning electron microscopy. The results from microscopy techniques allows the correlation between microstructure with the microhardness profiles, as well as the causes of low mechanical properties for same welds by the identification of defects in the stir zone such, as voids and lack of penetration. The ferritic stainless steels welds showed the best results in mechanical assessment due to grain refinement that occurred in the stir zone and thermomechanical affected zone. The calculation of equivalent heat input showed that for stainless steel AISI 304L and AISI 410S, higher values of heat input determine the highest incidences of chromium carbide precipitation and other possible deleterious phases in the stir zone, however DL-EPR technique and mechanical testing have shown that it is possible to weld the stainless steels by FSW process with excellent corrosion resistance and good mechanical properties. / Este trabalho teve como objetivo, investigar a soldagem similar de diversos aÃos inoxidÃveis ferrÃticos e austenÃticos (AISI 304L, AISI 316L, AISI 410S e AISI 444) pelo processo friction stir welding (FSW), avaliando aspectos operacionais e metalÃrgicos para a produÃÃo de juntas sem defeitos. A soldagem FSW dos quatro materiais em estudo foi realizada no Helmholtz-Zentrum Geesthacht (Alemanha) devido ao estabelecimento de um acordo de cooperaÃÃo com a Universidade Federal do CearÃ. Os parÃmetros de soldagem foram baseados em trabalhos anteriores, para outros tipos de aÃos inoxidÃveis, diferentes deste estudo, e a variaÃÃo realizada na busca de parÃmetros que determinassem uma combinaÃÃo entre acabamento superficial aceitÃvel, ausÃncia de trincas e boa penetraÃÃo. As melhores condiÃÃes soldadas para cada aÃo, com base no acabamento superficial e na ausÃncia de defeitos, foram submetidas a avaliaÃÃo das propriedades mecÃnicas atravÃs dos ensaios de dobramento, microdureza e traÃÃo. Da mesma forma, para as melhores condiÃÃes soldadas, amostras foram extraÃdas para preparaÃÃo metalogrÃfica e avaliadas por microscopia Ãtica e microscopia eletrÃnica de varredura. Os resultados da anÃlise microscÃpica possibilitaram a correlaÃÃo entre microestrutura com os perfis de microdureza, bem como as causas do baixo desempenho mecÃnico para os aÃos inoxidÃveis austenÃticos, com a identificaÃÃo de defeitos na zona de mistura, tais como vazios e falta de penetraÃÃo. Os aÃos inoxidÃveis ferrÃticos apresentaram os melhores resultados na avaliaÃÃo mecÃnica devido ao intenso refino de grÃo que ocorreu na zona de mistura e na zona termomecanicamente afetada. O cÃlculo do aporte tÃrmico equivalente mostrou que para os aÃos inoxidÃveis AISI 304L e AISI 410S, elevados valores de aporte tÃrmico determinam maiores incidÃncias de precipitaÃÃo de carbonetos de cromo e de outras possÃveis fases deletÃrias na zona de mistura, entretanto a tÃcnica EPR-DL e os ensaios mecÃnicos comprovaram que à possÃvel soldar os aÃos inoxidÃveis pelo processo FSW com excelente resistÃncia a corrosÃo e boas propriedades mecÃnicas.

O objetivo deste trabalho é analisar a influência dos parâmetros de um sistema mecanizado de soldagem, composto por uma tocha TIG e outra MAG em tandem, sobre a geometria do cordão de solda resultante. Os resultados obtidos foram comparados com soldas realizadas pelos processos TIG e MAG operando isoladamente. Os testes foram executados por meio de simples deposição de cordões sobre chapas de aço ao carbono AISI 1010 com espessura de 6,3 mm. Os parâmetros analisados foram: corrente de soldagem e distância da ponta do eletrodo até a peça no processo TIG, velocidade de alimentação de arame e tensão do arco no processo MAG, além de velocidade de soldagem e distância entre as tochas. Os cordões de solda foram executados em um dispositivo de soldagem mecanizado, que permite a variação da velocidade de soldagem, distância da ponta do eletrodo TIG e a distância entre as tochas. Os ajustes de corrente e tensão de soldagem foram feitos em duas fontes de potência separadas, ambas do tipo transformador-retificador, uma para cada tocha, devido às diferentes curvas características de cada processo. Através do projeto de experimento fatorial fracionado, foram avaliados os efeitos de dois níveis, um mínimo e outro máximo, mais quatro réplicas dos seus níveis intermediários, resultando em 20 experimentos para cada processo de soldagem. Os valores dos resultados finais indicam uma diferença ao utilizar uma tocha TIG para pré-aquecer o material base, porém, estatisticamente, essa diferença não é significativa entre os processos TIG e MAG em tandem e MAG convencional para a faixa de parâmetros de soldagem adotada. / This study aims to investigate the influence of process parameters of a mechanized welding system, comprising a GTAW torch and a GMAW torch in tandem configuration, on the geometry of the resulting weld bead, performed using GTAW and GMAW welding processes in tandem. The results were compared with weld beads performed by conventional GTAW and GMAW welding processes. The tests were conducted performing bead-on-plate deposits over AISI 1010 6,3 mm thick carbon steel plates. GTAW current, GMAW wire feed speed, GTAW arc length, GMAW voltage, welding speed and the distance between GTAW and GMAW torches were the analyzed parameters. The weld beads were performed in a mechanized welding bench, which allows the variation of speed, distance between torches and arc length of the GTAW torch. Current and voltage adjustments were made in two separate transformer-rectifier power sources, one for each welding torch, due to their different characteristic curves of each process. Through the fractional factorial design of experiment, the effects of two different levels for each parameter were analyzed, plus four replicates of the average values of these levels, resulting in 20 experiments for each welding process. The results show a difference on the weld bead geometry using a GTAW torch to preheat the base metal, however, this difference is not statistically significant between GTAW and GMAW welding process in tandem and GMAW welding process for the adopted range of welding parameters.

Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-07-03T20:00:28Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Edson Fernando Pereira.pdf: 3759684 bytes, checksum: aecd63155e338d9837273dd65dbfcf7d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-03T20:00:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Edson Fernando Pereira.pdf: 3759684 bytes, checksum: aecd63155e338d9837273dd65dbfcf7d (MD5) Previous issue date: 2017-01-26 / Na indústria naval as operações de soldagem são controladas por procedimentos específicos, que produzem soldas de qualidade, que reduzem as deformações, contudo, existe a possibilidade de deformações dimensionais nas estruturas soldadas. Neste contexto, um processo operacional para correção das deformações dimensionais das estruturas é a aplicação do processo de linhas de calor, que devido a sua facilidade de aplicação e versatilidade é mais utilizado nos estaleiros mundiais. Uma lacuna observada na literatura acadêmica é a falta do elo entre o estudo das deformações de soldagem e correções por linha de calor. Pois, existe um grande número de artigos que, estudam deformações por soldagem independente das correções dimensionais aplicando a teoria termo-elástico-plástica. A proposta é o estudo da linha de calor como correção em painéis navais deformados pelo processo de soldagem, onde são abordadas as relações entre as deformações por soldagem e as correções por linhas de calor. A metodologia aplicada está relacionada com experimentos baseados em quatro aspectos básicos: No primeiro, determinação dos parâmetros da aplicação da linha de calor associada ao controle e simulação. Segundo, medição das deformações por solda e medições das correções por linha de calor. Terceiro, a caracterização das microestruturas na zona aquecida por efeitos térmicos das soldas e das linhas de calor. Por fim, as avaliações das relações entre as deformações por soldagem e as correções por linhas de calor. Os principais resultados neste estudo foram à determinação, para a linha de calor, do fluxo térmico, em função da velocidade de deslocamento, das temperaturas dos ciclos térmicos, das microestruturas correspondentes às temperaturas atingidas, das tensões residuais, das deformações residuais em função do tipo de resfriamento e da espessura. Conclui-se que, neste estudo das correções das deformações de soldagem por linhas de calor contribuirão para o desenvolvimento do estado da arte do processo de fabricação na indústria naval brasileira. / In the shipbuilding industry welding operations are controlled by specific procedures which produce quality welds that reduce the distortion, however, there is the possibility of dimensional deformation of the welded structures. In this context, an operational process for correcting the dimensional deformations of the structures is the application of heat lines process, which due to its ease of application and versatility is most used in the world's shipyards. A gap observed in the academic literature is the lack of a link between the study of welding deformation and corrections by line of heat. Because there is a large number of articles which, by an independent study deformations of the weld dimensional corrections applying thermal elastic-plastic theory. The proposal is the study of the heat line as a correction in naval panels deformed by the welding process, which addresses the relationship between the deformation by welding and corrections heat lines. The methodology applied is related to experiments based on four basic aspects: In the first, determination of the heat line of application parameters associated with the control and simulation. Second, measurement of deformation by welding and measurements of corrections per line of heat. Third, the microstructures characterization of the zone heated by thermal effects of welding heat and lines. Finally, assessments of the relationship between the deformation by welding and corrections by lines of heat. The main results of this study were to determine, to the line of heat, heat flow, depending on the travel speed, the temperature of thermal cycles, the corresponding microstructures to temperatures achieved, the residual stresses, the residual strains due to the type of cooling and thickness. So, in this correction study of welding deformation by heat lines will contribute to the development of the art state manufacturing process in the Brazilian naval industry.