O aço ABNT 1045 tem aplicação em diversos componentes utilizados na indústria do petróleo. Devido às condições severas de serviço, a ocorrência de quebras e desgastes nestes equipamentos é freguente. A recuperação é feita utilizando-se um processo de soldagem. Porém, aços com médio teor de carbono exigem cuidados, pois o ciclo térmico de soldagem promove uma microestrutura de elevada dureza e baixa tenacidade. Considerando-se este problema, aplicou-se as Técnicas da Dupla e Tripla Camadas, na soldagem do aço ABNT 1045, com eletrodos revestidos AWS E 7018-1 e AWS E 307-16. Para viabilizar o procedimento de soldagem multipasses os resultados obtidos foram aplicados na execução de juntas do tipo semi-V. Realizou-se o amanteigamento em duas camadas, utilizando-se quatro relações de energia (5/5, 5/10, 10/5, 10/10 kJ/cm) para o eletrodo AWS E 307-16 e cinco (5/5, 5/10, 10/5, 10/10, 10/16 kJ/cm) para o eletrodo AWS E 7018-1. Para o eletrodo inoxidável foi realizado também o amanteigamento com três camadas utilizando-se três relações de energia (5/5/5, 5/10/10 e 10/10/10 kJ/cm). Foi feito o levantamento do perfil de microdureza da ZAC da primeira camada do amanteigamento para cada corpo de prova semi-V. Para avaliar a eficiência da técnica quanto à tenacidade foi realizado o ensaio de impacto Charpy-V da ZAC a temperatura ambiente nas condições como soldado e com TTPS. O entalhe dos corpos de prova Charpy foi posicionado na ZAC-GG da primeira camada a 1 mm da zona de ligação (região mais crítica). Foi realizado, também, ensaio de impacto Charpy no metal de solda, localizando o entalhe na região com maior relação percentual entre as zonas colunar e recristalizada. Concluiu-se que as Técnicas da Dupla e da Tripla Camada mostraram-se eficientes, pois para toda as relações de energias aplicadas, utilizandose os dois tipos de eletrodos, alcançou-se tenacidade semelhante à obtida nos corpos de prova com Tratamento Térmico Pós Soldagem e muito superior a tenacidade do metal de base. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT: In this study, the double and triple layers technique in the ASTM 1045 steel welding was applicad with covered AWS E7018-1 and AWS E307-16 electrodes. Semi-V joints welding were employed in both kinds of technique, and electrode. Buttering with two layers were used with five energy ratios: 5/5; 5/10; 10/5; 10/10 and 10/16 kJ/cm for the AWS E7018-1 electrode. In the case of stainless steel AWS 307-16 electrode, the buttering with two and three layers were used in the following energy ratios: 5/5; 5/10; 10/5; 10/10 and 5/5/5; 5/10/10; 10/10/10. It was determined the cross section HAZ microhardness profile of the first layer of the buttering for each semi-V joint. In order to evaluate the efficiency of the applied technique regarding toughness, it was performed the HAZ Charpy-V impact test at 25ºC in the as welded and after heat treatment conditions. The weld metal Charpy-V toughness in the as welded conditions was also performed at 25ºC. The conclusion of the present study was that the double and triple layer techniques were efficient, since considering all energy ratios applied, using both types of electrodes, the as welded HAZ toughness was similar to values obtained for the HAZ after post welding heat treatment, and much larger than values of the base metal toughness.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Claudinei Franco.pdf: 6129117 bytes, checksum: 6059aaddb2af97db39be8b6299acf549 (MD5) Previous issue date: 2014-10-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The interest for improvements in tribological properties of materials, more specifically in steels with low and medium carbon content are of great importance for mechanical components life time. In this work, thermochemical treatments were carried out on ABNT 1020 and ABNT 1045 steels, in order to compare and evaluate the tribological behavior and also the phases and layers formed, to the different types of treatments which are: boronizing, nitriding and multi component boronizing (also known as duplex treatment). The specific objectives were to plan the different ways of treatment; evaluate and compare the effect of the substrate according to the microstructure, support and interface of the layers formed through the treatments; characterize the wear mechanisms for the different treatments and compare the results of both materials. The thermochemical treatments were carried out, using as basis previous works performed by the powder metallurgy research group. Boronizing and nitriding treatments were carried out by solid means, multi component boronizing treatment was performed in two ways: in the first one, boronizing was followed by nitriding (BN) and the in the second one, nitriding was followed by boronizing (NB). These duplex treatments were performed with the same conditions of time and temperature used for nitriding and boronizing treatments. Pin-on-disk sliding wear tests were performed using WC-Co (hard metal) balls as counter body. Through the test it was possible to evaluate the tribological behaviour. Friction coefficient, volume of removed material and wear mechanisms were determined. The microhardness of the formed layers was measured at the surface and on the cross section of the specimens. X-ray diffraction was used to confirm the formed compounds on nitriding, boronizing and boron-nitriding (duplex) treatments. The results showed an increase in the hardness of the surface layer and a reduction in the amount of removed material (volume) in all thermochemical treatments comparing with the condition of non-treated samples. Regarding the tribological behavior, by evaluating the thermochemically treated samples, the nitrided samples of ABNT 1020 presented the highest amount of removed material (0,078 mm3) and its hardness was 436 HV0.05. The boronized ABNT 1020 steel presented the lower amount of removed material (0,013 mm3). The boronized ABNT 1045 steel reached the highest mean hardness on the surface (1750 HV0.05) and the NB duplex treatment in this material provided the highest hardness of the formed layer, about 2270 HV0.05. / O interesse por melhorias nas propriedades tribológicas de materiais, mais específico em aços com baixo e médio teor de carbono são de grande importância para a vida útil de componentes mecânicos. Neste trabalho foram realizados diversos tratamentos termoquímicos em aços ABNT 1020 e ABNT 1045, com o objetivo de comparar e avaliar o comportamento tribológico e também as fases e camadas formadas, para as diferentes formas de tratamentos que são: boretação, nitretação e boretação multicomponente (também conhecido como tratamento duplex). Os objetivos específicos foram: planejar as formas de tratamentos; avaliar e comparar o efeito do substrato relacionado à microestrutura, ao suporte e interface das camadas formadas nos tratamentos realizados; caracterizar os mecanismos e formas de desgastes para os diversos tratamentos e comparar entre os dois materiais. Os tratamentos termoquímicos foram realizados, utilizando como base trabalhos anteriores que foram realizados no grupo de pesquisa de metalurgia do pó. Os tratamentos de boretação e nitretação foram realizados por via sólida, o tratamento de boretação multicomponente foi realizado de duas formas: na primeira foi realizada a boretação seguido de nitretação (BN) e a segunda foi a nitretação seguido de boretação (NB), nos tratamentos duplex utilizaram-se os mesmos parâmetros de boretação e nitretação. Foram realizados ensaios de desgaste por deslizamento do tipo pino sobre disco, com esferas de WC-Co (metal duro) como contra corpo. Foram avaliados: o coeficiente de atrito, o volume de material removido e os mecanismos de desgaste. A dureza da camada formada foi avaliada por microdureza na superfície e na seção transversal. Difratometria de raios-X foi utilizada para a comprovação da formação das camadas de nitretos, boretos e boro-nitretos (duplex). Os resultados mostraram melhoras principalmente na dureza da camada superficial e redução no volume de material removido, em todos os tratamentos termoquímicos, quando comparado com amostras sem tratamento. Em relação ao comportamento tribológico, avaliando as amostras tratadas termoquimicamente, as amostras nitretadas do aço ABNT 1020 foram as que apresentaram os piores resultados com volume de material removido de 0,078 mm3 e dureza de 436 HV0,05. Já a boretação no aço ABNT 1020 foi o tratamento que apresentou o melhor desempenho em volume de material removido com 0,013 mm3. O aço ABNT 1045 com tratamento de boretação apresentou a maior dureza média na superfície, com 1750 HV0,05 e o tratamento duplex NB neste mesmo material proporcionou a maior dureza na seção transversal, resultante da camada formada de nitretos-boro com 2270 HV0,05.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In machining processes, cutting fluids when properly chosen and applied, may reflect benefits for the manufacture of parts and components. The fluid properties are essential so that it facilitates the machining process and reach as close as possible to the cutting edge, lubricating the chip/tool interface. The fluid can be a major problem for the environment and health of the operator. For this reason, several scientific and technological studies are constantly developed to investigate the performance and environmentally friendly alternative to machining operations. This work studies the effect of vegetable oils (sunflower, canola, soybean, corn and babassu) as cutting fluids applied as MQF - minimal amount of fluid in the machining forces for the drilling process of ABNT 1045 carbon steel, compared with application of fluid in abundance (overhead cooling), dry machining and commercial oil LB2000 as MQF, for different cutting conditions. It was studied the effect of cutting speed, feed rate and length of the hole. At lower feed rates the best results were obtained with canola oil followed by sunflower at higher feed rates. / Na usinagem, os fluidos de corte, quando escolhidos e aplicados apropriadamente, poderão refletir em benefícios durante os processos de fabricação. O método de aplicação do fluido selecionado deve permitir que o fluido de corte alcance o mais próximo possível da aresta de corte, lubrificando a interface cavaco/ferramenta. As propriedades do fluido são fundamentais para que ele facilite o processo de usinagem. No entanto, o fluido poderá representar grande problema para o meio ambiente e saúde do operador. Por este motivo, vários estudos de cunho científico e tecnológico são constantemente desenvolvidos para investigar o desempenho e alternativas para operações de usinagem. Uma das alternativas seria a utilização de um fluido menos agressivo ao operador e ao meio ambiente. Este trabalho estuda o efeito dos óleos vegetais (girassol, canola, soja, milho e babaçu) como fluidos de corte aplicados na forma Mínima Quantidade de Fluido (MQF), nas forças de usinagem, torque e vida da ferramenta para o processo de furação do aço ABNT 1045, comparados com aplicação de fluido em abundância (jorro), utilizando-se o óleo sintético VONDER, usinagem a seco e óleo comercial LB2000 na forma MQF, para diferentes condições de corte. Foram variadas a velocidade de corte, o avanço e a profundidade do furo. Para utilização de análise estatística, foram utilizados dois níveis, para cada uma das variáveis de corte, com repetição. Os resultados expressam que o melhor desempenho foi do óleo de canola para avanços menores, e o de girassol para avanços maiores. / Doutor em Engenharia Mecânica

Reduzir custos com aumento na qualidade do produto, esses conceitos apesar de parecerem conflitantes são a base para o desenvolvimento industrial atualmente. Os conceitos desenvolvidos através das teorias da “engenharia de distorção”, que leva em consideração o processo de fabricação como um todo e que cada etapa tem alguma influencia no produto final, aparecem como uma possível solução para parte destes problemas. Neste ponto o projeto de pesquisa “Investigação e aperfeiçoamento de um processo de manufatura desde a trefilação a frio até o endurecimento por indução” (“Investigation and improvement of a manufacturing process chain from cold drawing processes to induction hardening”), fruto da colaboração internacional Brasil-Alemanha no projeto BRAGECRIM, tem como objetivo identificar os efeitos de diferentes etapas de fabricação na distorção de barras de aço ABNT 1045. O presente trabalho se insere dentro desta rota de fabricação ao analisar os efeitos de dois tipos diferentes de corte, cisalhante e abrasivo, com relação aos portadores de potenciais de distorção. Os resultados indicam que as influencias, dependendo do processo de corte, vão muito além do que a deformação de grão visível através de metalografias. Apresentando efeitos significativos, em termos de tensões residuais, até uma distância de aproximadamente 25 mm em relação à superfície cortada. / Reduce costs with increased product quality, although these concepts appear to be in conflict, currently they are the basis for industrial development. The concepts developed through theories of "Distortion Engineering", which takes into account the manufacturing process as a whole and that each step has some influence on the final product, appears as a probable solution to this problem. At this point the research project "Investigation and improvement of the manufacturing process chain from cold drawing processes to induction hardening", the result of an international collaboration between Brazil and Germany called BRAGECRIM, aims to identify the effects of different manufacturing steps on the distortion of ABNT 1045 steel bars. The present work fits within the analyzed manufacturing route aiming to characterize the effects of two different types of cutting, shearing and abrasive, with respect to carriers of potential distortion. The results indicate that the cutting method influences, depending on the cutting process, goes beyond the grain deformation, visible through metallographic pictures, and a possible distortion. Presenting significant effects, in terms of residual stresses, at a distance of approximately 25 mm from the cut surface.

Reduzir custos com aumento na qualidade do produto, esses conceitos apesar de parecerem conflitantes são a base para o desenvolvimento industrial atualmente. Os conceitos desenvolvidos através das teorias da “engenharia de distorção”, que leva em consideração o processo de fabricação como um todo e que cada etapa tem alguma influencia no produto final, aparecem como uma possível solução para parte destes problemas. Neste ponto o projeto de pesquisa “Investigação e aperfeiçoamento de um processo de manufatura desde a trefilação a frio até o endurecimento por indução” (“Investigation and improvement of a manufacturing process chain from cold drawing processes to induction hardening”), fruto da colaboração internacional Brasil-Alemanha no projeto BRAGECRIM, tem como objetivo identificar os efeitos de diferentes etapas de fabricação na distorção de barras de aço ABNT 1045. O presente trabalho se insere dentro desta rota de fabricação ao analisar os efeitos de dois tipos diferentes de corte, cisalhante e abrasivo, com relação aos portadores de potenciais de distorção. Os resultados indicam que as influencias, dependendo do processo de corte, vão muito além do que a deformação de grão visível através de metalografias. Apresentando efeitos significativos, em termos de tensões residuais, até uma distância de aproximadamente 25 mm em relação à superfície cortada. / Reduce costs with increased product quality, although these concepts appear to be in conflict, currently they are the basis for industrial development. The concepts developed through theories of "Distortion Engineering", which takes into account the manufacturing process as a whole and that each step has some influence on the final product, appears as a probable solution to this problem. At this point the research project "Investigation and improvement of the manufacturing process chain from cold drawing processes to induction hardening", the result of an international collaboration between Brazil and Germany called BRAGECRIM, aims to identify the effects of different manufacturing steps on the distortion of ABNT 1045 steel bars. The present work fits within the analyzed manufacturing route aiming to characterize the effects of two different types of cutting, shearing and abrasive, with respect to carriers of potential distortion. The results indicate that the cutting method influences, depending on the cutting process, goes beyond the grain deformation, visible through metallographic pictures, and a possible distortion. Presenting significant effects, in terms of residual stresses, at a distance of approximately 25 mm from the cut surface.

Reduzir custos com aumento na qualidade do produto, esses conceitos apesar de parecerem conflitantes são a base para o desenvolvimento industrial atualmente. Os conceitos desenvolvidos através das teorias da “engenharia de distorção”, que leva em consideração o processo de fabricação como um todo e que cada etapa tem alguma influencia no produto final, aparecem como uma possível solução para parte destes problemas. Neste ponto o projeto de pesquisa “Investigação e aperfeiçoamento de um processo de manufatura desde a trefilação a frio até o endurecimento por indução” (“Investigation and improvement of a manufacturing process chain from cold drawing processes to induction hardening”), fruto da colaboração internacional Brasil-Alemanha no projeto BRAGECRIM, tem como objetivo identificar os efeitos de diferentes etapas de fabricação na distorção de barras de aço ABNT 1045. O presente trabalho se insere dentro desta rota de fabricação ao analisar os efeitos de dois tipos diferentes de corte, cisalhante e abrasivo, com relação aos portadores de potenciais de distorção. Os resultados indicam que as influencias, dependendo do processo de corte, vão muito além do que a deformação de grão visível através de metalografias. Apresentando efeitos significativos, em termos de tensões residuais, até uma distância de aproximadamente 25 mm em relação à superfície cortada. / Reduce costs with increased product quality, although these concepts appear to be in conflict, currently they are the basis for industrial development. The concepts developed through theories of "Distortion Engineering", which takes into account the manufacturing process as a whole and that each step has some influence on the final product, appears as a probable solution to this problem. At this point the research project "Investigation and improvement of the manufacturing process chain from cold drawing processes to induction hardening", the result of an international collaboration between Brazil and Germany called BRAGECRIM, aims to identify the effects of different manufacturing steps on the distortion of ABNT 1045 steel bars. The present work fits within the analyzed manufacturing route aiming to characterize the effects of two different types of cutting, shearing and abrasive, with respect to carriers of potential distortion. The results indicate that the cutting method influences, depending on the cutting process, goes beyond the grain deformation, visible through metallographic pictures, and a possible distortion. Presenting significant effects, in terms of residual stresses, at a distance of approximately 25 mm from the cut surface.