Um dos mais críticos problemas encontrados na união de materiais distintos é a formação de tensões residuais, que ocorre principalmente pelo fato desses materiais possuírem coeficientes de expansão térmica e condutividades térmicas diferentes. Neste trabalho foi estudada a técnica de soldagem laser entre o aço carbono AISI 1010 e o aço inoxidável AISI 304. Os materiais foram unidos por solda autógena de topo com um laser de Nd:YAG contínuo. O principal objetivo do estudo foi a identificação da influência dos parâmetros de soldagem, pela análise das tensões residuais na zona termicamente afetada (ZTA). Foi executado um planejamento fatorial de três fatores a dois níveis com uma réplica, em que foram variadas a potência, a velocidade de soldagem e a posição focal do feixe laser. Na superfície da amostra foram realizadas medidas de tensão residual pela técnica de difração de raios X, para estudar sua variação em função dos parâmetros investigados. O método do furo cego foi também utilizado para avaliar a tensão residual ao longo da profundidade das amostras até a profundidade de 1 mm. Além das medidas de tensão residual, os cordões de solda foram avaliados por microscopia óptica e eletrônica de varredura (MEV), que tiveram como objetivos determinar a geometria do cordão e mudanças na microestrutura, também foram feitas medidas de microdureza Vickers para se avaliar a extensão da ZTA. Para se avaliar as propriedades mecânicas da união foram realizados ensaios de tração e fadiga. O software MINITAB 15 foi utilizado para a análise das tensões residuais nas diferentes profundidades da ZTA obtidas pelo método do furo cego. Foi utilizada também a regressão estatística baseada nas diferentes influências da entrada e combinação dos fatores na tensão residual geradas nessa união. Os resultados indicam que o desenvolvimento de modelos pode prever as respostas satisfatoriamente e fornecer aos usuários um guia para definir os melhores parâmetros de união. / The dissimilar materials union has the residual stress formation as one of the most critical problems, which occurs mainly because these materials have both different thermal expansion coefficients and thermal conductivities. In this study, it was investigated the laser welding technique between steels, AISI 1010 and AISI 304. The materials were joined by butt autogenous welding with a continuous Nd:YAG laser. The main objective was to identify the welding parameters influence by the residual stresses analysis in the heat affected zone (HAZ). It was executed a factorial design with three-factor at two levels with a replica, which were varied power, welding speed and focal position of the laser beam. Residual stress measurements by the diffraction of X-rays were performed on the sample surface, to study their variation as a function of the parameters investigated. The blind hole method was also used to evaluate the residual stress along the samples depth, up to depth of 1mm. Besides residual stress measurement, weld seams were evaluated by optical and scanned electron microscopy, which were aimed to determine the weld geometry and changes in the microstructure. It was also made Vickers hardness measurements to evaluate the extent of HAZ. To evaluate the mechanical properties of the union were performed tensile and fatigue test. The MINITAB 15 software was used to analyze the residual stresses obtained by the blind hole method at different depths of the HAZ. It was also used statistical regression based on both the influences different and the combination of this input factors, in the residual stress of union. The results indicate that the models can satisfactorily predict the responses and provide users a guide to better define the welding parameters.

Submitted by Sandro Luz da Silva null (sandroluz@feg.unesp.br) on 2016-12-20T13:07:07Z No. of bitstreams: 1 Dissertação.pdf: 5270772 bytes, checksum: e351f29c808004129eb7d80a9b840a76 (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-12-22T10:43:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silva_sl_me_guara.pdf: 5270772 bytes, checksum: e351f29c808004129eb7d80a9b840a76 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-22T10:43:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silva_sl_me_guara.pdf: 5270772 bytes, checksum: e351f29c808004129eb7d80a9b840a76 (MD5) Previous issue date: 2016-12-02 / Atualmente os processos de soldagem de juntas dissimilares são muito utilizados na indústria petrolífera e nuclear, caracterizada pela união entre diferentes materiais. No presente trabalho, será estudada a possibilidade da união entre o aço inoxidável AISI 304 e aço carbono SAE 1020. Os quais são largamente utilizados em linhas de vapor em plantas de energia, em reatores nucleares, plantas petroquímicas, devido suas diferentes propriedades mecânicas e resistência à corrosão. Este trabalho tem por objetivo principal, estudar profundamente, as propriedades mecânicas, físicas e químicas, com o auxílio de testes e equipamentos específicos: ensaios de Microdureza Vickers, ensaio de tração, de interpretação das macrografias e micrografias utilizando microscopia ótica e também análise da difração de raios x das juntas soldadas. Foram executadas pesquisas bem fundamentadas, para verificar e discutir os resultados obtidos, justificando a substituição das varetas de aço inoxidável AWS ER 309L, por varetas de aço carbono AWS ER 70S3 como metal de adição, utilizando processo de soldagem manual GTAW (Gas-Shielded Tungsten Arc Welding), objetivando a redução de custo no processo de soldagem e viabilizando um bom investimento para pesquisas futuras. / Nowadays the welding processes of dissimilar joints are widely used in the oil and nuclear industry, characterized by the union of different materials. In the present work, will be studied the possibility of union between stainless steel AISI 304 and carbon steel SAE 1020. Which are widely used in steam lines in power plants, nuclear reactors, petrochemical plants, due to their different mechanical and corrosion resistance properties. The main objective of this work is to study deeply the mechanical, physical and chemical properties, evaluated by specific tests and equipments: Vickers hardness tests, tensile tests, interpretation of macrographs and micrographs utilizing the optical microscope and also analysis of x-ray diffraction applied to the welded joints. Well-founded research have performed to verify and discuss the results. Justifying the replacement of stainless steel rods AWS ER309L, carbon steel rods AWS ER70S3 as filler metal, using manual welding process GTAW (Gas-Shielded Tungsten Arc Welding), aiming the cost reduction in welding and process, making a possible good investment for future research.

Um dos mais críticos problemas encontrados na união de materiais distintos é a formação de tensões residuais, que ocorre principalmente pelo fato desses materiais possuírem coeficientes de expansão térmica e condutividades térmicas diferentes. Neste trabalho foi estudada a técnica de soldagem laser entre o aço carbono AISI 1010 e o aço inoxidável AISI 304. Os materiais foram unidos por solda autógena de topo com um laser de Nd:YAG contínuo. O principal objetivo do estudo foi a identificação da influência dos parâmetros de soldagem, pela análise das tensões residuais na zona termicamente afetada (ZTA). Foi executado um planejamento fatorial de três fatores a dois níveis com uma réplica, em que foram variadas a potência, a velocidade de soldagem e a posição focal do feixe laser. Na superfície da amostra foram realizadas medidas de tensão residual pela técnica de difração de raios X, para estudar sua variação em função dos parâmetros investigados. O método do furo cego foi também utilizado para avaliar a tensão residual ao longo da profundidade das amostras até a profundidade de 1 mm. Além das medidas de tensão residual, os cordões de solda foram avaliados por microscopia óptica e eletrônica de varredura (MEV), que tiveram como objetivos determinar a geometria do cordão e mudanças na microestrutura, também foram feitas medidas de microdureza Vickers para se avaliar a extensão da ZTA. Para se avaliar as propriedades mecânicas da união foram realizados ensaios de tração e fadiga. O software MINITAB 15 foi utilizado para a análise das tensões residuais nas diferentes profundidades da ZTA obtidas pelo método do furo cego. Foi utilizada também a regressão estatística baseada nas diferentes influências da entrada e combinação dos fatores na tensão residual geradas nessa união. Os resultados indicam que o desenvolvimento de modelos pode prever as respostas satisfatoriamente e fornecer aos usuários um guia para definir os melhores parâmetros de união. / The dissimilar materials union has the residual stress formation as one of the most critical problems, which occurs mainly because these materials have both different thermal expansion coefficients and thermal conductivities. In this study, it was investigated the laser welding technique between steels, AISI 1010 and AISI 304. The materials were joined by butt autogenous welding with a continuous Nd:YAG laser. The main objective was to identify the welding parameters influence by the residual stresses analysis in the heat affected zone (HAZ). It was executed a factorial design with three-factor at two levels with a replica, which were varied power, welding speed and focal position of the laser beam. Residual stress measurements by the diffraction of X-rays were performed on the sample surface, to study their variation as a function of the parameters investigated. The blind hole method was also used to evaluate the residual stress along the samples depth, up to depth of 1mm. Besides residual stress measurement, weld seams were evaluated by optical and scanned electron microscopy, which were aimed to determine the weld geometry and changes in the microstructure. It was also made Vickers hardness measurements to evaluate the extent of HAZ. To evaluate the mechanical properties of the union were performed tensile and fatigue test. The MINITAB 15 software was used to analyze the residual stresses obtained by the blind hole method at different depths of the HAZ. It was also used statistical regression based on both the influences different and the combination of this input factors, in the residual stress of union. The results indicate that the models can satisfactorily predict the responses and provide users a guide to better define the welding parameters.

Neste trabalho foram determinadas as condições para a soldagem de chapas grossas de aço carbono ASTM A36 com aço baixo-liga temperado e revenido ASTM A514 Grau Q empregando-se o processo arame tubular. Para tanto foram soldadas diversas peças de testes com o intuito de se avaliar as condições mais adequadas de preparação e soldagem de juntas dissimilares destes materiais. A preparação foi realizada por meio de corte térmico. A temperatura de preaquecimento foi determinada através de modelos matemáticos, pelas recomendações das normas AWS D1.1 e DIN EN 1011-2 sendo posteriormente avaliada por intermédio do teste de soldabilidade tipo CTS Controlled Thermal Severity. Os parâmetros de soldagem foram determinados a partir da qualificação de um procedimento de soldagem, conforme a norma AWS D1.1. Foram avaliadas as consequências do emprego do tratamento térmico de alívio de tensões após soldagem (TTAT), pelos testes de dureza Vickers e impacto Charpy. A caracterização microestrutural foi realizada por meio de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. A caracterização das superfícies oxicortadas evidenciou os efeitos da descarbonetação e também da carbonetação. A temperatura de pré-aquecimento de 160°C determinada por meio da metodologia recomendada pelas normas AWS D1.1 e DIN EN 1011-2 mostrou-se satisfatória nos testes de soldabilidade. Foi possível a qualificação do procedimento de soldagem (EPS) com requisitos de impacto na condição \"como soldado\", porém na condição \"após TTAT\", os baixos valores de tenacidade obtidos no metal de solda, inferiores a 27J, não permitiram a qualificação de uma EPS com requisitos de impacto. Foi observada a ausência de trincas intergranulares tanto na zona afetada pelo calor quanto no metal de base ASTM A514, porém foi revelada a presença de microfases frágeis no metal de solda na condição \"como soldado\", especificamente na região da raiz, intensificadas pelo efeito da diluição. O aumento do teor de carbono na raiz, a presença de microfases frágeis, a grande fração de grãos colunares e de ferrita proeutetóide combinados com a baixa fração de ferrita acicular no metal de solda contribuíram para os baixos valores de tenacidade encontrados na condição \"como soldado\". Após o TTAT observou-se uma queda acentuada da tenacidade, inferior a 27J, do metal de solda devido à fragilização provocada pela precipitação e coalescimento de carbonetos de ferro. / In this work it was determined the conditions for welding thick plate of ASTM A36 carbon steel with quenched and tempered low-alloy steel ASTM A514 Grade Q employing the Flux Cored Arc Welding (FCAW) process. For that several coupons of tests were welded in order to evaluate the most appropriate conditions for preparation and welding of these dissimilar materials. The preparation was carried out by means of thermal cutting. The preheat temperature was determined by mathematical models, the recommendations of standards AWS D1.1 and DIN EN 1011-2 being further evaluated using the CTS type weldability test - Controlled Thermal Severity. The welding parameters were determined by qualifying a welding procedure (WPS), according to AWS D1.1. The effects of post weld heat treatment (PWHT) were evaluated by Vickers hardness tests and Charpy. Microstructural characterization was performed by optical microscopy and scanning electron microscopy. The characterization of oxi-fuel cut surfaces showed the effects of decarburization and also carburization. The preheating temperature of 160 °C determined by calculation and the methodology recommended by the standards was satisfactory in weldability tests. It was possible qualification of welding procedure (WPS) with impact requirements in the condition \"as welded\" but the condition \"after PWHT\" low toughness values obtained in the weld metal, less than 27J, did not allow to qualify a WPS with toughness requirements. The absence of intergranular cracking was observed in both the heat affected zone as the base metal ASTM A514, but the presence of fragile microphase in the weld metal was revealed in the weld metal in the condition \"as welded\" specifically in the root region, intensified by the effect of dilution. The carbon increase at root, the presence of fragile microphase, the large fraction of columnar grains and proeutectoid ferrite combined with the low fraction of acicular ferrite in the weld metal contributed to the low toughness values found in the condition \"as welded \". After PWHT there was a sharp drop in toughness, less than 27J, in the weld metal due to embrittlement caused by precipitation and coarsening of iron carbides.

O processo de soldagem por fricção e mistura (FSW) tem despertado grande interesse nos últimos anos e tornou-se uma alternativa para unir materiais de baixa soldabilidade, como as ligas de alumínio das séries 2XXX e 7XXX, as quais são empregadas na estrutura das aeronaves, por possuírem elevada relação resistência/peso. O processo FSW, todavia, causa mudanças microestruturais nos materiais soldados, particularmente na zona misturada (ZM) e nas zonas termicamente (ZTA) ou termomecanicamente (ZTMA) afetadas. Estas mudanças geralmente interferem no desempenho frente à corrosão das ligas soldadas. No presente estudo, a resistência à corrosão das ligas de alumínio 2024-T3 e 7475-T761, unidas pelo processo FSW foi investigada em solução 10 mM de NaCl. Ensaios de visualização em gel ágar-ágar e de imersão associados a técnicas microscópicas foram realizados para investigar o efeito do acoplamento galvânico na corrosão das diferentes regiões da junta soldada. Os resultados do ensaio de visualização em gel mostraram que, quando acopladas, a liga 2024 atua como cátodo e a 7475 como ânodo. Os ensaios de imersão revelaram acoplamento galvânico entre as ligas na zona misturada (ZM). A região mais afetada pela corrosão foi a ZTMA da liga 7475, com corrosão intergranular desde as primeiras horas de imersão. A influência do processo de soldagem na resistência à corrosão das duas ligas de alumínio foi investigada por ensaios eletroquímicos. Os ensaios eletroquímicos adotados foram medidas de potencial de circuito aberto (PCA) em função do tempo de exposição ao meio corrosivo, espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e curvas de polarização potenciodinâmica. Os ensaios de polarização mostraram elevada atividade eletroquímica na zona de mistura indicada pelos altos valores de densidade de corrente em comparação com as demais zonas testadas. Os resultados de EIE globais mostraram que nas primeiras horas de exposição ao eletrólito o processo de corrosão foi predominantemente controlado pela liga 7475; todavia, com o tempo de exposição ao eletrólito, a corrosão passou a ser controlada pela liga 2024. / Friction stir welding (FSW) has roused great interest in recent years and it is now an alternative for joining materials of low weldability, such as the aluminum alloys of the 2XXX and 7XXX series, used in the aircrafts structure due to their high strength /weight ratio. However, FSW causes material microstructural changes, mainly in the stir zone (SZ), the heat affected zone (HAZ) or thermomechanically (TMAZ) affected zones of the materials welded. These generally interfere with the corrosive performance of the welded joint. In the present study, the corrosion resistance of the 2024-T3 and 7475-T761aluminum alloys, joined by FSW was investigated in 10 mM NaCl electrolyte. Agar-agar gel and immersion tests associated with microscopic techniques were performed to investigate the effect of galvanic coupling between the welded materials. Results from this test showed that, when galvanically coupled, the 2024 alloy acts as cathode and the 7475 as anode. Immersion tests revealed galvanic coupling between the alloys in the SZ. The zone most susceptible to corrosion was the TMAZ of the 7475. Intergranular corrosion was observed in this zone since the first hours of immersion. The influence of the welding process on the corrosion resistance of the alloys was also evaluated by electrochemical tests. The electrochemical tests adopted were open circuit potential measurements (OCP) as a function of time of exposure to the electrolyte, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization curves. The polarization tests showed high electrochemical activity in the stir zone indicated by the high current densities measured comparatively to the other tested zones. The global EIS results indicated that in the first few hours of exposure to the electrolyte the corrosion process was predominantly controlled by the 7475 alloy; however, with time of exposure to the electrolyte, the corrosion was controlled by alloy 2024.

Tendo em vista a tendência mundial de se buscar a diminuição de peso de estruturas metálicas de veículos, o desenvolvimento de aços de resistência mecânica superior apresenta-se como um importante fator para a competitividade e sustentabilidade da indústria brasileira, além da segurança do usuário. No setor automobilístico, as reduções no peso e no consumo de combustível requerem não somente a pesquisa de novos aços, mas também a utilização de componentes híbridos, resultantes, entre outros, da união entre os aços austeníticos inovadores de alta liga e baixo custo (TRIP) e aços ferríticos comerciais (ARBL). Na presente dissertação foram investigadas as propriedades mecânicas microestruturais, antes e após o processo de soldagem TIG, dos aços TRIP e ARBL utilizados pela indústria automotiva. O principal objetivo do trabalho foi avaliar possíveis estruturas e modificações nas propriedades das juntas soldadas de acordo com parâmetros de soldagem pré-determinados. Primeiramente, verificaram-se as extensões da zona termicamente afetada dos corpos de prova soldados. Os perfis de microdureza indicaram que não houve uma alteração significativa de dureza na zona termicamente afetada do aço de efeito TRIP, enquanto que para o aço ARBL observa-se um considerável aumento. Os limites de escoamento determinados pelos ensaios de tração realizados permitiram a obtenção dos níveis de resistência mecânica das juntas soldadas. Através dos ensaios de microscopia eletrônica de varredura e microscopia ótica foi possível observar a influência do aporte térmico na zona termicamente afetada do aço ARBL. A análise de EDX nas juntas dissimilares permitiu observar a presença de zonas parcialmente diluídas na zona fundida do lado do metal de base ARBL, a caracterização da composição química nas interfaces entre os metais de base e o metal de solda e prever a microestrutura destas regiões. As fases presentes nos metais de base e na zona fundida foram caracterizadas também pela difração de raios x. Por meio da estereologia quantitativa caracterizou-se as fases presentes na zona fundida e determinou-se suas proporções em função do aporte térmico. / In view of the global trend of searching for the weight reduction of metal frames in vehicles, the development of superior mechanical resistance steels presents itself as an important factor for the competitiveness and sustainability of the Brazilian industry, as well as to user safety. In the automotive industry, the reductions in vehicle weight and fuel consumption not only require research of new types of steel but also the use of hybrid components, which result, amongst other things, between the union of austenitic innovative high alloy and low cost (TRIP) with commercial ferritic steels (HSLA). This dissertation analyses the microstructural mechanical properties before and after the TIG welding process, the TRIP steel, and HSLA used by the automotive industry. The main objective of this study was to evaluate possible phase changes in steel structures and transformation in the properties of the welded joints according to pre-determined welding parameters by analyzing extensions of the heat-affected and melted zones of welded specimens. The micro hardness profiles showed no significant changes in hardness in the heat affected HSLA steel, while the TRIP steel showed considerable increase. Additionally, the yield point determined by the traction tests performed, allowed the obtainment of the mechanical resistance levels of the welded joints. Through the tests of scanning electron and optical microscopy was observed the influence of heat input on heat affected zone of HSLA steel. EDX analysis allowed us to observe the presence of molten zones partially diluted in the side of the base metal HSLA, characterization of the chemical composition at the interface of the base metal and weld metal and predicting the microstructure in these regions. The phases present in the base metal and weld zone were characterized too by x-ray diffraction. By quantitative stereology characterized by the phases present in the weld zone and their proportions were determined as a function of heat input.

Neste trabalho foram determinadas as condições para a soldagem de chapas grossas de aço carbono ASTM A36 com aço baixo-liga temperado e revenido ASTM A514 Grau Q empregando-se o processo arame tubular. Para tanto foram soldadas diversas peças de testes com o intuito de se avaliar as condições mais adequadas de preparação e soldagem de juntas dissimilares destes materiais. A preparação foi realizada por meio de corte térmico. A temperatura de preaquecimento foi determinada através de modelos matemáticos, pelas recomendações das normas AWS D1.1 e DIN EN 1011-2 sendo posteriormente avaliada por intermédio do teste de soldabilidade tipo CTS Controlled Thermal Severity. Os parâmetros de soldagem foram determinados a partir da qualificação de um procedimento de soldagem, conforme a norma AWS D1.1. Foram avaliadas as consequências do emprego do tratamento térmico de alívio de tensões após soldagem (TTAT), pelos testes de dureza Vickers e impacto Charpy. A caracterização microestrutural foi realizada por meio de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. A caracterização das superfícies oxicortadas evidenciou os efeitos da descarbonetação e também da carbonetação. A temperatura de pré-aquecimento de 160°C determinada por meio da metodologia recomendada pelas normas AWS D1.1 e DIN EN 1011-2 mostrou-se satisfatória nos testes de soldabilidade. Foi possível a qualificação do procedimento de soldagem (EPS) com requisitos de impacto na condição \"como soldado\", porém na condição \"após TTAT\", os baixos valores de tenacidade obtidos no metal de solda, inferiores a 27J, não permitiram a qualificação de uma EPS com requisitos de impacto. Foi observada a ausência de trincas intergranulares tanto na zona afetada pelo calor quanto no metal de base ASTM A514, porém foi revelada a presença de microfases frágeis no metal de solda na condição \"como soldado\", especificamente na região da raiz, intensificadas pelo efeito da diluição. O aumento do teor de carbono na raiz, a presença de microfases frágeis, a grande fração de grãos colunares e de ferrita proeutetóide combinados com a baixa fração de ferrita acicular no metal de solda contribuíram para os baixos valores de tenacidade encontrados na condição \"como soldado\". Após o TTAT observou-se uma queda acentuada da tenacidade, inferior a 27J, do metal de solda devido à fragilização provocada pela precipitação e coalescimento de carbonetos de ferro. / In this work it was determined the conditions for welding thick plate of ASTM A36 carbon steel with quenched and tempered low-alloy steel ASTM A514 Grade Q employing the Flux Cored Arc Welding (FCAW) process. For that several coupons of tests were welded in order to evaluate the most appropriate conditions for preparation and welding of these dissimilar materials. The preparation was carried out by means of thermal cutting. The preheat temperature was determined by mathematical models, the recommendations of standards AWS D1.1 and DIN EN 1011-2 being further evaluated using the CTS type weldability test - Controlled Thermal Severity. The welding parameters were determined by qualifying a welding procedure (WPS), according to AWS D1.1. The effects of post weld heat treatment (PWHT) were evaluated by Vickers hardness tests and Charpy. Microstructural characterization was performed by optical microscopy and scanning electron microscopy. The characterization of oxi-fuel cut surfaces showed the effects of decarburization and also carburization. The preheating temperature of 160 °C determined by calculation and the methodology recommended by the standards was satisfactory in weldability tests. It was possible qualification of welding procedure (WPS) with impact requirements in the condition \"as welded\" but the condition \"after PWHT\" low toughness values obtained in the weld metal, less than 27J, did not allow to qualify a WPS with toughness requirements. The absence of intergranular cracking was observed in both the heat affected zone as the base metal ASTM A514, but the presence of fragile microphase in the weld metal was revealed in the weld metal in the condition \"as welded\" specifically in the root region, intensified by the effect of dilution. The carbon increase at root, the presence of fragile microphase, the large fraction of columnar grains and proeutectoid ferrite combined with the low fraction of acicular ferrite in the weld metal contributed to the low toughness values found in the condition \"as welded \". After PWHT there was a sharp drop in toughness, less than 27J, in the weld metal due to embrittlement caused by precipitation and coarsening of iron carbides.

Tendo em vista a tendência mundial de se buscar a diminuição de peso de estruturas metálicas de veículos, o desenvolvimento de aços de resistência mecânica superior apresenta-se como um importante fator para a competitividade e sustentabilidade da indústria brasileira, além da segurança do usuário. No setor automobilístico, as reduções no peso e no consumo de combustível requerem não somente a pesquisa de novos aços, mas também a utilização de componentes híbridos, resultantes, entre outros, da união entre os aços austeníticos inovadores de alta liga e baixo custo (TRIP) e aços ferríticos comerciais (ARBL). Na presente dissertação foram investigadas as propriedades mecânicas microestruturais, antes e após o processo de soldagem TIG, dos aços TRIP e ARBL utilizados pela indústria automotiva. O principal objetivo do trabalho foi avaliar possíveis estruturas e modificações nas propriedades das juntas soldadas de acordo com parâmetros de soldagem pré-determinados. Primeiramente, verificaram-se as extensões da zona termicamente afetada dos corpos de prova soldados. Os perfis de microdureza indicaram que não houve uma alteração significativa de dureza na zona termicamente afetada do aço de efeito TRIP, enquanto que para o aço ARBL observa-se um considerável aumento. Os limites de escoamento determinados pelos ensaios de tração realizados permitiram a obtenção dos níveis de resistência mecânica das juntas soldadas. Através dos ensaios de microscopia eletrônica de varredura e microscopia ótica foi possível observar a influência do aporte térmico na zona termicamente afetada do aço ARBL. A análise de EDX nas juntas dissimilares permitiu observar a presença de zonas parcialmente diluídas na zona fundida do lado do metal de base ARBL, a caracterização da composição química nas interfaces entre os metais de base e o metal de solda e prever a microestrutura destas regiões. As fases presentes nos metais de base e na zona fundida foram caracterizadas também pela difração de raios x. Por meio da estereologia quantitativa caracterizou-se as fases presentes na zona fundida e determinou-se suas proporções em função do aporte térmico. / In view of the global trend of searching for the weight reduction of metal frames in vehicles, the development of superior mechanical resistance steels presents itself as an important factor for the competitiveness and sustainability of the Brazilian industry, as well as to user safety. In the automotive industry, the reductions in vehicle weight and fuel consumption not only require research of new types of steel but also the use of hybrid components, which result, amongst other things, between the union of austenitic innovative high alloy and low cost (TRIP) with commercial ferritic steels (HSLA). This dissertation analyses the microstructural mechanical properties before and after the TIG welding process, the TRIP steel, and HSLA used by the automotive industry. The main objective of this study was to evaluate possible phase changes in steel structures and transformation in the properties of the welded joints according to pre-determined welding parameters by analyzing extensions of the heat-affected and melted zones of welded specimens. The micro hardness profiles showed no significant changes in hardness in the heat affected HSLA steel, while the TRIP steel showed considerable increase. Additionally, the yield point determined by the traction tests performed, allowed the obtainment of the mechanical resistance levels of the welded joints. Through the tests of scanning electron and optical microscopy was observed the influence of heat input on heat affected zone of HSLA steel. EDX analysis allowed us to observe the presence of molten zones partially diluted in the side of the base metal HSLA, characterization of the chemical composition at the interface of the base metal and weld metal and predicting the microstructure in these regions. The phases present in the base metal and weld zone were characterized too by x-ray diffraction. By quantitative stereology characterized by the phases present in the weld zone and their proportions were determined as a function of heat input.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RobsonHCM_TESE.pdf: 3686861 bytes, checksum: 9b78889548f4f5129d82c1a9c438aec4 (MD5) Previous issue date: 2012-06-18 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / This work presents the development of new microwaves structures, filters and high gain antenna, through the cascading of frequency selective surfaces, which uses fractals D?rer and Minkowski patches as elements, addition of an element obtained from the combination of the other two simple the cross dipole and the square spiral. Frequency selective surfaces (FSS) includes a large area of Telecommunications and have been widely used due to its low cost, low weight and ability to integrate with others microwaves circuits. They re especially important in several applications, such as airplane, antennas systems, radomes, rockets, missiles, etc. FSS applications in high frequency ranges have been investigated, as well as applications of cascading structures or multi-layer, and active FSS. In this work, we present results for simulated and measured transmission characteristics of cascaded structures (multilayer), aiming to investigate the behavior of the operation in terms of bandwidth, one of the major problems presented by frequency selective surfaces. Comparisons are made with simulated results, obtained using commercial software such as Ansoft DesignerTM v3 and measured results in the laboratory. Finally, some suggestions are presented for future works on this subject / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de novas estruturas de micro-ondas, filtros multi-banda ou banda larga, atrav?s do cascateamento de superf?cies seletivas em frequ?ncia, que usa patches fractais de D?rer pentagonal e Minkowski como elementos, al?m de um elemento obtido a partir da combina??o de outros dois mais simples que s?o o dipolo em cruz e a espira quadrada. Superf?cies seletivas em frequ?ncia (FSS) abrangem uma grande ?rea das Telecomunica??es e t?m sido largamente utilizadas devido a seu baixo custo, peso reduzido e possibilidade de se integrar com outros circuitos de micro-ondas. Elas s?o especialmente importantes em diversas aplica??es, como avi?es, sistemas de antenas, radomes, foguetes, m?sseis, etc. Aplica??es de FSS em faixas de frequ?ncia elevadas t?m sido investigadas, assim como aplica??es destas estruturas em cascata ou multicamadas, FSS ativas. Nesse trabalho, s?o apresentados resultados simulados e medidos para as caracter?sticas de transmiss?o de estruturas cascateadas (multicamadas), com intuito de investigar o comportamento do funcionamento em termos de largura de banda, um dos grandes problemas apresentados por superf?cies seletivas em frequ?ncia. S?o feitas compara??es entre resultados simulados, obtidos utilizando software comercial como Ansoft DesignerTM v3 e resultados medidos em laborat?rio. S?o apresentadas, ainda, sugest?es de continuidade do trabalho

O processo de soldagem por fricção e mistura (FSW) tem despertado grande interesse nos últimos anos e tornou-se uma alternativa para unir materiais de baixa soldabilidade, como as ligas de alumínio das séries 2XXX e 7XXX, as quais são empregadas na estrutura das aeronaves, por possuírem elevada relação resistência/peso. O processo FSW, todavia, causa mudanças microestruturais nos materiais soldados, particularmente na zona misturada (ZM) e nas zonas termicamente (ZTA) ou termomecanicamente (ZTMA) afetadas. Estas mudanças geralmente interferem no desempenho frente à corrosão das ligas soldadas. No presente estudo, a resistência à corrosão das ligas de alumínio 2024-T3 e 7475-T761, unidas pelo processo FSW foi investigada em solução 10 mM de NaCl. Ensaios de visualização em gel ágar-ágar e de imersão associados a técnicas microscópicas foram realizados para investigar o efeito do acoplamento galvânico na corrosão das diferentes regiões da junta soldada. Os resultados do ensaio de visualização em gel mostraram que, quando acopladas, a liga 2024 atua como cátodo e a 7475 como ânodo. Os ensaios de imersão revelaram acoplamento galvânico entre as ligas na zona misturada (ZM). A região mais afetada pela corrosão foi a ZTMA da liga 7475, com corrosão intergranular desde as primeiras horas de imersão. A influência do processo de soldagem na resistência à corrosão das duas ligas de alumínio foi investigada por ensaios eletroquímicos. Os ensaios eletroquímicos adotados foram medidas de potencial de circuito aberto (PCA) em função do tempo de exposição ao meio corrosivo, espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e curvas de polarização potenciodinâmica. Os ensaios de polarização mostraram elevada atividade eletroquímica na zona de mistura indicada pelos altos valores de densidade de corrente em comparação com as demais zonas testadas. Os resultados de EIE globais mostraram que nas primeiras horas de exposição ao eletrólito o processo de corrosão foi predominantemente controlado pela liga 7475; todavia, com o tempo de exposição ao eletrólito, a corrosão passou a ser controlada pela liga 2024. / Friction stir welding (FSW) has roused great interest in recent years and it is now an alternative for joining materials of low weldability, such as the aluminum alloys of the 2XXX and 7XXX series, used in the aircrafts structure due to their high strength /weight ratio. However, FSW causes material microstructural changes, mainly in the stir zone (SZ), the heat affected zone (HAZ) or thermomechanically (TMAZ) affected zones of the materials welded. These generally interfere with the corrosive performance of the welded joint. In the present study, the corrosion resistance of the 2024-T3 and 7475-T761aluminum alloys, joined by FSW was investigated in 10 mM NaCl electrolyte. Agar-agar gel and immersion tests associated with microscopic techniques were performed to investigate the effect of galvanic coupling between the welded materials. Results from this test showed that, when galvanically coupled, the 2024 alloy acts as cathode and the 7475 as anode. Immersion tests revealed galvanic coupling between the alloys in the SZ. The zone most susceptible to corrosion was the TMAZ of the 7475. Intergranular corrosion was observed in this zone since the first hours of immersion. The influence of the welding process on the corrosion resistance of the alloys was also evaluated by electrochemical tests. The electrochemical tests adopted were open circuit potential measurements (OCP) as a function of time of exposure to the electrolyte, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization curves. The polarization tests showed high electrochemical activity in the stir zone indicated by the high current densities measured comparatively to the other tested zones. The global EIS results indicated that in the first few hours of exposure to the electrolyte the corrosion process was predominantly controlled by the 7475 alloy; however, with time of exposure to the electrolyte, the corrosion was controlled by alloy 2024.