Este trabalho teve como objetivo observar o resultado da variação dos parâmetros do processo FHPP (Friction Hydro Pillar Processing), dando-se atenção aos efeitos destes na microestrutura e na qualidade do reparo. O estudo foi realizado através de investigações metalográficas nos reparos obtidos, bem como análises via perfis de microdureza Vickers. Foram utilizadas diferentes forças axiais, que levaram a obtenção de reparos isentos de defeitos no seu preenchimento. Observou-se que o utilizando forças axiais maiores contribuíram para obter microestrutura mais refinada e homogênea, com formação predominante de martensita, menor tempo de processamento, menor quantidade de constituinte Martensita-Austenita e uma Zona Termicamente Afetada (ZTA) de menor tamanho. / This study aimed to observe the result of the variation of the Friction Hydro Pillar Processing parameters, giving attention to the microestructural effects and quality of repair. The study was carried out by metallographic investigations in repairs obtained and Vickers microhardness profiles. Were used different axial forces, which led to obtain no defects in repairs. It was observed that using higher axial forces helped to get more refined and homogeneous microstructure with predominant formation of martensite, lower processing time, less amount of Martensite-Austenite constituent and lower Heat Afecfted Zone (HAZ) size.

Este trabalho teve como objetivo observar o resultado da variação dos parâmetros do processo FHPP (Friction Hydro Pillar Processing), dando-se atenção aos efeitos destes na microestrutura e na qualidade do reparo. O estudo foi realizado através de investigações metalográficas nos reparos obtidos, bem como análises via perfis de microdureza Vickers. Foram utilizadas diferentes forças axiais, que levaram a obtenção de reparos isentos de defeitos no seu preenchimento. Observou-se que o utilizando forças axiais maiores contribuíram para obter microestrutura mais refinada e homogênea, com formação predominante de martensita, menor tempo de processamento, menor quantidade de constituinte Martensita-Austenita e uma Zona Termicamente Afetada (ZTA) de menor tamanho. / This study aimed to observe the result of the variation of the Friction Hydro Pillar Processing parameters, giving attention to the microestructural effects and quality of repair. The study was carried out by metallographic investigations in repairs obtained and Vickers microhardness profiles. Were used different axial forces, which led to obtain no defects in repairs. It was observed that using higher axial forces helped to get more refined and homogeneous microstructure with predominant formation of martensite, lower processing time, less amount of Martensite-Austenite constituent and lower Heat Afecfted Zone (HAZ) size.

Este trabalho teve como objetivo observar o resultado da variação dos parâmetros do processo FHPP (Friction Hydro Pillar Processing), dando-se atenção aos efeitos destes na microestrutura e na qualidade do reparo. O estudo foi realizado através de investigações metalográficas nos reparos obtidos, bem como análises via perfis de microdureza Vickers. Foram utilizadas diferentes forças axiais, que levaram a obtenção de reparos isentos de defeitos no seu preenchimento. Observou-se que o utilizando forças axiais maiores contribuíram para obter microestrutura mais refinada e homogênea, com formação predominante de martensita, menor tempo de processamento, menor quantidade de constituinte Martensita-Austenita e uma Zona Termicamente Afetada (ZTA) de menor tamanho. / This study aimed to observe the result of the variation of the Friction Hydro Pillar Processing parameters, giving attention to the microestructural effects and quality of repair. The study was carried out by metallographic investigations in repairs obtained and Vickers microhardness profiles. Were used different axial forces, which led to obtain no defects in repairs. It was observed that using higher axial forces helped to get more refined and homogeneous microstructure with predominant formation of martensite, lower processing time, less amount of Martensite-Austenite constituent and lower Heat Afecfted Zone (HAZ) size.

Em substituição aos processos de reparo de defeitos por soldagem por arco elétrico, a Soldagem por Fricção com Pino Consumível ou Friction Hydro Pillar Processing (FHPP) vem sendo estudada devido a suas diversas vantagens sobre os processos convencionais de reparo. Isso se deve a não ocorrência de fusão do metal base e do metal de adição, ao reduzido tempo de processamento (inferior a um minuto, na maioria dos casos) e à possibilidade de automação do processo. Entretanto, por ser um processo relativamente novo, pouco se sabe sobre o mecanismo de deposição de material e a influência deste na qualidade final da junta soldada. Desta forma, a análise do fluxo de material proposta por esse estudo visa contribuir na compreensão da distribuição do material no interior da junta soldada. Para isso, um traçador de titânio foi inserido no interior da solda de um pino de aço SAE 4140. Para a avaliação das juntas soldadas com o traçador de titânio, foram feitas análises de macro e micrografia, além da análise por raios X por meio de um tomógrafo industrial. A partir dos resultados, constatou-se que o processo de FHPP apresenta dois fluxos distintos: o primeiro relativo à distribuição de material do centro do pino, já o segundo referente à distribuição de material da parede do pino. O material do centro do pino tem a tendência de acumular-se no fundo da solda e por meio dos planos de cisalhamento criados, o material do centro do pino é transportado para a periferia do pino. Já o segundo fluxo de material ocorre entre as superfícies de contato do pino e do furo. É um escoamento de expulsão de material, sendo expulso com a rebarba. Ainda, foi verificado que a mistura de material ocorre somente nas regiões onde há atrito entre as peças: ponta do pino com o fundo do furo, parede do pino com a parede do furo e no plano de cisalhamento a quente. Portanto, a partir do conhecimento do fluxo de material é possível prever a distribuição de particulados no interior da solda, uma vez que elas tendem a se acumular nas regiões com maior intensidade de fluxo. Além disso, a utilização da técnica de tomografia computacional mostrou-se eficaz na identificação de trincas no interior de juntas soldadas por fricção e também para as análises de fluxo em soldas com materiais dissimilares. / The replacement of electric arc welding at cracks repairs by the Friction Hydro Pillar Processing (FHPP) it`s being studied due the several advantages of this new process. With the FHPP the process time is less than one minute, the welding temperature is bellow to the melting temperature of the material and the process can be automated. However, as it is a relatively new repair welding process, there are not many information about the material distribution mechanism and the influence of it at the final weld quality. Thus, the material flow analysis proposed by this study intends to contribute to the material comprehension distribution inside the weld. Therefore, a titanium tracer was inserted inside a SAE 4140 steel pin. To evaluate the welds, the samples were analyzed by metallography and by industrial tomography. With the results, were found two different materials flows. The first describes the flow of the material at the center of the pin and the second describes the flow of the material of the faying surface of the pin. The material at the center of the pin tends to accumulate at the bottom of the weld and just above this few volume, appears the hot shear plane that allow the material from the center of the pin flows intermittent to the periphery. Nevertheless, this material is not expelled with the flash. The second flow is the material of the faying surface outside of the center pin, which on part goes to the top of the weld and it is expelled with the flash, and the other goes to the bottom of the weld, but doesn’t arrives because of the material already deposited. Furthermore, it was verified that the material stir occurs specially at the regions that the friction happens: faying surface of the pin and the hole and the shear plane. Thus, with that information it is possible to predict the distribution of particulate, as inclusions, inside the weld. Besides that, the industrial tomography proved that is able to identify cracks inside the welds and it is a great tool at the flow analysis of dissimilar welds.

O objetivo deste estudo é qualificar reparos realizados através do processo de Soldagem por Fricção com Pino Consumível (SFPC), ou Friction Hydro Pillar Processing (FHPP) em chapas de aços inox duplex SAF 2205 (AID UNS S31803). Em paralelo, fazer uma comparação relativa ao mesmo material reparado com o processo TIG (GTAW). Após a obtenção das juntas reparadas em ambos os processos, estas passaram por rigorosa análise microestrutural e ensaios mecânicos para, dessa forma, qualificá-las através de critéios usuais recomendados em normas para utilização no restauro de estruturas que utilizam o material em questão. Foi utilizada a simulação termodinâmica para prever possíveis fases intermetálicas. Foram investigadas as propriedades metalúrgicas através de microscopia ótica e eletrônica de varredura, fractografia e Difração de Raios-X além de ensaios de corrosão. Já as propriedades mecânicas foram averiguadas através de ensaios de impacto, de dobramento e perfis de microdureza. Após qualificar ambos os processos com o objetivo de reparar estruturas que utilizam AID SAF 2205, foi obtida uma junta soldada livre de defeitos com os parâmetros aplicados: força aplicada em 25 kN, velocidade 7000 RPM, burn-off 9 mm e forjamento pelo período de 10 segundos. Dessa forma, o FHPP provou ser um processo de acordo aos critérios recomendados em normas. / The aim of this study is qualify repairs made through Friction Hydro Pillar Processing (FHPP) in plates of duplex stainless steel SAF 2205 (AID UNS S31803). In same time make a comparation with the Gas Tungsten Arc Welding processing (GTAW) using the same material. The processed joints repairs will be analyzed in microstructural and mechanical tests to qualify using criteria according standards used for structural repairs in this material. Was utilized the thermodinamics simulation to predict possible intermetallic phases. Were investigated the metallurgical properties with scanning electron microscope, fractography and X -ray diffraction in addition to corrosion test. The mechanical properties were investigated with impact tests, bending test and micro hardness profile. After qualify both repair processes using stainless steel sAF 2205, was obtained a weld free of defects with applied parameters: force 25 kN, speed 7000 rpm, bunr-off 9 mm and forging force during 10 seconds. Thus, the FHPP proved a suitable process according standards recommendations.

Nas últimas décadas a soldagem em estado sólido vem demonstrando ser uma ótima alternativa frente aos métodos convencionais de união mais utilizados na indústria, dos quais a grande maioria consiste na soldagem por fusão dos materiais. O presente trabalho consiste na utilização do processo denominado como soldagem por fricção com pino consumível (Friction Hydro Pillar Processing – FHPP). Este trabalho visou avaliar a aplicação do processo FHPP em um aço utilizado para a fabricação de componentes de amarras de uso offshore, para esses aços o surgimento de defeitos durante operação ou fabricação trazem elevados custos operacionais, o reparo por soldagem a arco é não recomendado por normas técnicas devido às propriedades destes materiais e as condições de operação dos componentes produzidos com os mesmos. Esta avaliação se deu através da análise dos melhores parâmetros de processo (força axial, velocidade de rotação, consumo do pino e geometria de pinos e furos usinados) visando juntas soldadas livres de defeitos, avaliadas através de análises macrográficas, análises micrográficas e perfis de microdureza que por sua vez foram realizados visando a melhor caracterização das regiões que compõem a junta soldada Por fim, para a avaliação da tenacidade das juntas soldadas, ensaios de impacto Charpy e tenacidade à fratura (CTOD), seguidos de análises fractográficas em lupa e MEV (microscópio eletrônico de varredura), foram realizados com base em recomendações normativas visando uma avaliação precisa da tenacidade da região de união dos materiais soldados. As juntas soldadas apresentaram valores de CTOD de aproximadamente 40% dos valores obtidos em corpos de prova extraídos do material base. O desempenho das juntas soldadas nos ensaios de tenacidade foi claramente prejudicado pela presença de inclusões, observadas ainda no material base, que acabaram por concentrar-se nas interfaces de união das soldas devido às características do processo FHPP. / In the last few years the solid state welding has been a great alternative compared to the most common processes used in industry, which usually consists in fusion of the employed materials. The present study wants to evaluate the application of Friction Hydro-Pillar Processing (FHPP). This work aims to analyze the application of FHPP in steel used to manufacturing offshore mooring components where the incidence of defects during the operation and manufacturing result in elevated operational costs. In addition the repair of these components is not recommended by technical stand arts duo to properties of materials and operational conditions of components. The analyses was carried out by the optimization of process parameters (axial force, rotational speed, rod burn off, geometry of rod and machined hole) aiming, in the first step, free defects and sufficient heat input welded joints through analyses of macrographs. A subsequently detailed analysis of micrographs and micro hardness profile was made aiming a better characterization of all welding regions. Finally, Charpy impact tests and Crack Tip Opening Displacement (CTOD) tests were carried out, to toughness evaluation of welding joints Followed by fractography in scanning electron microscopy (SEM) was made based in recommended technical standards aiming more accurate about the toughness in bonding line regions of welded joints. The welded joints presented a CTOD tests result that where about 40% of the values obtained for the base material. The specimen performance in toughness tests was clearly adversely affected by the presence of inclusions in the bonding lines. Observed in material base during the first analyses, these inclusions have been found in large quantity on bonding lines of welds because a characteristic of FHPP to concentrate it in this region.

O objetivo deste estudo é qualificar reparos realizados através do processo de Soldagem por Fricção com Pino Consumível (SFPC), ou Friction Hydro Pillar Processing (FHPP) em chapas de aços inox duplex SAF 2205 (AID UNS S31803). Em paralelo, fazer uma comparação relativa ao mesmo material reparado com o processo TIG (GTAW). Após a obtenção das juntas reparadas em ambos os processos, estas passaram por rigorosa análise microestrutural e ensaios mecânicos para, dessa forma, qualificá-las através de critéios usuais recomendados em normas para utilização no restauro de estruturas que utilizam o material em questão. Foi utilizada a simulação termodinâmica para prever possíveis fases intermetálicas. Foram investigadas as propriedades metalúrgicas através de microscopia ótica e eletrônica de varredura, fractografia e Difração de Raios-X além de ensaios de corrosão. Já as propriedades mecânicas foram averiguadas através de ensaios de impacto, de dobramento e perfis de microdureza. Após qualificar ambos os processos com o objetivo de reparar estruturas que utilizam AID SAF 2205, foi obtida uma junta soldada livre de defeitos com os parâmetros aplicados: força aplicada em 25 kN, velocidade 7000 RPM, burn-off 9 mm e forjamento pelo período de 10 segundos. Dessa forma, o FHPP provou ser um processo de acordo aos critérios recomendados em normas. / The aim of this study is qualify repairs made through Friction Hydro Pillar Processing (FHPP) in plates of duplex stainless steel SAF 2205 (AID UNS S31803). In same time make a comparation with the Gas Tungsten Arc Welding processing (GTAW) using the same material. The processed joints repairs will be analyzed in microstructural and mechanical tests to qualify using criteria according standards used for structural repairs in this material. Was utilized the thermodinamics simulation to predict possible intermetallic phases. Were investigated the metallurgical properties with scanning electron microscope, fractography and X -ray diffraction in addition to corrosion test. The mechanical properties were investigated with impact tests, bending test and micro hardness profile. After qualify both repair processes using stainless steel sAF 2205, was obtained a weld free of defects with applied parameters: force 25 kN, speed 7000 rpm, bunr-off 9 mm and forging force during 10 seconds. Thus, the FHPP proved a suitable process according standards recommendations.

Em substituição aos processos de reparo de defeitos por soldagem por arco elétrico, a Soldagem por Fricção com Pino Consumível ou Friction Hydro Pillar Processing (FHPP) vem sendo estudada devido a suas diversas vantagens sobre os processos convencionais de reparo. Isso se deve a não ocorrência de fusão do metal base e do metal de adição, ao reduzido tempo de processamento (inferior a um minuto, na maioria dos casos) e à possibilidade de automação do processo. Entretanto, por ser um processo relativamente novo, pouco se sabe sobre o mecanismo de deposição de material e a influência deste na qualidade final da junta soldada. Desta forma, a análise do fluxo de material proposta por esse estudo visa contribuir na compreensão da distribuição do material no interior da junta soldada. Para isso, um traçador de titânio foi inserido no interior da solda de um pino de aço SAE 4140. Para a avaliação das juntas soldadas com o traçador de titânio, foram feitas análises de macro e micrografia, além da análise por raios X por meio de um tomógrafo industrial. A partir dos resultados, constatou-se que o processo de FHPP apresenta dois fluxos distintos: o primeiro relativo à distribuição de material do centro do pino, já o segundo referente à distribuição de material da parede do pino. O material do centro do pino tem a tendência de acumular-se no fundo da solda e por meio dos planos de cisalhamento criados, o material do centro do pino é transportado para a periferia do pino. Já o segundo fluxo de material ocorre entre as superfícies de contato do pino e do furo. É um escoamento de expulsão de material, sendo expulso com a rebarba. Ainda, foi verificado que a mistura de material ocorre somente nas regiões onde há atrito entre as peças: ponta do pino com o fundo do furo, parede do pino com a parede do furo e no plano de cisalhamento a quente. Portanto, a partir do conhecimento do fluxo de material é possível prever a distribuição de particulados no interior da solda, uma vez que elas tendem a se acumular nas regiões com maior intensidade de fluxo. Além disso, a utilização da técnica de tomografia computacional mostrou-se eficaz na identificação de trincas no interior de juntas soldadas por fricção e também para as análises de fluxo em soldas com materiais dissimilares. / The replacement of electric arc welding at cracks repairs by the Friction Hydro Pillar Processing (FHPP) it`s being studied due the several advantages of this new process. With the FHPP the process time is less than one minute, the welding temperature is bellow to the melting temperature of the material and the process can be automated. However, as it is a relatively new repair welding process, there are not many information about the material distribution mechanism and the influence of it at the final weld quality. Thus, the material flow analysis proposed by this study intends to contribute to the material comprehension distribution inside the weld. Therefore, a titanium tracer was inserted inside a SAE 4140 steel pin. To evaluate the welds, the samples were analyzed by metallography and by industrial tomography. With the results, were found two different materials flows. The first describes the flow of the material at the center of the pin and the second describes the flow of the material of the faying surface of the pin. The material at the center of the pin tends to accumulate at the bottom of the weld and just above this few volume, appears the hot shear plane that allow the material from the center of the pin flows intermittent to the periphery. Nevertheless, this material is not expelled with the flash. The second flow is the material of the faying surface outside of the center pin, which on part goes to the top of the weld and it is expelled with the flash, and the other goes to the bottom of the weld, but doesn’t arrives because of the material already deposited. Furthermore, it was verified that the material stir occurs specially at the regions that the friction happens: faying surface of the pin and the hole and the shear plane. Thus, with that information it is possible to predict the distribution of particulate, as inclusions, inside the weld. Besides that, the industrial tomography proved that is able to identify cracks inside the welds and it is a great tool at the flow analysis of dissimilar welds.

Este trabalho teve como objetivo caracterizar microestruturalmente a solda em chapa espessa utilizando a técnica de soldagem por fricção FHPP (Friction Hydro Pillar Processing). Para o estudo em questão foi escolhido soldar uma chapa base de aço inoxidável dúplex UNS S31803 com pino consumível de mesmo material e de aço inoxidável austenítico UNS S31673. O estudo foi realizado através de análise da seção longitudinal das soldas. Foram realizadas análises da macroestrutura e da microestrutura, assim como perfis de microdureza e quantificação de fases. Verificou-se significativa diferença na quantidade de material escoado, microestrutura formada e no equilíbrio quantitativo de fases entre as amostras soldadas. / This study aimed to characterize the microstructural welding thick plate using the technique of friction welding called Friction Hydro Pillar Processing (FHPP). For the study in question was chosen weld a base plate UNS S31803 duplex stainless steel with pin even consumable material and austenitic stainless steel UNS S31673. The study was conducted through analysis of the longitudinal section of the welds. Analyses of the macrostructure and microstructure, as well as microhardness profiles and quantification of phases. There was a significant difference in the amount of material disposed of, microstructure formed and balance of quantitative phase.

Nas últimas décadas a soldagem em estado sólido vem demonstrando ser uma ótima alternativa frente aos métodos convencionais de união mais utilizados na indústria, dos quais a grande maioria consiste na soldagem por fusão dos materiais. O presente trabalho consiste na utilização do processo denominado como soldagem por fricção com pino consumível (Friction Hydro Pillar Processing – FHPP). Este trabalho visou avaliar a aplicação do processo FHPP em um aço utilizado para a fabricação de componentes de amarras de uso offshore, para esses aços o surgimento de defeitos durante operação ou fabricação trazem elevados custos operacionais, o reparo por soldagem a arco é não recomendado por normas técnicas devido às propriedades destes materiais e as condições de operação dos componentes produzidos com os mesmos. Esta avaliação se deu através da análise dos melhores parâmetros de processo (força axial, velocidade de rotação, consumo do pino e geometria de pinos e furos usinados) visando juntas soldadas livres de defeitos, avaliadas através de análises macrográficas, análises micrográficas e perfis de microdureza que por sua vez foram realizados visando a melhor caracterização das regiões que compõem a junta soldada Por fim, para a avaliação da tenacidade das juntas soldadas, ensaios de impacto Charpy e tenacidade à fratura (CTOD), seguidos de análises fractográficas em lupa e MEV (microscópio eletrônico de varredura), foram realizados com base em recomendações normativas visando uma avaliação precisa da tenacidade da região de união dos materiais soldados. As juntas soldadas apresentaram valores de CTOD de aproximadamente 40% dos valores obtidos em corpos de prova extraídos do material base. O desempenho das juntas soldadas nos ensaios de tenacidade foi claramente prejudicado pela presença de inclusões, observadas ainda no material base, que acabaram por concentrar-se nas interfaces de união das soldas devido às características do processo FHPP. / In the last few years the solid state welding has been a great alternative compared to the most common processes used in industry, which usually consists in fusion of the employed materials. The present study wants to evaluate the application of Friction Hydro-Pillar Processing (FHPP). This work aims to analyze the application of FHPP in steel used to manufacturing offshore mooring components where the incidence of defects during the operation and manufacturing result in elevated operational costs. In addition the repair of these components is not recommended by technical stand arts duo to properties of materials and operational conditions of components. The analyses was carried out by the optimization of process parameters (axial force, rotational speed, rod burn off, geometry of rod and machined hole) aiming, in the first step, free defects and sufficient heat input welded joints through analyses of macrographs. A subsequently detailed analysis of micrographs and micro hardness profile was made aiming a better characterization of all welding regions. Finally, Charpy impact tests and Crack Tip Opening Displacement (CTOD) tests were carried out, to toughness evaluation of welding joints Followed by fractography in scanning electron microscopy (SEM) was made based in recommended technical standards aiming more accurate about the toughness in bonding line regions of welded joints. The welded joints presented a CTOD tests result that where about 40% of the values obtained for the base material. The specimen performance in toughness tests was clearly adversely affected by the presence of inclusions in the bonding lines. Observed in material base during the first analyses, these inclusions have been found in large quantity on bonding lines of welds because a characteristic of FHPP to concentrate it in this region.