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 processo de soldagem no estado sólido Soldagem por Fricção e Mistura Mecânica (SFMM), tradução do original em inglês ¨Friction Stir Welding¨ (FSW), já foi estudado extensivamente e obteve resultados muito bem sucedidos em ligas de Alumínio. Especificamente para ligas de aplicação naval existe uma lacuna muito grande de conhecimento. Este trabalho tem por objetivo caracterizar e analisar juntas soldadas da liga de aço naval GL E36 através de SFMM. A espessura das chapas soldadas foi de 6 mm em junta de topo com ferramenta de Nitreto de Boro Cúbico Policristalino (NBcp). A velocidade de rotação da ferramenta foi mantida constante em 500 rpm e foram usadas velocidade lineares de 1, 2 e 3 mm/s objetivando-se diferentes aportes térmicos. Foram obtidas soldas de 1,2 metros de comprimento com características estéticas muito boas e homogêneas na superfície ao longo do comprimento das juntas. Todas as juntas foram produzidas com aquisição dos ciclos térmicos através de termopares colocados próximos a região da face da solda em diferentes posições no início, meio e final da solda. A ferramenta, mesmo após aproximadamente 8,5 metros de soldas, apresentou um bom comportamento ao desgaste sem perdas apreciáveis nas dimensões do pino. Para avaliação das propriedades das juntas foram retirados corpos de prova para análise microestrutural e de microdureza, ensaio de tração e dobramento, no início, meio e final da solda. Adicionalmente, foi usado ensaio radiográfico para detecção de defeitos e possíveis fragmentos da ferramenta proveniente de desgaste. E para a análise do comportamento da tenacidade à fratura foi usado o corpo de prova do tipo ¨compact tension¨ (CT-50) posicionado com a boca do entalhe na região da zona de mistura da solda. Todas as amostras de tração romperam no material de base. Os perfis de microdureza mostraram picos de até 400 Vickers para todas as juntas. A microestrutura consistiu principalmente de ferrita, martensita e bainita com diferentes níveis de refinamento e diferentes morfologias. Os melhores comportamentos em relação a tenacidade à fratura avaliados por meio da construção das curvas de resistência foram das juntas processadas com 2 mm/s e 3 mm/s. / The solid state welding process Friction Stir Welding (FSW) has been studied extensively and achieved very successful results on aluminum alloys. Nevertheless, to apply FSW on steel alloys more research is required. Specifically for steel grades for shipbuilding applications there is a wide knowledge gap. Thus, this work aims to evaluate the mechanical and microstructural properties of processed joints for the shipbuilding steel grade GL E36 using FSW. The weld plate thickness used was 6 mm using butt joint configuration with polycrystalline cubic boron nitride (pcBN) tool. The rotational speed of the tool was kept constant at 500 rpm with welding speeds of 1, 2 and 3 mm/s seeking to achieve different heat inputs, i.e., different mechanical and metallurgical properties. Joints of 1.2 meters long with very good aesthetic features and homogenous surface along the length were obtained, proving the stability of the process. Thermal profile of all joints were taken using thermocouples placed near the joint region of the weld face at different positions: beginning, middle and ending of the weld. The tool even after approximately 8.5 meters of welds showed good wear behavior without appreciable loss on the dimensions of the probe. To evaluate the joint behavior, specimens for microstructural analysis and hardness, tensile test and bending were removed at the beginning, middle and ending of the weld. Additionally, radiographic test was used for defects inspection and detection of possible debris from tool wear. For the analysis of the fracture toughness behavior was used Compact Tension (CT-50) specimens positioned with the notch at the stirred zone. All tensile samples failed at the base material, i.e. the produced joints achieved a greater resistance than the base material after processing. The microhardness profiles showed peaks of up to 400 Vickers for all the conditions. The microstructure found consisted mainly of ferrite, martensite and bainite with different levels of refinement and different morphologies. The best behavior concerning the fracture toughness evaluation using the crack resistance curves were for the joints processed with 2 mm/s and 3 mm/s of welding speeds.

Este trabalho teve por objetivo verificar a possibilidade de obtenção de juntas de um aço TRIP 800 através do processo de soldagem a ponto por fricção e mistura mecânica (SPFMM), e relacionar processo, microestruturas e propriedades mecânicas nestas soldas. Além da caracterização microestrutural, ensaios de microdureza e de cisalhamento foram efetuados para entender o comportamento mecânico das juntas. As amostras foram produzidas utilizando-se uma ferramenta de nitreto de boro cúbico (PCBN) e três diferentes velocidades de rotação da ferramenta - 1600, 2000 e 2400 rpm - assim como dois diferentes tempos de mistura (dwell times), 2 e 3s. Após a execução das soldas, devido aos ciclos térmicos e deformações impostas pelo processo, foram observadas três diferentes zonas nas juntas: a zona de mistura (ZM), a zona termomecanicamente afetada (ZTMA), e a zona termicamente afetada (ZTA). Os tamanhos destas zonas variaram de acordo com a condição de soldagem empregada. De um modo geral, eles aumentaram com o aumento da velocidade de rotação, não tendo sido observadas mudanças significativas com o aumento do tempo de mistura. Como o aço TRIP empregado neste estudo possuía uma camada de zinco em sua superfície, após o processo foi observada uma linha contendo zinco na ZM. Foi observado o comportamento do revestimento de zinco em diferentes etapas do processo, até a formação desta linha de zinco. Os ensaios de cisalhamento mostraram que a presença da linha de zinco é o fator de maior importância com relação às propriedades mecânicas, porém a microestrutura também possui influência na etapa final da fratura. Levando estes fatos em consideração, foi proposta a sequência de fratura das amostras durante os ensaios de cisalhamento. As soldas realizadas com velocidade de rotação de 2000 rpm foram as que apresentaram os melhores resultados em cisalhamento, pois nos dois tempos de mistura empregados, a média dos valores de força no ensaio de cisalhamento foi pelo menos igual à mínima recomendada em soldas a ponto por resistência elétrica. / The aim of this work was to verify the feasibility of producing friction stir spot welds of a TRIP 800 steel and correlate process, microstructures and mechanical properties in these joints. In addition to the microstructural characterization, microhardness and lapshear tests were performed in order to understand the mechanical behavior of the joints. The samples were produced using a polycrystalline cubic boron nitrides (PCBN) tool and three different rotational speeds - 1600, 2000 and 2400 rpm - and two different dwell times, 2 and 3s. After the welding, due to the thermal cycles and deformations imposed by the process, three different zones were observed in the joints: the stir zone (SZ), the thermomecanically affected zone (TMAZ), and the heat affected zone (HAZ). The widths of these zones were dependent of the welding condition employed. In a general way, they increased by increasing the rotational speed, and it was not observed a significant change in their widths by increasing the dwell time. The TRIP steel employed in this study had a zinc coating on both surfaces. After the process, it was observed a remnant zinc line in the SZ. It was showed the zinc coating behavior in different steps in the welding process, including the zinc line formation. The lap-shear tests have demonstrated that the zinc line was the factor of major influence regarding the mechanical properties. However the microstructure also played a role at the final of the fracture process. Taking these facts into account, it was also proposed a fracture sequence of the samples during lap-shear tests. The welds produced at tool rotational speed of 2000 rpm have presented the best performance in lap-shear tests, because at the two dwell times employed, the average of the load values observed was at least equal to the minimum recommended for resistance spot welds.

Um processo alternativo à solda por arco para aplicação em materiais de difícil junção ou em ambientes submersos é a solda por fricção. Neste trabalho foi desenvolvido um equipamento de solda por fricção para pesquisas e determinação de parâmetros ótimos de soldagem em diferentes meios. Para verificar o desempenho do equipamento foi utilizado o processo de solda por fricção de pinos consumíveis. Os registros das variáveis de soldagem permite avaliar o comportamento do sistema para a faixa de operação utilizada. Diferentes uniões de aço de baixo carbono e aço de baixa liga foram obtidas. Mediante análises macrográficas da junta foi avaliada a zona afetada pelo calor e a presença de regiões com possível falta de preenchimento. O controle servohidráulico desenvolvido apresenta uma resposta dinâmica adequada para esta aplicação, no entanto são apresentadas algumas propostas de melhorias. / An alternative process to the conventional arc welding for mating difficult-to-join materials or in underwater environment is friction welding. During this work a friction welding equipment was developed for research and determination of optimum welding parameters under different environments. To evaluate the equipment performance the friction hydro pillar processing method was used. Data acquisition of the welding parameters allows assessing the system behavior within the operational range. Joints of low carbon and low alloy steels have been obtained. Macrographic analyses of the weld joint were performed to evaluate the heat affected zone and the presence of unfilled regions. The servohydraulic control developed have shown an adequate dynamic response for this application, nevertheless some improvements are proposed.

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.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2016-10-21T11:41:37Z No. of bitstreams: 1 DissNMA.pdf: 5169564 bytes, checksum: 024c06d911b0aca7d5ad498353cc25ef (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-11-08T18:38:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissNMA.pdf: 5169564 bytes, checksum: 024c06d911b0aca7d5ad498353cc25ef (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-11-08T18:38:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissNMA.pdf: 5169564 bytes, checksum: 024c06d911b0aca7d5ad498353cc25ef (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-08T18:38:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissNMA.pdf: 5169564 bytes, checksum: 024c06d911b0aca7d5ad498353cc25ef (MD5) Previous issue date: 2015-11-30 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Friction Spot Joining (FSpJ) is a prize-winning joining technique for hybrid metal-polymer composite structures. This master thesis was devised to investigate the feasibility of FSpJ of metal-composite structures with additional film interlayer. Friction spot joints of aluminum alloy 2024-T3 and carbon-fiberreinforced polyphenylene sulfide laminate composite with additional PPS film interlayer were successfully produced. The highest peak temperature achieved during the joining process was 417°C. DSC analysis demonstrated that the degree of crystallinity decreased for the composite (from 22% to 12%) and increased for the PPS film (from 7% to 27%) after joining. TGA analysis indicated that no extensive thermo-mechanical degradation induced by the joining process occurred. The main bonding mechanisms of FSp joint were identified as macro- and micro-mechanical interlocking, as well as adhesion forces. The process-related microstructural effects were evaluated and correlated to the local mechanical performance of the joining parts through micro and nanohardness. Further, mechanical grinding, sandblasting and plasma activation surface pre-treatments were performed on the composite part to enhance the adhesion between the joining parts. The generated surface features due to the surface pre-treatments were correlated to the mechanical performance of the joints. Sandblasted specimens showed the best mechanical performance among the surface pre-treatments used in this work. The lap shear strength of joints with interlayer (2703 ± 114 N up to 3069 ± 166 N) was up to 55% higher than the corresponding joints without film. The fatigue life of the joints with interlayer was 4 times longer in comparison with those without interlayer; superior fatigue strength was also observed. The durability of the joints was evaluated through hydrothermal accelerated aging; the maximum reduction in initial strength was 12.4% for 28 days of aging. Finally, the failure mechanisms of the joints were discussed, demonstrating a mixture of adhesivecohesive failure mode. / A União Pontual por Fricção (FSpJ) é uma técnica internacionalmente premiada para união de estruturas híbridas metal-compósito polimérico. Esta dissertação de mestrado investigou a viabilidade técnica da produção de juntas metal-compósito com filme polimérico intermediário através do FSpJ. Juntas de alumínio 2024-T3 e laminado compósito de poli(sulfeto de fenileno) (PPS) reforçado com fibras de carbono com filme intermediário de PPS foram produzidas com sucesso. A máxima temperatura processual identificada foi de 417°C. Análises de DSC demonstraram decréscimo no grau de cristalinidade do compósito (de 22% para 12%) e acréscimo no caso do filme intermediário (de 7% para 27%) depois de submetidos ao processo de união. Análises de TGA não identificaram evidências de ocorrência de degradação termomecânica dos componentes poliméricos das juntas induzida pelo FSpJ. Os principais mecanismos de união identificados na interface das juntas foram macro- e micro-ancoramento mecânico, além de forças adesivas. As mudanças microestruturais induzidas pelo processo de união foram investigadas e correlacionadas com o desempenho mecânico local dos componentes da junta através de medidas de micro e nanodureza. Pré-tratamentos superficiais de lixamento, jateamento de areia e ativação por plasma foram realizados no componente compósito a fim de aprimorar a adesão entre os componentes a serem unidos. As superfícies pré-tratadas foram caracterizadas e suas propriedades foram correlacionadas com a resistência mecânica das juntas correspondentes. As amostras jateadas produziram juntas com a melhor resistência mecânica entre os pré-tratamentos superficiais investigados neste estudo. A resistência ao cisalhamento das juntas com filme (2703 ± 114 N até 3069 ± 166 N) apresentou-se até 55% superior à resistência das respectivas juntas sem filme. A vida em fadiga das juntas com filme apresentou-se cerca de 4 vezes mais longa em comparação às juntas sem filme. A durabilidade das juntas foi investigada através de envelhecimento hidrotérmico acelerado, sendo que a máxima redução em resistência ao cisalhamento foi de 12,4% para 28 dias de envelhecimento. Finalmente, os mecanismos de falha das juntas foram discutidos, demonstrando a predominância do modo coesivo de falha.

Materiais de fricção são compósitos cuja matriz polimérica é, usualmente, a resina fenólica novolaca. Os requisitos de desempenho dos materiais de fricção demandam um rígido controle das condições de processamento, na formação de ligações cruzadas da resina fenólica de hexametilenotetramina (HMTA), que definem as propriedades do produto final. Nesta dissertação, resinas fenólicas novolaca pó, com teores de 7, 9 e 11% do agente de cura hexametilenotetramina (HMTA), foram caracterizadas quanto ao peso molecular, além da determinação do comportamento térmico e reológico, objetivando sua aplicação como matriz polimérica em materiais de fricção. Os resultados obtidos, principalmente em função das taxas reacionais obtidas das caracterizações reométricas, indicaram a resina fenólica novolaca com 9% de HMTA, como a melhor para o processamento de material de fricção rápido. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-05-22T18:37:45Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Albertina Artmann.pdf: 2110638 bytes, checksum: 638291da288591193fe26a9cdeeb5627 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-22T18:37:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Albertina Artmann.pdf: 2110638 bytes, checksum: 638291da288591193fe26a9cdeeb5627 (MD5) / Friction materials are composites the polymer matrix of which is usually a novolak phenolic resin. Performance requirements of friction materials demand a steep control of the processing conditions, during crosslinking development of the phenolic resin with hexamethylene tetramine (HMTA), which define the end product properties. In this dissertation, aiming at applyind these materials as a polymer matrix in friction materials, powdered novolak phenolic resins having 7, 9 and 11wt% of hexamethylene tetramine (HMTA) curing agent were characterized as for molecular weight, molecular weight distribution, besides the determination of thermal and rheological behavior. Obtained data based rate of reaction mainly on rheological characterization indicate the 9wt% HMTA novolak phenolic resin for the processing of a typical friction material.

Orientador: Maurício Tatsuei Sakima / Banca: Luís Geraldo Vaz / Banca: Adilson Luiz Ramos / Resumo: Desde a introdução dos fios superelásticos a sua utilização baseada na teoria de liberação de forças leves e constantes tem sido indicada. Alguns utilizam os fios superelásticos retangulares desde as fases iniciais de tratamento, mas a utilização de fios de secção retangulares leva a liberação de maiores forças de resistência ao deslizamento. Esta pesquisa teve como objetivo avaliar o comportamento e a força de resistência ao deslizamento, geradas pela utilização de fios superelásticos de NiTi retangulares nos movimentos de rotação e translação em 1ª e 2ª ordens. Foram selecionados sete fios de secção 0.019"x0.025" de diferentes marcas comerciais e analisados em uma Temperatura constante de 35°C simulando o ambiente oral. Os fios Copper NiTi 40 (Ormco) e NeoSentalloy 200g (GAC) foram os que apresentaram os menores níveis de força nos movimentos analisados. No inicio do platô de superelasticidade o Copper NiTi 40 gerou forças de 142cN e 120cN em 1ª e 2ª ordens respectivamente no teste de translação e 40cN e 88cN em 1ª e 2ª ordens nos testes de rotação. O Neosentalloy 200g gerou forças de 120cN e 129cN nos testes de translação em 1ª e 2ª ordens respectivamente, e 68cN e 194cN em 1ª e 2ª ordens respectivamente, nos testes de rotação. O fio FORMO-ELASTIC NiTi (Wonder Wire Corporation) apresentou os maiores índices em todos os testes.No teste de translação o fio FORMO-ELASTIC NiTi (Wonder Wire Corporation) gerou, no início do platô de superleasticidade forças de 630cN e 209cN em 1ª e 2ª ordens respectivamente e no teste de rotação 383cN e 334cN em 1ª e 2ª ordens, respectivamente Os momentos máximos nos testes de rotação em 1ª e 2ª ordens foram gerados pelo fio FORMO-ELASTIC NiTi (5136cN/mm - 4269cN/mm) e os menores foram gerados pelo fio Copper NiTi 40 (2716cN/mm-2417cN/mm). Na avaliação da força liberada... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Since the introduction of the superelastic archwires the use based on the theory of applying light continuous force has been indicate. Some authors had use the rectangular superelastic archwire since the initial phases of the treatment. Tridimensional control of the teeth could be range but also, using wires with rectangular cross sections would delivery higher forces of resistance to sliding. The purpose of this research is to evaluate the behavior and the resistance to sliding delivered by using rectangular superelastic NiTi wires in translation and rotation in 1st and 2nd orders. Were selected seven NiTi 0,019"x 0,025" wires of different commercial brands, and analyzed in constant temperature of 35°C, simulating the oral environment. The copper NiTi 40° (Ormco) and NeoSen talloy 200g (GAC) delivered the lowest levels of force and the FORMO-ELASTIC (Wonder Wire Corporation) delivered the highest. In the superelastic plateau the Copper NiTi 40° delivered 142cN and 120cN in 1st and 2nd order translation, 40cN and 88cN in the rotation test. The NeoSentalloy 200g (G.A.C.) delivered 120cN and 129cN in 1st and 2nd order translation test and 68cN and 194cN in the rotation test. The FORMO-ELASTIC (Wonder Wire Corporation) delivered 630cN e 209cN in 1st and 2nd order translation tests and 383cN e 334cN in the rotation test. The FORMO-ELASTIC NiTi also delivered the highest moments in the rotation test (5136cN/mm - 4269cN/mm) and the lowest were delivered by the Copper NiTi 40 (2716cN/mm-2417cN/mm) The force delivered by the different cross section of the copper NiTi 40° (Ormco) showed no statistical difference between the two dimensions in the translation displacement. In the rotation the wires delivered highest levels of force when the stress was applied at the small section... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Os aços inoxidáveis dúplex compõem uma família de materiais conhecidos por apresentar uma excelente combinação propriedades mecânicas e de corrosão, e por isso têm sido amplamente estudados nos últimos anos. Contudo, essa combinação de propriedades está intrinsecamente relacionada com a microestrutura desses aços, composta por iguais quantidades de ferrita e austenita, e esse equilíbrio entre as fases é extremamente dependente dos ciclos térmicos aos quais são submetidos, sob risco, inclusive, da precipitação de fases secundárias deletérias. Sendo assim, a soldagem desses materiais exige uma série de cuidados para que ela não implique em prejuízo para suas propriedades. Nesse contexto, a soldagem por fricção surge como alternativa para a união e reparo dessas ligas, justamente por apresentar um menor aporte térmico que técnicas convencionais de soldagem. Isto posto, foi realizado um reparo pelo processo de soldagem por fricção com pino consumível em uma chapa de 12mm de espessura feita em um aço inoxidável dúplex UNS S31803. Para tanto, foram registrados os dados térmicos do processamento, analisou-se a microestrutura apresentada pela junta soldada, além de avaliar-se sua tenacidade ao impacto. Os resultados comprovaram que, embora não ocorra significativa precipitação de fases secundárias, o processo de soldagem por fricção provoca diminuição da tenacidade ao impacto do material por causar o deslocamento do equilíbrio entre as fases no sentido de formação da fase ferrítica. / Duplex stainless steels compose a family of materials known to exhibit an excellent combination of mechanical and corrosion properties, and therefore have been widely studied in recent years. However, this combination of properties intrinsically relates to the microstructure of these steels that consists of equal amounts of ferrite and austenite, and this balance between phases is extremely dependent on the thermal cycles, at risk including the precipitation of deleterious secondary phases. Thus, welding of these materials requires a lot of care so that it does not result in damage to their property. In this context, the friction welding is an alternative to the union and repair of these alloys, just by having a lower heat input than conventional welding techniques. That said, a repair by the friction taper plug welding process was made on a 12 mm plate thick in a duplex stainless steel UNS S31803. Thermal processing data were recorded, microstructure presented by the welded joint was analyzed, and evaluate is its impact toughness. The results proved that although not occur significant precipitation of secondary phases, the friction welding process causes decrease in the impact toughness of the material for causing the displacement of the equilibrium between the phases towards the formation of the ferritic phase.

O presente trabalho propõe uma modelagem matemática simplificada que tem como foco o cálculo do módulo de elasticidade em matérias de fricção levando em consideração a porosidade. A modelagem proposta foi desenvolvida tendo como base a Lei das Misturas Modificada e os equacionamentos propostos por Spriggs e Kingery. Para simplificação do modelo, foi analisado um compósito com um aglomerante e um elemento de reforço. A escolha das matérias-primas levou em consideração os elementos mais utilizados em um material de fricção, desta forma o aglomerante utilizado foi uma resina fenólica e os agentes de reforço foram fibras de vidro e aramida. O equacionamento foi verificado utilizando dados empíricos. Para tanto, foram utilizados dois grupos de compósitos, um com resina fenólica e fibra de vidro e o outro com resina fenólica e fibra aramida. A verificação da influência das fibras no compósito foi feita variando o percentual de fibra, de 5% a 30% em peso, com um aumento de 5% entre as amostras. Os materiais foram confeccionados segundo o método de cura a quente sob pressão, seguido de tratamento térmico. Para a verificação das propriedades mecânicas foi realizado o teste de flexão a 3-pontos, segundo a norma ASTM D790,07. Em uma primeira análise, foi verificado o teor mínimo para que a fibra comece a atuar como reforço estrutural, e este para os dois grupos investigados foi de aproximadamente 2%, ou seja em todas as amostras as fibras estão atuando como elemento de reforço. O ensaio de porosidade seguiu a norma Volkswagen PV 3005 Por esse, foi possível verificar que para o compósito com fibra de vidro, quanto maior o teor de fibra, menor a porosidade apresentada pelo compósito. Para o compósito com aramida, a porosidade só diminui até 15%, após mantém-se constante. Este resultado pôde ser explicado pelo fato da aramida se apresentar na forma de polpa, dificultando a molhabilidade da resina. Como não há correlação linear entre porosidade e módulo de elasticidade para o compósito com fibra aramida, é proposto um modelo que seja apto à avaliação dos dois compósitos em questão. A utilização deste modelo visou a redução expressiva no tempo despendido e esforços de desenvolvimento de produtos, colaborando para a redução dos custos de projeto e aumento da competitividade destes produtos. A modelagem matemática simplificada proposta permitiu obter uma correlação entre o módulo de elasticidade e a porosidade. Os dados calculados através do modelo proposto concordam de forma satisfatória com os resultados experimentais. / The present work shows a simplified mathematical modeling focused on the modulus of elasticity in a friction material considering the inherent porosity of this material. The suggested model was developed based on the modified Law of Mixtures and equations proposed by Spriggs and Kingery. To obtain a simplified model a composite constituted of a binder and a reinforcement element was analyzed. Raw materials used in these tests were chosen based on raw materials most used in a friction industry, the binder used is a phenolic resin and reinforcing components are glass fiber and aramid fiber. The proposed model was verified based on the empirical data, analyzing two groups of composite material, one with a phenolic resin and fiber glass and another one with phenolic resin and aramid fiber. To understand the influence of the reinforcing components in the composite, the percentage of fibers was varied from 5% to 30%, the difference between samples is 5%. The materials were manufactured using the process typically used for friction materials, heat curing under pressure followed by heat treatment. The samples were tested under 3-points bending test procedure, according to ASTM D790-07 standard. In a preliminary analysis the minimum fraction of fiber that works as a reinforcing component is 2%, according to critical volume equation. Then in all the samples analyzed the fibers are acting as reinforcement elements. The porosity test was made according to VW PV 3005 standard Using this method, it was possible to verify that increasing the percentage of glass fiber the percentage of porosity decrease. For the aramid composite the percentage of porosity decreases up to 15% of fiber, from this point the value is kept constant. This result can be explained if we consider the fact that the aramid fiber is used in the pulp form, hindering the wettability of the resin. Since there is no linear correlation between porosity and elastic modulus for the composite with aramid fiber, it is proposed a model that is able to appraisal the two composites in question. The use of this model aims a significant reduction in time spent and resources on development, helping to reduce the project cost and increasing the product competitiveness. The simplified mathematical model proposed supported a correlation between modulus of elasticity and porosity. Data calculated by the proposed model agrees satisfactorily with the experimental results.