Dentre as melhorias nos processos produtivos para a manufatura de aeronaves nas empresas, a soldagem a laser tem sido destacada como uma das tecnologias mais promissoras. A mudança de rebitagem para soldagem do revestimento da fuselagem e dos reforçadores tem contribuído para a redução de peso e dos custos das aeronaves, bem como diminuído o seu tempo de fabricação. Este trabalho pretende contribuir ao entendimento da metalurgia de soldagem autógena (sem uso de metal de adição e em um único passe) de uma liga de alumínio de alta resistência (AA6013) com um laser a fibra (2 kW). A geometria escolhida ée solda topo, sem chanfro, para facilitar a análise dos resultados. Foram estudados os efeitos dos parâmetros de processo, velocidade e potência do laser, além de dois valores diferentes de espessura das chapas, realizados com um desenho de experimentos sobre a microestrutura e qualidade da solda. O estudo mostrou que ée possível obter soldas com boa qualidade macroscópica, em relação à regularidade do cordão e furos, e com isenção de trincas ou porosidades em velocidades em torno de 100 mm/s e com potência do laser de cerca de 1 kW. Também foi verificado que a zona afetada pelo calor ée bastante concentrada, com região de liquação em torno de 50 mm.

A soldagem por feixe de laser tem sido considerada como uma das alternativas mais promissoras entre os novos processos de manufatura na indústria aeroespacial. A substituição da rebitagem por soldagem a laser da fuselagem e reforçadores tem contribuído para a redução de peso e custo, assim como para a redução do tempo de produção. Esse trabalho pretende contribuir para o conhecimento da metalurgia da liga de alumínio AA2198 durante a soldagem, autógena e com metal de adição, utilizando um laser a fibra (2 kW). O tipo de junção utilizada nos experimentos foi a junção em "T". As caracterizações metalúrgica e de qualidade foram realizadas para estabelecer os parâmetros do processo, como potência e velocidade do feixe de laser. O presente estudo apresenta a redução da susceptibilidade ao trincamento a quente para a adição de um arame da liga AA4047, para uma dada condição de soldagem, em comparação com a soldagem autógena. Um grande número de porosidades foi observado em todas as amostras.

O presente trabalho tem como objetivo estudar a viabilidade de realizar soldas autógenas entre os reforçadores longitudinais e o revestimento de uma aeronave utilizando laser a fibra de alta potência. O estabelecimento dessa técnica tem um potencial de aplicação muito elevado na indústria aeronáutica, por se tratar de um projeto exploratório voltado à junção de reforçadores longitudinais ao revestimento de aeronaves. No método tradicional de junção, os reforçadores são fixados ao revestimento utilizando-se rebites. Embora o processo seja bastante automatizado, tal método oferece pouco potencial para o aumento da velocidade de produção e/ou redução de peso das aeronaves. Realiza-se um amplo levantamento experimental utilizando chapas de alumínio estrutural 6013-T4 com espessura de 1,6 mm. Os principais parâmetros de influência sobre o processo são analisados, permitindo a construção de uma base de dados. Os resultados indicam que é possível o ajuste de tais parâmetros para a obtenção de cordões de solda de penetração com boas características dimensionais, geométricas e com poucos defeitos. Também é avaliado o comportamento mecânico do conjunto soldado. São realizados ensaios visando a obtenção da resistência à tração do reforçador em relação ao revestimento. São conduzidos ensaios adicionais com aplicação de uma carga ao revestimento, simulando a pressurização da fuselagem de uma aeronave. Os resultados mostram uma resistência mecânica do cordão de solda de até 280 MPa, valor próximo aos de referência do material de base, entre 275 e 325 MPa. Resultados ainda mais expressivos são observados em conjuntos submetidos ao tratamento térmico pós-soldagem, onde a resistência mecânica alcança 310 MPa, representando uma eficiência de junção acima de 95% indicando ao menos, a possibilidade de substituição do material de adição - geralmente introduzido ao processo de soldagem a laser - por tal técnica.

O presente estudo tem como objetivo analisar a soldabilidade a laser de uma junta de topo da liga AA 2198 T851 investigando os principais parâmetros de soldagem: Potência e velocidade do laser, assim como o diâmetro do feixe e suas influencias na qualidade da solda, como também as modificações metalúrgicas ocorridas. Através das análises realizadas pode constatar que todas as amostras apresentaram porosidades, para todos os parâmetros selecionados, em decorrência da volatilização de parte do Li, volume do gás de proteção inadequado e aprisionamento de gases na poça de fusão. As análises metalográficas mostraram uma diminuição significativa na quantidade de precipitados na solda, segregação de elementos como Cu e Ag, resultando em perdas de propriedades mecânicas. Contudo com o emprego dos tratamentos térmico de solubilização e resfriamento em diferentes meios, apresentaram propriedades mecânicas satisfatórias, mesmo na presença de porosidades.

Os tratamentos de superfície têm apresentado grande importância na melhoria das propriedades dos materiais, visando a economia e viabilização de novos métodos e processos de fabricação. O tratamento de refusão e têmpera a laser promove o rápido aquecimento e resfriamento da camada superficial dos metais, resultando em transformações microestruturais que melhoram as propriedades mecânicas sem provocar distorções ou empenamentos. No presente trabalho foi utilizado um laser a fibra de alta potência para produzir uma camada endurecida num aço ferramenta para trabalho a frio VC131. Os parâmetros de refusão estudados foram a velocidade de varredura, a desfocalização do feixe e a potência do laser. A escolha das melhores condições de tratamento para a superfície completa foi feita a partir de ensaios em ponto e linha, analisando os parâmetros onde foi alcançada maior dureza, com pouco material fundido, e sem defeitos. A variação de temperatura foi acompanhada nos ensaios em linha, mostrando que a peça permanece fria com aumento da temperatura nunca ultrapassando 13C. A partir da variação da temperatura foi feito o cálculo da absortividade sendo aproximadamente 37 % nas condições analisadas. Foram feitas análises microestruturais e por difração de raios-X do aço, verificando-se que a microestrutura resultante da superfície temperada apresenta quantidade significativa de martensita e austenita retida, que confere ao material o aumento da dureza. A zona fundida apresentou dureza entre 400 e 500 HV, enquanto um pico de dureza de até 800 HV foi observado na interface da zona fundida e da zona termicamente afetada. A máxima profundidade de têmpera ficou entre 1 e 2 mm, para os ensaios onde toda a superfície foi tratada. Os ensaios tribológicos indicam que a superfície tratada a laser apresenta uma resistência ao desgaste superior àquela observada nas amostras não-tratadas.

Os aços com plasticidade induzida por deformação, também conhecidos como aços TRIP, são de grande interesse nas indústrias aeroespacial e automobilística por apresentarem uma elevada tenacidade e resistência especifica (resistência mecânica / densidade), o que possibilita que as estruturas sejam cada vez mais leves. O estudo da soldabilidade desses aços tem sido objeto de especial interesse, visto que, ao ser soldado pelos processos convencionais, observa-se uma perda na resistência mecânica e na ductilidade. Neste trabalho, foram realizadas soldas em chapas de 3 mm de espessura do aço AISI 300M previamente normalizado. O processo de soldagem utilizou um laser a fibra de 2 kW, sem metal de adição. Os parâmetros de soldagem estudados são a velocidade de soldagem e a potência do laser. A condição de soldagem em que se verificou o preenchimento total da espessura da chapa foi com velocidade de 50 mm/s e potência de 1200 W. Visando diminuir as perdas nas propriedades mecânicas do material após a soldagem, foi estudado o efeito do tratamento térmico de revenimento sobre o cordão de solda de duas maneiras. Primeiramente, utilizou-se um laser a fibra como fonte de calor para promover o revenimento do material. Notou-se por meio dos dados obtidos da microestrutura, da microdureza e do modelo de simulação de temperaturas, que o laser não permite o tratamento térmico de revenimento em toda espessura do cordão sem fundi-lo. Na segunda maneira estudada para promover o tratamento térmico de revenimento, foi utilizado de um forno elétrico tipo mufla, no qual os CDPs foram mantidos por 2 horas nas temperaturas de 100, 200, 250, 300, 400, 500 e 650 C. Com os resultados obtidos nesse tratamento, é possível observar que: a microdureza do cordão cai continuamente com o aumento da temperatura; que a fragilidade ao revenimento se dá em temperatura próxima a 300 C; e que, a partir de 500 C, tanto os microconstituintes do metal base, quanto do cordão de solda começam a passar por transformações mais próximas à normalização. Como última análise neste trabalho, foram realizados ensaios mecânicos em tração uniaxial para que fossem comparados as propriedades mecânicas dos corpos-de-prova confeccionados no estado como recebido, soldado e soldado com posterior tratamento térmico de revenimento a 200 e 400 C. Concluiu-se que, no caso dos CDPs soldados e revenidos a 200 e 400 C, o limite de escoamento e a tensão de ruptura são praticamente os mesmos do material ensaiado como recebido e que há um ganho de cerca de quatro vezes na ductilidade quando comparado com o material somente soldado.

[pt] Diferentes tipos de lasers podem ser usados para gerar pulsos de luz com uma ampla faixa de durações de pulso, energias e potências de pico. As técnicas de Q-switching e mode-locked são relatadas há anos por vários autores e pesquisadores e são frequentemente utilizadas na geração de lasers de pulso ultracurto com duração de pulso no domínio do tempo na faixa de nanossegundos até femtossegundos. Uma configuração, com ganho fornecido por um amplificador óptico semicondutor (SOA) e amplificador de fibra dopada com érbio (EDFA) é proposta e emprega a técnica de gerenciamento de dispersão para gerar um trem de pulsos ópticos exibindo alta potência de pico, taxa de repetição ultra-baixa e largura temporal curta, habilitando que este laser seja usado como uma fonte para aplicações de alta resolução em reflectometria óptica no domínio do tempo (OTDR). A operação mode-locked é conhecida por ocorrer apenas em lasers ordenados padrão por um longo tempo e até recentemente foi encontrado também em lasers de fibra aleatórios desordenados (RFL). Embora tenha havido progresso no sentido de travar modos espaciais e longitudinais em lasers aleatórios, a literatura carece de relatos sobre geração de pulsos limitada por transformada de Fourier, apesar das muitas décadas de campo. O autor demonstra experimentalmente um mode-locked random fiber laser (MLRFL) operando como um refletômetro óptico de domínio do tempo sensível à fase. Aqui, a saída total do laser fornece o sinal de detecção, em contraste com o pequeno sinal retroespalhado medido em um OTDR convencional. O laser opera como um sensor acústico distribuído (DAS) e sensor de temperatura distribuído (DTS). / [en] Different types of lasers can be used to generate light pulses with a wide range of pulse durations, energies and peak powers. Q-switching and mode-locked techniques have been reported for years by several authors and researchers and are frequently used in the generation of ultra-short-pulse lasers with time-domain pulse durations from the nanosecond to femtosecond range. A configuration, with gain provided by a semiconductor optical amplifier (SOA) and erbium-doped fiber amplifier (EDFA) is proposed and employ the dispersion management technique to generate a train of optical pulses exhibiting high-peak-power, ultralow repetition rate, and fast temporal width, enabling this laser to be used as a source for high-resolution optical time domain reflectometer (OTDR) applications. The mode-locking operation has been known to occur only in standard ordered lasers for a long time and until recently it was found to also occur in disordered random fiber lasers (RFL). Although progress has been made towards locking spatial and longitudinal modes in random lasers, the literature lacks reports on Fourier transform-limited pulse generation despite the many decades of the field. The author experimentally demonstrates a mode-locked random fiber laser (MLRFL) operating as a lasing phase-sensitive optical time domain reflectometer based on random feedback from a sensing fiber. Here, the full output of the laser provides the sensing signal, in contrast to the small backscattered signal measured in a conventional OTDR. The laser operates as a distributed acoustic sensor (DAS) and distributed temperature sensor (DTS).