Submitted by Henrique Miguel Cunha null (henriquemcunha@msn.com) on 2016-09-09T01:02:59Z No. of bitstreams: 1 Henrique Miguel Cunha.pdf: 6274612 bytes, checksum: d69abd398495bac1a4aaaefbeae180ca (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-09-12T21:34:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 cunha_hm_me_ilha.pdf: 6274612 bytes, checksum: d69abd398495bac1a4aaaefbeae180ca (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-12T21:34:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 cunha_hm_me_ilha.pdf: 6274612 bytes, checksum: d69abd398495bac1a4aaaefbeae180ca (MD5) Previous issue date: 2016-08-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A aplicação do Arame Tubular E309L, nos processos de fabricação, apresenta grandes vantagens entre os consumíveis. Além de proporcionar propriedades mecânicas favoráveis à união por soldagem, esse consumível pode ser utilizado em aços carbono, aços inoxidáveis e dissimilares. Por essas razões, constantemente encontramos esse arame especificado nos procedimentos de soldagem nos setores fabris. Esse arame é também o mais utilizado na fabricação das novas turbinas de usinas hidrelétricas, como é o caso das turbinas Francis que estão sendo instaladas na Usina de Belo Monte localizado no rio Xingu em Altamira/PA. Este trabalho visou caracterizar o aço inoxidável Martensítico ASTM A743 CA6NM utilizado nas pás das turbinas hidráulicas, o aço inoxidável austenítico SA 316 e aço carbono A-36, ambos utilizados em equipamentos fabris em geral. Dessa forma, analisou-se o comportamento desses diferentes metais de base quando submetidos ao processo de união por soldagem utilizando o Arame Tubular E309L e proteção gasosa com a mistura C-25 (25% CO2 + 75% Argônio). Utilizou-se chapas dissimilares (Aço Carbono e Aço Inoxidável Austenítico) com 10 mm de espessura e chapas de aços inoxidáveis martensíticos com espessura de 6 mm, chanfros em “V”, ângulo de bisel de 30o, nariz e abertura de raiz de 3,0 mm. Foram estudados tanto o metal de solda quanto a zona termicamente afetada através de análises metalográficas, ensaios de tração, ensaios de impacto charpy e ensaios de dureza Vickers, nos quais foram possíveis verificar que a utilização do arame E309L T1-1 nas condições citadas foram satisfatórias, apresentando cordão de solda e ZTA com elevada resistência à tração, presença de microconstituintes como Bainita e ferrita delta, promovendo a ocorrência de elevada tenacidade nessas regiões. / Application of Shield Bright E309L in manufacturing processes, has high advantages among consumables. Besides providing mechanical properties favorable to joining by welding, the consumable can be used in carbon steels, stainless steels and dissimilar steels. For these reasons, constantly we find the E309L specified in the welding procedures used in industry today. This Shield Bright is also the most used in the manufacture of new turbines of hydroelectric power plants, as is the case of Francis turbine being installed in the Belo Monte Dam on the Xingu River located in Altamira / PA - Brazil. This study aimed to characterize the martensitic stainless steel ASTM A743 CA6NM used in the blades of hydraulic turbines, the austenitic stainless steel SA 316 and carbon steel A-36, both used in industrial equipment in general. Thus, we analyzed the behavior of these different base metals when subjected to the joining process by welding using the Shield Bright E309L and using a shielding gas of C-25 mixture (25% CO2 + 75% Argon). It was used dissimilar plates (carbon steel and austenitic stainless steel) with 10 mm steel thickness and martensitic stainless plates with a thickness of 6 mm, bevel groove “V” with angle of 30°, root face and root gap of 3,0 mm. We analyzed all regions of the metal plate through metallographic analysis, tensile tests, Charpy impact tests and Vickers hardness tests, in which they were possible to verify that the use of the Shield Bright E309L were satisfactory in the regions, featuring high tensile strength, presence of microconstituents (bainite and ferrite delta), providing high tenacity in these regions.

Orientador: Vicente Afonso Ventrella / Resumo: A aplicação do Arame Tubular E309L, nos processos de fabricação, apresenta grandes vantagens entre os consumíveis. Além de proporcionar propriedades mecânicas favoráveis à união por soldagem, esse consumível pode ser utilizado em aços carbono, aços inoxidáveis e dissimilares. Por essas razões, constantemente encontramos esse arame especificado nos procedimentos de soldagem nos setores fabris. Esse arame é também o mais utilizado na fabricação das novas turbinas de usinas hidrelétricas, como é o caso das turbinas Francis que estão sendo instaladas na Usina de Belo Monte localizado no rio Xingu em Altamira/PA. Este trabalho visou caracterizar o aço inoxidável Martensítico ASTM A743 CA6NM utilizado nas pás das turbinas hidráulicas, o aço inoxidável austenítico SA 316 e aço carbono A-36, ambos utilizados em equipamentos fabris em geral. Dessa forma, analisou-se o comportamento desses diferentes metais de base quando submetidos ao processo de união por soldagem utilizando o Arame Tubular E309L e proteção gasosa com a mistura C-25 (25% CO2 + 75% Argônio). Utilizou-se chapas dissimilares (Aço Carbono e Aço Inoxidável Austenítico) com 10 mm de espessura e chapas de aços inoxidáveis martensíticos com espessura de 6 mm, chanfros em “V”, ângulo de bisel de 30o, nariz e abertura de raiz de 3,0 mm. Foram estudados tanto o metal de solda quanto a zona termicamente afetada através de análises metalográficas, ensaios de tração, ensaios de impacto charpy e ensaios de dureza Vickers, nos quais... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Application of Shield Bright E309L in manufacturing processes, has high advantages among consumables. Besides providing mechanical properties favorable to joining by welding, the consumable can be used in carbon steels, stainless steels and dissimilar steels. For these reasons, constantly we find the E309L specified in the welding procedures used in industry today. This Shield Bright is also the most used in the manufacture of new turbines of hydroelectric power plants, as is the case of Francis turbine being installed in the Belo Monte Dam on the Xingu River located in Altamira / PA - Brazil. This study aimed to characterize the martensitic stainless steel ASTM A743 CA6NM used in the blades of hydraulic turbines, the austenitic stainless steel SA 316 and carbon steel A-36, both used in industrial equipment in general. Thus, we analyzed the behavior of these different base metals when subjected to the joining process by welding using the Shield Bright E309L and using a shielding gas of C-25 mixture (25% CO2 + 75% Argon). It was used dissimilar plates (carbon steel and austenitic stainless steel) with 10 mm steel thickness and martensitic stainless plates with a thickness of 6 mm, bevel groove “V” with angle of 30°, root face and root gap of 3,0 mm. We analyzed all regions of the metal plate through metallographic analysis, tensile tests, Charpy impact tests and Vickers hardness tests, in which they were possible to verify that the use of the Shield Bright E309L were satisfact... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A necessidade de se obter soluções para os diversos problemas estruturais na engenharia, associado ao amplo crescimento e difusão da construção metálica fez surgir, por volta dos anos 60, os perfis tubulares. As ligações soldadas entre perfis tubulares são as ligações de maior difusão nas construções com este tipo de perfil, sendo necessário portanto, estudos mais detalhados que tornem a utilização de ligações soldadas mais seguras e otimizadas. O Eurocode 3 possui um item específico para as ligações entre perfis tubulares, em especial as ligações soldadas devido a suas particularidades. Infelizmente, a norma brasileira NBR8800 não aborda as ligações envolvendo perfis tubulares. Para a execução da análise numérica no presente trabalho, faz-se necessário uma revisão bibliográfica. Com estes resultados, foram feitas modelagens de ligações tubulares com o método dos elementos finitos de forma a otimizar os modelos a serem utilizados em uma análise paramétrica futura. Desta forma, foram desenvolvidos dois modelos numéricos, um considerando ligação tipo T entre perfis tubulares quadrados e outro para uma ligação tipo K entre perfis circulares. Estes modelos foram caracterizados através de elementos de casca com seis graus de liberdade por nó considerando-se adicionalmente o efeito de membrana. A análise não-linear realizada considerou a não-linearidade do material através do critério de plastificação de Von Mises através de uma lei constitutiva tensão versus deformação bi-linear e a não-linearidade geométrica foi atribuída através da formulação de Lagrange atualizado. Dentre as principais conclusões obtidas no presente trabalho, pode-se citar que os resultados para as ligações tipo T, o Eurocode 3, fornece resultados que precisam ser observados com cautela. Todavia, para as ligações do tipo K, os resultados numéricos mostraram-se sempre inferiores aos valores através do Eurocode 3, representando um dimensionamento a favor da segurança. / Tubular structures were conceived in the sixties, to solve several structural engineering problems and were boosted by the fast and continuous growth of the use of steel in the construction industry. The most popular tubular joints are welded. These specific connections still require further investigations to enable a complete understanding of their structural performance aiming to develop optimum and reliable solutions. The Eurocode 3 provides specific guidance for tubular connections, specially the welded joints, due to their particular design peculiarities. Unfortunately, the Brazilian Steel Design Standard, NBR8800, does not provide any recommendation for tubular members joint design. The numerical analysis performed in the current investigation required an updated and comprehensive literature review of tubular joint structural design and response. With this review in hand, numerical models were conceived and optimised with the aid of the Finite Element Method and were used in subsequent parametrical analysis made to enhance their structural response knwolledge. Two numerical models were developed with hollow welded joints of: T square section members and K circular section members. All the models adopted six dof. shell finite elements including the membrane action. The material response was non-linear using a bilinear stress vs. strain curve and a Von Mises yield criterion. The geometric non-linearity was considered through the use of an Updated Lagragean formulation. The most significant conclusions of the present investigation were related to the analyzed T joints results that indicated that the Eurocode 3 provisions should be adopted with caution. On the other hand, for the K joints, the numerical results were always lower than the Eurocode 3 results, and could be considered a lower bound for the investigated problem.

Aços inoxidáveis duplex (AID) são materiais amplamente utilizados para uma grande variedade de aplicações desde a indústria química, de alimentos, petroquímica, naval, farmacêutica, energia nuclear e em muitos outros campos devido à combinação de suas excelentes propriedades mecânicas e de resistência à corrosão. Particularmente na indústria petroquímica, os aços AID’s são muito utilizados como materiais estruturais para a construção de gasodutos que transportam altos volumes de CO2 e na confecção das camadas internas dos tubos flexíveis (oleodutos offshore), utilizadas na produção de óleo. A soldagem a arco dos AID’s pode acarretar, dependendo das taxas de resfriamento envolvidas, a formação de precipitados de segunda fase que degradam suas propriedades mecânicas. Um processo alternativo para evitar o problema de precipitação de fases indesejáveis é a utilização do processo de soldagem/reparo por fricção com pino consumível (SFPC). O objetivo do presente trabalho é a caracterização metalúrgica e mecânica de juntas de solda de aço inoxidável duplex UNS S31803 obtidas através dos processos SFPC e de soldagem de costura por fricção (SCF). Na soldagem SCF, o objetivo do estudo foi a verificação da influência do passo de soldagem na formação e alteração das estruturas e nas propriedades mecânicas. Os resultados dos ensaios foram comparados com as propriedades obtidas do material base (MB) “como recebido”. A partir das juntas soldadas obtidas por fricção, foram extraídos corpos de prova para ensaios de microtração e Charpy para avaliação da resistência mecânica e da resistência ao impacto. Análises da microestrutura em microscopia ótica (MO) e perfis de microdurezas ao longo da região de solda também foram realizadas. Verificou-se que os processos de soldagem SFPC e SCF provocam um intenso refinamento de grão na zona de mistura (região da interface entre material do pino e da base), modificando a estrutura lamelar de grãos alongados da matriz ferrítica/austenítica, ocasionado por uma ação conjunta de aquecimento e deformação plástica oriunda do processo de solda por fricção. Os resultados dos ensaios de microtração indicam que as juntas soldadas aumentaram sua resistência mecânica com relação ao material base, fato que se deve ao aumento da quantidade da ferrita na zona termomecanicamente afetada (ZTMA), à formação de nitretos de cromo no centro dos grãos ferríticos e ao refino de grão. O aumento da quantidade de ferrita na ZTMA ocorre devido às altas taxas de resfriamento envolvidas no processo de soldagem e verificados por análise térmica. As elevadas taxas de resfriamento dificultam a difusão do nitrogênio que tem um importante papel no equilíbrio de fases da estrutura duplex (ferrita-austenita), na soldagem. O nitrogênio aprisionado no interior do grão ferrítico produz nitretos de cromo deixando de agir como elemento gamagênico aumentando a quantidade da fase ferrita. As juntas soldadas verificadas apresentaram tenacidade aceitável de acordo com o exigido pela norma ASTM A923. / Duplex stainless steels (DSS) are materials widely used for a variety of applications from the chemical, food, petrochemical, marine, pharmaceutical, nuclear industry and other fields due to the combination of their excellent mechanical properties and corrosion resistance. Particularly in the petrochemical industry, the DSS’s steels are extensively used as structural materials for the construction of gas pipelines that carry high volumes of CO2 and making the inner layers of flexible pipes (pipelines offshore) used in offshore oil production. The arc welding of DSS's can lead, depending on cooling rates involved, the formation of second phase precipitates which degrade their mechanical properties. An alternative method to avoid the problem of precipitation of unwanted phase is to use the welding process Friction Hydro Pillar Processing (FHPP). The aim of this work is the metallurgical and mechanical characterization of joints welds of UNS S31803 duplex stainless steel obtained through FHPP processes and Friction Taper Stitch Welding (FTSW). In FTSW welding, the objective of the study was to verify the influence of the welding step on the formation and alteration of structures and mechanical properties. The test results were compared with the properties of the obtained base material "as received". From the welds joints obtained by friction welding, specimens for microtensile testing and charpy were extracted to evaluate the mechanical strength and toughness. Microstructural analysis in optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM) and microhardness profiles along the weld region were also performed. It was found that the welding process FHPP and FTSW causes an intense grain refinement in bonding zone, modifying the lamellar structure of elongate grains of matrix ferritic/austenitic, caused by action of heating and plastic deformation arising from the welding process by friction. The results of the microtensile tests indicate that the welded joints increased their mechanical resistance with respect to the base material, due to the increase in the amount of the ferrite in the thermomechanically affected zone (ZTMA), the formation of chromium nitrides in the center of ferritic grains and grain refining. The increase in the amount of ferrite in the ZTMA occurs due to the high cooling rates involved in the welding process and verified by thermal analysis. The high cooling rates difficult the nitrogen diffusion, which plays an important role in the phase equilibrium of the duplex structure (ferrite-austenite) in welding. The nitrogen trapped inside the ferritic grain produces chromium nitrides ceasing to act as gamogenic element by increasing the amount of the ferrite phase. The welds joints verified also had acceptable ductility and toughness according required by standard ASTM A923.

A procura cada vez mais intensa por redução de peso e consequente diminuição do consumo de combustível dos veículos automotores e aeronaves, tem proporcionado um crescimento constante na utilização do alumínio e suas ligas nos diversos setores da indústria de manufatura. No entanto, a dificuldade de união em juntas de alumínio que atendam requisitos de alta resistência à fratura e à fadiga, tem intensificado as pesquisas por novas tecnologias em seu processo de soldagem. Neste contexto, o processo de soldagem denominado Friction Stir Welding (FSW), vem ganhando espaço nas pesquisas e também na indústria. Neste processo, uma ferramenta não consumível é projetada especialmente para ser introduzida nas juntas das chapas a serem soldadas, gerando calor e misturando mecanicamente o material da junta, consolidando a solda. Este trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos dos parâmetros de soldagem FSW, na consolidação das propriedades mecânicas das soldas produzidas, na microestrutura, além de buscar a otimização do processo para a liga em estudo. Para tanto, a geometria da ferramenta foi projetada, fabricada e testada, de forma a definir os parâmetros ideais para obtenção de juntas soldadas sem defeitos. Uma máquina fresadora CNC foi utilizada para a execução dos testes. As soldas foram produzidas em chapas de alumínio da liga Al 5182-O com espessura de 3,25mm, com velocidade rotacional da ferramenta mantida constante em 500 rpm e velocidades de soldagem de 50, 100, 150, 200 e 250 mm/min. A ferramenta foi inclinada em um ângulo de 1º, todas as soldas foram realizadas com sentido horário de rotação, após a realização dos testes as juntas soldadas foram submetidas a uma série de ensaios destrutivos e não destrutivos caracterizando cada teste realizado. Juntas de topo com penetração completa e livre de defeitos foram produzidas com velocidades de soldagem de 100, 150, 200 e 250 mm/min, enquanto com a velocidade de soldagem de 50 mm/min resultou em defeito do tipo vazio na zona da mistura no lado do avanço, defeito este caracterizado através de inspeção por microtomografia, o que fez com que as soldas produzidas com esta velocidade de soldagem rompessem na junta soldada. Em todas as velocidades de soldagem a caracterização através de microscopia óptica na seção transversal das soldas revelou um refino microestrutural, obtido pelo fenômeno de recristalização dinâmica, que resultou em um aumento nos valores de dureza na zona da mistura. Os resultados obtidos demostram que soldas de boa qualidade podem ser produzidas com este processo. Além disso, foi estabelecida uma correlação entre a história térmica associada ao processo de FSW, a microestrutura produzida e o desempenho mecânico das juntas soldadas. / The increasingly intense demand for weight reduction and consequent reduction of the fuel consumption of motor vehicles and aircraft , has provided a steady growth in the use of aluminum and its alloys in various sectors of the manufacturing industry , but the difficulty in joining together aluminum that meet high fracture resistance and fatigue , has intensified the research for new technologies in the process of welding. In this context , the welding process called Friction Stir Welding ( FSW ) has been gaining ground in research and also in industry . In this process , non-consumable tool is specially designed to be inserted in the joints of the plates to be welded, generating heat and mechanically mixing the gasket material, consolidating the weld. This study aimed to evaluate the effects of welding parameters FSW , the consolidation of the mechanical properties of the welds produced, microstructure, and seek to optimize the process for the alloy under study. For this, the geometry of the tool is designed, manufactured and tested in order to define the optimal parameters for obtaining welded joints without defects. A milling machine CNC was used for the tests. The welds were produced in sheets of aluminum alloy Al 5182-O with a thickness of 3,25mm with rotational speed of the tool maintained constant at 500 rpm and welding speeds of 50, 100, 150, 200 and 250 mm / min, the tool was tilted at an angle of 1°, all welds were performed with clockwise direction of rotation, after the tests the welded joints were subjected to a series of destructive testing and nondestructive characterizing each test performed. Butt welding with full penetration and free defects were produced with welding speeds of 100, 150, 200 and 250 mm / min, while with the welding speed 50 mm / min resulted in failure of the void type in the zone of the mixture side of the advance, this defect characterized by inspection by microtomography, which has meant that the welds produced with this welding speed would break the joint weld. In all welding speeds characterization by optical microscopy in cross section of welds revealed a microstructure refining, obtained by dynamic recrystallization phenomenon, for which resulted in an increase in the hardness values in the mixing zone. The results demonstrate that good quality welds can be produced with this process. Moreover, a correlation between the thermal history associated with the process produced the microstructure and mechanical performance of welded joints was established.

As lajes dos tabuleiros de pontes de concreto armado, sejam elas maciças ou executadas com pré-lajes, são elementos estruturais suscetíveis à fadiga, devido às ações a que são submetidas. As pré-lajes, pelo fato de serem resultantes da junção de dois concretos diferentes, torna-se ainda mais suscetível à fadiga. Este trabalho apresenta estudos, ensaios e análise de resultados a respeito do comportamento à fadiga das lajes de pontes de concreto, sejam as maciças ou as executadas com pré-laje, armadas com barras ou telas soldadas. Foram realizados ensaios de fadiga de barra ao ar CA50 f10 mm isoladas e em telas para a construção da Curva de Wöhler nas condições brasileiras. Além disso, foram ensaiadas 23 lajes de concreto, sendo 6 lajes maciças e 17 executadas com prélajes, montadas com diversas configurações de armadura, submetidas a ensaios estáticos e dinâmicos. As configurações de armaduras adotadas nas lajes da pesquisa foram baseadas nas utilizadas com freqüência neste tipo de elemento das pontes, escala ½. Um dos principais motivos que levaram ao desenvolvimento desta pesquisa de caráter experimental foi a escassez de dados sobre o comportamento de lajes armadas com barras ou telas soldadas de fabricação brasileira, submetidas a ações cíclicas. Outro motivo foi a carência de estudos a respeito da iteração prélaje x capa. Foi verificado que não houve ruptura nessa região da estrutura devido aos carregamentos cíclicos aplicados no meio do vão. Ficou evidenciado também que as soldas das telas afetam sua resistência à fadiga. / Concrete bridge slabs, massive or pre-slabs, are structural elements susceptible to fatigue, due to loading applied to them. Pre-slabs, result of two different concretes, become even more susceptible to fatigue. This research presents the studies, tests and analysis of the results about the behavior of concrete bridge massive slabs or pre-slabs reinforced with steel bars and welded steel meshes due to fatigue loading. Axial testing in air of CA50 f10 mm in continuous bars and steel meshes were made in order to build the Wöhler Curve to the Brazilian conditions. Besides that, tests were made in 23 concrete slabs, 6 massive slabs and 17 preslabs, with several reinforcements arrangements, submitted to static and dynamic loading. The reinforcement configurations adopted in the slabs were based on the commonly used in these bridge elements in scale ½. One of main reasons that lead this experimental research development was the scarcity of data about the behavior of concrete slabs reinforced with rebars and welded mesh made in Brazil, submitted to cycle loading. Another reason was the lack of studies about the iteration between pre-slab and concrete cover. It was verified that no rupture was found in this region of the structure due to midspan cycle loading. The welding process caused loss of fatigue resistance.

Este trabalho investiga a possível correlação existente entre os baixos valores de CTOD e a ocorrência de zonas frágeis localizadas (ZFL) presentes na região de grãos grosseiros (RGG) da zona termicamente afetada (ZTA) de uma junta soldada de aço API 5L X80. Para isto, foi necessário obter corpos-de-prova SE(B) a partir de uma chapa de aço API 5L X80 a qual foi soldada numa junta ½V, para facilitar o posicionamento do entalhe na RGG da ZTA. As dimensões dos corpos-de-prova SE(B) utilizados foram espessura B=17mm, largura W=34mm, distância entre os apoios dos roletes S=138mm e uma relação entre o tamanho de trinca (a) e a largura, a/W=0,5. O entalhe posicionado na RGG da ZTA tem por objetivo evidenciar o efeito de ZFL e para tal os ensaios foram conduzidos nas temperaturas de -40ºC, - 50ºC e -70ºC. Os resultados de CTOD crítico obtidos neste estudo sugerem indícios de severa degradação da tenacidade na RGG da ZTA, provavelmente associada à formação de ZFL. / This work evaluates the possible correlation between low fracture toughness (critical CTOD) and local brittle zones (LBZ) occurrences in heat affected zone (HAZ) coarse grain regions. The fracture toughness of a welded API 5L X80 steel was characterized using SE(B) specimens for CTOD determination with notches located in the HAZ. The specimen dimensions are thickness B=17mm, width W=34mm, span S=138mm and crack length to width ratio, a/W=0,5. The effects of LBZ are evaluated through tests carried out in temperatures of -40ºC, -50ºC and -70ºC. The critical CTOD values obtained in this work had presented low fracture toughness and these results can be attributed to local brittle zones formed in the welding process.

A procura cada vez mais intensa por redução de peso e consequente diminuição do consumo de combustível dos veículos automotores e aeronaves, tem proporcionado um crescimento constante na utilização do alumínio e suas ligas nos diversos setores da indústria de manufatura. No entanto, a dificuldade de união em juntas de alumínio que atendam requisitos de alta resistência à fratura e à fadiga, tem intensificado as pesquisas por novas tecnologias em seu processo de soldagem. Neste contexto, o processo de soldagem denominado Friction Stir Welding (FSW), vem ganhando espaço nas pesquisas e também na indústria. Neste processo, uma ferramenta não consumível é projetada especialmente para ser introduzida nas juntas das chapas a serem soldadas, gerando calor e misturando mecanicamente o material da junta, consolidando a solda. Este trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos dos parâmetros de soldagem FSW, na consolidação das propriedades mecânicas das soldas produzidas, na microestrutura, além de buscar a otimização do processo para a liga em estudo. Para tanto, a geometria da ferramenta foi projetada, fabricada e testada, de forma a definir os parâmetros ideais para obtenção de juntas soldadas sem defeitos. Uma máquina fresadora CNC foi utilizada para a execução dos testes. As soldas foram produzidas em chapas de alumínio da liga Al 5182-O com espessura de 3,25mm, com velocidade rotacional da ferramenta mantida constante em 500 rpm e velocidades de soldagem de 50, 100, 150, 200 e 250 mm/min. A ferramenta foi inclinada em um ângulo de 1º, todas as soldas foram realizadas com sentido horário de rotação, após a realização dos testes as juntas soldadas foram submetidas a uma série de ensaios destrutivos e não destrutivos caracterizando cada teste realizado. Juntas de topo com penetração completa e livre de defeitos foram produzidas com velocidades de soldagem de 100, 150, 200 e 250 mm/min, enquanto com a velocidade de soldagem de 50 mm/min resultou em defeito do tipo vazio na zona da mistura no lado do avanço, defeito este caracterizado através de inspeção por microtomografia, o que fez com que as soldas produzidas com esta velocidade de soldagem rompessem na junta soldada. Em todas as velocidades de soldagem a caracterização através de microscopia óptica na seção transversal das soldas revelou um refino microestrutural, obtido pelo fenômeno de recristalização dinâmica, que resultou em um aumento nos valores de dureza na zona da mistura. Os resultados obtidos demostram que soldas de boa qualidade podem ser produzidas com este processo. Além disso, foi estabelecida uma correlação entre a história térmica associada ao processo de FSW, a microestrutura produzida e o desempenho mecânico das juntas soldadas. / The increasingly intense demand for weight reduction and consequent reduction of the fuel consumption of motor vehicles and aircraft , has provided a steady growth in the use of aluminum and its alloys in various sectors of the manufacturing industry , but the difficulty in joining together aluminum that meet high fracture resistance and fatigue , has intensified the research for new technologies in the process of welding. In this context , the welding process called Friction Stir Welding ( FSW ) has been gaining ground in research and also in industry . In this process , non-consumable tool is specially designed to be inserted in the joints of the plates to be welded, generating heat and mechanically mixing the gasket material, consolidating the weld. This study aimed to evaluate the effects of welding parameters FSW , the consolidation of the mechanical properties of the welds produced, microstructure, and seek to optimize the process for the alloy under study. For this, the geometry of the tool is designed, manufactured and tested in order to define the optimal parameters for obtaining welded joints without defects. A milling machine CNC was used for the tests. The welds were produced in sheets of aluminum alloy Al 5182-O with a thickness of 3,25mm with rotational speed of the tool maintained constant at 500 rpm and welding speeds of 50, 100, 150, 200 and 250 mm / min, the tool was tilted at an angle of 1°, all welds were performed with clockwise direction of rotation, after the tests the welded joints were subjected to a series of destructive testing and nondestructive characterizing each test performed. Butt welding with full penetration and free defects were produced with welding speeds of 100, 150, 200 and 250 mm / min, while with the welding speed 50 mm / min resulted in failure of the void type in the zone of the mixture side of the advance, this defect characterized by inspection by microtomography, which has meant that the welds produced with this welding speed would break the joint weld. In all welding speeds characterization by optical microscopy in cross section of welds revealed a microstructure refining, obtained by dynamic recrystallization phenomenon, for which resulted in an increase in the hardness values in the mixing zone. The results demonstrate that good quality welds can be produced with this process. Moreover, a correlation between the thermal history associated with the process produced the microstructure and mechanical performance of welded joints was established.

Orientador: Sergio Tonini Button / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-07T01:24:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Caldin_Renato_M.pdf: 3510420 bytes, checksum: 7632c444a9b61c552c640c1faec863a9 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Em virtude do número crescente de veículos automotores e uma legislação ambiental cada vez mais rigorosa, as indústrias automobilísticas e os centros de pesquisas avançados buscam desenvolver novos materiais e processos de fabricação que visam à produção de peças com maior resistência mecânica, melhor conformabilidade do material e a redução das espessuras dos materiais empregados na fabricação, sem comprometer a rigidez e estabilidade estrutural das carroçarias. Esse conceito tem por objetivo minimizar os custos de produção, aumentar a segurança e reduzir o peso total do conjunto montado, diminuindo os índices de emissões de poluentes lançados no meio ambiente, em decorrência da melhor relação peso x potência do veículo e proporcionando melhores condições de conforto e dirigibilidade aos usuários. Baseado nessas características, o objetivo deste estudo foi viabilizar a utilização simultânea de dois processos de fabricação não convencionais: Hidroconformação de "Tailored Welded Blank:' (TWB). Para tanto, comparou-se a conformabilidade do TWB submetido à estampagem convencional e a hidroconformação, empregando-se o Diagrama Limite de Conformação, obtido a partir do ensaio Nakazima modificado, para determinar o limite de conformação da matéria­prima, e a Frente Máxima de Deformação (FMD) para determinar a deformação máxima ocorrida nos produtos. Para isso, foi desenvolvido um ferramental híbrido que possibilita a fabricação de peças pelos métodos da estampagem convencional e da hidroconformação, a partir de chapas de aço ST -06 e ST -07 com espessuras 1,5 e 0,9mm respectivamente, soldadas a laser para compor o TWB. Com a análise comparativa entre a CLC da matéria-prima e a FMD dos produtos estampados convencionalmente e hidroconformados, foi possível identificar que a hidroconformação de chapas supera a estampagem convencional em relação a conformabilidade dos "Tailored Welded Blanks", pois permitiu obter produtos com domos mais elevados e regulares, com uma menor redução de espessura e sem o aparecimento de falhas / Abstract: The increasing number of vehic1es and a more rigorous environmental legislation, are forcing automobile industries and research centers to develop new materials and manufacturing processes to the production of parts with higher mechanical properties, better formability and sheet thickness reduction, without comprirnising the rigidity and structural stability of the auto bodies. The main objective is to minimize the production costs, to increase the safety and to reduce vehic1e weight, reducing pollutants emissions, resulting in a best relation weight x power and providing better conditions of comfort and driveability. Based in these characteristics, the objective of this work was to study the simultaneous use of two not conventional manufacturing processes: hydroforming of Tailored Welded Blank (TWB). Therefore it was compared the formability of TWB in conventional stamping and hydroforrning, from the Forming Limit Diagram (FLD), plotted from the modified Nakazima test, to determine the forming limit of the raw material, and the Maximum Front of Deformation (MFD) to determine the maximum deformation in the products. A hybrid tool was designed and assembled to manufacture parts by conventional stamping and hydroforming steel plates ST -06 and ST-07 com thickness 1,5 and 0,9mm respectively, welded by laser to form the TWBs. With the comparative analysis between FLD of the raw material and MFD of the products conventionally stamped and hydroformed, it was possible to identify that hydroforming overcomes the conventional stamping in respect to the formability of Tailored Welded Blanks, and therefore it was possible to form products with higher and regular domes, with lower reduction of thickness, and without any failures / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:03:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gregorio Sandro Vieira.pdf: 2051926 bytes, checksum: 3f1641739e31761ce674bd4e06e87c0d (MD5) Previous issue date: 2010-03-19 / This paper presents an experimental study done in bi-metal beams supported from 3000 mm in length, composed of thin-walled, resulting in a section of the "I". The beams were formed from the welding of the souls of two metal profiles of type U. The variables were the type of profile used, the quantity and positioning of the welded seams. The beams were divided into two groups where the first group used profiles of the "U" and the second group used simple profiles such as "U" stiff. Each group was composed of three beams so that a beam does not receive any amendment, another amendment received a girder high up in the middle of the span, and the third top beam was amended so that the position would result in an amendment pierced. The applied load was set so as to leave the central part of the beams, which served as a region of the present study, working in pure bending. Test results for beams without amendment were compared with the theoretical results and served as a parameter to compare the behavior of these beams, with beams that were amended. Also a comparison was made between the bearing capacity of the two groups of beams. The experiments showed that, by making the proper control of welding there is no problem in making welded seams in the rafters. We also observed that the simple addition of stiffening beams tables promotes a significant increase in the bearing capacity. There was no correlation between failure modes provided theoretically and observed experimentally, thus, further studies are needed to properly analyze the theoretical results with experimental results. / Este trabalho apresenta um estudo experimental feito em vigas metálicas bi-apoiadas de 3000 mm de comprimento, compostas por perfis formados a frio, resultando em uma seção do tipo I . As vigas foram formadas a partir da soldagem das almas de dois perfis metálicos do tipo U. As variáveis estudadas foram o tipo de perfil utilizado, a quantidade e o posicionamento das emendas soldadas. As vigas foram dividas em dois grupos onde, o primeiro grupo utilizou perfis do tipo U simples e o segundo grupo utilizou perfis do tipo U enrijecido. Cada grupo foi composto por três vigas de forma que uma viga não recebeu nenhum tipo de emenda, outra viga recebeu uma emenda de topo no meio do vão, e a terceira viga recebeu emendas de topo de forma que o posicionamento resultasse em uma emenda trespassada. O carregamento aplicado foi disposto de forma a deixar a parte central das vigas, que serviu como região de estudo deste trabalho, trabalhando em flexão pura. Os resultados dos ensaios para as vigas sem emenda foram comparados com os resultados teóricos e serviram de parâmetro para a comparação do comportamento destas vigas, com o das vigas que receberam emendas. Também foi feita uma comparação entre a capacidade portante dos dois grupos de vigas. Os experimentos constataram que, fazendo-se o controle adequado da soldagem não há problemas em se fazer emendas soldadas nas vigas. Também foi observado que o simples acréscimo de enrijecimento nas mesas das vigas promove um acréscimo significativo da capacidade portante. Não houve concordância entre os modos de ruptura previstos teoricamente e os observados experimentalmente, assim, são necessários mais estudos para se analisar adequadamente os resultados teóricos com os resultados experimentais.