Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T02:13:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 222428.pdf: 6164305 bytes, checksum: 028cc5ab75e94b473c249d0a266cc090 (MD5) / Neste trabalho é estudado o reparo por soldagem de dutos em operação com pequena espessura remanescente (3,2 e 4,8 mm) usando eletrodo revestido básico, E7018. Inicialmente, foi avaliada a solução analítica de Santos para a transferência de calor em soldagem, realizando aquisições de temperaturas com termopar na parede oposta onde eram depositados os cordões de solda. Posteriormente, foram desenvolvidos ensaios de simples deposição sobre a tubulação com ar em convecção natural, com o intuito de determinar as condições nas que ocorria perfuração em cada espessura. Foi verificado que não podem ser prescritos limites em função da energia de soldagem para evitar a perfuração devido a que não há uma correlação entre essas duas variáveis. Por outro lado, o parâmetro I1,5/Vs0,7, que considera a maior influência da corrente sobre a penetração, pode ser usado como critério para evitar a perfuração. Adicionalmente foram realizadas soldas sobre dutos com fluxo de água a baixa pressão. Foram encontradas evidências da formação de um filme de vapor produto da ebulição do fluido escoado. A presença desse filme ocasiona um aumento na temperatura da parede interna da tubulação, aumentando o risco de perfuração. Mediante ensaios com água estática a pressão de 20 e 40 bar com o intuito de observar a influência da pressão na soldagem em operação, foi comprovado que ao diminuir a pressão tem-se um maior risco de perfuração, devido ao aumento da penetração do cordão. Por último, foram efetuadas soldas em filete entre calha e duto, em condições que na soldagem de simples deposição tinham produzido perfuração, sendo que para esta geometria as temperaturas atingidas na parede interna da tubulação foram bastante baixas, preservando a integridade do componente. O estudo demonstrou que o processo eletrodo revestido pode ser usado em condições satisfatórias na soldagem em operação em espessuras finas (de até 3,2 mm), desde que sejam estabelecidos limites adequados para seu uso.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T16:28:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 80398.pdf: 6189562 bytes, checksum: 8ecf624492433a9a78dab1a9106aaeac (MD5) Previous issue date: 1989 / Foi desenvolvido um sistema de aquisição e análise de dados, comando e controle de variáveis de soldagem, com base nos modernos recursos da eletrônica e da informática, devido a sua flexibilidade de programação o sistema pode executar todas as funções citadas, isolada ou simultaneamente, em quatro modulações utilizadas para o controle do processo MIG-MAG. Para que isso fosse possível, uma fonte de energia transistorizada foi adaptada, recebendo alguns circuitos adicionais. Um mesmo cabeçote de soldagem pode atender à qualquer fonte de energia que vier a ser acoplada ao sistema, podendo funcionar pelo princípio do controle interno ou externo da velocidade do arame. O gerenciamento do sistema é feito através de um microcomputador PCXT ou PCAT interligado, via serial RS 232-C, com uma interface modular de aquisição e controle, que pode também se constituir no segundo microcomputador do sistema. Neste caso, faz-se uso de um microprocessador Z-80-A e memória RAM para o carregamento de programas em linguagem de máquina, através do PC. A troca de informações é feita nos dois microcomputadores através de uma tabela criada em memória RAM, onde cada um deles pode escrever e acessar dados.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T16:38:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 81181.pdf: 11353157 bytes, checksum: b3e0499b8b8ef22e94c673ccf202f80d (MD5) Previous issue date: 1990 / O trabalho proposto tem por objetivo trazer uma contribuição ao estudo da automação do processo de soldagem MIG.MAG. Neste são relatados o desenvolvimento e aplicação de duas tecnologias destinadas ao estudo da transferência metálica neste processo de soldagem. A primeira, constando de uma montagem experimental, utiliza fonte laser para possibilitar a observação visual e aquisição de registros fotográficos do arco voltaico e da transferência metálica. A segunda tecnologia consiste na determinação de relações paramétricas entre a tensão e corrente de soldagem para aplicação, entre outras, em sistema de controle do processo. Para esta determinação, valeu-se de uma metodologia implementada no sistema de aquisição de dados e controle de variáveis de soldagem (sisdatasolda), fundamentando-se na análise oscilográfica das variáveis tensão e corrente para obtenção de parâmetros indicativos da regularidade da transferência metálica. O terceiro tópico abordado consiste na aplicação destas duas tecnologias no estudo de uma variante do processo de soldagem MIG/MAG. Neste estudo, procura-se analisar algumas características do arco voltaico e transferência metálica no processo MAG com alimentação de gás de proteção feita por um duplo fluxo composto por argônio e CO2.

O principal objetivo deste trabalho foi o estabelecimento de “envelopes operacionais” para a soldagem pelo processo MAG robotizado, ou seja, foram detalhadamente investigados intervalos admissíveis, nos quais os parâmetros operacionais podem ser alterados sem que sejam produzidos defeitos no cordão de solda devidos ao procedimento, para as condições experimentais escolhidas. Desta forma, a soldagem MAG robotizada foi realizada sobre juntas de filete na posição plana, usando fonte de potência inversora com curva característica tensão constante, em corrente contínua eletrodo positivo (CCEP). O metal base foi um aço estrutural de alta resistência mecânica e o eletrodo classificado como AWS ER70S-6. Foram empregadas diversas combinações de parâmetros de soldagem (tensão, intensidade da corrente, velocidade de soldagem) e gases de proteção, i. e., dióxido de carbono (CO2) puro e argônio(Ar) com distintas proporções de oxigênio (O2) e/ou CO2. Os resultados indicaram que misturas dos gases argônio com relativamente pequenas proporções de O2 e CO2 possibilitam, para as mesmas condições, soldagens com menores energias. Entretanto, não foi detectado significativa variação da taxa de deposição. Com relação à geometria do cordão de solda (altura, largura e penetração), verificou-se que o tipo do gás de proteção altera a mesma e modifica a diluição. Além disto, misturas contendo CO2 e O2 produziram maior penetração. Para todas as condições avaliadas, as medições mostraram deformação nas direções longitudinal e transversal. Foi identificado que ocorre maior distorção angular no sentido perpendicular ao eixo da solda e que este fato é principalmente afetado pela restrição da junta, energia de soldagem e área da seção transversal do cordão de solda. Os resultados mostram que os modelos desenvolvidos são capazes de predizer parâmetros de soldagens para uma dada geometria do cordão, diluição e distorção com razoável precisão. / The main aim of this work, was to establish “operational envelops” to welding through robotized GMAW, i. e., there were thoroughly investigated allowable ranges in which the operating parameters can be changed without being produced defects in the weld bead due to procedure, for the chosen experimental conditions. Therefore, welds were made by robotized GMAW on fillet joints in the flat position, using an inverter power source with constant voltage characteristic curve, direct current electrode positive (DCEP). The base metal was a high strength structural steel plate, and the electrode classified as AWS ER70S-6. There were used many combinations of welding parameters (voltage, current intensity, welding speed) and shielding gases, i. e., pure carbon dioxide (CO2) and argon with different proportions of oxygen (O2) and / or CO2. The results have shown that gas mixtures of argon with relatively low percentages of O2 and CO2 allow, for the same effect, weldings with lower heat inputs. However, it was not noticed significant deposition rate variation. Related to weld bead geometry (height, width and penetration), it was found that the shielding gas type alters it and modifies dilution. Besides, mixtures containing CO2 and O2 produced greater penetration. For all conditions evaluated, the measurements have shown distortion in the longitudinal and transverse directions. It was noticed that more angular distortion occurs at the perpendicular direction to the weld axis, and that this fact is mainly affected by joint restriction, heat input and weld bead cross-sectional area. The results have shown that the developed models are able to predict welding parameters for a given weld bead geometry, dilution and distortion with a reasonable accuracy.

Este trabalho teve como objetivo principal o estudo dos fenômenos tlsicos envolvidos na soldagem subaquática molhada por eletrodos revestidos. relacionados ao aumento de pressão hidrostát ica e alterações na composição química do revestimento destes eletrodos. através da análise do componamento do arco elétrico. Utilizando uma câmara para soldagem subaquática, foram simuladas soldagens a diferentes profundidades (5,0; 12,5 e 20.0 m) e, tendo como referência um eletrodo revestido previamente desenvolvido no Laboratório de Soldagem & Técnicas Conexas (LS&TC), os teores dos compostos CaC03 , TiO~ e alumínio no revestimento foram alterados. Todas as soldas foram executadas empregando um dispositivo automático de soldagem e utilizando os mesmos parâmetros (conente. tensão do arco e velocidade de soldagem). Os efeitos das alterações de condições de soldagem e composição química dos eletrodos revestidos foram avaliados. com base no exame visual das juntas, na medição da porosidade presente no metal de solda e na análise dos oscilogramas de tensão e cctTente de soldagem. Além dos métodos tradicionais de aferição da estabilidade através de índices calculados a partir dos valores instantâneos dos parâmetros de soldagem, propôs-se uma forma de análise com base no espectro de freqüências do sinal, obtido através de transformadas de Fourier. Todos os eletrodos testados apresentaram aumento na taxa e no rendimento de deposição com o aumento da profundidade. comprovando o efeito de aumento na densidade de conente na coluna do arco causado pelo aumento da pressão hidrostática. Constatou-se a existência de uma região de transição no modo de transfe rência, de curtos-circuitos para globular, ocorrendo à profundidade de 12,5 m. Para as três profundidades de soldagem estudadas neste trabalho, observou-se uma rutida tendência ao aumento da estabilidade do arco elétrico com o aumento da profundidade, facilmente verificada através da análise dos oscilogramas de soldagem e confirmada pela quantidade de defeitos observados através da inspeção visual dos corpos de prova. Observou-se ameia, que as misturas contendo maiores teores de CaCO:, mostraram-se marcadamente mais estáveis do que as demais, a pequenas profundidades de soldagem.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T05:07:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 298665.pdf: 4465108 bytes, checksum: 28d8d0a4d1eaff0b0b21b2a761484bec (MD5) / A busca por processos de soldagem a arco de elevada produtividade, que proporcionem maior velocidade de operação e menor custo é o caminho lógico que vem sendo seguido em todo o mundo. Apesar disso, observa-se que no Brasil o setor industrial é extremamente conservador. Nesse contexto, o presente trabalho trata de diferentes questões ligadas à análise da produtividade dos principais processos de soldagem a arco. Primeiramente, foi realizada uma análise da literatura no tocante ao significado de termos inerentes à eficiência de transferência de calor. Os índices denominados eficiência do arco e eficiência de fusão, muitas vezes, não são interpretados de maneira adequada. O principal problema relacionado à esse tipo de análise é que não existe um valor único dos coeficientes para cada processo, fato que nem sempre é considerado por muitos profissionais da área de soldagem. Para os processos com eletrodos não consumíveis, a eficiência térmica varia de forma acentuada conforme os parâmetros usados, podendo apresentar valores baixos, ou tão elevados quanto o processo MIG/MAG. Com relação ao TIG, que geralmente é considerado de baixa produtividade, foi realizado um estudo dos fatores que limitam a velocidade de soldagem do processo. A principal conclusão mostra que o desempenho do processo quando se busca elevada produção está ligado ao gás de proteção que está sendo usado, pois este influi de forma acentuada sobre a eficiência ao gerar fusão. A adição de pequenos percentuais de hidrogênio ao argônio proporciona aumento de rendimento do processo possibilitando a soldagem TIG em maiores velocidades. Usando esses fundamentos são apresentados desenvolvimentos de procedimentos de soldagem TIG autógeno com elevada velocidade de soldagem. Os exemplos mostram que os processos considerados tradicionalmente de baixa produtividade podem atingir níveis de desempenho idênticos aos considerados mais produtivos se aplicados de maneira mais bem estudada / The search for high productivity arc welding processes, providing higher travel speed and lower cost is the logical path that has been followed worldwide. Nevertheless, it is observed that the industrial sector in Brazil is extremely conservative. In this context, this work deals with different issues related to productivity analysis of the main arc welding processes. An analysis of the literature regarding the meaning of terms related to heat transfer efficiency was performed. Often, arc efficiency and melting efficiency index are not properly interpreted. The main problem with this type of analysis is that there is not a unique value for the coefficients for each process, a fact that is not considered by many professionals in the welding area. For processes with non-consumable electrodes, the thermal efficiency varies dramatically according to the used parameters, and may present really low values, or values as high as processes such as MIG/MAG. A study was conducted about the factors that limit the speed of TIG welding, which is generally considered a low productivity process. The main conclusion shows that the performance of this process aiming high production capacity is linked to the shielding gas that was used, because it dramatically affects the melting efficiency. The addition of small percentages of hydrogen to argon provides increased efficiency of the process allowing TIG welding at higher speeds. Using these fundamentals, this work presents developments for autogenous TIG welding procedures with high productivity. The examples show that the processes traditionally considered of low productivity can reach performance levels similar to those considered to be more productive if applied with a more refined technique

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T23:35:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 259193.pdf: 5943924 bytes, checksum: 1b053b1ec9631c8ded1e46d336121240 (MD5) / Com o objetivo de desenvolver a tecnologia de soldagem MIG CA, foram envidados esforços para criar soluções tecnológicas que assegurassem a operacionalidade do processo para o alumínio e para o aço. Os estudos resultaram no desenvolvimento do processo, dos equipamentos e sistemas de controle. A fonte de soldagem foi aprimorada para assegurar a reignição do arco durante a mudança de polaridade, um novo cabeçote de alimentação de arame foi concebido para permitir aplicação de uma nova técnica de abertura de arco, e programas computacionais foram desenvolvidos para a implementação dos controles propostos. A estabilidade do comprimento do arco foi considerada como fator fundamental para o processo e visando obtê-la, foi avaliado o uso da leitura da tensão como indicador do comprimento de arco. Foi proposto e avaliado um sistema de controle do comprimento do arco baseado na variação da corrente de base como forma de alterar a taxa de fusão do arame, e assim possibilitar o controle do comprimento do arco. O sistema proposto foi capaz de manter a estabilidade do comprimento do arco, entretanto, promoveu significativas variações na corrente média. Visando aperfeiçoar o sistema de controle, a relação entre a tensão e o comprimento do arco foi reavaliada, considerando a influência da variação da corrente, causada pelo próprio sistema de controle. Foi desenvolvida uma nova técnica de abertura do arco, usando o retorno controlado do arame, que resultou em abertura suave, com baixa energia e adequado comprimento do arco após a fase abertura. Foi identificada a oportunidade inovadora de utilização do MIG CA no aço, para a recuperação de dutos de petróleo em operação. Foram estabelecidas condições operacionais para o aço, proposta e avaliada uma metodologia para determinação da taxa de fusão do arame. Os resultados indicam que a taxa de fusão do arame pode ser estimada com base na corrente e tempo em cada polaridade. Foi observado o fenômeno de escalada do arco no arame-eletrodo durante a fase com polaridade negativa, e verificado que o gás de proteção e a amplitude de corrente exercem influencia na escalada do arco. Foram realizados experimentos para determinação da relação entre o percentual de tempo em polaridade negativa, a penetração e a temperatura, considerados aspectos críticos para a soldagem de dutos em operação. Os resultados indicam que o aumento do tempo em polaridade negativa resulta em redução da penetração. As temperaturas verificadas não indicaram risco de perfuração para esta aplicação. Os resultados sugerem que o processo MIG CA pode ser usado para a recuperação de dutos em operação com espessura remanescente acima de 2 mm. Os resultados indicam que variações de comprimento de arco podem exercer influência expressiva na penetração, sendo recomendável o uso de um sistema eficaz de controle de comprimento do arco para o processo MIG CA.

O desenvolvimento contínuo nos processos de soldagem que ocorre basicamente em função da necessidade crescente da demanda da indústria e das necessidades de redução de custo provenientes dos processos manuais convencionais, gera a demanda para estudos para aplicação do processo de soldagem por fricção. O processo de soldagem por fricção, ainda pouco desenvolvido no Brasil, tem uma amplitude de aplicação cada vez maior quando são considerados os benefícios trazidos pelas reduções de custo potenciais, a confiabilidade no processo e o impacto ambiental. Com esta abordagem foi desenvolvido este trabalho que tem como objetivo apresentar a vantagem técnica e econômica na substituição da soldagem MAG pela soldagem por fricção em tubos utilizados em cilindros hidráulicos. A comprovação técnica será demonstrada através de ensaios metalúrgicos e mecânicos assim como pela análise de comparativa de custos. Para este fim, foram montados vários cilindros hidráulicos de uma mesma aplicação em duas versões de processo de soldagem, MAG e fricção. Como o cilindro hidráulico analisado tem duas regiões de soldagem, fundo e flange, cada versão foi analisada para estas duas regiões Figura 1-1. Na primeira versão manteve-se a soldagem MAG do tubo com o fundo, e do tubo com o flange, e na segunda versão a soldagem MAG foi substituída pela soldagem por fricção. Os testes comparativos para as duas versões levaram em consideração o processo de soldagem e regiões afetadas pelo calor, sendo que para a avaliação destas regiões foram submetidas amostras aos ensaios de metalografia, dureza, dobramento, tração e teste hidrostático A análise comparativa de custo foi realizada pelo método de custeio ABC que considera todas as etapas de processo. Os resultados comparativos finais que resultaram em uma redução de custo de 12% para a solda por fricção, têm por finalidade prover informações para estudos de novas técnicas ou novas aplicações. / The continuous development of welding process due to the industry growing demand, plus the cost reduction needed coming from conventional manual processes, generates demands for friction welding´s studies application. The friction welding process still underdeveloped in Brazil has an increasing application when considering the cost reduction potential, process reliability and environmental impact. With this approach the objective of this job is to present the economic and technical advantage to replace the MAG welding process by the friction welding process in pipes used for hydraulic cylinders. The advantages will be showed through metallurgical, mechanical and product tests application. To this end, an amount of hydraulic cylinders for the same application were assembled in two welding process versions. The welding for those versions were made between the end cap and the tube. In the first version the MAG welding´s process were applied and in the second version the MAG welding process was replaced by the friction welding process. The comparative tests were conducted for both versions divided into two groups. The first group relates to the welding evaluation, where the samples were subjected to metallographic, hardness, bending and strength tests. The second group refers to the evaluation of the product, i.e., the hydraulic cylinder where they were subjected to endurance and bursting tests. The final comparative data which resulted in a cost reduction of 12% for friction welding, have the purpose of providing information for new techniques and new applications studies.

Nesse trabalho, foram pesquisados os efeitos do nível de porosidade do cordão de solda e o ângulo da aplicação da carga, sobre as propriedades mecânicas da junta soldada. As soldas foram realizadas utilizando o processo a arco com proteção por gás e eletrodo consumível, continuamente alimentado -por simplicidade doravante denominado MIG ("Metal Inert Gas") e juntas tipo "V" simples em chapas de alumínio tipo 5083-0 com 8 mm de espessura, usando como metal de adição um arame de 1,2 mm de diâmetro tipo 5183, argônio como gás de proteção e energia de soldagem constante. As juntas apresentavam quatro ângulos distintos em relação à direção perpendicular à aplicação da carga, isto é: 0, 15, 30 e 45 graus. Para cada ângulo, quatro diferentes misturas gasosas (resultando quatro níveis de porosidade) foram utilizadas. A partir dos ensaios realizados, as seguintes conclusões podem ser obtidas para os diferentes níveis de porosidade e ângulos de carregamento empregados: (a) A resistência à tração e ductilidade foram significativamente afetadas pelos níveis de porosidade, enquanto o limite de escoamento não sofreu alteração sensível. (b) Não se obteve uma boa correlação entre os valores reais (medidos) de nível de porosidade e aqueles resultantes da análise radiográfica. (c) Quando o nível de porosidade no metal de solda aumenta, para um mesmo ângulo de aplicação da carga, a ductilidade e a resistência à tração diminuem. Em relação ao projeto de juntas soldadas, a conclusão mais importante obtida é a seguinte: para um mesmo nível de porosidade, a ductilidade e a resistência à tração aumentam com o ângulo do cordão em relação à aplicação da carga, isto é, estas propriedades mecânicas atingem seu valor máximo quando este ângulo é de 45° (no intervalo entre 0º e 45º). / Research has been performed to study both the effects of porosity and loading angle, on the tensile strength of aluminium joints. Metal Inert Gas (MIG) V-groove butt welds were made on 8mm thick aluminium alloy 5083-0, using a 1.2mm diameter 5183 fill e r metal, argon as shielding gas, and a constant heat input. Those joints were welded at four distinct angles, i. e., 0°, 15°, 30°, and 45º, between their axis, and the right direction to the tensile test applied load. Furthermore, a set of four weld metal porosity levels were produced for each angle. From the test results, and for the porosity levels and loading angles ranges analyzed in this work, the following main conclusions can be draft: (a) Weld metals ultimate tensile strength and ductility were markedly affected by porosity level, while yield strength was only slightly affected. ( b) There is not a good correlation between the actual (measured) weld metal porosity level, and that taken from radiography. (c) As weld metal porosity level increases, for the same loading angle, ductility and ultimate tensile strength decrease. Concerning weldment design, perhaps the most important conclusion is: for the same porosity level, weld metal ductilíty and ultimate tensile strength increase with the loading angle, i.e., those mechanical properties have a maximum when this angle is 45° (in the 0°-45° range).

Na Soldagem em Operação dois grandes riscos são motivo de análise e discussão, o risco de perfuração da parede do tubo durante a execução da soldagem e o risco de ocorrência de trinca induzida por hidrogênio (TIH). Dos três fatores necessários para a ocorrência de TIH, hidrogênio difusível, microestrutura frágil e tensões trativas, a parcela de contribuição da microestrutura é agravada pelas elevadas taxas de resfriamento existentes na soldagem em operação. Uma maneira de diminuir o risco de TIH é através da utilização de um processo de soldagem que introduza baixíssimos níveis de hidrogênio difusível na junta soldada aliada às menores taxas de resfriamento possíveis de serem atingidas. O MIG/MAG com Curto- Circuito Controlado surge como alternativa ao Eletrodo Revestido, processo tradicionalmente utilizado, sendo capaz de oferecer menor nível de hidrogênio difusível e maior produtividade. Porém, é necessário comprovar a sua capacidade de produzir juntas soldadas sem ocorrência de falta de fusão, forte característica do processo MIG/MAG Convencional. Soldagens realizadas através do processo MIG/MAG com Curto-Circuito Controlado sob severas condições de remoção de calor, em diferentes níveis de energia de soldagem e também em diferentes posições de soldagem mostraram que, dentro do pacote operacional utilizado, a falta de fusão continua ocorrendo. O MIG/MAG Pulsado também foi avaliado e melhores resultados foram obtidos, sem ocorrência de falta de fusão e com elevadas penetrações. / In-Service Welding two main risks are reasons for analysis and discussion, the risk of burnthrough during the welding course and the risk of occurrence of hydrogen induced cracking (HIC). Of the three factors for the occurrence of HIC, diffusible hydrogen, brittle microstructure and traction tensions, the share of contribution of microstructure is exacerbated by high cooling rates presents In-Service Welding. One way to reduce the risk of HIC is by using a welding process that introduce low levels of diffusible hydrogen in the welded joint associated to the lower cooling rates that can be achieved. The GMAW with Controlled Short Circuit appears as an alternative to SMAW, process traditionally used, being able to offer lower diffusible hydrogen and higher productivity. However, it is necessary to demonstrate its ability to produce welded joints with no occurrence of lack of fusion, the strong characteristic of Conventional GMAW. Welds made through the GMAW with Controlled Short Circuit under severe conditions of heat removal, at different levels of heat input and different welding positions showed that, within the operational package used, the lack of fusion still happening. The Pulsed GMAW was also evaluated and best results were obtained, without occurrence of lack of fusion and high penetration.