Neste trabalho foram realizados experimentos de soldagem de chapas de Tântalo e Monel 400 com 100 m de espessura. Foram realizadas soldas em um laser de Nd:YAG operando em modo pulsado e em um Laser de Fibra operando em modo contínuo. Em seguida a microestrutura das amostras foram analisadas através de microscopia ótica e foram realizados ensaio de microdureza Vickers. As amostras que apresentaram melhores resultados foram submetidas a ensaios de tração e a ensaios de corrosão. Após análise dos resultados observou-se que a soldagem a laser apresenta muitos benefícios em relação a outros processos convencionais para chapas finas. A soldagem no modo pulsado apresentou maior relação de aspecto se comparado a soldagem em modo contínuo. A soldagem em modo contínuo apresentou uma velocidade de soldagem muito superior ao modo pulsado. Os resultados indicaram que a soldagem no modo pulsado apresenta maior aplicabilidade para chapas finas, devido à necessidade um controle preciso sobre a intensidade aplicada. / This work carried out welding experiments of Tantalum and Monel 400 plates with 100 mm thickness. Welds were made with an Nd: YAG laser operating in a pulsed mode and in a fiber laser operating in continuous mode. Then the microstructure of the samples were analyzed by optical microscopy and were performed Vickers microhardness test. Samples that showed better results were subjected to tensile tests and the corrosion tests. After analysis of the results showed that the laser welding offers many benefits over other conventional processes for thin sheets. The welding in pulsed mode presented in superior aspect ratio compared to welding in continuous mode. The welding in continuous mode showed a much higher welding speed to pulsed mode. The results indicated that the welding in pulsed mode shows more applicability for sheet metal, due the need of a precise control of applied intensity.

Este trabalho teve como objetivo investigar a viabilidade de um novo método de micro-soldagem de chapas finas utilizando um laser de Cu-HBr que emite pulsos intensos com duração de nanosegundos em alta taxa de repetição. Nos métodos tradicionais, a micro-soldagem de chapas finas é realizada com laser contínuos ou com pulsos de baixa intensidade e de longa duração ( > 1ms) que permitem um comprimento de difusão térmica da ordem da espessura das chapas. Lasers com pulsos curtos (10 a 100 ns) são utilizados preferencialmente em processos de corte e furação de materiais. Um amplo estudo experimental do processo de micro-soldagem com pulsos curtos foi realizado utilizando chapas de aço inoxidável (AISI 304) com espessuras entre 25 mm e 100 mm. As principais características do feixe do laser de Cu-HBr foram medidas em todas as condições experimentais, permitindo uma determinação precisa da intensidade do laser na região de micro-soldagem. Os resultados deste estudo indicaram que é possível controlar o intervalo de parâmetros do processo para se obter um cordão de solda com alta razão de aspecto e reduzida zona afetada termicamente. Foi desenvolvido um modelo teórico para explicar a interação de pulsos curtos emitidos com alta taxa de repetição no processo de soldagem. Os resultados deste modelo indicaram que embora a intensidade do laser de Cu-HBr seja suficiente para perfurar as chapas de aço, é possível controlar a geometria do furo de forma a que o material vaporizado fique aprisionado e condense nas paredes internas da cavidade perfurada. Nestas condições experimentais controladas as chapas finas de aço foram soldadas com potências médias de laser entre 10 e 20 W, muito inferiores aos valores utilizados pelos métodos tradicionais.

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.

Historicamente, a indústria aeronáutica tem buscado desde os seus primórdios novas soluções tecnológicas que tornem o voo mais seguro e, é claro, mais econômico. O desenvolvimento de novas técnicas de fabricação aliado ao surgimento de novos materiais permitiu que os engenheiros criassem projetos com maior eficiência estrutural, isto é, maior resistência mecânica por peso. Com o assunto fadiga em voga, novas condições de contorno surgiram à medida que novas filosofias de projeto foram propostas. No contexto de desenvolvimento tecnológico, a solda a laser apresenta o potencial de combinar velocidade e maior resistência à fadiga e a deformação quando comparada aos tradicionais processos de junção mecânica, como rebites. O presente trabalho investigou a tenacidade, iniciação da trinca e taxa de propagação no alumínio 6013-T4 com uma espessura de 1.6 mm. O estudo abrangeu material base e chapas com solda. As soldas foram realizadas por um laser de Yb:fibra de alta potência. Foram fabricados quatro conjuntos de corpos de prova, todos com a mesma geometria. Três desses conjuntos foram soldados de forma autógena por meio do uso de laser com três diferentes níveis de potência: 600, 800 e 1000 Watts. Os resultados permitiram caracterizar a vida de iniciação e propagação na liga 6013-T4, com e sem solda; observar o impacto da variação da potência na geometria da zona de fusão, na espessura, na tenacidade e na dispersão dos resultados; determinar os coeficientes e expoentes das equações representativas da taxa de propagação: Paris, Walker e Forman; e afirmar que é possível utilizar solda a laser em estruturas tolerantes ao dano desde que os parâmetros de processo sejam bem ajustados e haja controle de qualidade.

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 aços Alta Resistência e Baixa Liga e Ultra-Alta Resistência são materiais com grande aplicação de mercado, cujo seu entendimento possibilita inovações estratégicas. O entendimento das modificações composicionais do aço médio carbono SAE 4340 possibilitou a aquisição do aço 300M. Avaliar e comparar as propriedades mecânicas destes aços, soldados a laser e submetidos a diferentes tratamentos, possibilitando a correlação microestrutural com o comportamento mecânico, visando entender as melhorias ou fragilizações que são determinantes na resistência destes materiais. Os aços foram divididos em lotes para produção de corpos de prova (tração e fadiga) nas seguintes condições: conforme recebido, nitretado a plasma, soldado a laser, soldado e revenido, soldado e nitretado a plasma. Na condição conforme recebido o aço 300M apresentou elevados valores de resistência mecânica ruptura catastrófica no regime plástico, assim como, alto limite na vida em fadiga, quando comparado ao aço 4340. Os resultados de todas as condições soldadas indicaram que, após soldagem a laser, ambos os materiais mantiveram a resistência mecânica, no entanto, apresentaram queda abrupta da vida em fadiga, proveniente da presença de defeitos de solidificação no cordão. Quanto ao tratamento térmico de revenimento pós-soldagem dos aços estudados, observou-se que os aços 4340 e 300M apresentaram aumento na resistência mecânica, sem perda significativa de ductilidade e queda da vida em fadiga adivinda dos defeitos de soldagem. No tratamento de nitretação observou-se, no aço 4340, aumento significativo da resistência a tração, contudo queda na vida em fadiga. No entanto, apesar dos diferentes processos de tratamento (implantação iônica e nitretação a plasma) e das diferentes temperaturas empregadas, o aço 300M apresentou queda na resistência mecânica nos ensaios de tração, contudo resultados promissores na vida em fadiga, dureza e corrosão. Neste trabalho observou-se que tratamentos térmicos e termoquímicos em materiais com grande adição de silício (aprox. 2%), desfavorecem as propriedades mecânicas em regime plástico, pois mesmo em temperaturas baixas a precipitação de nitretos e carbonetos aciculares e difusão de contaminantes em contornos são favorecidas, fenômeno que fragiliza a superfície do material.

O conjunto de tubos denominado sistema pneumático, tem a função de conduzir o ar quente pressurizado desde o motor até os pontos de utilização pelos sistemas ambientais da aeronave. A ocorrência de falhas em serviço de peças desse sistema soldadas pelo processo TIG (Tungsten Inert Gas), motivou o estudo da substituição desse processo pelo de soldagem a laser. Foi utilizado um laser a fibra de 2 kW de potência e tubos de titânio comercialmente puro grau 2, de 0,5 mm de espessura e 50 mm de diâmetro. Para efeito de comparação foram realizadas soldas pelo processo TIG, semi-automático, cujos parâmetros foram obtidos junto a uma empresa fabricante de aviões. Os tubos de titânio foram soldados em cheio, sem adição de arame, e o argônio foi utilizado como gás de proteção. Os parâmetros de soldagem a laser selecionados foram 200 W e 2000 mm/min e, 250 W e 300 mm/min. Os tubos soldados a laser apresentam cordões com aproximadamente 1 mm de largura e grãos de Ti-CP ?, enquanto que as soldas TIG resultam em cordões de 5 mm e grãos grosseiros serrilhado de Ti-CP ?. O refinamento microestrutural observado nas amostras soldadas a laser, em relação à TIG, deve-se a alta taxa de resfriamento, que no laser foi cerca de 70 vezes maior do que no TIG. Os tubos soldados a laser e TIG foram ciclados na bancada pneumática, 44.000 vezes, a 350 oC, sem fraturarem ou iniciarem uma trinca que comprometesse os testes de pressurização cíclica. Os resultados de fadiga evidenciaram uma maior resistência mecânica da solda a laser na condição de 200 W e 2000 mm/min, quando comparado com as demais condições de soldagem. As avaliações microestruturais e mecânicas dos cordões de solda evidenciaram as vantagens do processo de soldagem a laser para substituir o TIG, em junções do sistema pneumático de aeronaves. / The engine bleed air system, also known as pneumatic system, conducts the pressurized hot air from the engine to the environmental systems of aircrafts. In-service failures of the arc welded pneumatic parts have driven further developments of laser beam welding as an alternative method. Here, a fiber laser with 2 kW power had been employed to weld commercial purity titanium alloy tubes with 0.5 wall thickness and 50 mm diameter. For comparison purposes, semiautomatic TIG welding was realized, based on the previous experience of an aircraft company. All the welds were autogenous, bead-on-plate, and under protective argon atmosphere. The chosen parameters speed and laser powers for laser welding were 200 W - 2000 mm/min and 250 W - 300 mm/min. The laser welded tubes presented 1-mm wide weld beads composed by grained ?-Ti. The TIG welded tubes showed 5-mm wide beads composed by acicular ?-Ti grains. These observed differences had been associated to the cooling rate, which is seventy times higher in the laser case. Both laser and TIG welded tubes were cycled 44.000 times in a pneumatic bench at 350 oC without failures or cracks that could break the internal pressure. The condition 200W-2000mm/min presented superior fatigue resistance values compared to other welding conditions, and being similar to the tubes in the unwelded condition. On the other hand, the condition 250W-3000mm/min presented the highest dispersion for the fatigue lives. The microstructural and mechanical results shown that the current laser technology could replace with advantages the arc welding for the joining of the titanium tubes in the aircrafts pneumatic system.

Este estudo avaliou próteses implantossuportadas obtidas por 2 técnicas (cilindro cimentado ou soldado a laser) e seus comportamentos no que tange à passividade e afrouxamento de parafusos. Foram confeccionadas PPFs de 3 elementos sobre 2 implantes: G1, técnica do cilindro cimentado; G2, técnica do cilindro soldado a laser (n=10). Avaliados níveis de desajuste vertical e passividade antes e após aplicação de cerâmica prensada e após ciclagem mecânica, e a perda de torque inicial dos parafusos de retenção protética antes e após fadiga. Ciclagem mecânica simulando 1 ano de função mastigatória normal (50N, 300.000 ciclos). Análises de desajuste vertical e passividade realizadas pelo método de Sheffield. Calculada % de perda de torque de inserção. Os dados de desajuste e perda de torque foram comparados estatisticamente pelo Modelo Linear de Efeitos Mistos. De modo geral, G1 apresentou níveis de desajuste vertical estatisticamente inferiores a G2 (p<0,05) nas três condições analisadas pelo teste de Sheffield, tanto antes quanto após ciclagem mecânica, atingindo valores máximos de desajuste correspondentes a: 11,94 ± 3,17&mu;m (G1) e 48,63 ± 39,68 &mu;m (G2), antes da ciclagem, 12,42 ± 6,19&mu;m (G1) e 47,62 ± 35,16&mu;m (G2), após a ciclagem, estando os parafusos parafusados. Adicionalmente, em todas as condições experimentais, a ciclagem mecânica não influenciou no desajuste de ambos os grupos (p<0,05), com exceção do molar em G1 quando analisado apertado (p<0,0001). Quando analisado G2, verificamos aumento estatisticamente significante do desajuste vertical após prensagem cerâmica para todos os elementos (p<0,0001) nos diferentes momentos avaliados, com exceção do molar quando avaliado solto, o qual apresentou desajustes semelhantes antes e após prensagem (p=0,052). Na análise de perda de torque, valores expressos em % de perda são apresentados: Pré-molar - G1- antes ciclagem: 31,04 ± 13,22%; G2- antes ciclagem: 33,97 ± 13,41% (G1 x G2 antes ciclagem: p=0,662); G1- após ciclagem: 42,36 ± 14,99%; G2- após ciclagem: 37,92 ± 9,32% (G1 x G2 após ciclagem: p=0,461). Quando analisado o pré-molar, não foram verificadas diferenças estatísticas antes e após ciclagem mecânica para ambos os grupos (G1: p=0,067; G2: p=0,423); Molar - G1- antes ciclagem: 30,77 ± 12,37%; G2- antes ciclagem: 44,37 ± 11,14% (G1 x G2 antes ciclagem: p=0,032); G1- após ciclagem: 39,28 ± 13,96%; G2- após ciclagem: 54,40 ± 26,39% (G1 x G2 após ciclagem: p=0,189). Quando analisado o molar, diferenças estatísticas também não foram identificadas antes e após ciclagem, para ambos os grupos (G1: p=0,392; G2: p=0,233). Diante dos resultados, é possível concluir que: G1 apresentou índices de desajuste vertical e passividade menores que G2, porém para ambos os grupos os desajustes estão dentro dos padrões aceitáveis pela literatura; ciclagem mecânica não promoveu alterações nos níveis de desajuste vertical e perda de torque (%) para ambos os grupos; ambas as técnicas não foram capazes de promover passividade absoluta, tendo em vista os maiores valores de desadaptação do lado solto quando comparados ao lado parafusado. / This study evaluated implant supported prostheses obtained by two techniques (cemented cylinder or laser welded cylinder) and their behavior regarding passivity and screw loosening. Three-element FPPs were made over 2 implants: G1, cemented cylinder technique, G2, laser welded cylinder technique (n=10). The levels of vertical misfit and passivity were evaluated before and after ceramic pressing, and after mechanical cycling; while loss of initial torque of prosthetic retaining screws, before and after mechanical cycling. The mechanical cycling simulated one year of normal masticatory function (50N, 300,000 cycles). Vertical misfit and passivity were analyzed by Sheffield\'s test. The percentage of torque loss was calculated. The misfit and torque loss data were statistically compared by Mixed Linear Model . Overall, G1 showed vertical misfit statistically lower than G2 (p<0.05) in the three conditions analyzed by Sheffield\'s test, before and after mechanical cycling, reaching maximum values of misfit corresponding to: 11.94 ± 3.17&mu;m (G1) and 48.63 ± 39.68 &mu;m (G2) before cycling; 12.42 ± 6.19&mu;m (G1) and 47.62 ± 35.16&mu;m (G2), after cycling, when screws were tightened. Additionally, in all experimental conditions, the mechanical cycling did not influence the misfit in both groups (p<0.05), except for the molar G1 when analyzed in the tightened condition (p<0.0001). When was analyzed G2, statistically significant increase in the vertical misfit was found after ceramic pressing for all elements (p<0.0001) for different moments, except when the molar was not tightened, which showed similar misfit before and after pressing (p=0.052). In the analysis of torque loss, values expressed as percentage of loss are presented: Pre-molar - G1- before cycling: 31.04 ± 13.22%, G2- before cycling: 33.97 ± 13.41% (G1 x G2 before cycling: p=0.662), G1- after cycling: 42.36 ± 14.99%, G2- after cycling: 37.92 ± 9.32% (G1 x G2 after cycling: p=0.461). When the pre-molar was analyzed, statistical differences before and after cycling were not found for both groups (G1: p=0.067; G2: p=0.423); Molar - G1- before cycling: 30.77 ± 12.37%; G2- before cycling: 44.37 ± 11.14% (G1 x G2 before cycling: p=0.032); G1- after cycling: 39.28 ± 13.96%; G2- after cycling: 54.40 ± 26 , 39% (G1 x G2 after cycling: p=0.189). When the molar was analyzed, statistical differences were not found before and after cycling for both groups (G1: p=0.392; G2: p=0.233). Based on these results, it is possible to conclude that: G1 showed vertical misfit and passivity smaller than G2, but for both groups, the misfits are within acceptable standards for the literature; mechanical cycling did not change the vertical misfit and torque loss (%) for both groups; both techniques were not able to promote absolute passivity, in view of the higher values of misfit when compared to the side no tightened.