Orientador: Antonio Jorge Abdalla / Coorientador: Rudimar Riva / Banca: Marcelo dos Santos Pereira / Banca: Milton Sérgio Fernandes de Lima / Resumo: A soldagem a laser (laser beam wealding - LBW) é uma tecnologia promissora entre os novos processos utilizados na fabricação de estruturas aeronáuticas. A tecnologia LBW pode ser aplicada na soldagem dos reforçadores ao revestimento em substituição ao processo tradicional de rebitagem. Este trabalho pretende realizar a caracterização química, microestrutural e mecânica de juntas, tipo "T", de alumínio aeronáutico AA 6013 soldadas a laser, sem a introdução de metal de adição, e submetidas a dois diferentes tratamentos térmicos pós-soldagem. As analises químicas e microestruturais foram realizadas para avaliar as alterações geradas pela soldagem nas regiões próximas ao cordão de solda e a influência do tratamento térmico pós-soldagem, em relação à composição química e a microestrutural. E os ensaios mecânicos foram realizados para avaliar as propriedades mecânicas da junta e o ganho em resistência mecânica nas amostras submetidas a tratamento térmico pós-soldagem. A análise química revelou que há uma variação nas concentrações dos principiais elementos de liga e a análise microestrutural mostrou que no cordão de solda existe a presença de microtrincas e na interface entre o material de base e o cordão de solda há a formação de zonas de liquação. Já o ensaio de dureza mostrou que os tratamentos térmicos pós-soldagem não promovem alterações nos valores de dureza no cordão de solda, apenas no material de base, o ensaio de tração revelou que os tratamentos térmicos aumentam o limite de resistência, mas diminui a deformação para as amostras tratadas pós-soldagem e o ensaio de fadiga mostrou que os defeitos observados na análise microestrutural são determinantes na vida em fadiga. Portanto... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Laser Beam Welding (LBW) is a promising technology among the new processes used in aeronautical structures fabrication. The LBW technology may be applied in the welding of stringer of the skin and is able to replace the traditional method of reveting. This work intends to make a chemical, microstructural and mechanical characterization of "T" joints, using a laser welded AA 6013 aeronautical aluminum, without filler addition and after two different post welding heat treatments. The chemical and microstructural analyses were made in order to evaluate welding effects near to the weld and the influence of the post welding heat treatment. Mechanical tests were realized in order to evaluate the welding joint properties and the effects of post welding thermal treatments. The chemical analysis showed that there is a changing in concentration of main alloy elements. The microstructural analysis revealed that there exist some microcracks and there is a liquidation zone between the weld and the base material. The hardness tests showed no changes on hardness of the weld after post weld heat treatment, but there is a difference in the base material. The tensile tests showed an increase in the ultimate strength after post weld heat treatments but with a decrease in elongation. The fatigue tests showed that the defects observed in the microstructural analyses are important to the fatigue life. Hence, after these tests and analysis, we can state that LBW technology is promising to the replacement of riveting processes, but the defects observed must be controlled in order to increase the fatigue life / Mestre

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.

Orientador: Vicente Afonso Ventrella / Resumo: A soldagem é um processo de fabricação utilizado em geral para união de peças e quando utiliza o laser como fonte de calor, denomina-se soldagem a laser. Um tipo bem conhecido é a soldagem a laser Nd:YAG pulsado, utilizado em diferentes tipos de materiais. Um dos materiais mais utilizados na engenharia é o aço inoxidável que possui alta resistência à corrosão, como por exemplo o aço AISI 904L, muito utilizado em tanques de armazenamento de ácido sulfúrico e fosfórico além de ampla aplicação na indústria petroquímica. Conduziu-se uma soldagem à laser Nd: YAG pulsado em chapas de aço inoxidável AISI 904L com espessura de 3 mm, variando-se quatro fatores tais como Potência de pico (PP) , Largura temporal (w), Frequência (F) e Velocidade de soldagem (S), todos eles distribuidos em três níveis de variação. Foi feito um Planejamento Experimental através do Método Taguchi, utilizando-se uma matriz ortogonal L9 e portanto realizando-se 9 experimentos em condições diferentes. A soldagem foi executada em atmosfera protetora com gás Argônio com fluxo de gás de 15 l/min, com deslocamento automatizado. A energia de cada pulso variou de 30 a 38,4J e a energia de soldagem entre 1,5 e 3,2 kJ/mm; as taxas de sobreposição variaram de 60 a 83%. As amostras foram preparadas para metalografia e atacadas com Ácido Oxálico 10% eletrolítico, com 6V e 7 segundos. Apesar da maioria das amostras romperem na Zona Fundida (ZF), a resistência mecânica ficou muito próxima do valor encontrado para o Metal B... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Welding is a manufacturing process used for joing parts and when a laser is utilized as a heat source, its called Laser Welding. A very known type is the pulsed Nd: YAG Laser Welding, that is used in many different kinds of materials. One of the most applied materials in engineering is the stainless steel that is highly corrosion resistant, for example the AISI 904L that is frequent used in sulfuric and phosphoric acid storage tanks, besides the petrochemical industry. Was carried out a pulsed Nd:YAG laser welding in AISI 904L stainless steel sheets with 3 mm of thickness, varying four factors such as Peak Power (PP), Time width (w), Frequency (F) and Welding Velocity (v), all of them distributed in three levels. A Design of Experiment was made through the Taguchi Method, using a L9 ortogonal array and therefore conducting nine experiments in different conditions. The welding was performed in argon gas flow of 15l/min, with automatic displacement. Pulse energy varied since 30 to 38,4J and welding energy from 1,5 to 3,2 kJ/mm; the overlay rates varied between 60 and 83%. Samples were prepared for metallography and etched with Oxalic Acid 10%, eletrolitic in 6v and 7 seconds. Although most of the samples broke in the Weld Zone (WZ), the mechanical resistance stayed very closer to the values found in Base Metal (BM). For BM, TZ and WZ, the mean values of hardness was 215, 242 and 238 HV respectively, pointing a homogeneous welding wherein the WZ presented only austenitic phase a... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by Erica Ximenes Dias null (ericaximenes@yahoo.com.br) on 2018-03-05T19:45:38Z No. of bitstreams: 1 Tese de Erica Ximenes - versão final.pdf: 4847744 bytes, checksum: 38b1b7744d7933765f10d023079ec835 (MD5) / Approved for entry into archive by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br) on 2018-03-05T20:16:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dias_ex_me_guara.pdf: 4847744 bytes, checksum: 38b1b7744d7933765f10d023079ec835 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-05T20:16:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dias_ex_me_guara.pdf: 4847744 bytes, checksum: 38b1b7744d7933765f10d023079ec835 (MD5) Previous issue date: 2018-02-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O desenvolvimento dos aços avançados de alta resistência tornou-se fundamental na produção de veículos com peso reduzido, seguros e mais econômicos, dentro do contexto da indústria automobilística. Dentre os aços avançados de alta resistência destacam-se os aços de fases complexas (CP) que são caracterizados por apresentarem alta conformabilidade e alta capacidade de absorção de energia e deformação. Eles são considerados aços multifásicos por apresentarem uma microestrutura complexa formada por ferrita, bainita, martensita e austenita retida e por finos precipitados. O trabalho teve por objetivo fazer uma comparação do aço de fases complexas, mais especificamente o aço CPW-800, com e sem utilização da soldagem a laser, baseado em ensaios mecânicos, tais como de tração; de fadiga axial e de impacto, para analisar as propriedades mecânicas; validar os resultados com uma análise estatística não-paramétrica (teste de Kruskal-Wallis) e realizar um estudo da microestrutura deste material. A partir dos resultados obtidos pode-se concluir se a solda a laser teve uma influência significativa em relação aos ensaios mecânicos realizados. Em relação à superfície fraturada dos ensaios de fadiga axial e impacto, concluiu-se que a mesma possui característica dúctil do material, com a presença de dimples ou alvéolos. Na análise da microestrutura do aço de fases complexas, foi observado contornos de grãos mais refinados e homogêneos e também que as fases claras compõem-se de ferrita/austenita retida e fases escuras de martensita/bainita. / The development of advanced high strength steels has become essential in the production of safe, lightweight and economical vehicles within the context of the automotive industry. Among the advanced high-strength steels, the complex phase steels (CP) are characterized by high formability and high energy absorption and deformation capacity. They are considered multiphase steels because they present a complex microstructure formed by ferrite, bainite, martensite and retained austenite and by fine precipitates. The aim of this work was to compare the steel of complex phases, more specifically CPW-800 steel, with and without the use of laser welding, based on mechanical tests such as traction; of axial and impact fatigue, to analyze the mechanical properties; validate the results with a non-parametric statistical analysis (Kruskal-Wallis test) and perform a study of the microstructure of this material. From the obtained results it is possible to conclude if the laser welding had a significant influence in relation to the mechanical tests performed. In relation to the fractured surface of the axial fatigue and impact tests, it was concluded that it has a ductile characteristic of the material, with the presence of dimples or alveoli. In the analysis of the microstructure of the steel of complex phases, it was observed more refined and homogeneous grain contours and also that the light phases are composed of retained ferrite / austenite and dark martensite / bainite phases.

Submitted by Gabriel Giampietro de Andrade (andrade.gabriel01@gmail.com) on 2018-04-10T18:26:39Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO - GIAMPIETRO V11 (FINAL).pdf: 5824886 bytes, checksum: 3a8eda7139617ddad4d5a2e432066cb3 (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-04-12T17:23:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 andrade_gg_me_ilha.pdf: 5824886 bytes, checksum: 3a8eda7139617ddad4d5a2e432066cb3 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-12T17:23:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 andrade_gg_me_ilha.pdf: 5824886 bytes, checksum: 3a8eda7139617ddad4d5a2e432066cb3 (MD5) Previous issue date: 2018-03-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A soldagem é um processo de fabricação utilizado em geral para união de peças e quando utiliza o laser como fonte de calor, denomina-se soldagem a laser. Um tipo bem conhecido é a soldagem a laser Nd:YAG pulsado, utilizado em diferentes tipos de materiais. Um dos materiais mais utilizados na engenharia é o aço inoxidável que possui alta resistência à corrosão, como por exemplo o aço AISI 904L, muito utilizado em tanques de armazenamento de ácido sulfúrico e fosfórico além de ampla aplicação na indústria petroquímica. Conduziu-se uma soldagem à laser Nd: YAG pulsado em chapas de aço inoxidável AISI 904L com espessura de 3 mm, variando-se quatro fatores tais como Potência de pico (PP) , Largura temporal (w), Frequência (F) e Velocidade de soldagem (S), todos eles distribuidos em três níveis de variação. Foi feito um Planejamento Experimental através do Método Taguchi, utilizando-se uma matriz ortogonal L9 e portanto realizando-se 9 experimentos em condições diferentes. A soldagem foi executada em atmosfera protetora com gás Argônio com fluxo de gás de 15 l/min, com deslocamento automatizado. A energia de cada pulso variou de 30 a 38,4J e a energia de soldagem entre 1,5 e 3,2 kJ/mm; as taxas de sobreposição variaram de 60 a 83%. As amostras foram preparadas para metalografia e atacadas com Ácido Oxálico 10% eletrolítico, com 6V e 7 segundos. Apesar da maioria das amostras romperem na Zona Fundida (ZF), a resistência mecânica ficou muito próxima do valor encontrado para o Metal Base (MB). Para o MB, ZT e ZF, os valores médios de microdureza obtidos foram 215, 242 e 238 HV respectivamente, indicando uma soldagem praticamente homogênea, em que a zona fundida apresentou em sua microestrutura apenas fase austenitica assim como o metal base, sendo possível observar alguns defeitos característicos de solidificação como bolhas e trincas. Foi feita uma análise pelo Método Taguchi utilizando os valores médio de resposta e razão sinal-ruído em gráficos complementada por ANOVA com teste de Fisher em que as respostas principais foram limite de escoamento, limite de resistência a tração, limite de ruptura e dureza, indicando os parâmetros ótimos para cada caso. / Welding is a manufacturing process used for joing parts and when a laser is utilized as a heat source, its called Laser Welding. A very known type is the pulsed Nd: YAG Laser Welding, that is used in many different kinds of materials. One of the most applied materials in engineering is the stainless steel that is highly corrosion resistant, for example the AISI 904L that is frequent used in sulfuric and phosphoric acid storage tanks, besides the petrochemical industry. Was carried out a pulsed Nd:YAG laser welding in AISI 904L stainless steel sheets with 3 mm of thickness, varying four factors such as Peak Power (PP), Time width (w), Frequency (F) and Welding Velocity (v), all of them distributed in three levels. A Design of Experiment was made through the Taguchi Method, using a L9 ortogonal array and therefore conducting nine experiments in different conditions. The welding was performed in argon gas flow of 15l/min, with automatic displacement. Pulse energy varied since 30 to 38,4J and welding energy from 1,5 to 3,2 kJ/mm; the overlay rates varied between 60 and 83%. Samples were prepared for metallography and etched with Oxalic Acid 10%, eletrolitic in 6v and 7 seconds. Although most of the samples broke in the Weld Zone (WZ), the mechanical resistance stayed very closer to the values found in Base Metal (BM). For BM, TZ and WZ, the mean values of hardness was 215, 242 and 238 HV respectively, pointing a homogeneous welding wherein the WZ presented only austenitic phase as well as the BM, being possible to observe some solidification characteristics defects as bubbles and cracks. An analysis was performed by the Taguchi Method ploting the main responses and the signal-noise ratio with the parameters, supported by an ANOVA with Fisher’s test in wich the main responses was the yield strength, tensile strength, fracture strength and hardness, indicating optimal parameters for each case.

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.

Neste trabalho estudou-se as propriedades obtidas em juntas soldadas pelo processo de soldagem a laser do tipo estado sólido de onda contínua guiado por fibra, e os resultados foram comparados com juntas soldadas pelo processo feixe de elétrons. O material utilizado foi o aço maraging 350 - ASTM A 538 Grade C. As soldas realizadas com o processo feixe de elétrons possuem um procedimento de soldagem aprovado. A junta selecionada para a elaboração do trabalho foi do tipo sobreposta com material de base de espessuras diferentes, respectivamente iguais a 1,00 e 0,78 mm. As juntas soldadas foram avaliadas por: ensaio de cisalhamento, dureza Vickers e caracterização microestrutural das diversas regiões das juntas soldadas. Foram realizadas análises por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura usando espectrometria de energia dispersiva (MEV/EDS). Foi realizado o teste de hipótese como técnica para a análise dos dados provenientes dos ensaios experimentais. Nas juntas soldadas com ambos processos não foi verificada a presença de descontinuidades, poros e depressões na superfície do cordão. Os resultados indicam que as condições usadas em ambos os processos de soldagem foram satisfatórias e possibilitaram a soldagem do aço maraging 350 atendendo aos requisitos necessários. / In this work, the welds made by a continuous wave diode pumped solid state laser guided by fiber were studied and the results were compared with welded joints of electron beam welding. The material used was maraging 350 steel ASTM A 538 Grade C. The welding process performed with electron beam welding has a approved welding procedure. The joint chosen for the preparation of the work was the lap joint type with different thicknesses base material respectively equal to 1,00 and 0,78 mm. The welded joints were evaluated by mechanical tests like shear test, Vickers hardness and microstructural characterization of the various regions of the welded joints. Analyzes were performed by optical microscopy and scanning electron microscopy using energy dispersive spectrometry (SEM/EDS). The hypothesis test technique was done for the analysis of data from experimental tests. For both welding process was not detected in the welded joints the presence of discontinuities, pores and depressions on the weld fillet surface. The results indicate that the conditions used for both welding process were satisfactory and allowed the welding of maraging 350 steel meeting necessary requirements.

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.

Este trabalho versa sobre a caracterização de uma junta soldada em cheio (bead-onplate) de liga AA356 reforçada com partículas de SiC, soldada por um Laser de fibra de alta potência. A soldagem foi realizada em duas amostras com diferentes condições térmicas, tratadas termicamente T6 (solubilização e envelhecimento) antes da soldagem (amostra A) e após a soldagem (amostra B). Nas amostras A e B foram realizadas as análises de materialográfia via Microscopia Óptica de luz reflexiva (M.O) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), também foram realizadas análises microquímica por Energia Dispersiva de Raios-X (EDX), ensaio mecânico de microdureza e difração de Raios-X. Os corpos de prova submetidos ao ensaio de tenacidade em Flexão três pontos tinham condições térmicas iguais a da amostra A, pois essa condição térmica é a condição que normalmente o Compósito de Matriz Metálica (CMM) exibe em serviço. A inspeção materialográfica por M.O identificou a interferência do tratamento térmico T6 realizado na amostra A, fazendo que fosse possível identificar a baixa proporção das partículas de Si na matriz, conforme análise se aproximava da zona fundida (ZF), e a presença de uma estrutura metaestável com a presença dendritas na ZF, aos quais foram diretamente correlacionados com os resultados da microdureza. A amostra B exibiu uma microestrutura bem homogênea em relação à amostra A, em termos de dispersão das partículas de Si e presença de dendritas na ZF. A fratográfia por MEV em modo de imageamento por elétrons secundários, permitiu analisar as superfícies de fratura do compósito em estudo (AA356+SiC), fraturado após o ensaio de tenacidade em Flexão três pontos, identificando a presença de muitos dimples que formavam uma estrutura alveolar, conhecida como uma estrutura típica de um regime dúctil. Por meio desta técnica, também foi possível detectar os principais mecanismos de tenacificação nos CMM, tais como: trincamento, descolamento ou destacamento das partículas de SiC, e o crescimento e coalescência de dimples na estrutura da matriz, os quais foram identificados e correlacionados com o desempenho mecânico dos corpos de prova analisados. A microanálise química por EDS permitiu o mapeamento dos elementos químicos presentes nas regiões do Metal Base (MB) e na Zona Termicamente Afetada (ZTA) do CMM. Por meio desta técnica, foi possível identificar a presença das partículas de Si e SiC, os elementos químicos presentes nas regiões dendriticas, os elementos fragilizantes presentes na microestrutura do CMM, tais: como Fe, Cr e Mn, e a presença de carbeto de Aluminio-Silício (Al4SiC4) presentes nas ZF, em forma de agulhas. A microanálise química foi realizada tanto nas regiões das juntas soldadas quanto nas superfícies de fraturas provenientes do ensaio de tenacidade em Flexão três pontos. / This work focuses on the characterization of a joint welded bead-on-plate of SiC particulate-reinforced A356-alloy welded by high power fiber laser. The welding was achieved in two samples with different conditions, both with T6 applied, before (sample A) and after (sample B) the welding process respectively. Samples A and B were performed materialographic analysis by Optic Microscopy of light reflected (O.M) and scanning electron microscopy (SEM), were also performed chemical microanalysis by energy dispersive X-ray , mechanical testing microhardness and X-ray diffraction. Specimens submitted to the three point bending toughness test present a thermal condition similar to sample A, because this thermal condition is the condition that normally the Metal Matrix Composite (MMC) exhibits in service. The inspection metallographic by (O.M) identified heat treatment T6 interference in the sample A, and though this is it was possible to identify low proportion of Si particles in the matrix, while the analysis was approaching fused zone, and the presence of a metastable structure with formation of dendrites in the fused zone, were which promptly correlated with results of microhardness. The sample B exhibited more homogenous a microstructure in terms of dispersion of Si particles. SEM fractography in secondary electron imaging mode allowed to analyze fracture surface of MMC, identifying the presence of more microvoids creating an alveolar structure typical of an ductile regime. Through this technique, it also was possible to detect main toughening mechanisms for MMC, such as, cracking, debonding and growth and coalescence dimples in the structure the of matrix which were identified and correlated with performance of specimens analyzed. EDS micro-chemical analysis allowed to map chemistry elements present in various regions of CMM, such as, Base Metal (BM), heat affected zone (HAZ) and Fused Zone (FZ). Through this technique, it was possible to identify and quantify the presence of Si and SiC particles, the elements present in the dendrites and presence of embrittlement elements in the microsctructure of MMC, such as, Fe,Cr and Mn and presence of needle-shapped Aluminium-Silicon carbides (Al4SiC4) in the FZ of sample A. Chemical microanalyses were performed both in regions of welded joints and in surface of fracture from the three points bending toughness test.

Orientador: Vicente Afonso Ventrella / Resumo: Os aços inoxidáveis duplex e superduplex são materiais muito importantes, tanto economicamente, quanto tecnologicamente. Esses materiais possuem uma microestrutura binária, composta de 50% ferrita e 50% austenita, combinando resistência à corrosão com resistência mecânica. A soldagem a laser desses materiais faz com que ocorra desbalanceamento entra as fases da microestrutura do metal de solda, havendo formação excessiva de ferrita, e assim, perdendo suas características de resistência à corrosão e propriedades mecânicas. Este trabalho tem como objetivo aumentar a proporção de austenita no metal de solda através da soldagem à laser Nd:YAG pulsado, autógena e dissimilar, dos aços inoxidáveis superduplex UNS S32750 e superaustenítico AISI 904L, sendo este um material rico em níquel, elemento gerador de austenita. A soldagem foi feita em uma junta de topo, variando-se a taxa de sobreposição do cordão de solda em cinco condições, de 50% até 90%. A energia de pulso foi fixada em 30 J, com potência de pico de 3 kW, largura temporal de 10 ms e frequência de 3 Hz. Argônio puro foi utilizado como gás de proteção, com vazão de 15 l/min. As macrografias mostraram que a redução na taxa de sobreposição gera áreas sem solda, além de porosidades. Não observou-se formação da zona termicamente afetada macroscopicamente visível. A fratura no ensaio de tração ocorreu no metal base superaustenítico, exceto na amostra com 50% de sobreposição que fraturou no metal de solda. O ensaio de microdureza... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Duplex and super duplex stainless steels are very important materials, both economically and technologically. These materials have a binary microstructure, composed by 50% ferrite and 50% austenite, combining corrosion resistance with mechanical strength. The laser welding of these materials causes imbalance between the microstructural phases of the weld metal, with excessive ferrite formation, losing its corrosion resistance and mechanical properties. The main goal of this work is to increase the austenite proportion of the weld metal, through an autogenous and dissimilar pulsed Nd: YAG laser welding of the super duplex stainless steel UNS S32750 with the super austenitic stainless steel AISI 904L, which is a nickel-rich material. The welding was performed in a butt joint configuration, controlling the overlapping rate in five different conditions, from 50% to 90%. The pulse energy was fixed in 30 J, with peak power of 3 kW, temporal width of 10 ms and frequency of 3 Hz. Pure argon was used as protection gas, with a flow rate of 15 l/min. The macrographs showed that reducing the overlap rate generates large weld-free areas and porosities. There was no sign of macroscopically visible heat affected zone formation. The tensile test fracture occurred in the superaustenitic parent metal, except the 50% overlapping sample, that fractured in the weld metal. The Vickers microhardness test was performed, obtaining a mean of 290 HV in the weld metal. The micrographs showed poor mixing... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre