Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2008. / Submitted by Diogo Trindade Fóis (diogo_fois@hotmail.com) on 2009-09-09T18:04:08Z No. of bitstreams: 1 2008_DanielFlavioVidalBebiano.pdf: 14527938 bytes, checksum: 04f5787ddb6a9d22b7dd8cfb992a3549 (MD5) / Approved for entry into archive by Luanna Maia(luanna@bce.unb.br) on 2009-10-02T12:27:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_DanielFlavioVidalBebiano.pdf: 14527938 bytes, checksum: 04f5787ddb6a9d22b7dd8cfb992a3549 (MD5) / Made available in DSpace on 2009-10-02T12:27:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_DanielFlavioVidalBebiano.pdf: 14527938 bytes, checksum: 04f5787ddb6a9d22b7dd8cfb992a3549 (MD5) Previous issue date: 2008-07-25 / Há um esforço das indústrias em aumentar a qualidade dos produtos, aprimorar os métodos produtivos e reduzir o custo do processo. Dentre esses processos encontra-se a soldagem. Há vários estudos sobre controle da soldagem e utilização de sensores para monitorar a solda. Nesse sentido, este trabalho apresenta um sistema de monitoração on-line não intrusivo capaz de detectar defeitos na soldagem TIG. Desse modo, a etapa de inspeção terá seu tempo reduzido assim como os custos envolvidos. O sensor avaliado é o espectrômetro. Esse dispositivo capta perturbações no arco elétrico por meio da espectroscopia de emissão. A monitoração é feita por meio do cálculo da temperatura dos elétrons - pelo método da razão das intensidades relativas - ou pela intensidade de algumas linhas espectrais escolhidas. Alguns experimentos foram realizados para a simulação de defeitos. Foram utilizados algoritmos baseados em métodos estatísticos (estocásticos) para tratamento dos dados a fim de indicar a presença de defeitos e a sua localização. Por fim, é feita uma correlação entre a solda defeituosa, o sinal obtido e a indicação da posição dos defeitos. Demonstra-se que o sistema aplicado (sensor e algoritmos) é capaz de detectar os defeitos após a realização da solda e discute-se a possibilidade da detecção em tempo real. _______________________________________________________________ ABSTRACT / There is an effort made by industries to improve product quality and production methods, and to decrease the production costs. Welding is one of these processes. There are several studies about controlling or monitoring the welding process. This work presents a on-line non-intrusive monitoring system capable of detecting TIG weld defects. In this way, inspection step will take less time and lower costs. The sensor applied was a spectrometer. It captures perturbations on the electrical arc. Monitoriment is made by the calculation of electronic temperature of relative intensity lines or the normalized absolute intensity of chosen lines. Experiments were made to simulate weld defects. Statistical (stochastic) algorithms were tested to indicate those defects presence and their localization. The work demonstrates that the applied system composed by sensor and algorithms is capable of detecting defects after the welding process and it is discussed the possibility of real-time detection.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2008. / Submitted by Fernanda Weschenfelder (nandaweschenfelder@gmail.com) on 2009-09-15T18:51:44Z No. of bitstreams: 1 2008_FernandDiazFranco.pdf: 4870773 bytes, checksum: 05d02bbe3cb0aa8386f539169921ebb3 (MD5) / Approved for entry into archive by Gomes Neide(nagomes2005@gmail.com) on 2010-06-29T12:53:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_FernandDiazFranco.pdf: 4870773 bytes, checksum: 05d02bbe3cb0aa8386f539169921ebb3 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-06-29T12:53:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_FernandDiazFranco.pdf: 4870773 bytes, checksum: 05d02bbe3cb0aa8386f539169921ebb3 (MD5) Previous issue date: 2008-10 / Este trabalho apresenta, de forma exploratória, o uso das emissões infravermelhas do arco voltaico como parâmetro para a monitoração do processo TIG, detecção e localização de defeitos e ou descontinuidades. Para isso, usou-se um sensor infravermelho de ponto que focalizou parte do arco e a poça de fusão e transformou a intensidade da radiação infravermelha apresentada na vizinhança do ponto focal em um sinal de corrente entre 4 a 20 mA. Análises qualitativas foram feitas para avaliar as informações obtidas durante várias experiências, descrevendo as vantagens obtidas pelo monitoramento infravermelho da poça-arco, e as flutuações e o comportamento deste sinal ajudaram a entender as informações coletadas pelo sensor. Uma vez compreendido o tipo de informação dado pelo sensor, avaliou-se se este era capaz de detectar perturbações a partir da inserção de defeitos durante a solda. A metodologia empregada teve como objetivo observar a capacidade do sensor em detectar flutuações na região poça-arco. A partir das emissões infravermelhas, comprovou-se o uso efetivo do sinal para a localização de defeitos na solda. Através da inserção de defeitos durante o processo de soldagem, diversas técnicas de estimação de parâmetros e detecção de mudança do sinal infravermelho foram avaliadas. Conseguiu-se ajustar os algoritmos de detecção visando a monitoração e controle on-line. Foi simulado um algoritmo on-line que utiliza o filtro Kalman para a estimação de parâmetro do sinal infravermelho e a detecção da sua mudança através do teste estatístico por Somas Cumulativas (CUSUM), mostrando assim sua viabilidade para a implementação em arquiteturas reconfiguráveis. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work presents, in an exploratory form, the use of infrared emissions of the TIG arc as a parameter for process monitoring, detection and localization of defects or discontinuity during welding. A infrared sensor was used for focalizing part of the arc and weld pool and transformed the intensity of infrared radiation presented in the surrounding regions of the focal point in a current signal between 4 and 20 mA. Qualitative analyses were carried out to evaluate the information obtained during various experiments, describing the advantages obtained through the infrared monitoring of the both arc-pool. The signal behavior and its fluctuations helped to understand the information collected by the sensor. Once the information given by the sensor was understood, the capability of the sensor to detect perturbations through the triggering of defects in welding was evaluated. The objective of this methodology was to observe the capability of detecting alterations in the arc-pool region. Through the infrared emissions, the use of the signal for detection of defects in welding was showed feasible. Various techniques for the estimation of parameters and change detection on infrared signal were evaluated for the detection of the induced defects during the welding. It was possible to adjust the algorithms of detection expecting on-line monitoring and control. Finally, an on-line algorithm was simulated that uses the Kalman filter for the estimation of parameters and detection of alterations through Cumulative Sum (CUSUM), showing the viability for the implementation in reconfigurable architectures.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2008. / Submitted by Natália Cristina Ramos dos Santos (nataliaguilera3@hotmail.com) on 2009-09-09T15:46:33Z No. of bitstreams: 1 2008_EberHuancaCayo.pdf: 4474997 bytes, checksum: 7357b95a5c56a9798edcad92612f037f (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2009-10-05T15:22:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_EberHuancaCayo.pdf: 4474997 bytes, checksum: 7357b95a5c56a9798edcad92612f037f (MD5) / Made available in DSpace on 2009-10-05T15:22:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_EberHuancaCayo.pdf: 4474997 bytes, checksum: 7357b95a5c56a9798edcad92612f037f (MD5) Previous issue date: 2008-09 / Este trabalho apresenta um sistema de monitoramento, detecção e localização de defeitos na solda a partir do sensoriamento da acústica do arco elétrico do processo GMAW-S. O desenvolvimento implicou na abordagem de diferentes tecnologias, tais como: processo GMAW; avaliação de qualidade da solda; isolamento e direcionamento acústico; aquisição de sinais de tensão do arco, corrente de soldagem e pressão acústica do arco elétrico do processo; pré-processamento; filtragem convencional e estocástica de sinais; análise da estabilidade do processo; estabelecimento de parâmetros elétricos e acústicos de estabilidade do processo e algoritmos de detecção e localização de defeitos. Também foram desenvolvidos equipamentos, como sistemas de deslocamento de corpos de prova, direcionador e concentrador de sinais acústicos, dispositivo para a aquisição de sinais do processo, programa para a análise dos sinais do processo (tensão, corrente e som). A metodologia deste trabalho consistiu em obter um conjunto ótimo de parâmetros de soldagem visando gerar a maior estabilidade do processo. Foram feitas soldas repetitivas ajustando a fonte de energia com o conjunto de parâmetros obtidos. Na execução das soldas se adquiriu sinais elétricos e acústicos do arco elétrico. Avaliou-se a qualidade da solda baseada na continuidade da estabilidade dos parâmetros estatísticos dos sinais elétricos e acústicos. Seguido isso, foram feitas soldas simulando três tipos de defeitos: variação do stand off, presença de graxa na trajetória da solda e ausência de gás de proteção. Nessas soldas determinaram-se e quantificaram-se as variações dos parâmetros estatísticos acústicos de estabilidade e que finalmente foram montadas no algoritmo de detecção e localização de defeitos. Para a validação da metodologia, foram feitas soldas sem defeitos e soldas simulando os três defeitos apresentados. Nessas soldas adquiriu-se apenas o sinal de pressão acústica do arco elétrico. Demonstra-se que a partir da pressão acústica gerada pelo arco elétrico do processo de soldagem é possível monitorar, detectar e localizar defeitos sobre a solda. _________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work presents a monitoring, detection and localization system of welding defects by acoustic sensing of the electric arc of GMAW-S process. The development implicated on the approach of different technologies such as: GMAW process; weld quality evaluation; isolation and acoustic orientation; electrical arc data acquisition, such as voltage, current and acoustic pressure; pre-processing; signal filtering, stability analysis of the GMAW process; establishment of electric and acoustic parameters to welding process stability and algorithms for detection and localization of defects. Equipments were also developed, such as a plate displacement system, a concentrator of acoustic signs, data acquisition hardware, software for the process signals analysis (voltage, current and sound). The methodology of this work consisted on obtaining an optimal amount of weld parameters to guarantee process stability. Some experiments were done in order to adjust the weld source with the optimal parameters. During the experiments, the acoustic and electrical signals of the electrical arc were acquired. The weld quality was evaluated based on the electric and acoustic statistical parameters stability. Then, some defects were simulated: the stand off variation, grease insertion and shielding gas flow extinction. In those experiments the variations of the acoustic statistical parameters stability were determined and quantified and finally were analyzed by the weld defects detection and localization algorithm. To validate the methodology, were made welds with and without defects for later comparison. In these experiments the only signal acquired was the acoustic pressure of the electric arc. It is demonstrated that by the acoustic pressure generated by the electric arc it is possible to monitor, detect and localize weld defects.

Este trabalho propõe um novo método para a detecção automática de cordões de solda em imagens radiográficas de juntas soldadas de tubulações. A metodologia proposta baseia-se na otimização de parâmetros que controlam e adaptam o posicionamento, tamanho e formato de uma janela de imagem, de modo a enquadrar a região da imagem que mais se assemelha à representação visual de um cordão de solda radiografado. A busca por parâmetros ótimos é conduzida por um algoritmo genético, que parte de soluções aleatoriamente geradas e as avalia com base em um conceito de similaridade entre imagens, oriundo de técnicas de casamento de protótipos. Além de se tratar de uma proposta inédita, a solução apresentada cobre uma diversidade de situações, incluindo problemas de detecção do cordão de solda para os quais ainda não havia sido encontrada uma solução automatizada que a literatura tenha referenciado. Os resultados dos testes realizados alcançaram um desempenho entre 93 e 100%, para um total de 478 imagens consideradas, que incluem exemplos de praticamente todas as técnicas de exposição radiográfica recomendadas pelo código ASME V, para inspeção de juntas soldadas de tubulações. Entrementes, uma técnica já existente de segmentação de imagens foi adaptada para desempenhar a detecção automática de defeitos de soldagem. Para tais testes, foram utilizados padrões radiográficos das principais classes de defeitos, provenientes do International Institute of Welding (IIW). Após modificações agregadas à técnica de segmentação utilizada, foi possível detectar exemplos de todas as classes de defeitos testadas. Tais resultados contribuem para a análise automática de radiografias industriais e visa melhorar a qualidade e eficiência na inspeção radiográfica de soldas. / This work proposes a new method for the automatic detection of the weld seam in radiographic images of pipeline welded joints. The proposed methodology is based on the optimization of parameters that are used to control and modify the position, size and shape of an image window, in order to enclose the image region that best matches the radiographic representation of a reinforced weld seam. The search for the best matching is managed by a genetic algorithm and uses an image similarity concept that is commonly applied on template matching procedures. The proposed technique solved weld seam detection problems for which no other automatic detection method was successful. The test results achieved an accuracy between 93% and 100%, regarding different tests circumstances, for a total of 478 radiographic images. The images data set included radiograph samples that cover all the recommended radiographic exposure techniques that are recommended, in the ASME V code, for inspection of pipeline welded joints. Meanwhile, a known image segmentation technique was modified and applied to perform the automatic detection of welding defects. For that test series, radiographic patterns from the International Institute of Welding (IIW) were used, including samples of the most popular classes of welding defects. After the used segmentation technique has been properly modified, defect detection samples were achieved for all the tested defect classes. Such results contribute with advancements in the automatic analysis of industrial radiographs and, as a final goal, aim at aggregating quality and efficiency to the radiographic inspection of welded joints.

Este trabalho propõe um novo método para a detecção automática de cordões de solda em imagens radiográficas de juntas soldadas de tubulações. A metodologia proposta baseia-se na otimização de parâmetros que controlam e adaptam o posicionamento, tamanho e formato de uma janela de imagem, de modo a enquadrar a região da imagem que mais se assemelha à representação visual de um cordão de solda radiografado. A busca por parâmetros ótimos é conduzida por um algoritmo genético, que parte de soluções aleatoriamente geradas e as avalia com base em um conceito de similaridade entre imagens, oriundo de técnicas de casamento de protótipos. Além de se tratar de uma proposta inédita, a solução apresentada cobre uma diversidade de situações, incluindo problemas de detecção do cordão de solda para os quais ainda não havia sido encontrada uma solução automatizada que a literatura tenha referenciado. Os resultados dos testes realizados alcançaram um desempenho entre 93 e 100%, para um total de 478 imagens consideradas, que incluem exemplos de praticamente todas as técnicas de exposição radiográfica recomendadas pelo código ASME V, para inspeção de juntas soldadas de tubulações. Entrementes, uma técnica já existente de segmentação de imagens foi adaptada para desempenhar a detecção automática de defeitos de soldagem. Para tais testes, foram utilizados padrões radiográficos das principais classes de defeitos, provenientes do International Institute of Welding (IIW). Após modificações agregadas à técnica de segmentação utilizada, foi possível detectar exemplos de todas as classes de defeitos testadas. Tais resultados contribuem para a análise automática de radiografias industriais e visa melhorar a qualidade e eficiência na inspeção radiográfica de soldas. / This work proposes a new method for the automatic detection of the weld seam in radiographic images of pipeline welded joints. The proposed methodology is based on the optimization of parameters that are used to control and modify the position, size and shape of an image window, in order to enclose the image region that best matches the radiographic representation of a reinforced weld seam. The search for the best matching is managed by a genetic algorithm and uses an image similarity concept that is commonly applied on template matching procedures. The proposed technique solved weld seam detection problems for which no other automatic detection method was successful. The test results achieved an accuracy between 93% and 100%, regarding different tests circumstances, for a total of 478 radiographic images. The images data set included radiograph samples that cover all the recommended radiographic exposure techniques that are recommended, in the ASME V code, for inspection of pipeline welded joints. Meanwhile, a known image segmentation technique was modified and applied to perform the automatic detection of welding defects. For that test series, radiographic patterns from the International Institute of Welding (IIW) were used, including samples of the most popular classes of welding defects. After the used segmentation technique has been properly modified, defect detection samples were achieved for all the tested defect classes. Such results contribute with advancements in the automatic analysis of industrial radiographs and, as a final goal, aim at aggregating quality and efficiency to the radiographic inspection of welded joints.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2010. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-02-18T13:07:23Z No. of bitstreams: 1 2010_RonaldHernanHurtadoVelasco.pdf: 5275652 bytes, checksum: a0e3a05218d11a95437e7297147bb74e (MD5) / Approved for entry into archive by Luanna Maia(luanna@bce.unb.br) on 2011-03-02T13:14:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_RonaldHernanHurtadoVelasco.pdf: 5275652 bytes, checksum: a0e3a05218d11a95437e7297147bb74e (MD5) / Made available in DSpace on 2011-03-02T13:14:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_RonaldHernanHurtadoVelasco.pdf: 5275652 bytes, checksum: a0e3a05218d11a95437e7297147bb74e (MD5) / Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a implementação de um sistema embarcado, baseado em FPGA para o monitoramento on-line do arco voltaico no processo de soldagem GTAW, utilizando um algoritmo de detecção de mudança. Este monitoramento permitiu detectar a presença de descontinuidades durante o processo de soldagem, utilizando um sensor de radiação infravermelha. O algoritmo de detecção de mudança, descrito em hardware usando VHDL, possui um filtro Kalman e uma regra de parada com um teste estatístico por somas cumulativas (CUSUM). Todos os cálculos para a detecção de descontinuidades foram feitos em aritmética de ponto flutuante de 32 bit. As simulações das descrições hardware foram feitas no software ModelSIM. O dispositivo reconfigurável utilizado para embarcar o algoritmo de detecção de mudança e outros periféricos do sistema foi o FPGA Spartan-3E 1600E da Xilinx. Para o gerenciamento do algoritmo e os outros periféricos embarcados, utilizou-se o processador soft MicroBlaze. Inicialmente, para detectar descontinuidades foi necessário obter o padrão da solda desejada. Para isto foram realizados alguns teste de soldagem sem a presença aparente de descontinuidades, variando-se a distância do eletrodo à peça, bem como a corrente de soldagem. Posteriormente, foram realizados testes com a presença de descontinuidades. Os tipos de descontinuidades avaliadas no trabalho foram: presença de arame, furos e areia. Após a validação através das simulações, o sistema de detecção de descontinuidades foi testado em uma bancada de soldagem com o intuito de avaliar o sucesso na detecção on-line de descontinuidades. Durante o processo de soldagem o alarme do sistema foi ativado com cada descontinuidade encontrada. Os dados da detecção de descontinuidades (quantidade e distâncias) para cada teste podem ser armazenados no FPGA ou enviados para o computador. Os resultados permitiram verificar o uso de sistemas embarcados baseados em FPGAs na detecção on-line de descontinuidades na soldagem. ________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work presents the development and implementation of an FPGA-based embedded system to on-line arc welding monitoring in a GTAW process, using a change detection algorithm. The monitoring allowed the discontinuities detection during welding process using an infrared sensor. The change detection algorithm, described in hardware using VHDL, has a Kalman filter and a stopping rule with a statistical test by cumulative sums (CUSUM). All the calculations for discontinuities detection were done in 32 bit floating point arithmetic. The simulations of hardware descriptions were made using ModelSim software. Spartan-3E 1600E FPGA from Xilinx was used to embedded the algorithm and the other peripherals of the system. To perform the management of the algorithm and the others embedded devices, the processor soft MicroBlaze was used. At first, it is necessary to obtain a desired welding pattern in order to be able to detect discontinuities. Several tests without apparent presence of discontinuities were performed, changing the distance from the electrode to the work piece and the welding current. Then, tests were performed in presence of discontinuities. The different types of discontinuities used during welding were presence of wire, holes and sand. Once the system was validated through simulations, the discontinuities detection system was tested in the welding bench in order to evaluate the on-line discontinuities detection effectiveness. As a result, during the welding process the system alarm was activated with each discontinuity that was found. Discontinuity detection data (quantity and location) for each test can be storaged in the FPGA or sent to a PC. Obtained results had verified the use of FPGA-based embedded system to on-line discontinuities detection during welding processes. ___________________________________________________________________________________________ RESUMEN / Este trabajo presenta el diseño e implementación de un sistema embarcado basado en FPGA para el monitoreo on-line del arco voltaico en el proceso de soldadura GTAW, usando un algoritmo de detección de cambios. Este monitoreo permitió detectar la presencia de discontinuidades durante el proceso de soldadura utilizando un sensor de radiación infrarroja. El algoritmo de detección de cambios, descrito en hardware usando VHDL, posee un filtro Kalman y una regla de parada con un test estadístico por sumas acumulativas (CUSUM). Todos los cálculos para la detección de discontinuidades fueron hechos en aritmética de punto flotante de 32 bit. Las simulaciones de las descripciones hardware fueron hechas en ModelSM. El dispositivo reconfigurable utilizado para embarcar el algoritmo de detección de cambios y los demas periféricos del sistema fue el FPGA Spartan 3E 1600 de Xilinx. Para el gerenciamiento del algoritmo y los otros periféricos embarcado, se utilizo el procesador soft MicroBlaze. Inicialmente, para detectar discontinuidades fue necesario obtener el patrón de soldadura deseada. Para esto se realizaron algunos test de soldadura sin presencia aparente de discontinuidades, variando la distancia del electrodo a la pieza y la corriente de soldadura. Posteriormente, fueron realizados test con la presencia de discontinuidades. Los tipos de discontinuidades validadas en este trabajo fueron: presencia de alambre, huecos y arena. Después de la validación a través de las simulaciones, el sistema de detección de discontinuidades fue probado en el montaje de soldadura con el propósito de validar el éxito en la detección on-line de discontinuidades. Durante el proceso de soldadura la alarma del sistema fue activada con cada discontinuidad encontrada. Los datos de la detección de discontinuidades (cantidad y posición) para cada test pueden ser almacenados en el FPGA o enviados a un computador. Los resultados permitieron verificar el uso de sistemas embarcados basados en FPGAs en la detección on-line de discontinuidades en soldadura.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2013. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2014-01-29T11:48:48Z No. of bitstreams: 1 2013_LissyYojanaHurtadoMeneses.pdf: 4186055 bytes, checksum: 15a188905f0b7aed4b12cf678924755d (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-02-05T12:35:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_LissyYojanaHurtadoMeneses.pdf: 4186055 bytes, checksum: 15a188905f0b7aed4b12cf678924755d (MD5) / Made available in DSpace on 2014-02-05T12:35:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_LissyYojanaHurtadoMeneses.pdf: 4186055 bytes, checksum: 15a188905f0b7aed4b12cf678924755d (MD5) / A procura por processos de soldagem versáteis e de alta produtividade é uma necessidade contínua, em especial na união de dutos que representam o cerne no escoamento dos mais diferentes fluidos na área de petróleo e gás. A soldagem orbital refere-se ao processo de união de dutos e tubulações. A soldagem fora da posição plana e a própria geometria da peça de trabalho tornam o processo complicado, devido à variação contínua da posição de soldagem, o que constitui uma constante mudança no comportamento das forças que atuam sobre a gota de metal fundido e altera a dinâmica da transferência de metal. Este evento faz com que a solda apresente problemas de qualidade, pelo escoamento da poça de fusão e a instabilidade na transferência metálica. O presente trabalho propõe o desenvolvimento e implementação de um modelo híbrido que representa o processo GMAW na soldagem orbital, construído sob a aplicação de um tratamento físico e matemático específico para a modelagem dos períodos de formação, crescimento e transferência da gota, que compõem o modo de transferência por curto circuito, a fim de compreender os fenômenos físicos e dinâmicos envolvidos no processo. As respostas obtidas pelo modelo foram complementadas com o estudo da estabilidade da transferência de metal em experimentos reais, para ter uma visão global que combine o conhecimento obtido pela análise de experiências reais conduzidas, com os resultados gerados por ferramentas computacionais. Após a análise das respostas obtidas, os procedimentos desenvolvidos nesta pesquisa foram expostos a uma regra de regulação de parâmetros, para mitigar os efeitos da variação da posição de soldagem e melhorar a estabilidade da transferência metálica. Os resultados apresentados foram satisfatórios e se refletem na melhoria da aparência e qualidade do cordão de solda. Destaca-se que o modelo pode ser utilizado para o estudo do controle da transferência de metal, bem como para o estudo da escolha de parâmetros adequados para soldagem, com o objetivo de alcançar um elevado nível de qualidade da junta soldada em diferentes condições. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Demand for welding versatile processes and high productivity is an ongoing need, particularly in the union of ducts that represent the core in the flow of the different fluids in in the field of oil and gas. The orbital welding refers to the process of union of ducts and pipes. The welding outside the plane position and the own geometry of the work piece make the process complicated, due to the continuously variation in the welding position, which is a constant change in the behavior of the forces acting on the molten metal droplet, and changes the dynamics of metal transfer. This event causes the solder present quality problems by runoff of the molten pool and the instability in metal transfer. This paper proposes the development and implementation of a hybrid model that represents the GMAW process in the orbital welding, built under the application of specific physical and mathematical treatment for the modeling of periods of formation, growth and transfer of the drop, which compose mode transfer by short circuit, in order to understand the physical and dynamical phenomena involved. The responses obtained by the model were complemented with the study of stability of metal transfer in real experiments, to have a global vision that combines the knowledge gained by analyzing real experiments with the results generated by computational tools. After the analysis of responses, the procedures developed in this study were exposed to a regulation rule of parameters, in order to mitigate the effects of the variation of welding position and improve the stability of metal transfer. The results were satisfactory and were reflected in the improvement of the appearance and quality of the weld. It is noteworthy that the model can be used to study the control of metal transfer, as well as to study the choice of appropriate parameters for welding, in order to achieve a high level of quality of the welded joint in different conditions.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2010. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2011-04-14T14:20:13Z No. of bitstreams: 1 2010_JesusEmilioPintoLopera.pdf: 3278727 bytes, checksum: 3ef7b670fd49893db87c14181d30821c (MD5) / Approved for entry into archive by Daniel Ribeiro(daniel@bce.unb.br) on 2011-05-20T23:06:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_JesusEmilioPintoLopera.pdf: 3278727 bytes, checksum: 3ef7b670fd49893db87c14181d30821c (MD5) / Made available in DSpace on 2011-05-20T23:06:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_JesusEmilioPintoLopera.pdf: 3278727 bytes, checksum: 3ef7b670fd49893db87c14181d30821c (MD5) / Nos processos de soldagem GMAW, o balanço entre os fatores que governam a formação das gotas na transferência metálica determinam a forma, o volume e a freqüência de destacamento das mesmas que são formadas na ponta do arame-eletrodo, que por sua vez caracterizam os modos de transferência metálica e influenciam a geometria, microestrutura e propriedades mecânicas da junta soldada. Este trabalho apresenta uma metodologia para modelar empiricamente o modo de transferência goticular projetada em processos de soldagem GMAW utilizando algoritmos de processamento de imagens digitais e a Metodologia de Superfície de Resposta. Foram adquiridas imagens de transferência metálica em soldagem GMAW com uma câmera de alta velocidade visando identificar o modo de transferência goticular. Nestas imagens, são calculados os parâmetros que caracterizam o modo de transferência, identificados como freqüência de destacamento e tamanho das gotas. Modelos correspondentes à frequência de destacamento e ao tamanho das gotas são obtidos em resposta a entradas de tensão e de velocidade de alimentação do arame. Os modelos são utilizados no desenvolvimento de um simulador de transferência metálica goticular que constitui a primeira etapa de um equipamento de soldagem virtual. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The balance among the features that rule the drop formation in metal transfer GMAW welding processes define the shape, volume and rate transfer of the droplets, molded at the tip of the wire-electrode, which at the same time both characterize the metal transference modes and influence the geometry, microstructure and mechanical properties of the welded joint. This work presents a methodology to empirically model the projected spray transfer mode from GMAW welding processes by using digital image processing algorithms and response surface methodology. Metal transfer GMAW images are acquired with a high speed camera aiming to identify the spray transfer. The characteristic parameters of the transfer mode, which are the droplet transfer rate and the droplet size, are calculated in these images. Finally, models of these parameters were obtained related to voltage and wire-speed inputs. These models are used to develop a spray metal transfer simulator for performing the first step on a virtual welding equipment project.

Orientador : Roseana da Exaltação Trevisan / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T19:46:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CooperOrdonez_RobertEduardo_M.pdf: 1839449 bytes, checksum: ccdd9f96d5d2ddcbef7403955ddfdcff (MD5) Previous issue date: 2004 / Mestrado

Orientador: Roseana da Exaltação Trevisan / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T20:43:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SantosNeto_NorivalFerreirados_M.pdf: 8510396 bytes, checksum: 996d637fbee05ccb396d0ad27de58d76 (MD5) Previous issue date: 2003 / Mestrado