Orientador: Marcelo dos Santos Pereira / Banca: Marcelo dos Santos Pereira / Banca: Tomaz Manabu Hashimoto / Banca: José Rubens de Camargo / Resumo: A influência do campo magnético da Terra no movimento orbital de satélites artificiais é analisada considerando também a ação de cargas elétricas adquiridas pela superfície do satélite ao se deslocar em um campo de plasma. Neste trabalho são consideradas perturbações devido ao campo magnético da Terra, ao campo elétrico induzido e ao arrasto provocado por partículas carregadas (arrasto elétrico); as duas primeiras manifestam-se através da força de Lorentz, enquanto que a última é influenciada pelo parâmetro de impacto e pelas velocidades térmicas das partículas que colidem com o satélite. Cada uma dessas perturbações foi caracterizada separadamente. As equações de Lagrange na forma de Gauss foram usadas para analisar a influência dessas perturbações no movimento orbital do satélite descrito em termos dos elementos orbitais. Ênfase foi dada na análise das perturbações seculares, devido a seu efeito cumulativo ao longo do tempo. / Abstract: The influence of the Earth's magnetic field on the orbital motion of artificial satellites is analyzed also taking into account the influence of the electric charge acquired by the surface of the satellite when moving in a plasma field. In this work are considered perturbations due to the magnetic field of the Earth, due to the induced electric field and due to the drag caused by the charged particles (electric drag); the two first one arisen through the Lorentz' force, while the last one is influenced by the impact parameter and by the thermal speeds of particles colliding with the satellite. Each of these perturbations was characterized separately. Gauss form for the Lagrange equations were used to analyze the influence of these perturbations on the orbital motion described in terms of the orbital elements. Emphasis was given in the analysis of the secular perturbations, due to its cumulative effect along the time. / Mestre

Orientador: Vicente Afonso Ventrella / Co-orientador: Juno Gallego / Banca: Aparecido Carlos Gonçalves / Banca: Ricardo Cury Ibrahim / Resumo: O estudo do comportamento de materiais, metálicos e não metálicos, sob a ação de desgaste micro abrasivo por esfera rotativa, tem sido reconhecido como um meio viável para avaliação não destrutiva em superfícies com revestimento duro aplicado por soldagem, sendo a soldagem uma forma rápida para recuperação e manutenção de corpos moedores na mineração e na indústria sucro-alcooleira. Com foco neste cenário, o trabalho em questão, tem o objetivo de projetar e construir uma máquina de ensaio micro abrasivo por esfera rotativa fixa em condições de "força normal constante" e "pressão constante". Como corpos-de-prova, foram utilizadas chapas de aço carbono ASTM A36 de 12,5 mm de espessura e eletrodo revestido da liga Fe-Cr-C com Ø4,0 mm aplicando o revestimento em uma, duas e três camadas. Para o processo de desgaste foi inserido entre a esfera de aço AISI 52100 e o corpo de prova uma pasta abrasiva preparada com carbeto de silício preto com tamanho médio de 5 μm por partícula e água destilada. Nos ensaios realizados, em todos os casos, na análise por microscopia óptica das crateras revelaram somente a presença de desgaste abrasivo por "riscamento" e a diluição mostrou-se influente na formação da microestrutura do revestimento e uma correlação entre a dureza e resistência ao desgaste / Abstract: The study of the behavior of materials, metallic and non-metallic, under the action of micro abrasive wear by rotating sphere, has been recognized as a viable means for nondestructive evaluation on surfaces with hard coating applied by welding. Welding is a quick way to recovery and maintenance in mining and ethanol industry. Focusing in this scenario, the work in question aims to design and build a micro abrasive testing machine with a fixed rotating sphere in a position to "constant normal force" and "constant pressure". ASTM A36 mild steel with 12.5 mm thick were used as testing specimen materials and coated electrode of Fe- Cr-C alloy with ø4.0 mm applying the coating once, twice three layers. Between the AISI 52100 steel ball and specimen was placed abrasive slurry of silicon carbide with an average size of 5 μm per particle and distilled water. In the tests performed, in all cases, the analysis by optical microscopy of craters only revealed the presence of abrasive wear by "grooving abrasion " and dilution proved to be influential in the formation of the coating microstructure and a correlation between hardness and wear resistance / Mestre

Orientador: Vicente Afonso Ventrella / Banca: Ricardo Cury Ibrahim / Banca: Hidekasu Matsumoto / Resumo: O presente trabalho utiliza o processo de soldagem por eletrodo revestido, para a aplicação de revestimentos metálicos que aumentam a resistência ao desgaste de peças submetidas a abrasão, utilizados na indústria sucroalcooleira. Como metal de revestimento foi utilizado eletrodo do tipo Fe-Cr-C, e como metal de base um aço estrutural ASTM A-36. Realizou-se um estudo sobre a influência dos parâmetros de soldagem, principalmente a corrente de soldagem, nas características da dureza, diluição, geometria do cordão e microestrutura, visando maximizar a resistência ao desgaste por abrasão à baixa tensão obtida pelo ensaio de roda de borracha definido pela norma ASTM G-65-91. Para a otimização das condições de soldagem foi utilizado um planejamento experimental, proporcionando uma ampla faixa de depósitos com características diferentes e conseqüente variação na resistência ao desgaste. Dos resultados obtidos ficou evidenciada a influência dos parâmetros de soldagem na resistência a abrasão à baixa tensão, assim como uma certa correlação entre dureza e resistência ao desgaste. A diluição mostrou-se influente na formação da microestrutura do revestimento, sendo que aqueles que apresentaram uma maior quantidade de carbonetos primários demonstraram melhor resistência ao desgaste do que os revestimentos com carbonetos secundários. / Abstract: The application of shielded metal arc welding process for hardfacing aiming the enhance of wear resistance, applied in sugar and alcohol industries, is presented in this work. The consumable was Fe-Cr-C, and the base plate is a structural steel ASTM A-36. The influence of the welding process variables such as: current, voltage and travel speed were evaluated and related to its influence on the characteristics of the hardness dilution, bead dimension and microstructure of hardfacing. The aim was to maximize the low stress abrasion resistance obtained by the standard test ASTM G-65-91. To optimize the welding conditions, an experimental design was applied to obtain a wide range of weld deposits with different characteristics and wear resistances. There was evidence of the influence of the welding process variables in the abrasion resistance and some relation between the hardness and wear resistance. The dilution influenced the microstructure of the hardfacing for all weld deposits; those with higher primary carbides contents had performance better than those with secondary carbides under low stress abrasion test conditions. / Mestre

Esse trabalho está incluído numa linha de pesquisa do Laboratório de Soldagem & Técnicas Conexas (LS&TC), a qual investiga a influência dos compostos do revestimento e elementos de liga sobre as propriedades mecânicas e metalúrgicas do metal de solda. Portanto, se projetou, desenvolveu e produziu integralemente no LS&TC um eletrodo revestido básico de baixo hidrogênio (similar aos AWS E9016-B3), com índice de basicidade de 3,7, para soldagem de aços cromo-molibdênio, o qual foi posteriormente modificado através de adição dos elementos de liga titânio, boro e nióbio. Esses consumíveis (4 tipos) mostraram boas condições operacionais, sendo que as propriedades mecânicas e metalúrgicas dos metais de solda assim produzidos foram investigadas, principalmente a tenacidade, nas condições como soldado e após tratamento térmico, com as mesmas apresentando altos valores, sendo superiores ao mínimo exigido pela norma AWS A5.5-81. O tratamento térmico realizado somente agiu positivamente naqueles metais de solda que não continham nióbio. Por outro lado, a adição dos elementos de liga ao consumível original -principalmente o nióbio - reduziu a tenacidade do metal de solda. / This work is part of a research line in progress at the Welding & Related Techniques Laboratory (W&RTL), which investigate the coating compouds and alloy elements influence on weld metal mechanical and metallurgical properties. Therfore, it was fully designed, developed and produced at the W&RTL a low hydrogen basie coaled electrode (similar to AWS E9016-B3), with basicity index 3,7, aiming the welding of chromium-molibdenium steels, which was later on modified through additions of the alloy elements titanium, boron and niobium. These consumables have show fair operational facilities and the mechanical properties of the so produced weld metals were investigated, mainly the toughness in the as welded and after heat treatement conditions, with the results being higher than the minimum imposed by AWS A5.5-81. The heat treatement had a positive effect only on those weld metals without niobium. On the other hand, the alloy elements additions into the original consumable - mainly niobium - produced an overall reduction on weld metal toughness.

A soldagem por atrito é uma alternativa aos processos convencionais de soldagem, como a solda por arco elétrico. Por ser um processo realizado no estado sólido não sofre problemas associados à fusão do material soldado e pode ser utilizado com maior facilidade em ambientes subaquáticos. A soldagem por atrito possui boas respostas também quando utilizada em soldas de materiais dissimilares. Tendo em vista a grande demanda de novas tecnologias relacionadas à exploração e produção de petróleo no Brasil, a solda por atrito é uma opção para problemas associados à correção de defeitos como trincas e porosidades em peças de grandes espessuras, como por exemplo, chapas, manilhas e ganchos. Para esses casos um processo denominado Friction Hydro Pillar Processing (FHPP) se mostra apropriado, pois possui qualidades adequadas que contrapõe as dificuldades verificadas nos reparos realizados por soldagem por arco elétrico. No Brasil as pesquisas relacionadas ao processo em questão são ainda incipientes. Tendo em vista a lacuna tecnológica e a possibilidade de reparo em campo, o presente trabalho teve como objetivo projetar, fabricar e validar um equipamento de soldagem de tamanho reduzido para facilitar a portabilidade, e que seja capaz de realizar o processo FHPP no Laboratório de Metalurgia Física (LAMEF). O projeto do equipamento foi baseado em ferramentas computacionais de CAD (Computer Aided Design) e CAE (Computer Aided Engineering) e como premissa teve a redução de custos e aproveitamento da infraestrutura laboratorial existente. Para verificar a funcionalidade do equipamento foram realizadas soldas dissimilares com os materiais SAE 4140 e BS 4360 em duas etapas. A primeira etapa teve o objetivo de verificar a operação da máquina, e a segunda etapa foi realizada com o intuito de produzir soldas sem a presença de defeitos de preenchimento. Macrografias e micrografias foram realizadas para inspecionar a região soldada, bem como foram realizados ensaios de microdureza para verificar o efeito da rotação e força de soldagem nas propriedades dos materiais soldados. O resultado do trabalho é um equipamento apto para realizar soldas dissimilares pelo processo FHPP sem defeitos de preenchimento para as juntas analisadas. / The friction welding is an alternative to conventional welding processes such as arc welding. Because it is a process performed in the solid state does not suffer from problems associated with the melt of the welded material and can be used more easily in underwater environments. The friction welding has good answers even when used for welding of dissimilar materials. Given the great demand for new technologies associated with petroleum exploration and production in Brazil, friction welding is an option for correcting problems associated with defects such as cracks and porosities in parts of large thickness, such as plates, shackles and hooks. For these cases a process called Friction Hydro Pillar Processing (FHPP) proves suitable, as it has suitable qualities that opposes the difficulties encountered in repairs performed by electric arc welding. In Brazil, research on the process are still incipient. Given the technological gap and the possibility of field repair, this study aimed to design, fabricate and validate a welding equipment for small size for easy portability, and also capable of performing the process FHPP Laboratory of Physical Metallurgy (LAMEF). The equipment design was based on computational tools for CAD (Computer Aided Design) and CAE (Computer Aided Engineering) and was premised on cost reduction and improvement of existing laboratory infrastructure. To verify the functionality of the equipment were carried out with the welding dissimilar materials SAE 4140 and BS 4360 in two stages. The first step to check the operation of the machine, and the second step in order to produce welds without filling defects. Macrographs and micrographs were taken to inspect the welded region, as well as microhardness tests were performed to determine the effect of welding speed and strength properties of welded material. The work is a result of equipment able to perform the process FHPP dissimilar welds without filling defects.

Neste trabalho foram analisados alguns efeitos da forma e freqüência da onda de tensão de controle sobre as características de saída da fonte de soldagem MIG/MAG pulsada, ou seja, corrente de soldagem, tensão do processo e potência do sistema. Até o presente muito pouco foi realizado no sentido de se estudar, caracterizar e quantificar os possíveis efeitos da forma de onda de saída da fonte de soldagem sobre as características de fusão. Portanto, realizou-se um enfoque teórico/prático das variáveis elétricas do processo analisando-se diversas formas de onda de saída da fonte sobre as características de fusão. Utilizando uma fonte do tipo MIG/MAG pulsada com diversas formas de ondas periódicas, foram feitas soldas de simples deposição sobre a superfície e tipo filete em chapas de aço baixo carbono, posição plana eletrodo positivo. Como metal de adição foi usado o arame AWS ER70S-6, e como gás de proteção uma mistura com 96 % de Ar e 4 % de CO2. Foram propostas fórmulas teóricas e verificadas experimentalmente, a partir de conceitos de eletricidade, para a determinação da potência média do sistema, energia média de soldagem, taxa média de fusão do arame e outras, e discutidas amplamente em função dos resultados experimentais, para o processo MIG/MAG pulsado e qualquer forma de onda inclusive aquelas analisadas neste trabalho. Também foram deduzidas fórmulas para determinar as eficiências de fusão do consumível, metal base e processo em função da energia média de soldagem. Neste trabalho, foi definida a eficiência de fusão do arame como a relação entre a energia utilizada para fundir e destacar um volume de arame por período da onda e a fornecida por período da onda pela fonte de soldagem. A eficiência de fusão do arame foi amplamente discutida com relação às diferentes formas de onda de saída da fonte de soldagem, em um largo espectro de parâmetros da onda. Foi proposta uma nova relação entre a taxa média de fusão do arame e a potência média do sistema, levando-se em consideração os termos relativos ao aquecimento causado pela potência do arco elétrico e efeito Joule. A eficiência de fusão do consumível, utilizada nesse trabalho, depende do produto das eficiências de deposição e de fusão do arame e, portanto, é uma função da energia média de soldagem, propriedades fís icas do arame e seção transversal do metal de adição. As eficiências de fusão do consumível, metal base e processo foram discutidas levandose em consideração as diferentes formas de onda de saída da fonte de soldagem utilizadas neste trabalho. Foi estabelecida uma relação entre as eficiências fusão acima citadas e as variáveis principais de controle do processo MIG/MAG pulsado. / Some effects of reference control voltage waveform and frequency (input signal) on pulsed GMA W power output characteristics, i.e., welding current, process voltage, and power system have been analyzed in this work. Until now, not much has been realized on studying, characterizing and quantifying the waveform power output feasible effects on fusion characteristics. Therefore, a theoreticaVpractical aim of the process electrical variables has been reaüzed, analyzing several power output waveforrns on fusion characteristics. Using a GMA W power source with several periodic waveforms, flat position bead-onplate and fillet welds were deposited on low carbon steel with wire positive polarity current. Both AWS ER70S-6 filler wire and 96% Ar + 4% CO2 shielding gas were used on these welds. Theoretical formulas have been proposed and the their validity were experimentally tested from electricity concepts to determine average power system, heat input, wire melting rate, etc., and largely discussed using experimental results, for pulsed GMA W power, and any output wavefoms including those analyzed herein. Also, formulas have been deduced to determine the consumable, base metal, and process melting efficiencies as function of average heat input. Wire melting efficiency has been defmed herein as the ratio between the necessary energy to melt and detach a wire volume within a wave period and the released energy from the power source within the same wave period. Wire melting efficiency has been largely discussed related to the different power output waveforms, in a wide wave parameters spectrum. It has been purposed a new relationship between average wire melting rate and average power system, taking are power heating and Joule effects terms into account. Consumable melting efficiency, defmed herein, depends on the product of deposition and wire melting efficiencies, and therefore, is a function of average heat input, wire physical propenies, and weld reinforcement transversal cross-section area. Consumable, base metal, and process melting efficiencies have been extensively discussed, taking into account the different power output waveforms used herein. Also, it was established a relationship between the above quoted melting efficiencies and the controUed pulsed GMA W process principal variables.

Este trabalho teve como principal objetivo o estudo de deformações plásticas de chapas de alumínio soldadas à topo. As distorções transientes foram medidas durante e após a soldagem, como forma de melhor compreender os mecanismos envolvidos. Com base nos dados obtidos foi criado um método chapa durante a soldagem, sob o ponto de vista de distorções, e a previsão dos valores finais destas distorções à temperatura ambiente.

A aplicação do calor de forma não uniforme em estruturas soldadas origina distribuições de temperatura altamente transientes, produzindo tensões térmicas não uniformes que, por sua vez, geram deformações plásticas, tensões residuais e deformações permanentes (distorções). As distorções são desvios geométricos indesejáveis na estrutura, causando grandes perdas. Em chapas espessas soldadas a topo, com chanfro em V, o principal problema são as distorções angulares, principalmente quando a estrutura é soldada sem restrição e com múltiplos passes. Uma das formas mais eficientes de controle da distorção angular é prever o seu valor antes da soldagem. Este trabalho teve como objetivo principal desenvolver métodos e modelos analíticos para previsão da distorção angular, os quais foram aplicados em juntas a topo em chanfro em V na soldagem multipasse. Para atingir tal objetivo, duas abordagens foram aplicadas. A primeira foi baseada em evidências experimentais e a segunda, em uma equação analítica disponível na literatura. Investigou-se, também, a relação existente entre a distorção angular e o comportamento termomecânico do material na junta soldada. Nos experimentos realizados, utilizou-se corpos de prova constituídos de chapas de aço estrutural ASTM A36, soldadas pelo processo de soldagem ao arco elétrico com proteção por gás e eletrodo consumível (doravante neste texto denominado “MAG”), nas espessuras de 9,75; 12,75; 16,0 e 19,0 mm. Os experimentos foram reunidos em nove grupos, classificados de acordo com as dimensões dos corpos de prova, parâmetros da fonte (tensão e corrente), velocidade de soldagem, energias de soldagem e número de passes Para os grupos 1-6, as distorções foram medidas ao longo dos passes através de LVDT – “Linear Variable Differential Transformer” (Transformadores Lineares Diferenciais Variáveis) - e, em todos os grupos, mediu-se a distorção final através de um goniômetro. Para investigar a relação entre a distorção angular e o comportamento termomecânico do material, termopares do tipo K e tipo S foram utilizados para obtenção dos ciclos térmicos. Em relação à abordagem baseada em evidências experimentais, os métodos e modelos foram obtidos em duas fases. A primeira fase, fundamentou-se no comportamento da distorção angular ao longo dos passes, na qual utilizou-se os resultados dos experimentos dos grupos 1-4 (espessuras 16,0 e 19,0 mm) e verificou-se que, independentemente da energia de soldagem utilizada em cada grupo, a distorção angular em um passe qualquer apresentava o mesmo valor. Essa constatação levou à escolha de um modelo analítico modelo B), a partir do qual se definiu uma metodologia envolvendo análise experimental em que é possível extrapolar a previsão da distorção. A segunda fase da abordagem experimental decorreu da análise dos resultados obtidos dos grupos 1-6 (espessuras 9,75; 12,75; 16,0 e 19,0 mm). A partir da constatação de que a distorção angular possuía o mesmo comportamento linear em função da energia de soldagem para as quatro espessuras e, além disso, utilizando os resultados obtidos na primeira fase, desenvolveu-se metodologias próprias com a finalidade de obter modelos analíticos para previsão da distorção angular (modelos D, E, F e G). Esses modelos permitem prever a distorção angular em função da energia de soldagem e espessura da chapa ou alternativamente, através da área da seção transversal do chanfro, nos intervalos de [0,35; 2,5] kJ/mm e [9,75; 19,0] mm. O comparativo preliminar dos modelos com resultados experimentais mostrou que eles podem ser utilizados para previsão da distorção angular, bem como novos modelos podem ser obtidos a partir da metodologia desenvolvida. Em relação à segunda abordagem, baseada na equação analítica para soldas “bead on plate” (deposição de cordão de solda sobre a superfície da chapa), o procedimento desenvolvido permitiu adequar a equação para prever a distorção angular em junta a topo com chanfro V. O método foi testado em diversas condições de soldagem, onde se observou concordância entre os resultados experimentais e analíticos para o valor final. Os estudos envolvendo a análise termomecânica do material na região da solda mostraram que o comportamento observado da distorção angular ao longo dos passes, para diferentes energias de soldagem, pode ser explicado pelas diferenças de temperatura entre a superfície da poça de fusão e superfície inferior da chapa, na raiz da solda. Além disso, o estudo mostrou que comportamento da distorção angular é significativamente influenciado pelos fenômenos que agem na resistência à deformação da estrutura, ou seja, resistência mecânica do material e seção resistente à medida que os passes de solda são realizados. / Non-uniform heat application in welded structures produce transient temperature distributions, producing non-uniform thermal stresses, which in turn generate plastic deformations, residual stresses and permanent deformations (distortions). The distortions are undesirable geometric deviations in the structure, causing great losses. In thick plates, buttwelded (V-groove), the main problem is angular distortions, especially when the structure is welded without restriction and with multiple passes. One of the most efficient ways to control angular distortion is to predict its value before welding. The main objective of this research was to develop analytical methods and models for the prediction of the angular distortion in butt joints (V-groove) in multipass welding. To achieve this goal, two approaches have been applied. The first was based on experimental evidence and the second on an analytical equation available in the literature. The relationship between the angular distortion and the thermo-mechanical behavior of the material in the welded joint was also investigated. In the experiments, test specimens were made of ASTM A36 structural steel plates, welded by the process electric arc welding with gas protection and consumable electrode (hereinafter referred to as "MAG"), in the thicknesses of 9.75 ; 12.75; 16.0 and 19.0 mm. The experiments were grouped into nine groups, classified according to the dimensions of the specimens, welding parameters (voltage and current), travel speed, heat input and number of passes. For groups 1-6, the distortions were measured along the passes through LVDT - Linear Variable Differential Transformer - and, in all groups, the final distortion was measured through a goniometer To investigate the relationship between angular distortion and thermomechanical behavior of the material, type K and type S thermocouples were used to obtain the thermal cycles. In relation to the approach based on experimental evidences, the methods and models were obtained in two phases. The first phase was based on the angular distortion behavior along the passes, in which the results of the experiments of groups 1-4 (thicknesses 16.0 and 19.0 mm) were used and it was verified that, independently of the heat input used in each group, the angular distortion in any one pass had the same value. This finding led to the choice of an analytical model (model B), from which a methodology was defined involving experimental analysis in which it is possible to extrapolate the prediction of angular distortion. The second phase of the experimental approach resulted from the analysis of the results obtained from groups 1-6 (thicknesses 9.75, 12.75, 16.0 and 19.0 mm). From the observation that the angular distortion had the same linear behavior as a function of the heat input for the four thicknesses and, in addition, using the results obtained in the first phase, methodologies were developed with the purpose of obtaining analytical models for prediction of angular distortion (models D, E, F and G). These models allow to predict the angular distortion as a function of the energy and of the plate thickness or alternatively, through cross-sectional area of the groove, in the intervals of heat input [0.35; 2.5] kJ/mm and of thickness [9.75; 19.0] mm. The preliminary comparative of models with experimental results showed that they can be used to predict angular distortion, as well as new models can be obtained from the methodology developed. In relation to the approach based on the analytical equation for bead-on-plate welds, the developed methodology allowed to adapt the equation to predict the angular distortion in a V-groove butt weld. The method was tested in several welding conditions, where a good agreement was observed between the experimental and analytical results for the final value. The studies involving the thermomechanical analysis of the material in the welded region showed that the observed the angular distortion behavior along the passes, using different heat input, can be explained by the differences in temperature between the surface of the fusion (fusing puddle) and the lower surface of the plate at the root of the weld. In addition, the study showed that angular distortion behavior is significantly influenced by the phenomena that act on the resistance to deformation of the structure, that is, mechanical strength of the material and section resistant as weld passes are performed.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2014-11-14T13:52:37Z No. of bitstreams: 1 2014_FillipeMendonçaAlbuquerque.pdf: 6171226 bytes, checksum: a6d6f3b8e2e6abb042460d32c8a6f92d (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2014-11-17T11:25:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_FillipeMendonçaAlbuquerque.pdf: 6171226 bytes, checksum: a6d6f3b8e2e6abb042460d32c8a6f92d (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-17T11:25:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_FillipeMendonçaAlbuquerque.pdf: 6171226 bytes, checksum: a6d6f3b8e2e6abb042460d32c8a6f92d (MD5) / A modelagem de parâmetros indiretos (em inglês Indirect Welding Parameters, IWP) e diretos (em inglês Direct Welding Parameters, DWP) é alvo de investigação desde 1940 através de modelos analíticos, seguido de modelos empíricos, estatísticos, por redes neurais, entre outros. No entanto, ainda é superficial o conhecimento que se tem sobre a relação de IWP e DWP que atenda os requisitos de projetos em soldagem estrutural em juntas de ângulo em 90°. Este trabalho apresenta um método para associar por probabilidades um grupo de IWP, como as variáveis tensão elétrica de soldagem, velocidade de soldagem e velocidade de alimentação do arame, aos critérios de projetos de junta tipo T como elemento estrutural, através da aplicação da Regra de Bayes em um universo definido por planejamento fatorial. Os dados foram coletados a partir do processo de soldagem a arco elétrico com gás de proteção, alimentação contínua de eletrodo não revestido e sólido, em modo de transferência por curto-circuito (em inglês Gas Metal Arc Welding). Utilizaram-se juntas de ângulo de 90º, com cordões intermitentes em apenas um lado da junta, na posição 2F. Amostras foram colhidas de secções transversais das juntas e medidas em um projetor de perfil. Os resultados mostram que é possível direcionar a configuração das variáveis de entrada do processo de soldagem através das distribuições de probabilidade obtidas para um dado valor de largura do filete, considerando o conhecimento a priori do universo investigado e o cálculo das relações de IWP e DWP por Regra de Bayes. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Researches about modeling Indirect and Direct Welding Parameters are around since 1940, through analytical, empirical, statistical, neural networks, among other models. Nonetheless, the knowledge about them is still superficial when the subject is the relationship of IWP and DWP required on 90º angled welded joints at structural weldments. This work presents a method to associate by probabilities a group of IWP, such as welding voltage, welding speed and wire feed speed variables, to T joint welding requirements as a structural element through Bayes Rule in a universe defined by factorial planning. The data is collected from a GMAW-S process in a 90º steel angled joint, with intermittent weld bead on one side of the joint, at 2F welding position. Samples were collected from a transversal sectioning of the joint and measured in a profile projector. The results showed that is possible to guide the configuration of input welding variables through probabilities distributions obtained given a known fillet size, having considered the a priori knowledge of the researched universe and the calculus of the Bayes relationships.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2006. / Submitted by mariana castro (nanacastro0107@hotmail.com) on 2009-09-27T23:52:47Z No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO JOSÉ ENRIQUE VARGAS AURES.pdf: 8703356 bytes, checksum: 99aa5c1965d8c7d2ec77f126c36fe356 (MD5) / Approved for entry into archive by Gomes Neide(nagomes2005@gmail.com) on 2011-01-10T17:48:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO JOSÉ ENRIQUE VARGAS AURES.pdf: 8703356 bytes, checksum: 99aa5c1965d8c7d2ec77f126c36fe356 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-01-10T17:48:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO JOSÉ ENRIQUE VARGAS AURES.pdf: 8703356 bytes, checksum: 99aa5c1965d8c7d2ec77f126c36fe356 (MD5) Previous issue date: 2006-05 / O processo de Soldagem a Ponto por Resistência é largamente empregado na indústria automobilística, pois possui uma alta produtividade (mais de 30 pontos/minuto) e boa qualidade. Entretanto, a introdução de aços galvanizados nas linhas de produção trouxe dificuldades para o correto ajuste dos parâmetros de soldagem. Desta forma, este trabalho apresenta, numa primeira etapa, um estudo detalhado sobre a formação da lentilha de solda e a queima do revestimento utilizando-se uma câmera de filmagem em alta velocidade sincronizada com os sinais elétricos de tensão e corrente. Numa segunda etapa, é investigada, com uso de dois planejamentos experimentais, a influência de parâmetros do processo (Tempo de Subida, Tempo de Corrente, Tempo de Descida, Força do Eletrodo e Vazão de Água) na geometria (indentação e diâmetro) e resistência mecânica do ponto em chapas galvanizadas. Três diferentes configurações (espessuras) de chapas galvanizadas são utilizadas. Numa abordagem inédita, a análise neste trabalho será feita mantendo a mesma energia por unidade de resistência elétrica (energia específica) para cada configuração. São também confrontados os resultados de ambos os planejamentos (Planejamento Robusto – Taguchi e Planejamento Composto Central – PCC). O Taguchi fornece o ponto mais robusto de trabalho, enquanto que o PCC fornece um modelo de regressão que alimenta um algoritmo de otimização que fornece o ponto ótimo de trabalho para cada resposta analisada. Os resultados indicam que o principal parâmetro que afeta o processo é o Tempo de Corrente e em segundo plano a Força do Eletrodo. O Tempo de Subida tem influência na queima do revestimento. Os resultados apontaram na direção da literatura técnica que sugere usar um menor tempo de solda e maior nível de corrente. Pela comparação entre os resultados obtidos pelos dois planejamentos, os valores encontrados por ambas metodologias foram próximos, o que significa que o ponto ótimo de trabalho é também um ponto robusto, o que para a aplicação na indústria é extremamente interessante. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Resistance Spot Welding is largely used in the automotive industry due to its high production rates (over 30 spots/minute) and good quality. However, the introduction of galvanized plates on production lines has brought difficulties on the welding parameters setup. Thus, this work presents, as a first stage, a detailed study on the nugget formation and coating burning by using a high-speed camera synchronized with electrical signals. As the second stage, two experimental designs (Robust design – Taguchi and Central Composite Design – CCD) are used to assess the parameters influence (Upslope Time, Weld Time, Downslope Time, Electrode Time and Water Flow) on the spot geometry (indentation and diameter) and mechanical resistance. Three different galvanized plate configurations (different thicknesses) are used. These experimental designs are carried out in an original approach: the energy per electrical resistance unit (specific energy) is kept the same for each plate configuration. Also, the results from both designs are compared: the Taguchi ones provide the most robust point of work, whereas the CCD provides a regression model (empirical model) that feeds an optimization algorithm, which calculates the optimum point of work for each response. The results indicate that the main factor (welding parameter) is the Weld Time and the Electrode Force plays a secondary role. The Upslope Time influences the coating (zinc) burning. The results also confirmed the technical literature concerning the use of the lowest possible time and the highest possible current. The comparison between the two experimental designs suggests that both methodologies led to similar results, i.e., the optimum working point is also the most robust one, what is very important for industrial application. ______________________________________________________________________________ RESUMEN / El proceso de soldadura a punto por resistencia es grandemente utilizado en la industria automovilística (más de 30 puntos/minuto), pues el proceso posee una alta productividad y buena calidad. Entretanto, la introducción de aceros galvanizados en la línea de producción trajo dificultades para el correcto ajuste de los parámetros de soldadura. De esta forma, este trabajo presenta, en una primera etapa, un estudio detallado sobre la formación del lente de soldadura y la quema del revestimiento utilizándose una cámara de filmación en alta velocidad sincronizada con las señales eléctricas de tensión e corriente. En una segunda etapa, es investigado, con el uso de planeamientos experimentales, la influencia de los parámetros del proceso (Tiempo de subida, Tiempo de Corriente, Tiempo de bajada, Fuerza del electrodo e Caudal de agua) en la geometría (profundidad y diámetro) y resistencia mecánica de los puntos en planchas galvanizadas. En un abordaje inédito, es mantenida la misma energía por unidad de resistencia eléctrica (energía específica) para cada configuración de planchas. También son confrontados los resultados de ambos planeamientos (Planeamiento Robusto – Taguchi e Planeamiento Compuesto Central – PCC). El Taguchi provee el punto mas robusto del trabajo, en cuanto que el PCC provee un modelo de regresión que alimenta un algoritmo de optimización que provee el punto óptimo de trabajo para cada desposta analizada. Los resultados indican que el principal parámetro que afecta el proceso es el Tiempo de corriente y en segundo plano la Fuerza del electrodo. El Tiempo de subida tiene influencia en la quema del revestimiento. Los resultados apuntan en la dirección de la literatura técnica que sugiere usar un menor tiempo de soldadura y mayor nivel de corriente. Por la comparación entre los resultados obtenidos por los dos planeamientos, los valores encontrados por ambas metodologías fueran próximos, lo que significa que el punto óptimo de trabajo es también un punto robusto, lo que para la aplicación en la industria es extremadamente interesante.