Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2010. / Submitted by Raquel Viana (tempestade_b@hotmail.com) on 2011-06-06T17:19:25Z No. of bitstreams: 1 2010_AnaMariaGuzmanPalacios.pdf: 4314007 bytes, checksum: 5197504ec0f752da114f7a4ddfd2120c (MD5) / Approved for entry into archive by Elna Araújo(elna@bce.unb.br) on 2011-06-22T22:17:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_AnaMariaGuzmanPalacios.pdf: 4314007 bytes, checksum: 5197504ec0f752da114f7a4ddfd2120c (MD5) / Made available in DSpace on 2011-06-22T22:17:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_AnaMariaGuzmanPalacios.pdf: 4314007 bytes, checksum: 5197504ec0f752da114f7a4ddfd2120c (MD5) / No presente trabalho foi feito a implementação de um sistema de monitoramento usando uma câmera de infravermelho com a finalidade de detectar discontinuidades no cordão de solda, tais como, o Humping durante o processo de soldagem GTAW. Em base a trabalhos anteriores, se planificaram desenhos fatoriais considerando como parâmetros de entrada a corrente e velocidade de soldagem, numa faixa de 150-250 A e 2-10 mm/s, respectivamente. Os resultados confirmam que a técnica pode detectar mudanças na geometria da poça de fusão tornando-se um suporte experimental para estudos teóricos e uma ferramenta em processos em soldagem onde a temperatura e os gradientes térmicos têm efeito sobre a estrutura e propriedades dos materiais. A verificação do efeito das variáveis corrente e velocidade de soldagem sobre a geometria do cordão de solda permitiu desenvolver modelos matemáticos mediante a Metodologia de Superfície de Resposta. Os resultados obtidos mostram a viabilidade da obtenção de modelos matemáticos para prever o comportamento do processo dentro da região de trabalho. Além disso, as equações obtidas garantem um melhor entendimento físico dos fenômenos envolvidos nas alterações da distribuição de temperatura na poça de fusão durante a soldagem, para posteriormente sugerir ajustes nos parâmetros do processo e prevenir discontinuidades tipo “Humping” nos cordões de solda. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / In the present work a monitoring system was implemented in welds using an infrared camera to detect the discontinuities in the weld bead, such as Humping during the GTAW welding process. Based on previous works, factorial designs were planned taking into account the current and welding speed, a range 150-250 A and 2-10mm/s respectively, as input parameters. The results confirm that the technique can detect changes in the geometry of the weld pool, (becoming) an experimental support for theoretical studies, and a tool in welding processes where the temperature and the temperature gradients have an effect on the structure and properties of materials. The verification of the effect of the variables on the geometry of the weld bead in GTAW process, allowed for the development of mathematical models using Response Surface Methodology. The results show the feasibility of obtaining mathematical models to predict the behavior of the process within the region of work. Moreover, the equations provide a better understanding of the physical phenomena involved in the alterations of temperature distribution in the weld pool during welding, to advise further adjustments in process parameters and to prevent discontinuities such as "Humping" in welding beads.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Programa de Pós-Graduação em Sistemas Mecatrônicos, 2011. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2012-03-29T16:33:40Z No. of bitstreams: 1 2011_EsdrasGodinhoRamos.pdf: 1748036 bytes, checksum: 8ac3fe235a69a9f9471de31b1e0d33a1 (MD5) / Approved for entry into archive by Leila Fernandes (leilabiblio@yahoo.com.br) on 2012-04-02T11:20:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_EsdrasGodinhoRamos.pdf: 1748036 bytes, checksum: 8ac3fe235a69a9f9471de31b1e0d33a1 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-04-02T11:20:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_EsdrasGodinhoRamos.pdf: 1748036 bytes, checksum: 8ac3fe235a69a9f9471de31b1e0d33a1 (MD5) / Esse trabalho apresenta uma metodologia de estudo da oscilação da poça de solda que permite obter as freqüências de oscilação da poça tanto por sinais de tensão quanto por analise das imagens. O intenso brilho do arco e reduzido utilizando-se a técnica de perfilografia, e as imagens são obtidas a 1000 fotos por segundo por uma câmera CMOS de alta velocidade. A geometria da poça e visualizada em perfil e são obtidos espectros de freqüência por transformada rápida de Fourier por meio de processamento das imagens em MATLAB. Os processos de soldagem experimentados foram o GMAW pulsado e o GMAW convencional com transferência metálica por curto-circuito. Os resultados mostram que e possível medir a oscilação da poca por esta metodologia e ate mesmo pode ser mais confiável a quantificação da oscilação pelas imagens do que pela a analise do sinal de tensão. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / This paper presents a methodology to study the oscillation of the weld pool which is able to obtain the frequencies of this oscillation by both voltage signal and by image analysis. The intense brightness of the arc is reduced by using the technique of shadowgraphy and images are obtained at 1000 frames per second by a high speed CMOS camera. The geometry of the pool is viewed in profile and frequency spectra are obtained by Fast Fourier Transform using MATLAB image processing. The welding processes were tested through pulsed GMAW and conventional GMAW with a short circuit metal transfer. The results show that it is possible to measure the oscillation puddle by this methodology, and also that the measurement by images may present itself as more reliable than the analysis by the voltage signal.

O estudo e desenvolvimento das tecnologias envolvidas nos propulsores eletromagnéticos, os quais são utilizados na propulsão de foguetes e espaçonaves, são recentes e extremamente complexos. Devido a isso, poucas referências atuais foram encontradas para a realização deste trabalho. Esse trabalho tem como objetivo a prospecção de novas tecnologias nos processos de soldagem e corte de materiais metálicos. Essa prospecção realizou-se através da construção e estudo do dispositivo eletromagnético conhecido como propulsor magnetoplasmadinâmico (“Magnetoplasmadynamic Thruster – MPDT”), o qual é capaz de ionizar um gás, formando um fluxo de plasma com temperaturas elevadas. Dois dispositivos eletromagnéticos, MPDT-1 e MPDT-2, foram construídos no Laboratório de Soldagem & Técnicas Conexas – LS&TC da UFRGS. Para ambos, foram realizados testes de funcionamento analisando a influência das variáveis físicas (intensidade de corrente elétrica, posição relativa entre os eletrodos, ângulo da extremidade do catodo, entre outras) no jato de plasma expulso para fora da câmara dos dispositivos. Com base nos resultados obtidos para os testes de funcionamento dos dispositivos, os quais apresentaram influências significativas das variáveis físicas no jato de plasma, foram escolhidos os parâmetros que melhor se adequavam na realização de soldagem e corte. As soldagens realizadas com o MPDT-1 apresentaram uma grande oxidação no metal de solda, a qual foi evitada com a adição de um bocal de gás de proteção no MPDT-2 e gás de purga. Os cortes, para ambos os dispositivos, apresentaram falhas devido ao jato de plasma não expulsar o metal fundido. Contudo, o propulsor eletromagnético pode ser aplicado no desenvolvimento de novas tecnologias de soldagem e corte, porém novos estudos devem ser realizados para encontrar melhores parâmetros e assim conseguir soldagem e corte com excelentes qualidades. / The study and development of technologies involved in the electromagnetic thruster, that are used in the propulsion of rockets and spaceships, are new and extremely complex. Due to this, a few present references were found to the accomplishment of this work. This work has as objective the search of new technologies in the process of welding and cutting of metallic materials. This prospection happened through the construction and study of an electromagnetic device known as Magnetoplasmadynamic Thruster – MPDT, which is capable to ionize a gas, forming a plasma flow with high temperatures. Two electromagnetic devices, MPDT-1 and MPDT-2, were built at Welding & Related Techniques Laboratory, at Center of Technology of Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS). In both, there were carried out functional tests analyzing the influence of the physics variables (electric current intensity, relative position between the electrodes, angle of cathode tip, among other things) on the plasma jet expelled of the device chamber. With base at the results obtained for functional tests of the devices, which had presented significant influences of the physics variables on plasma jet, were chosen the parameters that better adjusted for welding and cutting. The weldings accomplished with the MPDT-1 presented a great oxidation of weld filet, which was avoid with the addition of a nozzle of shielding gas on MPDT-2 and gas of purge. For both devices, the cuts presented imperfections due to plasma jet not to eject the casting metal. However, the electromagnetic device – MPDT could be applied on the development of new technologies of welding and cutting, but news studies must be carried out to find better parameters and then obtain welds and cuts of excellent quality.

O presente estudo teve como foco o tema microestrutura de aços quando submetidos a elevadas taxas de resfriamento, desenvolvido em duas etapas: análise de pontos fundidos na superfície de aços através do processo a laser, com o qual se atinge elevadíssimas taxas de resfriamento; análise de refusões superficiais em aços, na forma de cordão produzido por refusão superficial, também utilizando-se o processo laser. Foram utilizados: aços ao carbono (SAE 1020 e SAE 1045), aço estrutural (ASTM A633), aço rolamento (SAE E52100) e aços ferramenta (SAE L6, SAE H13 e Tipo II VMO). Foram realizados ensaios metalográficos e empregados dois modelos matemáticos para estimar as taxas de resfriamento: para fonte instantânea, para a análise dos pontos; e a teoria de condução de calor de Rosenthal para extração tridimensional nas análises dos cordões produzidos por refusão superficial. Através dos resultados verificou-se que os aços que apresentavam estrutura esferoidizada (SAE E52100, SAE L6, SAE H13 e Tipo II VMO) respondem melhor quando se deseja endurecê-los superficialmente se comparados aos aços que apresentavam estrutura normalizada (SAE 1020, SAE 1045 e ASTM A633). As taxas de resfriamento estimadas foram maiores nos experimentos da realização de pontos. As evoluções microestruturais apresentaram semelhança entre os aços com a mesma microestrutura inicial (esferoidizada e normalizada). Foi encontrado um sítio com dureza elevada na zona afetada pelo calor (ZAC) dos aços normalizados, na região em que antes da aplicação de energia, havia perlita. / The present study has as subject microstructure of steel when submitted to high cooling rates. The work can be divided in two parts: analysis of casting points in the steel surface through the laser process, in which high cooling rates are reached; analysis of remeltings surface in steel, in form of flat weld fillet produced for superficial remelting, also using laser process. The following steels were used: carbon steel (SAE 1020 and SAE 1045), structural steel (ASTM A633), low alloy steel (SAE E52100) and tools steel (SAE L6, SAE H13 and Type II VMO). Metallographic analyses were carried out and two mathematical models were used to estimate the cooling rates: analysis of the points for instantaneous source; and the Rosenthal’s theory of heat conduction for three-dimensional extraction in the analysis of the flat weld fillet produced by superficial remelting. The results showed that steels presenting spheroidised structure (SAE E52100, SAE L6, SAE H13 and Type II VMO) give a better response when surface hardening is desired when comparade to steels presenting normalized structure (SAE 1020, SAE 1045 and ASTM A633). The estimated cooling rates were higher in casting points experiments. The microstructural evolution presented similarities for both initial microstructures (spheroid and normalized). A small site with hardness raised in the heat affected zone (HAZ) of normalized steel presented high hardness, in a region where before the energy application perlite was present.

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.

Este trabalho trata de uma pesquisa junto aos soldadores de três empresas do setor metal-mecânico, em diferentes estágios tecnológicos, para levantamento e avaliação de sua demanda ergonômica por meio de método participativo, como contribuição para o projeto de seus postos de trabalho. Verificou-se que os problemas mais críticos para estes profissionais são de natureza ambiental, tendo sido questionada a validade dos valores limites estabelecidos de exposição a fumos de soldagem. Além disso, foi constatada a maior influência do fator empresa sobre a opinião e satisfação dos soldadores, com exceção da empresa onde está estabelecido um programa de ergonomia: nesta o nível de exigência dos soldadores é maior, portanto, os fatores pessoais representam maior impacto sobre sua opinião e satisfação. Também foi avaliado o impacto do nível tecnológico da empresa sobre os soldadores, concluindo-se que os que trabalham com sistemas de produção mais manual têm maior envolvimento com seu trabalho, enquanto os soldadores que participam de sistema mais automatizado não estão, necessariamente, livres de problemas relacionados a questões ambientais. Assim, é tão importante considerar as questões ambientais desde a concepção de uma fábrica, quanto as questões de organização do trabalho, pois ambas impactam no bemestar e, conseqüentemente, na produtividade de seus trabalhadores.

A necessidade de desenvolver o processo de manufatura para aplicação de revestimento superficial em peças fundidas de máquinas agrícolas viabilizou a realização deste trabalho junto à indústria. A análise das principais variáveis do processo produtivo foi considerada levando-se em conta recursos necessários, tais como, ferramental e equipamentos, material de adição (arame de soldagem), inspeção das características macroscópicas e, principalmente, as especificações de engenharia do item. A revisão bibliográfica ressaltou os problemas normalmente existentes quando da soldagem de peças fabricadas de ferro fundido, assim como esclareceu os principais cuidados necessários para obtenção de revestimentos superficiais com qualidade. Para definição e aprovação do processo de soldagem a ser usado, foram realizados testes simulando uma soldagem automatizada, controlando os principais parâmetros de soldagem. A análise da qualidade do cordão de solda, sob o ponto de vista de aparência geral, geometria, presença de descontinuidades (porosidade e inclusões de escória), foi feita através de inspeção visual. Devido a necessidade de estruturar o processo de solda afim de possibilitar fornecimento continuada de peças para a linha de montagem, foi analisado e proposto um conceito de gabarito de soldagem. Os ensaios de micrografia mostraram a penetração e aspectos internos do depósito de solda. O exame micrográfico mostrou também que a trinca transversal que ocorre no material não avança para dentro do metal base. Os resultados dos testes e ensaios proporcionaram os subsídios para permitir a aprovação do método proposto a fim de dar continuidade na estruturação do processo de soldagem para revestimento superficial das peças fundidas.

Orientador: Roseana da Exaltação Trevisan / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-29T00:14:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lourencato_LucianoAugusto_M.pdf: 6157934 bytes, checksum: 0c1ec19baadced0ec37eec672ff3ca60 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Trinca de solidificação é um dos maiores problemas que ocorrem em juntas soldadas, principalmente em ligas de alumínio e aços inoxidáveis. Estas trincas ocorrem de forma intergranular no cordão de solda durante o período de solidificação. Este fenômeno ocorre devido a ductilidade insuficiente que o metal de solda apresenta em suportar tensões trativas que surgem durante o resfriamento do cordão. Muitos testes são recomendados para testar a susceptibilidade ao trincamento dos materiais, porém o mais usado é o teste Varestraint. Apesar de sua importância, existe uma série de variáveis do teste que não são levadas em consideração e podem afetar consideravelmente os resultados. Este trabalho verificou a influência das variáveis do teste: Deformação Tangencial e Força de Aplicação, e da variável do processo de soldagem: Formato da Poça de Fusão, sobre o Comprimento Total de Trincas (CTT). No desenvolvimento experimental foi utilizado o processo de soldagem TIG autógeno em chapas de aço inox austenítico e alumínio 5052. Os resultados mostram que a Deformação Tangencial e o Formato da Poça de Fusão possuem grande influência sobre o CTT. No entanto, a Força de Aplicação mostrou não influenciar no trincamento / Abstract: Solidification cracking is one of the main problems that occur in welded joints, mainly in joints of aluminum alloys and stainless steel. Such cracking develops in an intergranular form at the welding bead during the solidification time-period. The phenomenon is basically due to the insufficient ductility of the filler metal to bear the traction stresses arises during the cooling of the bead. Several procedures are recommended for testing cracking susceptibility of metals, the most used being the Varestraint testo Despite its broad recogi nition and importance to the industry, there is a series of variables in the test procedure that are not taken into account even though they may affect the results considerably. The present work assesses the influence of test variables such as the tangential strain and the application force, and also the effect of the welding pool geometry, on the cracking total length (CTT). The experimental work was carried out using autogenous TIG process on 5052 AI plates and stainless steel plates. Results show that both the tangential strain and the geometry of the welding pool have a major impact on the CTT. On the other hand, the application force was shown not to affect solidification cracking / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

No processo de soldagem TIG (Tungstênio Inerte Gás), um dos fatores que influenciam o formato do cordão de solda é o ângulo da extremidade do eletrodo. Para estudar o comportamento do arco elétrico em função da geometria de ponta do eletrodo e suas conseqüências nos cordões de solda, efetuaram-se soldagens sobre corpos de prova sem deposição de material (bead-on-plate) através de parâmetros controlados e a mecanização do processo. Parâmetros tais como vazão do gás, velocidade de avanço da tocha e comprimento do arco foram testados para verificar a atuação em conjunto com o ângulo do eletrodo. Pela análise metalográfica (macrografia) estudaram-se os perfis dos cordões de solda, verificando-se que o ângulo exerce uma influência significativa na característica do arco tensão-corrente, na largura e profundidade de penetração da solda. Para maiores ângulos de extremidade do eletrodo obteve-se aumento na penetração, diminuição da tensão e largura do cordão de solda para uma mesma intensidade de corrente. / In Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) the weld bead shape is affected by the electrode tip angle. To study the electrical arc behavior against the electrode tip geometry and thei effects on the weld bead shape, several welding tests were performed through controlled parameters and process mechanization. Parameters such as gas flow, torch travel speed and are length were tested to verify the effect of the electrode angle on the weld bead shape. Studies on the weld bead profile through metallographical analysis showed that the vertex angle have a significant influence on the bead widht, on the weld penetration depht and on the volt-ampere characteristic. For larger tip angles and same currente intensity, an increased weld penetration, and reduction in voltage and weld bead widht was obtained.

A condição passiva da adaptação das próteses implanto-suportadas é um requisito básico para o sucesso do tratamento. O objetivo deste estudo foi avaliar a adaptação da interface intermediário/componentes protéticos (cilindros), fundidos, em titânio e cobalto-cromo, em monobloco e após a realização da soldagem a laser. Foram utilizados 30 cilindros torneados em plástico e 15 barras cilíndricas para a interligação dos componentes protéticos (cilindros). Cada corpo de prova apresentava três componentes protéticos unidos entre si. Um total de 10 corpos de prova foram realizados, sendo que destes, 5 foram fundidos em titânio e os outros 5 fundidos em liga de cobalto-cromo. As análises e mensurações das interfaces foram feitas antes e após a soldagem a laser, com a utilização de um microscópio comparador. Os resultados mostraram que as estruturas fundidas em monobloco (peça única) apresentaram uma maior interface (desajuste médio de 26,164µm) que as mesmas após a soldagem a laser (desajuste médio de 19,943µm). Foram encontradas diferenças estatisticamente significantes também entre os dois materiais utilizados, sendo que o titânio (desajuste médio de 21,262µm) apresentou melhores resultados que o cobalto-cromo (desajuste médio de 24,845µm). / The passivity of adaptation for prostheses supported by osseointegrated implants is basic requirement for the long-term sucess of the treatment. The purpose of this study was to evaluate the adaptation of the abutment to titanium or cobalt-chromium one-piece castings before and after laser welding. A total of 30 cylinders machined plastic and 15 cylinders bars were inserted to joint the prosthetics componentes. Each specimen, had three prosthetics components joined. A total of 10 specimens wewr obtained 5 casted with titanium and 5 with cobalt-chromium alloy. The measurements of interfaces were made after and before laser welding with a comparative microscope. The results showed the greatest interface (26,164µm) of the one-piece castings compared to the laser welding specimens (19,943µm). Titanium castings showed best results statistically significant when compared to the cobalt-chromium specimens.