O titânio é um material leve e resistente que possui aplicações em várias áreas, das quais podemos destacar a área médica, a aeronáutica e a nuclear. Porém, devido à sua alta reatividade a altas temperaturas com o oxigênio e outros elementos químicos presentes no ar, a soldagem deste material pode ser muito difícil. O uso de fontes de energia de alta intensidade como o laser, produz uma menor zona afetada pelo calor, diminuindo a área oxidada. Porém, mesmo assim há a necessidade do uso de uma atmosfera de proteção neutra, formada por hélio, argônio ou misturas destes gases. Esta atmosfera interage com o processo através de mudanças na formação de plasma, modificando as características da solda, como a largura do cordão e a penetração, podendo também provocar o aparecimento de porosidades nestes cordões. Neste trabalho foi verificada a influência do uso de argônio, hélio e misturas destes gases na soldagem com laser pulsado da liga Ti6Al4V. Também foi feito um estudo verificando a necessidade do uso de diferentes fluxos e dispositivos de proteção na soldagem. Foi verificado que as características físicas e mecânicas do cordão d solda não são modificadas significativamente pelos gases, e que apesar de haver um aumento na dureza pela falta de uma proteção de raiz, esta também não causa efeitos negativos na resistência da solda. Na soldagem do mesmo material com laser contínuo foram estudadas as influências dos parâmetros de soldagem, comparando-os com simulações matemáticas. Os resultados mostraram que a simulação pode ser utilizada para prever a largura do cordão de solda e das zonas afetadas pelo calor e oxidadas. / Titanium is a light and resistant material that has applications in many areas, such as medical, aeronautic and nuclear. However, due to its high temperature reactivity with oxygen and other air elements, welding of this material may be very difficult. The use of high intensity energy sources such as the laser, generates a smaller heat affected zone, reducing the oxided area. Nevertheless, there is still the need of the use of a neutral gas protection, of helium, argon or both. This protection interacts with the process through changes in plasma formation, modifying characteristics of the weld, as the weld width and penetration, or even the appearance of porosity. In this work it was verified the influence of the use of argon, helium or mixtures of these gases in Ti6Al4V pulsed laser welding. It was also done a study verifying the need of the use of different gas fluxes and welding protection devices. It was verified that the mechanical and physical characteristics of the weld are not significantly modified by the gases, and that although there is a raise in the weld hardness if no backshielding is used, there is not a change in the tensile strength of the weld. In the welding of the same material with a continuous wave laser, the influences of the welding parameters were studied, comparing them with mathematical simulations. The results showed that the simulation may be used to predict the weld width, heat affected and oxided zones.

As propriedades mecânicas e metalúrgicas de uma junta soldada devem ser minuciosamente estudadas para que se possa qualificá-la para aplicação em engenharia. Assim, com o desenvolvimento de novos processos de soldagem torna-se necessário um estudo detalhado para determinação destas propriedades. Este é o caso da soldagem por Fricção e Mistura Mecânica (Friction Stir Welding) em que, ao contrário das outras técnicas convencionais, a temperatura de fusão do material não é atingida durante o processo. Com isto, vários problemas que são relacionados às altas temperaturas desaparecem e, além disto, excelentes propriedades mecânicas são atingidas. Neste trabalho buscou-se verificar a influência de dois tratamentos térmicos (T 4 e T6) aplicados à liga de alumínio AA6056 soldada Fricção e Mistura Mecânica, principalmente nas diferentes regiões resultantes deste processo (zona termomecanicamente afetada, zona termicamente afetada e centro da solda). Para isto foram realizadas metalografias, ensaios de microdureza e ensaio de tenacidade à fratura em cada região. Os resultados indicam que o envelhecimento artificial altera a microdureza, mas não aumenta a tenacidade à fratura. Caso este envelhecimento for aplicado, recomenda-se fazê-lo antes do processo de soldagem para atingir uma maior tenacidade. / The mechanical and metallurgical properties of welded materiais must be completely understood to qualify it application. The development of new welding techniques requires a detailed study to determine it properties. This is the case of friction stir welding method (FSW) where the melting temperature is not reached in the weld zone in opposite of other conventional welding processes. The consequence is the disappearance of many problems related to high temperature and excellent mechanical properties. The aim of this work is to determine the influence of the T4 and T6 conditions in the fracture toughness of AA6065 aluminium alloy friction-stir welded, especially in the different zones resulting from the process (thermomechanically affected zone - TMAZ, heat affected zone - HAZ and nugget. The results indicate that the artificial aging modifies the properties but does not result in higher fracture toughness. lf T6 heat treatment is necessary it should be done prior to the welding process to achieve higher fracture toughness.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:41:15Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7707_1.pdf: 4359876 bytes, checksum: adef9f3dcc27beae93154a191fdf0b80 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2003 / O presente trabalho tem como objetivo principal analisar o perfil de microdureza na região da ZAC e MS, em uma junta multipasses obtida por meio do processo de soldagem a arco submerso (SAS), tomando como referência o procedimento padrão de soldagem de fabricação adotado para o material empregado, prevendo a dureza máxima da solda com aporte térmico de 19,44 kJ/cm. Sua caracterização microestrutural é analisada por MO e MEV. O aço estrutural selecionado para este estudo foi o ASTM A 516 GR 60, bastante especificado para a soldagem de vasos de pressão sujeito à corrosão sob tensão com H2S. As trincas à frio e de corrosão sob tensão apresentam-se como principais problemas de soldabilidade deste aço. Para minimizar a ocorrência destes tipos de trincas é necessário evitar valores altos de dureza na ZAC e no MS. Para acompanhar as propriedades da solda, realizou-se o perfil de dureza, macrografias e análise metalográfica do material soldado. Este perfil foi comparado aos valores de dureza máxima na ZAC obtidos através das fórmulas de Yurioka, Terasaki ou Suzuki, por meio do Software Analisador de Soldabilidade (SOLDASOFT). Os resultados obtidos mostraram valores de microdurezas na região da ZAC e do MS bastante coerentes com os das microestruturas observadas e compatível com os modelos propostos, além de atender aos requisitos das normas de projeto do equipamento

Orientador: Vicente Afonso Ventrella / Co-orientador: Ruís Camargo Tokimatsu / Banca: Wyser José Yamakami / Banca: Angelo Caporalli Filho / Resumo: Conduziu-se um estudo da soldagem laser na condição "bead on plate" no aço inoxidável duplex UNS S 32205 na forma de chapas com 3,0 x 20 x 45 mm (A x L x P). Realizou-se 12 soldas em atmosfera de gás argônio com fluxo de gás de 15 l/min, diâmetro de feixe de 0,2 mm, ângulo de 90º, taxa de repetição de 9 Hz, velocidade de soldagem de 150 mm/min, profundidades de foco iguais a 1,0; 1,5 e 2,0 mm abaixo da superfície da peça e energia do pulso (Ep) fixada em 6,0 J. A variação de potência foi obtida variando as larguras temporais (Lt) em valores de 4, 6, 8 e 10 ms. Os resultados foram analisados com base na relação entre potência, geometria do cordão de solda, balanço de fases ferrita/austenita, dureza Vickers e análise química. Para revelação dos metais de solda utilizou-se reagentes Behara modificado e eletrolítico com solução oxálica 10%. As medidas de geometria (largura e profundidade) dos cordões de solda foram realizadas através de imagens obtidas através de câmera digital em um microscópio óptico comum. O processamento das imagens foi realizado através do programa "Image J", um software de edição de imagens de domínio público pautado na plataforma Java. Os maiores valores de largura e profundidade foram encontrados nos maiores valores de potência e o aumento do valor da posição focal acarretou em um aumento da variabilidade da média desses parâmetros geométricos. O valor do balanço ferrita/austenita para o metal base e metal de solda foi de 52/48 % e 70/30 % respectivamente. O valor médio da dureza para o metal base foi igual a 286 HV. Nos metais de solda e nas ZTAs a posição focal -1,5 mm apresentou os menores valores de dureza, independente da potência utilizada. A composição química dos elementos de liga não apresentou grandes variações entre os dados de fábrica e os obtidos para o metal base e o metal de solda / Abstract: We carried out a study of laser welding provided "bead on plate" in duplex stainless steel UNS S 32205 in the form of plates with 3,0 x 20 x 45 mm (H x W x D). 12 welds was performed in argon gas flow of 15 l/min, beam diameter 0,2 mm, angle of 90°, repetition rate of 9 Hz, welding speed of 150 mm / min, gas depths focus equal to 1,0; 1,5 and 2,0 mm below the surface of the workpiece and the pulse energy (Ep) set at 6,0 J. The power variation was obtained by varying the time width (Lt) at values of 4, 6, 8 and 10 ms. The results were analyzed based on the relationship between power, weld bead geometry, balance ferrite/austenite phases, Vickers hardness and chemical analysis. For structure revelation of the weld metals used both Behara modified and electrolyte with 10% oxalic solution reagents. Measures of geometry (width and depth) of the weld beads were made using images taken by digital camera on an ordinary optical microscope. Image processing was performed using the "Image J" program, a graphics editing software in the public domain lined on Java platform. The highest values of width and depth were found in higher values of power and increasing the value of the focal position resulted in an increase in the variability of the mean of these geometrical parameters. The balance sheet value of the ferrite/austenite for the base metal and weld metal was 52/48 % and 70/30% respectively. The average hardness for the base metal was equal to 286 HV. In weld metals and the ZTAs focal position -1.5 mm had the lowest hardness values, regardless of power used. The chemical composition of alloying elements did not show large variations between factory data and those obtained for the base metal and the weld metal / Mestre

Neste trabalho foi feito um estudo sobre técnicas numéricas de simulação de soldagem. O estudo aplica o Método dos Elementos Finitos como principal ferramenta de análise para este processo. São abordados processos populares na indústria metal/mecânica como a soldagem por arco elétrico, e por resistência elétrica. Uma revisão bibliográfica contendo diversas aplicações do uso deste tipo de simulação é inclusa e comentada. Incluindo aplicações como controle em tempo real do processo de soldagem e previsão de distorções. Um roteiro guia para execução de análises de soldas é desenvolvido, onde são mostrados os métodos utilizados atualmente e suas limitações. Comentários sobre a influência que as simplificações têm na análise são realizados. Por fim dois exemplos de simulação de soldagem são executados onde os resultados são comparados com dados experimentais e outras simulações da literatura. Foi concluído que aplicando as simplificações apropriadas, simulações de soldagem economicamente viáveis e fisicamente realistas são possíveis. / In this work, a study on modern techniques of welding simulation is done. The Finite Element Method is used as the main analysis tool for this process. Commonly used process like Resistance Spot Welding and Arc Welding are the main subject. Many applications of this kind of simulation are added and commented showing the many uses available to it. A guide showing stages and resources to be use and follow is included, remarks are made about its limitations to help others in achieving a successfully welding simulation. The influence of such simplifications on the results is pointed. For completeness, two examples using finite element analysis are made and the results are compared to experimental and numerical data found in the literature. It was concluded that using the right simplifications, it is possible to achieve an economically and fiscally accurate simulation.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Florestal, Programa de Pós-Graduação em Ciências Florestais, 2015. / A substituição de materiais não renováveis por aqueles à base de madeira é crucial para o desenvolvimento de uma sociedade sustentável. Assim, o desenvolvimento de técnicas e processos termo-hidro (TH) e termo-hidro-mecânico (THM) para madeira pode ser um fator chave neste contexto. O objetivo desse trabalho foi avaliar o uso e a viabilidade de processos TH e THM da madeira, visando melhorar a estabilidade dimensional e encontrar uma alternativa aos processos convencionais de colagem da madeira de Eucalyptus benthamii. Para tanto foi avaliado o efeito de três diferentes tratamentos térmicos nas propriedades da madeira de E. benthamii e verificada a resistência da soldagem sob diferentes parâmetros. Peças de madeira foram submetidas aos seguintes tratamentos: Plato®, Atmosfera inerte e Oléothermie. Para a caracterização do material tratado e não tratado foram determinadas as propriedades físicas (densidade básica, estabilidade dimensional, teor de umidade de equilíbrio, análise física da parede celular e molhabilidade), mecânicas (módulo de ruptura e módulo de elasticidade), colorimétricas (parâmetros colorimétricos L*, a*, b*, C e h*) e químicas (teor de extrativos, teor de lignina e polissacarídeos). Adicionalmente foi avaliada a resistência da soldagem da madeira, determinada por meio do ensaio de cisalhamento e da avaliação da porcentagem de falha na madeira. Além da resistência foram feitos perfis da densidade na linha de soldagem. O tratamento térmico Plato® melhorou a estabilidade dimensional, reduziu a molhabilidade, o módulo de ruptura e o módulo de elasticidade, e tornou a madeira mais escura. As principais alterações na composição química da madeira tratada nesse sistema foram a redução do teor de hemiceluloses e aumento do teor de extrativos. O tratamento térmico em atmosfera inerte melhorou a estabilidade dimensional, reduziu a molhabilidade e o módulo de ruptura, alterou a cor da madeira, tornando-a mais escura, e a composição química da mesma, com a diminuição dos teores de xilose, arabinose e extrativos. O tratamento térmico Oléothermie não afetou a estabilidade dimensional da madeira, no entanto, reduziu o teor de umidade de equilíbrio. Além disso, reduziu a molhabilidade, alterou a cor da madeira, tornando-a mais escura e a sua composição química, reduzindo o teor de xilose e aumentando a proporção de lignina e extrativos. A resistência média obtida na soldagem foi de 10,30 MPa com uma média de 100% de falha na madeira. A densidade na linha de soldagem foi superior ao da madeira, atingindo valores entre 700 e 800 kg/m3. Diante dos resultados obtidos, conclui-se que o processo de soldagem se mostrou viável para a junção de madeira de E. benthamii e que o tratamento térmico pode alterar as propriedades da madeira de E. benthamii, porém depende do método empregado. O tratamento térmico que proporcionou melhora na estabilidade dimensional, e o menor impacto no modulo de ruptura foi o tratamento realizado em atmosfera inerte. / The replacement of non-renewable material by wood-based material is crucial for the development of a sustainable society. Thus, the development of thermo-hydro and thermo-hydro-mechanical processing techniques might be a key factor in such a context. The goal of this study was to evaluate the usefulness and the viability of those processes, aiming to improve the dimensional stability and to find an alternative to the conventional Eucalyptus benthamii wood bonding processes. In order to accomplish that, the effect of heat treatment on the physical (density, dimensional stability, equilibrium moisture content, cell wall physical analysis and wettability), chemical (extractives, lignin and polysaccharides), mechanical (rupture and elasticity modules) and colorimetric (L*, a*, b*, C e h*) properties was evaluated by three different methods: Plato®, inert atmosphere and Oléothermie. The welding strength was also checked under three different sets of parameters. The strengths of the joints were measured in tension shear and through percentage of wood failure. Moreover, the density profile in welded interfaces was also tested. The Plato® treatment improved dimensional stability, decreased wettability, rupture and elasticity modules and made the wood darker. The main changes in chemical composition were the decrease of hemicellulose content and an increase of extractives. The inert atmosphere treatment improved dimensional stability, decreased wettability and the rupture module, changed wood color, making it darker and changed its chemical composition as well, decreasing xylose, arabinose and extractives values. The Oléothermie treatment did not affect dimensional stability. However, it decreased the equilibrium moisture content and wettability, made the wood darker and changed its chemical composition, decreasing the xylose value and increasing the lignin and extractives rates. The mean strength obtained in welding was 10,30 MPa with 100% wood failure. The welding interface density was superior than that of the wood, attaining maximal values between 700 and 800 kg/m3. Given the results, we conclude that the welding process proved feasible for E. benthamii wood joining and that the heat treatment can change its physical, mechanical, chemical and colorimetric properties, depending on the method employed.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-07-07Bitstream added on 2014-06-13T18:31:00Z : No. of bitstreams: 1 godoy_jm_me_guara.pdf: 5782795 bytes, checksum: f9a65ca23dd9a2c850fa9c6aa83f3a30 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / 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. / 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.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-08-17Bitstream added on 2014-06-13T20:35:19Z : No. of bitstreams: 1 gerlinneto_v_me_ilha.pdf: 3316220 bytes, checksum: 38f2eed06082bc165fba03b0915e908a (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O transporte ferroviário é um meio de transporte já consolidado na maior parte do mundo desde o início do século XIX. Atualmente o Brasil está reiniciando a construção de novas ferrovias e novos investimentos na área surgiram. Com vista nestas novas ferrovias, estudos sobre a caracterização mecânica e de mecânica da fratura dos trilhos se faz necessária e o estudo da tenacidade do material dos trilhos é um importante fator no conhecimento das propriedades dos trilhos. As ferrovias são construídas em linhas contínuas soldadas por um processo denominado caldeamento. Este trabalho teve como objetivo estudar a influência da junta soldada no comportamento à fratura do material de trilhos ferroviários do tipo TR-57. Por meio de ensaios de tração, fadiga por flexão rotativa, impacto Charpy instrumentado e de tenacidade à fratura foi feita a caracterização do material e análise das influências da junta soldada nas características de tenacidade à fratura dinâmica aparente e de tenacidade à fratura do material dos trilhos. Os resultados mostraram que o material dos trilhos segue uma tendência de queda da tenacidade a fratura na região da junta soldada, além de mostrar que o volume de material ensaiado tem uma grande importância na escolha dos ensaios a serem realizados para a caracterização / Rail transportation is an already worldwide consolidated means of transportation since the beginning of 19th century. Nowadays Brazil is restarting to build new railways and investments for the area are appeared. With this new railways, studies on the mechanical and fracture mechanics characteristics of rails are needed and the rail’s material toughness is an important factor on knowing rails properties. Railways are built in continuous welded lines by a welding process called flash-butt welding. This work has as objective to study the welded joint influence on the fracture toughness of the brazilian TR-57 rails material. Using traction, rotate bending fatigue, instrumented Charpy impact and fracture toughness tests the material characterization and the welded joint influence on the apparent dynamical fracture toughness and fracture toughness of the rail’s material. The results showed that the rail’s material followed a fall tendency of the fracture toughness inside the welded joint, and also showed that the tested material volume has a major influence on choosing the tests to be used for characterization

Neste trabalho foi feito um estudo sobre técnicas numéricas de simulação de soldagem. O estudo aplica o Método dos Elementos Finitos como principal ferramenta de análise para este processo. São abordados processos populares na indústria metal/mecânica como a soldagem por arco elétrico, e por resistência elétrica. Uma revisão bibliográfica contendo diversas aplicações do uso deste tipo de simulação é inclusa e comentada. Incluindo aplicações como controle em tempo real do processo de soldagem e previsão de distorções. Um roteiro guia para execução de análises de soldas é desenvolvido, onde são mostrados os métodos utilizados atualmente e suas limitações. Comentários sobre a influência que as simplificações têm na análise são realizados. Por fim dois exemplos de simulação de soldagem são executados onde os resultados são comparados com dados experimentais e outras simulações da literatura. Foi concluído que aplicando as simplificações apropriadas, simulações de soldagem economicamente viáveis e fisicamente realistas são possíveis. / In this work, a study on modern techniques of welding simulation is done. The Finite Element Method is used as the main analysis tool for this process. Commonly used process like Resistance Spot Welding and Arc Welding are the main subject. Many applications of this kind of simulation are added and commented showing the many uses available to it. A guide showing stages and resources to be use and follow is included, remarks are made about its limitations to help others in achieving a successfully welding simulation. The influence of such simplifications on the results is pointed. For completeness, two examples using finite element analysis are made and the results are compared to experimental and numerical data found in the literature. It was concluded that using the right simplifications, it is possible to achieve an economically and fiscally accurate simulation.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-16T20:51:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T13:41:51Z : No. of bitstreams: 1 180633.pdf: 9644318 bytes, checksum: 054ddfd9c35d7a53b6affcbbd51e0e67 (MD5)