Pelo processo MIG/MAG foram efetuados depósitos de solda utilizando-se várias misturas de proteção, envolvendo argônio, oxigênio e dióxido de carbono, visando verificar a influência do gás sobre as propriedades mecânicas do metal de solda de baixo carbono. Posteriormente, mediante nova série de soldas, foi estudado o efeito destes gases nas taxas de deposição do processo e na geometria do cordão. Com o objetivo de obter-se dados confiáveis, construiu-se um dispositivo destinado à mecanização do processo de soldagem. Foi possível, desta forma, analisar-se unicamente o efeito do gás nos experimentos. Os resultados indicaram que misturas com menores quantidades de 02 e CO2 possibilitaram valores mais elevados de tenacidade, tanto a altas como a baixas temperaturas, provavelmente devido aos reduzidos teores de oxigênio no metal de solda e à presença de uma maior quantidade de ferrita acicular. No tocante à resistência à tração, escoamento e alongamento, não foram constatadas diferenças substânciais pela variação do gás de proteção. Igualmente nas taxas de deposição do processo, não tivemos alterações de significado. No estudo da geometria do cordão de solda, verificou-se que o gás de proteção provocou variações, destacando-se, porém, que misturas envolvendo dióxido de carbono e oxigênio (4 a 15%) podem garantir maior penetração. / Weld deposits were nade with MIG/MAG process using some shielding gas mixtures with different contents of argon, oxygen and carbon dioxide. They were used to investigate the gases influence on mechanical properties of low carbon steel weld metal. After that, weld beads were deposited to study the effect of theses mixtures on the weld shape and penetration patterns. In order to evaluate only the effect of shielding gas, the deposits were made using an automatic welding machine. The results indicated that mixtures with low quantities of 02 and CO2 produce weld metals with higher toughness at high and low temperatures. Probably it was due to the low contents of oxygen in weld metal and the great amount of acicular ferrite. There was practically no differences in ultimate tensile strenght, yield strenght and alongation by changing the shielding gas. Also, the tests indicate that deposition rates were similar. It was noted that the gas affected the shape of weld bead and penetration patterns. Mixtures with carbon dioxide and oxygen (4 to 15%) improved the penetration.

Os processos de soldagem evoluíram muito nas últimas décadas. Com novas demandas para a indústria, surgimento de materiais mais avançados e com a criticidade dos processos manuais convencionais, o estudo volta-se para os processos de soldagem utilizando o método de fricção. No Brasil a soldagem por fricção ainda é pouco estudada. Os equipamentos existentes praticamente são em sua maioria importados e servem para uma demanda específica na indústria. A construção de uma máquina para estudos e pesquisa nesta área da soldagem é de grande importância para a evolução dos processos, na descoberta de novos métodos de união de materiais e principalmente gerando tecnologia independente de fontes externas. Nas instalações do Laboratório de Metalurgia Física (LAMEF) foi construída uma máquina com grande capacidade de força para soldagem por fricção, principalmente com pino consumível, onde é possível controlar as principais variáveis envolvidas no processo, contribuindo com a pesquisa neste setor. O objetivo deste trabalho é a validação da máquina de soldagem para estudos de soldagem por fricção, comprovando a sua eficiência através de repetitividade e possibilidade de reprodução dos parâmetros das soldas realizadas. Para isso, foi criado um programa para a realização da soldagem. Em uma segunda etapa foram efetuadas as modificações necessárias, variáveis de controle e parâmetros da soldagem, analisando os resultados das propriedades mecânicas e metalúrgicas dos materiais processados. Foram utilizados pinos consumíveis em chapas espessas utilizando variação na força de soldagem para verificação do efeito de preenchimento da solda, análises de consumo de material, verificação de dureza, metalografias, aquisição de temperatura e testes de dobramento. Para realizar aquisição da temperatura de soldagem foram utilizados dois métodos. No primeiro foram produzidas amostras nas quais foram medidas suas temperaturas durante a soldagem através de termopares inseridos na base. O segundo método foi com a aquisição da temperatura da rebarba através de termopares e com pirômetro ótico. Os resultados dos testes com a temperatura, metalografia, dobramento e a dureza encontrada na interface de soldagem foram correlacionados com os parâmetros utilizados. Além dos testes com pinos processados em chapas, foram realizadas soldagens em outras geometrias, de modo a testar a capacidade da máquina e prever modificações nas quais serão possíveis estudos de novas técnicas. / The welding processes have evolved greatly over the last decades. With new needs of modern industry, the arise of advanced materials and the criticality of the conventional manual processes, the research turns to welding using friction methods. In Brazil, friction welding is still not properly explored. Essentially all existing equipment are mostly imported and used for a specific demand in the industry. The construction of a machine for research in this welding area is of great importance for the evolution of the process, the development of new methods of joining materials and mainly to generate national technology independent of external sources. A high load capacity machine was built at the Physical Metallurgy Laboratory (LAMEF) of the Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS). The main variables involved in the process can be controlled, contributing to researches in this field. The objective of this work is the validation of the welding machine by evaluating its repeatability. A program was developed to grant the possibility of reproducing the parameters of each welding process. In a second stage, the influence of the control variables and welding parameter were taken into account by analyzing the mechanical and metallurgical properties of the processed material. Consumable pins were processed against thick metal sheets varying the welding force to evaluate the effect on filling, deposition rate, hardness, metallography, temperatures cycle and bending tests. Two methods were used to register the welding temperatures. In the first one, the base specimens were instrumented with thermocouples. In the second one, thermocouples and an optic pyrometer were used to register the temperature at the flash. The results of the temperature tests, metallography, bending tests and bondingline hardness data were correlated with the welding parameters. Besides the pin-sheet base combination, other geometries were welded, in a way to test the equipment capacity and look forward modifications that will provide new joining techniques.

Nesse trabalho, foram pesquisados os efeitos do nível de porosidade do cordão de solda e o ângulo da aplicação da carga, sobre as propriedades mecânicas da junta soldada. As soldas foram realizadas utilizando o processo a arco com proteção por gás e eletrodo consumível, continuamente alimentado -por simplicidade doravante denominado MIG ("Metal Inert Gas") e juntas tipo "V" simples em chapas de alumínio tipo 5083-0 com 8 mm de espessura, usando como metal de adição um arame de 1,2 mm de diâmetro tipo 5183, argônio como gás de proteção e energia de soldagem constante. As juntas apresentavam quatro ângulos distintos em relação à direção perpendicular à aplicação da carga, isto é: 0, 15, 30 e 45 graus. Para cada ângulo, quatro diferentes misturas gasosas (resultando quatro níveis de porosidade) foram utilizadas. A partir dos ensaios realizados, as seguintes conclusões podem ser obtidas para os diferentes níveis de porosidade e ângulos de carregamento empregados: (a) A resistência à tração e ductilidade foram significativamente afetadas pelos níveis de porosidade, enquanto o limite de escoamento não sofreu alteração sensível. (b) Não se obteve uma boa correlação entre os valores reais (medidos) de nível de porosidade e aqueles resultantes da análise radiográfica. (c) Quando o nível de porosidade no metal de solda aumenta, para um mesmo ângulo de aplicação da carga, a ductilidade e a resistência à tração diminuem. Em relação ao projeto de juntas soldadas, a conclusão mais importante obtida é a seguinte: para um mesmo nível de porosidade, a ductilidade e a resistência à tração aumentam com o ângulo do cordão em relação à aplicação da carga, isto é, estas propriedades mecânicas atingem seu valor máximo quando este ângulo é de 45° (no intervalo entre 0º e 45º). / Research has been performed to study both the effects of porosity and loading angle, on the tensile strength of aluminium joints. Metal Inert Gas (MIG) V-groove butt welds were made on 8mm thick aluminium alloy 5083-0, using a 1.2mm diameter 5183 fill e r metal, argon as shielding gas, and a constant heat input. Those joints were welded at four distinct angles, i. e., 0°, 15°, 30°, and 45º, between their axis, and the right direction to the tensile test applied load. Furthermore, a set of four weld metal porosity levels were produced for each angle. From the test results, and for the porosity levels and loading angles ranges analyzed in this work, the following main conclusions can be draft: (a) Weld metals ultimate tensile strength and ductility were markedly affected by porosity level, while yield strength was only slightly affected. ( b) There is not a good correlation between the actual (measured) weld metal porosity level, and that taken from radiography. (c) As weld metal porosity level increases, for the same loading angle, ductility and ultimate tensile strength decrease. Concerning weldment design, perhaps the most important conclusion is: for the same porosity level, weld metal ductilíty and ultimate tensile strength increase with the loading angle, i.e., those mechanical properties have a maximum when this angle is 45° (in the 0°-45° range).

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.

Pelo processo MIG/MAG foram efetuados depósitos de solda utilizando-se várias misturas de proteção, envolvendo argônio, oxigênio e dióxido de carbono, visando verificar a influência do gás sobre as propriedades mecânicas do metal de solda de baixo carbono. Posteriormente, mediante nova série de soldas, foi estudado o efeito destes gases nas taxas de deposição do processo e na geometria do cordão. Com o objetivo de obter-se dados confiáveis, construiu-se um dispositivo destinado à mecanização do processo de soldagem. Foi possível, desta forma, analisar-se unicamente o efeito do gás nos experimentos. Os resultados indicaram que misturas com menores quantidades de 02 e CO2 possibilitaram valores mais elevados de tenacidade, tanto a altas como a baixas temperaturas, provavelmente devido aos reduzidos teores de oxigênio no metal de solda e à presença de uma maior quantidade de ferrita acicular. No tocante à resistência à tração, escoamento e alongamento, não foram constatadas diferenças substânciais pela variação do gás de proteção. Igualmente nas taxas de deposição do processo, não tivemos alterações de significado. No estudo da geometria do cordão de solda, verificou-se que o gás de proteção provocou variações, destacando-se, porém, que misturas envolvendo dióxido de carbono e oxigênio (4 a 15%) podem garantir maior penetração. / Weld deposits were nade with MIG/MAG process using some shielding gas mixtures with different contents of argon, oxygen and carbon dioxide. They were used to investigate the gases influence on mechanical properties of low carbon steel weld metal. After that, weld beads were deposited to study the effect of theses mixtures on the weld shape and penetration patterns. In order to evaluate only the effect of shielding gas, the deposits were made using an automatic welding machine. The results indicated that mixtures with low quantities of 02 and CO2 produce weld metals with higher toughness at high and low temperatures. Probably it was due to the low contents of oxygen in weld metal and the great amount of acicular ferrite. There was practically no differences in ultimate tensile strenght, yield strenght and alongation by changing the shielding gas. Also, the tests indicate that deposition rates were similar. It was noted that the gas affected the shape of weld bead and penetration patterns. Mixtures with carbon dioxide and oxygen (4 to 15%) improved the penetration.

Os processos de soldagem evoluíram muito nas últimas décadas. Com novas demandas para a indústria, surgimento de materiais mais avançados e com a criticidade dos processos manuais convencionais, o estudo volta-se para os processos de soldagem utilizando o método de fricção. No Brasil a soldagem por fricção ainda é pouco estudada. Os equipamentos existentes praticamente são em sua maioria importados e servem para uma demanda específica na indústria. A construção de uma máquina para estudos e pesquisa nesta área da soldagem é de grande importância para a evolução dos processos, na descoberta de novos métodos de união de materiais e principalmente gerando tecnologia independente de fontes externas. Nas instalações do Laboratório de Metalurgia Física (LAMEF) foi construída uma máquina com grande capacidade de força para soldagem por fricção, principalmente com pino consumível, onde é possível controlar as principais variáveis envolvidas no processo, contribuindo com a pesquisa neste setor. O objetivo deste trabalho é a validação da máquina de soldagem para estudos de soldagem por fricção, comprovando a sua eficiência através de repetitividade e possibilidade de reprodução dos parâmetros das soldas realizadas. Para isso, foi criado um programa para a realização da soldagem. Em uma segunda etapa foram efetuadas as modificações necessárias, variáveis de controle e parâmetros da soldagem, analisando os resultados das propriedades mecânicas e metalúrgicas dos materiais processados. Foram utilizados pinos consumíveis em chapas espessas utilizando variação na força de soldagem para verificação do efeito de preenchimento da solda, análises de consumo de material, verificação de dureza, metalografias, aquisição de temperatura e testes de dobramento. Para realizar aquisição da temperatura de soldagem foram utilizados dois métodos. No primeiro foram produzidas amostras nas quais foram medidas suas temperaturas durante a soldagem através de termopares inseridos na base. O segundo método foi com a aquisição da temperatura da rebarba através de termopares e com pirômetro ótico. Os resultados dos testes com a temperatura, metalografia, dobramento e a dureza encontrada na interface de soldagem foram correlacionados com os parâmetros utilizados. Além dos testes com pinos processados em chapas, foram realizadas soldagens em outras geometrias, de modo a testar a capacidade da máquina e prever modificações nas quais serão possíveis estudos de novas técnicas. / The welding processes have evolved greatly over the last decades. With new needs of modern industry, the arise of advanced materials and the criticality of the conventional manual processes, the research turns to welding using friction methods. In Brazil, friction welding is still not properly explored. Essentially all existing equipment are mostly imported and used for a specific demand in the industry. The construction of a machine for research in this welding area is of great importance for the evolution of the process, the development of new methods of joining materials and mainly to generate national technology independent of external sources. A high load capacity machine was built at the Physical Metallurgy Laboratory (LAMEF) of the Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS). The main variables involved in the process can be controlled, contributing to researches in this field. The objective of this work is the validation of the welding machine by evaluating its repeatability. A program was developed to grant the possibility of reproducing the parameters of each welding process. In a second stage, the influence of the control variables and welding parameter were taken into account by analyzing the mechanical and metallurgical properties of the processed material. Consumable pins were processed against thick metal sheets varying the welding force to evaluate the effect on filling, deposition rate, hardness, metallography, temperatures cycle and bending tests. Two methods were used to register the welding temperatures. In the first one, the base specimens were instrumented with thermocouples. In the second one, thermocouples and an optic pyrometer were used to register the temperature at the flash. The results of the temperature tests, metallography, bending tests and bondingline hardness data were correlated with the welding parameters. Besides the pin-sheet base combination, other geometries were welded, in a way to test the equipment capacity and look forward modifications that will provide new joining techniques.

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

Orientador: Antonio Celso Fonseca de Arruda / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-14T16:05:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Neves_MauricioDavidMartinsdas_M.pdf: 4572849 bytes, checksum: 63f095dd94b6022a5608dce36d57123e (MD5) Previous issue date: 1986 / Resumo: O presente trabalho descreve a obtenção de varetas combustíveis, com encamisamento de aços inoxidáveis austeníticos, para reatores nucleares. Dois aspectos foram abordados com maior ênfase: a) obtenção e qualificação dos tubos de aço inoxidável AISI 304 e 304 L; b) soldagem circunferencial das extremidades dos tubos aos tampões do mesmo material e qualificação das soldas. Os tubos, com dimensões características especiais, foram obtidos por trefilação com mandril fixo. Foram obtidos tubos de aço 304 e 304 L, com e sem costura. Os tubos apresentram precisão dimensional, rugosidade superficial, propriedades mecânicas e características microestruturais adequadas. Não se constatou diferenças dignas de menção entre as propriedades dos tubos com costura e dos tubos sem costura.O processo de soldagem utilizado foi o TIG ( "Tungsten Inert Gas" ). Foram estudados os seguintes parâmetros de soldagem: gás de proteção (argônio e hélio); corrente de soldagem; velocidade de rotação do tubo; comprimento de arco posicionamento do eletrodo e vazão de gás. Foi desenvolvida uma câmara de soldagem, com atmosfera protetora, visando diminuir a oxidação superficial e a zona afetada pelo calor. As soldas foram avaliadas com auxílio de ensaios destrutivos (pressurização até arrebentamento, levantamento de perfis de microdureza e análise metalográfica) e não destrutivos (inspeção visual, exame dimensional, radiografia e vazamento de hélio).Em função dos resultados obtidos são sugeridos dois ciclos de soldagem: um para argônio e outro para hélio. As modificaçôes microestruturais, causadas pela soldagem, foram estudadas minuciosamente. A utilização de tubos, previamente encruados, permitiu a identificação e o estudo por meio de microscópia ótica e medidas de microdureza das várias regiões, são elas: zona de fusão; zona afetada pelo calor (região de crescimento de grão, região total e parcialmente recristalizada) e, finalmente zona não afetada pelo calor. Foram estabelecidas algumas relações entre parâmetros de soldagem e fenômenos metalúrgicos, tais como: solidificação; recuperação; recristalização; crescimento de grão e precipitação, que ocorrem durante o processo. / Abstract: This work describes the obtainment af austenitic stainless steel clad fuel rods for nuclear reactors. Two aspects have been emphasized: a) obtainment and qualification of AISI 304 and 304 L stainless steel tubes; b) the circumferential welding of pipe ends to end plugs of the same alloy followed by qualification of the welds. Tubes with special and characteristic dimensions were obtained by set mandrel drawing. Both, seamed and seamless tubes af 304 and 304 L were obtained.The dimensional accuracy, surface roughness, mechanical properties and microestructural characteristics of the tubes were found to be adequate. The differences in the properties of the tubes with and without seams were found to be insignificant. The TIG pracess of welding was used. The influence of various welding parameters were studied: shielding gas (argon and helium), welding current, tube rotation speed, arc length, electrode position and gas flow. An inert gas welding chamber was developed and constructed with the aim of reducing surface oxidation and the heat affected zone. The welds were evaluated with the aid of destructive tests (burst-test, microhardness profile determination and metallographic analysis) and non destructive tests (visual inspection, dimensional examination, radiography and helium leak detection). As a function of the results obtained, two different welding cycles have been suggested; one for argon and another for helium. The changes in the microstruture caused by welding have been studied in greater detail. The utilization of work hardened tubes, permited the identification by optical microscopy and microhardness measurements, of the different zones: weld zone; heat affected zone (region of grain growth, region of total and partial recrystallization) and finally, the zone not affected by heat. Some correlations between the welding parameters and metallurgical phenomena such as: solidification, recovery, recrystallization, grain growth and precipitation that occurred during the process have been established. / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

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.