Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-03-18T21:06:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 332922.pdf: 3410507 bytes, checksum: d7467bb6147cb8c861cdab971f3cc6a9 (MD5) Previous issue date: 2014 / Para melhor compreender a formação de falhas de solidificação e de porosidade na soldagem híbrida laser - GMAW de chapas de aço com grande espessura, foram feitos ensaios com variação de diâmetro do feixe laser, de potência do feixe laser, de metal de adição, de velocidade de soldagem e com oscilação transversal do feixe laser. Esses ensaios foram realizados utilizando-se uma fonte de laser de disco com 16 kW de potência máxima e duas tochas GMAW em chapas de aço alta resistência e baixa liga que atende ao grau de qualidade X70 da API 5L e depois foram avaliados através de imagens metalográficas e de raios-X. Acredita-se que a geometria do cordão de solda tem grande influência na formação de falhas de solidificação e esse trabalho investigou a relação que há entre uma protuberância no cordão de solda e a falha de solidificação, sugerindo ainda uma forma de medir a severidade dessa protuberância: o ângulo de alargamento da protuberância. Foi verificado também como os parâmetros supracitados influenciam o ângulo de alargamento da protuberância e a formação das falhas de solidificação. Duas novas explicações para a discrepância de resultados encontrados na literatura quanto à formação da falha de solidificação foram propostas. Por fim, analisou-se a porosidade encontrada nos cordões de solda através das imagens metalográficas e de raios-X para determinar as suas principais causas na soldagem híbrida laser - GMA de chapas grossas de aço API 5L X70.<br> / Abstract : To achieve a better understanding of the solidification flaw and porosity formation in hybrid laser - GMA welding of thick steel plates, tests were carried with varying laser beam width, laser beam power, filler metal, welding speed and with transverse beam oscillation. Those tests were carried using a 16 kW maximal power disk laser source and two GMAW torches on high strength low alloy steel plates that complies with the grade X70 from API 5L that were later analyzed through metallographic and X-ray imaging. It is believed that the weld seam geometry has a high influence on the solidification flaw formation and it was investigated in this work the relation between a bulge in the weld seam and the solidification flaw, introducing a new way to measure the severity of the bulge: the bulge widening angle. It was also verified how the aforementioned parameters influence the bulge widening angle and the solidification flaw formation. Two new explanations for the discrepancy found in the literature regarding the formation of the solidification flaws were proposed. Lastly, the porosity found in the weld seams was analyzed through the metallographic and X-ray images to determine its main causes in the hybrid laser - GMA welding of thick API 5L X70 steel plates.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-06-02T04:05:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014 / Para melhor compreender a formação de falhas de solidificação e de porosidade na soldagem híbrida laser - GMAW de chapas de aço com grande espessura, foram feitos ensaios com variação de diâmetro do feixe laser, de potência do feixe laser, de metal de adição, de velocidade de soldagem e com oscilação transversal do feixe laser. Esses ensaios foram realizados utilizando-se uma fonte de laser de disco com 16 kW de potência máxima e duas tochas GMAW em chapas de aço alta resistência e baixa liga que atende ao grau de qualidade X70 da API 5L e depois foram avaliados através de imagens metalográficas e de raios-X. Acredita-se que a geometria do cordão de solda tem grande influência na formação de falhas de solidificação e esse trabalho investigou a relação que há entre uma protuberância no cordão de solda e a falha de solidificação, sugerindo ainda uma forma de medir a severidade dessa protuberância: o ângulo de alargamento da protuberância. Foi verificado também como os parâmetros supracitados influenciam o ângulo de alargamento da protuberância e a formação das falhas de solidificação. Duas novas explicações para a discrepância de resultados encontrados na literatura quanto à formação da falha de solidificação foram propostas. Por fim, analisou-se a porosidade encontrada nos cordões de solda através das imagens metalográficas e de raios-X para determinar as suas principais causas na soldagem híbrida laser - GMA de chapas grossas de aço API 5L X70.<br> / Abstract : To achieve a better understanding of the solidification flaw and porosity formation in hybrid laser - GMA welding of thick steel plates, tests were carried with varying laser beam width, laser beam power, filler metal, welding speed and with transverse beam oscillation. Those tests were carried using a 16 kW maximal power disk laser source and two GMAW torches on high strength low alloy steel plates that complies with the grade X70 from API 5L that were later analyzed through metallographic and X-ray imaging. It is believed that the weld seam geometry has a high influence on the solidification flaw formation and it was investigated in this work the relation between a bulge in the weld seam and the solidification flaw, introducing a new way to measure the severity of the bulge: the bulge widening angle. It was also verified how the aforementioned parameters influence the bulge widening angle and the solidification flaw formation. Two new explanations for the discrepancy found in the literature regarding the formation of the solidification flaws were proposed. Lastly, the porosity found in the weld seams was analyzed through the metallographic and X-ray images to determine its main causes in the hybrid laser - GMA welding of thick API 5L X70 steel plates.

MIRANDA, E. C. Revestimentos de ligas de níquel depositados pelo processo plasma pó para aplicações na indústria do petróleo e gás. 2014. 149 f. Tese (Doutorado em Engenharia e Ciência de Materiais) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-02-20T17:34:28Z No. of bitstreams: 1 2014_tese_ecmiranda.pdf: 7944840 bytes, checksum: 5489be1570150ba5b642f77b22767ce5 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-02-24T16:47:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_tese_ecmiranda.pdf: 7944840 bytes, checksum: 5489be1570150ba5b642f77b22767ce5 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-24T16:47:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_tese_ecmiranda.pdf: 7944840 bytes, checksum: 5489be1570150ba5b642f77b22767ce5 (MD5) Previous issue date: 2014-01-31 / The aim of this study was to evaluate the operational characteristics (productivity, efficiency deposition, dilution of the weld bead geometry and cost) and metallurgical (microstructure, corrosion resistance, mechanical properties) of weld overlay with nickel-based alloys deposited by powder plasma process, applied internally in API pipes. Inconel 625 and Hastelloy C-276 nickel-based alloys were used. A preliminary study was conducted to understand the initial welding parameters and then a definitive study with simple deposition and applying Taguchi method was performed. The Taguchi method was used to select the best parameters of each factor of control in powder plasma welding using a short number of experiments. A study of overlapping passes to subsequent coatings definitive welding was performed. Analysis of geometric characteristics and dilution were performed in welded coatings, and a metallurgical characterization was accomplished using optical microscopy, scanning electron microscopy and EDX. Analysis mechanical properties of the coatings were performed by microhardness tests and it was performed analysis of corrosion resistance using the C method of standard ASTM G48-03. The results showed that the Taguchi method provided excellent selection of welding parameters for coatings. The coatings showed conditions welded to dilution levels low. The microstructure of the coatings welded with Inconel 625 alloy was composed of , with precipitation of secondary phases of the Laves type, rich in niobium, and titanium and niobium carbonitrides. The microstructure of the alloy Hastelloy C-276 was consisted of  with precipitation of secondary phases like  and P, both phases were rich in molybdenum. The mechanical properties the Hastelloy C -276 alloy showed higher levels of hardness compared to Inconel 625 alloy. The Hastelloy C-276 showed a Critical Pitting Temperature (TCP) at 60 °C. While Inconel 625 alloy exhibited a TCP, at 75 °C. / O objetivo deste trabalho foi avaliar as características operacionais (produtividade, eficiência de deposição, diluição, geometria do cordão de solda, custo) e metalúrgicas (microestrutura, resistência à corrosão, propriedades mecânicas) de revestimentos de ligas de níquel depositados pelo processo plasma pó aplicado internamente em tubos API. Foram utilizadas as ligas de níquel Inconel 625 e Hastelloy C-276. Inicialmente foi realizado um estudo preliminar para conhecer os parâmetros iniciais de soldagem. Em seguida, foi realizado um estudo definitivo com simples deposição, aplicando o Método Taguchi com intuito de selecionar os melhores parâmetros de cada fator de controle do processo de soldagem plasma pó em um número reduzido de experimentos. Posteriormente foi realizado um estudo de sobreposição de passes e então foi realizada a soldagem definitiva de revestimentos. Nos revestimentos soldados foram realizadas análises das características geométricas e diluição, além de uma caracterização metalúrgica com uso de microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura e análise de composição química por EDX. Ainda foram realizadas análises das propriedades mecânicas dos revestimentos por meio de ensaios de microdureza, bem como análise de resistência à corrosão através do método C da norma ASTM G48-03. Os resultados mostraram que o Método Taguchi proporcionou uma excelente seleção de parâmetros para soldagem de revestimentos. Alguns revestimentos soldados apresentaram baixos níveis de diluição. A microestrutura dos revestimentos soldados com a liga Inconel 625 foi constituída de uma matriz , com precipitação de fases secundárias tipo Laves, ricas em nióbio, e carbonitretos de titânio e nióbio. Já a microestrutura da liga Hastelloy C-276 foi constituída de uma matriz  com precipitação de fases secundárias P e , sendo esta última fase uma transformação parcial da fase P, e ambas as fases ricas em molibdênio. Em relação às propriedades mecânicas, a liga Hastelloy C-276 apresentou maiores níveis de dureza comparada com a liga Inconel 625. Já na resistência a corrosão dos revestimentos soldados, a liga Hastelloy C-276 apresentou uma Temperatura Crítica de Pite (TCP) em 60 °C. Enquanto a liga Inconel 625 apresentou uma TCP de 75 °C.

AGUIAR, W. M. Soldagem do aço ABNT 4140 sem tratamento térmico posterior. 2001. 85 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência de Materiais) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2001. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-04-11T18:36:56Z No. of bitstreams: 1 2001_dis_wmaguiar.pdf: 14285980 bytes, checksum: 1902447ac03786def475e221f1ad6270 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-04-11T18:37:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2001_dis_wmaguiar.pdf: 14285980 bytes, checksum: 1902447ac03786def475e221f1ad6270 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-04-11T18:37:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2001_dis_wmaguiar.pdf: 14285980 bytes, checksum: 1902447ac03786def475e221f1ad6270 (MD5) Previous issue date: 2001-03 / The welding procedure of the conventional steel AISI 4140 due to the formation of martensite in the heat affected zone by heat (HAZ), comprises a post-welding heat treatment to relieve stresses and improve the toughness of this zone. This thermal treatment often becomes impractical due to factors such as part size, and field repair cost. The technique of double-layer has been studied in order to avoid this thermal treatment and to ensure good mechanical properties of the welded part. The use of the technique of double-layer requires an appropriate relationship between the energy of welding of the layers, so that the second and refines the HAZ revina coarseness of the first, since in this region the possibility of formation of martensite is large because of its higher hardenability . In this work, we used a preliminary test called Higuchi allowing the choice of energy. Then welds were carried out in simple deposit and single layer in specimens quenched and tempered in order to assess the degree of refining and tempering provided by lateral passes. After this test, the specimens were welded and tempered using the double-layer and then through metallography and microhardness testing, evaluate the degree of refining and tempering porporcionados to use the technique of double layer. The welding together of a semi-V allowed the evaluation of the toughness of HAZ of the first layer by conducting the Charpy test. The results of this test showed that the energy absorbed by welded specimens, with the relations of welding energy (KJ / cm) of the first and second layer of 5/5 and 5/10, are similar to those of specimens with post-weld heat treatment and superior to the base metal and tempered resold, demonstrating the feasibility of the technique. / O procedimento de soldagem convencional do aço ABNT 4140, devido à formação de martensita na zona termicamente afetada pelo calor (ZAC), contempla um tratamento térmico pós-soldagem para aliviar as tensões e melhorar a tenacidade desta zona. Esse tratamento térmico, muitas vezes, se torna impraticável devido a alguns fatores como tamanho da peça, reparo no campo e custo. A técnica da dupla-camada tem sido pesquisada no sentido de se evitar este tratamento térmico e garantir boas propriedades mecânicas da peça soldada. O emprego da técnica da dupla-camada exige uma relação adequada entre as energias de soldagem das camadas, para que a segunda refina e revina a ZAC grosseria da primeira, pois, nesta região a possibilidade de formação de martensita é grande devido a sua maior temperabilidade. Neste trabalho, foi utilizado um ensaio preliminar chamado de teste de Higuchi que permitiu a escolha das energias. Em seguida foram realizadas soldagens em simples depósito e camada única em corpos de prova temperados e revenidos com o objetivo de avaliar o grau de refino e revenimento proporcionado pelos passes laterais. Após este ensaio, foram soldados corpos de prova temperados e revenidos utilizando-se a dupla-camada para depois, através do ensaio de microdureza e metalografia, avaliar o grau de refino e revenimento porporcionados pelo uso da técnica de dupla camada. A soldagem de uma junta semi-V permitiu a avaliação da tenacidade da ZAC da primeira camada através da realização do ensaio Charpy. Os resultados deste ensaio mostraram que as energias absorvidas por corpos de prova soldados, com as relações de energias de soldagem (KJ/cm) da primeira e segunda camada de 5/5 e 5/10, são semelhantes as dos corpos de prova com o tratamento térmico pós-soldagem e superior a do metal base temperado e revendido, mostrando a viabilidade de técnica.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-06-27T04:12:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 347848.pdf: 6754404 bytes, checksum: 3a669473426f414fb5fc1835e8746dcb (MD5) Previous issue date: 2016 / No âmbito dos processos de soldagem, a capacidade inerente do ser humano de perceber erros e atuar para corrigi-los torna segura a adoção de processos manuais. Por outro lado, a produtividade destes processos já não é mais compatível com as exigências do mundo atual. O desenvolvimento de equipamentos com implementações que aumentem o grau de automatização e reduzam a influência do operador têm sido um requisito para a busca contínua da melhoria da produtividade. Situação diferente ocorre no Brasil, cuja indústria se caracteriza pelos elevados custos de mão de obra, decorrentes da baixa produtividade, que dificilmente alcança o nível obtido no contexto internacional. No campo da soldagem, melhorias em termos de produtividade vêm sendo conseguidas por países com grande desenvolvimento industrial que souberam elevar o nível de produção por trabalhador utilizando dois princípios básicos: o investimento em equipamentos e o estudo de novas técnicas aliadas a procedimentos de soldagem. Em vista disto, o presente trabalho tem como objetivo geral o desenvolvimento de técnicas para a realização da soldagem TIG orbital de tubos que resultem no aumento da produtividade, visando aplicações do setor de petróleo e gás. Fazem parte do trabalho não somente a definição de procedimentos de soldagem, mas também a realização de melhorias no equipamento, utilizando uma versão do processo TIG com alimentação dinâmica de arame. Neste caso, a alimentação do arame é feita automaticamente, mas de forma análoga às ações de um soldador, com a introdução de um movimento de avanço e recuo em frequência próxima de 1Hz. Para isto, foi desenvolvido um novo modelo de cabeçote alimentador capaz de sincronizar a movimentação do arame com o estágio de pulsação da corrente, um sistema de medição da velocidade de alimentação, e um dispositivo direcionador. Na etapa de caracterização do processo, ensaios comparativos entre a alimentação contínua e dinâmica de arame foram realizados, com avaliação da variação do gradiente térmico em função de diferentes frequências de oscilação. Em seguida, deu-se início aos ensaios de soldagem orbital em seções de tubos de aço ASTM-A139 Grau D, com diâmetro de 16? (406,4 mm) e espessura de 15 mm. Os procedimentos propostos enfatizaram o aumento da produtividade do passe de raiz, com a adoção de umchanfro tipo ?U?, com 3 mm de ?nariz?, maior que o utilizado usualmente, de 2 mm. Como resultado, obteve-se penetração total ao longo de 180°, com velocidade média de soldagem de 27,8 cm/min, valor este que é bastante superior aos 10 cm/min do processo TIG com alimentação contínua, e similar à verificada no MIG/MAG, cujo valor médio é de 29,5 cm/min. A dimensão média da solda (altura da área fundida) foi de 4,5 mm, também maior se comparada às dos demais processos (2,9 mm do MIG/MAG e 2,8 mm do TIG convencional). A relação de equilíbrio entre velocidade de alimentação e potência não é um requisito para a estabilidade, o que permitiu adicionar pouco material com o intuito de favorecer a penetração. Os resultados obtidos demonstraram o potencial da versão desenvolvida sob o ponto de vista de produtividade. No entanto, foi constatado o fato de que algumas juntas não cumpriram todos os critérios prescritos pelas normas internacionais de forma repetitiva. Na posição sobre cabeça (8h, 7h e 6h) identificou-se a presença de algumas descontinuidades como concavidade e mordedura. Em função disto, tendo em vista o grande potencial sob o aspecto de produtividade na aplicação de soldagem orbital, entende-se ser oportuno dar sequência ao aprimoramento do processo em outros trabalhos de pesquisa, de forma a superar as limitações observadas até o presente momento.<br> / Abstract : Regarding welding processes, human ability to detect errors and correct them enables manual process execution. On the other hand, productivity is no longer compatible to new world requirements. The development of welding equipments with higher automation level and less operator dependence have been crucial for continuous improvement of productivity. A different scenario is found in Brazil. Its industry has high labor costs due to low productivity, which rarely reaches international levels. In the welding field, productivity have been accomplished in countries with high industrial development. They have raised output per worker through two basic principles: equipments and new techniques combined with welding procedures. Because of this, the main objective of this work is to develop techniques for orbital TIG welding focused on productivity increase in the oil and gas sector. The work covers procedure specifications as well as equipment upgrade, using a TIG process with dynamic wire feeding. In this case, there is an automatic feeding that mimics welder operation, with a forward and backward movement near 1 Hz. We developed a new model of wire feeder, able to synchronize wire movement with current pulse. In the characterization phase, comparative tests were executed between continuous and dynamic wire feeding, with thermal gradient evaluation as a function of oscillation frequency. Then, orbital welding tests were performed in pipe sections of ASTM-A139 Grade D, with 16? diameter (406,4 mm) and 15 mm thickness. Productivity increase of root pass was emphasized through ?U? geometry bevel and ?nose? thickness of 3 mm, greater the usual one of 2 mm. The results show that penetration was reached over 180°, with average welding speed of 27,8 cm/min, better than 10 cm/min from TIG process with continuous feeding, and similar to MIG/MAG, which average value is 29,5 cm/min. Average weld dimension (fusion zone height) was 4,5 mm, also greater than other processes (2,9 mm from MIG/MAG and 2,8 mm from continuous feeding TIG). The balance between feed speed and power is not required for process stability, and allowed less material deposition to favor penetration. The above outcomes showed considerable potential from productivity perspective. However, we noted that some joints did not satisfy all requirements prescribed in international standards repetitively. Inoverhead position (8h, 7h e 6h), there were some discontinuities such as concavity and undercut. Therefore, taking into account the great orbital welding potential to increase productivity, is convenient to start process upgrade through new research projects to overcome present limitations.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014. / Submitted by Gesmar Kingeski Barbosa null (gesmar.k@ufsc.br) on 2017-11-14T15:48:05Z No. of bitstreams: 1 PEMC1582-D.pdf: 3410507 bytes, checksum: d7467bb6147cb8c861cdab971f3cc6a9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-14T15:48:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PEMC1582-D.pdf: 3410507 bytes, checksum: d7467bb6147cb8c861cdab971f3cc6a9 (MD5) Previous issue date: 2014 / Para melhor compreender a formação de falhas de solidificação e de porosidade na soldagem híbrida laser - GMAW de chapas de aço com grande espessura, foram feitos ensaios com variação de diâmetro do feixe laser, de potência do feixe laser, de metal de adição, de velocidade de soldagem e com oscilação transversal do feixe laser. Esses ensaios foram realizados utilizando-se uma fonte de laser de disco com 16 kW de potência máxima e duas tochas GMAW em chapas de aço alta resistência e baixa liga que atende ao grau de qualidade X70 da API 5L e depois foram avaliados através de imagens metalográficas e de raios-X. Acredita-se que a geometria do cordão de solda tem grande influência na formação de falhas de solidificação e esse trabalho investigou a relação que há entre uma protuberância no cordão de solda e a falha de solidificação, sugerindo ainda uma forma de medir a severidade dessa protuberância: o ângulo de alargamento da protuberância. Foi verificado também como os parâmetros supracitados influenciam o ângulo de alargamento da protuberância e a formação das falhas de solidificação. Duas novas explicações para a discrepância de resultados encontrados na literatura quanto à formação da falha de solidificação foram propostas. Por fim, analisou-se a porosidade encontrada nos cordões de solda através das imagens metalográficas e de raios-X para determinar as suas principais causas na soldagem híbrida laser - GMA de chapas grossas de aço API 5L X70. / Abstract : To achieve a better understanding of the solidification flaw and porosity formation in hybrid laser - GMA welding of thick steel plates, tests were carried with varying laser beam width, laser beam power, filler metal, welding speed and with transverse beam oscillation. Those tests were carried using a 16 kW maximal power disk laser source and two GMAW torches on high strength low alloy steel plates that complies with the grade X70 from API 5L that were later analyzed through metallographic and X-ray imaging. It is believed that the weld seam geometry has a high influence on the solidification flaw formation and it was investigated in this work the relation between a bulge in the weld seam and the solidification flaw, introducing a new way to measure the severity of the bulge: the bulge widening angle. It was also verified how the aforementioned parameters influence the bulge widening angle and the solidification flaw formation. Two new explanations for the discrepancy found in the literature regarding the formation of the solidification flaws were proposed. Lastly, the porosity found in the weld seams was analyzed through the metallographic and X-ray images to determine its main causes in the hybrid laser - GMA welding of thick API 5L X70 steel plates.

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.

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.

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.

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