Em geral, um problema importante em um sistema de soldagem robotizado, ou com manipuladores automáticos, é a necessidade de uma trajetória ser reprogramada quando a forma ou a posição das peças mudam. Como solução a esse problema é proposto um método que utiliza técnicas de visão computacional, para assim detectar a trajetória de soldagem em juntas de topo. O método deve ser dinâmico permitindo a identificação de juntas de topo com cantos não próximos, linhas não retas e tamanhos diferentes entre as peças, assim como apresentar robustez contra variáveis desfavoráveis do ambiente industrial como riscos nas peças ou no fundo e mudanças de luminosidade. A trajetória é detectada baseando-se na linha de bordas da imagem global e adicionalmente trabalha-se sobre duas características da linha de solda: distância quase constante entre linhas paralelas e pixels de linha de solda com menor intensidade de luminosidade que as bordas. Uma etapa é proposta para robustez do método sobre linha de bordas descontinuas e possíveis erros em ponto inicial e final de solda. O trabalho proposto é validado com distintas configurações de junta de topo, como com cantos de peças não coincidentes, linha de solda não reta e diferentes orientações de peças. Os pontos da trajetória de solda obtidos são comparados com uma linha de solda considerada ideal, resultando em uma média e desvio padrão geral inferiores à um valor de 0,5 mm. Uma validação experimental é realizada com uma solda executada por um robô industrial seguindo os pontos de solda detectados, com os resultados demostrando que o método efetivamente pode definir uma trajetória de solda para aplicações industriais robotizadas. / In general, one of the most important problems in a robotic welding system, or in automatic manipulations, is the requirement of a path trajectory to be reprogramed when the shape or the position of the welding pieces are changed. In order to detect the welding seam in butt joints, a method that makes use of computational vision techniques is proposed. The method needs to be dynamic against variation in the configuration of the pieces, so as curved or not straight seam lines, not coincident corners; beside of that, it must to present robustness against unfavorable variables of the industrial environment, so as scratches in the pieces or illumination changes. Two features of the welding line are taken into account to develop the method: almost constant distance between parallel seam lines and darker pixels in the center of the seam than in the borders. Moreover a robustness step is proposed over two weaknesses of the method: discontinuities in the edges of the welding line and possible errors in the location of the start and end welding points. The validation step of the method involves different configuration of butt joints, as pieces without corner being coincident, not straight welding line and different orientations. The points of the welding seam detected by the method, are compared against a set of welding points considered as an ideal set of points, getting as results a mean and standard deviation lower than ± 0.5 mm. An experimental test is carried out by an industrial robot that welds two pieces following the welding line points, with the results showing that the method can effectively define a welding trajectory for industrial robotics applications.

Orientador: Juno Gallego / Banca: Vicente Afonso Ventrella / Banca: Itamar Ferreira / Resumo: O processo de soldagem por Arco Submerso é um dos processos de soldagem mais importantes na fabricação de modernas estruturas de engenharia, utilizado na fabricação metálica como tubos, navios, perfis, vasos de pressão e trocadores de calor, diferencia-se dos demais processos de soldagem pela utilização de um fluxo granular composto basicamente de componentes minerais como óxidos e silicatos. Este fluxo é alimentado à região de solda proporcionando uma solda sem respingos, luminosidade e radiação, além de proteger a região de solda da oxidação atmosférica. As propriedades mecânicas dependem da microestrutura do metal de solda, neste sentido, estudos realizados demonstram que a microestrutura ferrita acicular possui uma ótima combinação entre resistência mecânica e tenacidade. Inclusões não metálicas presentes no metal de solda podem promover a formação da ferrita acicular durante a transformação de fase, no entanto há nucleação de outras microestruturas. A microestrutura ferrita acicular (AF) depende da composição e tamanho das inclusões não metálicas presentes no metal de solda. Estas inclusões são geralmente óxidos, silicatos que são formados durante o processo de soldagem. Algumas substâncias como a zircônia e zirconita são potenciais nucleadores da ferrita acicular, neste sentido adicionou-se no metal de base a zircônia, zirconita e alumina para análise de uma eventual participação destes aditivos na formação da microestrututura do metal de solda. .Os ensaios de soldagem foram realizados com controle e monitoramento dos parâmetros elétricos, visto que estes são fatores importantes na formação da geometria do cordão de solda. Os materiais utilizados como metal de base... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Submerged-Arc Welding (SAW) is one of the most important welding processes applied in the fabrication of modern engineering structures. During the deposition of molten steel, which is protected against oxidation by agglomerated flux layer, the microstructure of the weldment undergoes considerable changes because of the heating and cooling cycles directly related to the welding process were employed. Mechanical properties of welded joint can be improved by a well design welding microstructure. Some studies have shown that acicular ferrite provides an optimum combination of strength and toughness in steel weld metal. The flux formulations are prepared using mineral compounds, such as oxides and silicates, and it is possible to increase the content of acicular ferrite by higher quantity of intragranular nucleation sites. So, dispersed non-metallic inclusions can promote the formation of acicular ferrite during phase transformation, at the expense of other undesirable weld phases such as allotriomorphic and Widmanstätten ferrite. In experimental procedure ASTM A36 steel grade was used as a metal base, together AWS E70-S6 solid wire and a commercial active flux commonly applied for SAW processing. Bead on plate welding was performed in flat position and nominal heat input changed from 1.0 to 3.3 kJ/mm. Transverse sections of weld deposit were prepared according standard grinding (up to 1200-grit SiC paper) and polishing (1.0 æm alumina) methods, followed by moderate etching in 2% nital for optical microscopy (OM). So, it was possible to determine some important weld bead geometry parameters such as penetration, reinforcement and bead width. Using quantitative metallography techniques allowed that some microstructure features were determined too... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:52:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:02:36Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Em geral, um problema importante em um sistema de soldagem robotizado, ou com manipuladores automáticos, é a necessidade de uma trajetória ser reprogramada quando a forma ou a posição das peças mudam. Como solução a esse problema é proposto um método que utiliza técnicas de visão computacional, para assim detectar a trajetória de soldagem em juntas de topo. O método deve ser dinâmico permitindo a identificação de juntas de topo com cantos não próximos, linhas não retas e tamanhos diferentes entre as peças, assim como apresentar robustez contra variáveis desfavoráveis do ambiente industrial como riscos nas peças ou no fundo e mudanças de luminosidade. A trajetória é detectada baseando-se na linha de bordas da imagem global e adicionalmente trabalha-se sobre duas características da linha de solda: distância quase constante entre linhas paralelas e pixels de linha de solda com menor intensidade de luminosidade que as bordas. Uma etapa é proposta para robustez do método sobre linha de bordas descontinuas e possíveis erros em ponto inicial e final de solda. O trabalho proposto é validado com distintas configurações de junta de topo, como com cantos de peças não coincidentes, linha de solda não reta e diferentes orientações de peças. Os pontos da trajetória de solda obtidos são comparados com uma linha de solda considerada ideal, resultando em uma média e desvio padrão geral inferiores à um valor de 0,5 mm. Uma validação experimental é realizada com uma solda executada por um robô industrial seguindo os pontos de solda detectados, com os resultados demostrando que o método efetivamente pode definir uma trajetória de solda para aplicações industriais robotizadas. / In general, one of the most important problems in a robotic welding system, or in automatic manipulations, is the requirement of a path trajectory to be reprogramed when the shape or the position of the welding pieces are changed. In order to detect the welding seam in butt joints, a method that makes use of computational vision techniques is proposed. The method needs to be dynamic against variation in the configuration of the pieces, so as curved or not straight seam lines, not coincident corners; beside of that, it must to present robustness against unfavorable variables of the industrial environment, so as scratches in the pieces or illumination changes. Two features of the welding line are taken into account to develop the method: almost constant distance between parallel seam lines and darker pixels in the center of the seam than in the borders. Moreover a robustness step is proposed over two weaknesses of the method: discontinuities in the edges of the welding line and possible errors in the location of the start and end welding points. The validation step of the method involves different configuration of butt joints, as pieces without corner being coincident, not straight welding line and different orientations. The points of the welding seam detected by the method, are compared against a set of welding points considered as an ideal set of points, getting as results a mean and standard deviation lower than ± 0.5 mm. An experimental test is carried out by an industrial robot that welds two pieces following the welding line points, with the results showing that the method can effectively define a welding trajectory for industrial robotics applications.

O aporte térmico, ou imposição de calor, é uma das características com grande importância nos processos de soldagem, pois ela está diretamente relacionada com as propriedades mecânicas e as transformações metalúrgicas da junta soldada. Neste sentido, este trabalho propõe o projeto, a construção e a validação de um calorímetro com uma vazão contínua de água para avaliação do aporte térmico e da eficiência térmica em processos de soldagem a arco elétrico que seja de baixo custo, adaptável aos diferentes processos de soldagem, de simples operação e fácil movimentação. Foram realizados experimentos com três processos, sendo eles: soldagem a arco com gás de proteção e eletrodo consumível (GMAW – Gas Metal Arc Welding), soldagem a arco com eletrodo não consumível e gás de proteção (GTAW – Gas Tungsten Arc Welding) e soldagem ao arco submerso (SAW – Submerged Arc Welding). As atividades realizadas visam identificar o efeito sobre a eficiência térmica devido à variação de alguns dos parâmetros de soldagem bem como identificar características intrínsecas do calorímetro construído. Para o processo de soldagem GMAW verificou-se um rendimento médio do arco de 72,82%, com uma eficiência média de 71,10% especificamente para o processo GMAW com transferência metálica goticular e de 76,26% para transferência metálica por curto-circuito. O processo de soldagem GTAW apresentou uma eficiência térmica média de 68,44% e para o processo SAW foi observado um rendimento do arco de 91,05%. Os resultados obtidos se mostraram coerentes quando comparados aos valores reportados anteriormente por outros autores e também apresentaram uma boa repetitividade, sendo de 4,5% a maior diferença observada entre cordões de solda de um mesmo experimento. / Heat input is an important welding process characteristic since it is directly related to the mechanical properties and metallurgical transformations of the welded joint. This paper aims to present the project, construction and validation of a calorimeter with continuous water flow to evaluate the heat input and the thermal efficiency of arc welding processes. The proposed calorimeter shall have a low cost, versatile, easy to handle and to operate. Experiments were carried out with gas metal arc welding (GMAW), gas tungsten arc welding (GTAW) and submerged arc welding (SAW). These activities aimed to identify the effect that changes of certain welding parameters perform on the thermal efficiency and to identify intrinsic characteristics of the proposed calorimeter. For GMAW processes it was obtained a global thermal efficiency of 72.82%. For this process, the results were different according to the metal transfer: 71.10% for GMAW with spray transfer and 76.26% for GMAW with short circuit transfer. The average thermal efficiency obtained for the GTAW was of 68.44% and for the SAW process was of 91.05%. The experiments results showed to be consistent when compared to previously reported values by other authors and also showed good repeatability, where the large difference observed between weldments of the same experiment was of 4.5%.

Estudos anteriores mostraram que a soldagem de aço USI-SAC-50 com adição de pó metálico pode promover o aparecimento de microfases que interferem nas propriedades mecânicas. Este trabalho, teve o objetivo de estudar os efeitos de variações nos consumíveis, aporte de calor e do tratamento térmico pós-soldagem na diminuição ou eliminação das microfases. Chapas de aço USI-SAC-50 foram soldadas por arco submerso com adição de pó metálico utilizando-se fluxos de soldagem BX-200 e OK-1071,arames de soldagem EM-12K e EB-2 e aportes de calor de 4,8 kJ/mm e 3,6 kJ/mm. Tensão e corrente foram mantidas em 34 V e 600 A, respectivamente. Após a soldagem, metade das chapas foi submetida a um tratamento térmico de alívio de tensões a 580ºC por 1 h. Foram realizados ensaios mecânicos de dureza, tração a -10ºC e CTOD a -10ºC, assim como foram realizadas metalografias preto e branco e coloridas para identificação e quantificação de fases. As composições químicas obtidas nos cordões de solda foram adequadas para que a quantidade de ferrita acicular presente assegurasse as boas propriedades mecânicas. As mudanças na composição química, em relação à trabalhos anteriores, ocasionadas pela variação dos fluxo e as variações nos aportes de calor promoveram uma sensível diminuição na quantidade de microfase para faixa de 2,5 a 10%. Entre os cordões ensaiados para avaliação de CTOD aquele com maior teor de austenita retida apresentou um CTOD menor, mostrando a influência dessa fase sobre a tenacidade. Também o tratamento térmico de alívio de tensões contribuiu para a diminuição da quantidade de microfase para a faixa de 0 a 1,5%, sendo que a microfase restante apresentou uma forma esferoidal. / Previous studies showed that the welding of steel USI-SAC-50 with addition of metal powder can promote the appearing of one phase that interfere in the mechanical properties. This work had the objective of studying the effects of variations in the consumable ones, contribution of heat input and of the thermal treatment in the decrease or elimination of this phase. Plates of steel USI-SAC-50 were welded by submerged are weld with addition of metal powder being used welding fluxes BX-200 and OK-1071, welding wires EM-12K and EB-2 and heat inputs of 4,8 kJ/mm and 3,6 kJ/mm. Tension and current were maintained in 34 V and 600 A, respectively. After the welding, half of the plates was submitted to a thermal treatment of relief of tensions to 580ºC for 1 h. Mechanical tests of hardness, traction to -10ºC and CTOD to -10ºC were carried out, as well as black and white and colored metalographies were carried out for identification and quantification of phases. The chemical compositions obtained in the weld beads they were appropriate so that the amount of acicular ferrite present assured the good mechanical properties. The changes in the chemical composition, in relation to previous works, caused by the variation of the fluxes and the variations in the heat inputs they promoted a sensitive decrease in the amount of microphase for strip from 2,5 to 10%. The thermal treatment of relief of tensions also contributed to the decrease of the amount of microphase for the strip from 0 to 1,5%, and the remaining microphase presented a spherical shape.

O aporte térmico, ou imposição de calor, é uma das características com grande importância nos processos de soldagem, pois ela está diretamente relacionada com as propriedades mecânicas e as transformações metalúrgicas da junta soldada. Neste sentido, este trabalho propõe o projeto, a construção e a validação de um calorímetro com uma vazão contínua de água para avaliação do aporte térmico e da eficiência térmica em processos de soldagem a arco elétrico que seja de baixo custo, adaptável aos diferentes processos de soldagem, de simples operação e fácil movimentação. Foram realizados experimentos com três processos, sendo eles: soldagem a arco com gás de proteção e eletrodo consumível (GMAW – Gas Metal Arc Welding), soldagem a arco com eletrodo não consumível e gás de proteção (GTAW – Gas Tungsten Arc Welding) e soldagem ao arco submerso (SAW – Submerged Arc Welding). As atividades realizadas visam identificar o efeito sobre a eficiência térmica devido à variação de alguns dos parâmetros de soldagem bem como identificar características intrínsecas do calorímetro construído. Para o processo de soldagem GMAW verificou-se um rendimento médio do arco de 72,82%, com uma eficiência média de 71,10% especificamente para o processo GMAW com transferência metálica goticular e de 76,26% para transferência metálica por curto-circuito. O processo de soldagem GTAW apresentou uma eficiência térmica média de 68,44% e para o processo SAW foi observado um rendimento do arco de 91,05%. Os resultados obtidos se mostraram coerentes quando comparados aos valores reportados anteriormente por outros autores e também apresentaram uma boa repetitividade, sendo de 4,5% a maior diferença observada entre cordões de solda de um mesmo experimento. / Heat input is an important welding process characteristic since it is directly related to the mechanical properties and metallurgical transformations of the welded joint. This paper aims to present the project, construction and validation of a calorimeter with continuous water flow to evaluate the heat input and the thermal efficiency of arc welding processes. The proposed calorimeter shall have a low cost, versatile, easy to handle and to operate. Experiments were carried out with gas metal arc welding (GMAW), gas tungsten arc welding (GTAW) and submerged arc welding (SAW). These activities aimed to identify the effect that changes of certain welding parameters perform on the thermal efficiency and to identify intrinsic characteristics of the proposed calorimeter. For GMAW processes it was obtained a global thermal efficiency of 72.82%. For this process, the results were different according to the metal transfer: 71.10% for GMAW with spray transfer and 76.26% for GMAW with short circuit transfer. The average thermal efficiency obtained for the GTAW was of 68.44% and for the SAW process was of 91.05%. The experiments results showed to be consistent when compared to previously reported values by other authors and also showed good repeatability, where the large difference observed between weldments of the same experiment was of 4.5%.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:44:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:57:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 06907.pdf: 7394695 bytes, checksum: bde9c680792583e55f4754af5867fe98 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:52:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:02:36Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O câncer de próstata é um problema de saúde pública no Brasil, sendo a segunda causa de óbitos por câncer em homens, superado apenas pelo câncer de pulmão. Entre os possíveis tratamentos disponíveis para o câncer de próstata encontra-se a braquiterapia, onde, pequenas sementes contendo o radioisótopo 125I são implantadas na próstata. A semente consiste de uma cápsula de titânio selada de 0,8 mm de diâmetro externo e 4,5 mm de comprimento, contendo um fio de prata com 125I adsorvido. A soldagem por arco plasma é uma das técnicas viáveis para selagem, o equipamento tem um custo menor que o de outros processos. Constituem os objetivos deste trabalho o desenvolvimento e a validação do procedimento de selagem utilizando processo de soldagem plasma e a elaboração de rotinas para selagem segundo as Boas Práticas de Fabricação. O desenvolvimento do trabalho apresentou as seguintes fases: corte e limpeza do material, determinação dos parâmetros de soldagem, desenvolvimento de dispositivos para fixação do tubo de titânio durante o processo de soldagem, ensaios de validação de fontes seladas conforme norma ISO 2919 Sealed Radioactive Sources General Requirements and Classification, ensaios de estanqueidade conforme norma ISO 9978 Sealed Radioactive Sources Leakage Test Methods e ensaio metalográfico. O procedimento desenvolvido para a selagem das sementes de 125I mostrou-se eficiente, atendendo a todos os requisitos estabelecidos na norma ISO 2919. Os resultados apresentados neste trabalho possibilitaram a elaboração de rotinas de fabricação segundo as orientações apresentadas na resolução RDC nº 59 Boas Práticas de Fabricação de Produtos Médicos da ANVISA - Agência Nacional de Vigilância Sanitária. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Submitted by Pedro Silva Filho (pfsilva@ipen.br) on 2017-11-16T17:59:00Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2017-11-16T17:59:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Neste trabalho foram realizados experimentos de soldagem circunferencial em tubos de aço inoxidável super duplex UNS S32750, com diâmetros de 19,05 mm e 48,20 mm. Foram executadas soldas utilizando-se diversos parâmetros de soldagem num equipamento MIG com controle CMT&reg Cold Metal Transfer. Os cordões de solda foram avaliados por inspeção visual e dimensional, além dos ensaios de tração e microdureza Vickers, bem como a análise microestrutural em conjunto com análise de precipitação de fases, a qual foi realizada em acordo com a prática A da norma ASTM A923, e ensaio de corrosão conforme a prática A da norma ASTM G48 em conjunto com a norma ASTM A923. Os resultados indicaram que a soldagem do tubo com diâmetro de 19,05 mm apresentou cordão de solda com dimensões inaceitáveis conforme norma, tendo sido esta condição atribuída a utilização de um elevado diâmetro do arame para as condições (parâmetros) usadas de soldagem. A soldagem do tubo com diâmetro de 48,20 mm apresentou falta de penetração nas condições empregadas, quando soldado pelo processo CMT&reg convencional. No caso da utilização do CMT&reg combinado com arco pulsado, em condições que geraram maior aporte de calor durante a soldagem, assim obteve-se penetração total da junta e acabamento superficial adequado. Os resultados indicaram que a soldagem utilizando o processo CMT&reg combinado com arco pulsado, nas condições (parâmetros) empregados geraram bom acabamento superficial, aliado propriedades mecânicas compatíveis, atendendo exigências de normas, bem como uma microestrutura balanceada e alta resistência à corrosão. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP