Techn. Hochsch., Diss., 2005--Aachen.

O principal objetivo deste trabalho foi o estabelecimento de “envelopes operacionais” para a soldagem pelo processo MAG robotizado, ou seja, foram detalhadamente investigados intervalos admissíveis, nos quais os parâmetros operacionais podem ser alterados sem que sejam produzidos defeitos no cordão de solda devidos ao procedimento, para as condições experimentais escolhidas. Desta forma, a soldagem MAG robotizada foi realizada sobre juntas de filete na posição plana, usando fonte de potência inversora com curva característica tensão constante, em corrente contínua eletrodo positivo (CCEP). O metal base foi um aço estrutural de alta resistência mecânica e o eletrodo classificado como AWS ER70S-6. Foram empregadas diversas combinações de parâmetros de soldagem (tensão, intensidade da corrente, velocidade de soldagem) e gases de proteção, i. e., dióxido de carbono (CO2) puro e argônio(Ar) com distintas proporções de oxigênio (O2) e/ou CO2. Os resultados indicaram que misturas dos gases argônio com relativamente pequenas proporções de O2 e CO2 possibilitam, para as mesmas condições, soldagens com menores energias. Entretanto, não foi detectado significativa variação da taxa de deposição. Com relação à geometria do cordão de solda (altura, largura e penetração), verificou-se que o tipo do gás de proteção altera a mesma e modifica a diluição. Além disto, misturas contendo CO2 e O2 produziram maior penetração. Para todas as condições avaliadas, as medições mostraram deformação nas direções longitudinal e transversal. Foi identificado que ocorre maior distorção angular no sentido perpendicular ao eixo da solda e que este fato é principalmente afetado pela restrição da junta, energia de soldagem e área da seção transversal do cordão de solda. Os resultados mostram que os modelos desenvolvidos são capazes de predizer parâmetros de soldagens para uma dada geometria do cordão, diluição e distorção com razoável precisão. / The main aim of this work, was to establish “operational envelops” to welding through robotized GMAW, i. e., there were thoroughly investigated allowable ranges in which the operating parameters can be changed without being produced defects in the weld bead due to procedure, for the chosen experimental conditions. Therefore, welds were made by robotized GMAW on fillet joints in the flat position, using an inverter power source with constant voltage characteristic curve, direct current electrode positive (DCEP). The base metal was a high strength structural steel plate, and the electrode classified as AWS ER70S-6. There were used many combinations of welding parameters (voltage, current intensity, welding speed) and shielding gases, i. e., pure carbon dioxide (CO2) and argon with different proportions of oxygen (O2) and / or CO2. The results have shown that gas mixtures of argon with relatively low percentages of O2 and CO2 allow, for the same effect, weldings with lower heat inputs. However, it was not noticed significant deposition rate variation. Related to weld bead geometry (height, width and penetration), it was found that the shielding gas type alters it and modifies dilution. Besides, mixtures containing CO2 and O2 produced greater penetration. For all conditions evaluated, the measurements have shown distortion in the longitudinal and transverse directions. It was noticed that more angular distortion occurs at the perpendicular direction to the weld axis, and that this fact is mainly affected by joint restriction, heat input and weld bead cross-sectional area. The results have shown that the developed models are able to predict welding parameters for a given weld bead geometry, dilution and distortion with a reasonable accuracy.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2018-01-30T03:20:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 349595.pdf: 8904011 bytes, checksum: 457401e5083a751ba1a6ac15dd909ec3 (MD5) Previous issue date: 2017 / Tendo em vista sua aplicabilidade em quase todos os setores industriais, a soldagem assume papel de extrema importância dentro da cadeia produtiva. É com esta visão que países desenvolvidos fazem fortes investimentos de P&D no campo da soldagem, propiciando forte escalada desenvolvimentista neste setor. No Brasil a situação é bastante diferente. Grande parte das aplicações de soldagem são realizadas nos mesmos moldes tecnológicos que aconteciam há 40 anos. Quando uma indústria instala algo de modernidade é quase certo que se trata de uma ?caixa preta? importada, sem contribuição para o desenvolvimento de tecnologia nacional.Inserido neste contexto e seguindo a filosofia adotada pelo LABSOLDA ao longo de sua existência, o presente trabalho analisa as bases científicas de uma versão do processo MIG/MAG vinda ao mercado há cerca de dez anos, atingindo o ponto de criar um modelo próprio a fim de tornar possível uma total independência do equipamento importado para análises mais acuradas. A tecnologia analisada trata da estratégia de avanço e recuo do eletrodo que é utilizada na versão do MIG/MAG conhecida comercialmente como CMT. Essa estratégia de movimentação do arame é denominada neste trabalho de alimentação dinâmica. Apesar da disponibilidade comercial desse equipamento, a análise de efeitos físicos da transferência metálica e da sua consequência para com os resultados da solda acabam sendo limitadas pelas características do modelo comercial. Sendo assim, o presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema nacional com total flexibilidade para a configuração de parâmetros e definição de novas estratégias de controle. Inicialmente, as avaliações acerca da alimentação dinâmica de arame aconteceram em concordância com a análise de características construtivas e operativas do CMT, apresentando pontos que contribuíram para o entendimento do princípio de funcionamento desse sistema. Foram investigados os efeitos que as regulagens adimensionais exercem fisicamente sobre o processo. É apresentada uma avaliação das diferenças observadas em curvas sinérgicas, fundamentalmente as inerentes ao aço em comparação com o alumínio. As análises foram consubstanciadas com filmagens de alta velocidade, o que foi fundamental para os resultados alcançados.Um dos principais desafios para o desenvolvimento do sistema foi a seleção e análise das tecnologias de acionamento. Com um melhor desempenho obtido por servomotores CA, foram definidas as estratégiaspara implementação do software de controle do sistema, totalmente integrado à fonte de soldagem desenvolvida pela empresa IMC, spin-off do LABSOLDA. Os ensaios para a avaliação do sistema consistiram em depósitos realizados com arames de aço e alumínio, onde foi possível alcançar uma frequência de transferência de até 90 Hz. Os resultados obtidos mostraram a total capacidade de se realizar soldagens com o novo sistema, constituindo assim uma importante ferramenta para a continuidade da pesquisa e de novos desenvolvimentos correlatos. / Abstract : Given its applicability in almost all metal-mechanics industrial sectors, welding plays an extremely important role in the production chain. It is with this vision that highly developed countries make strong investments in welding R & D, providing strong development in this sector. In Brazil, the situation is somewhat different. Most of the welding applications are carried out in the same technological fashion that have been going on for 40 years. When an industry installs something modern, almost certainly it is an imported "black box", with no contribution to national technology development.Inserted in this context and following the philosophy adopted by LABSOLDA throughout its existence, the present work analyzes the scientific bases of a MIG / MAG process version that came to the market about ten years ago, reaching the point of creating an own model, making possible the complete independence of imported equipment for more accurate analysis. The analyzed technology deals with the electrode advance and retreat strategy that is used in the MIG / MAG version commercially known as CMT and others. This wire movement strategy is denominated in this work as dynamic feeding. Despite the commercial availability of this equipment, the metal transfer?s physical effects analysis and its consequence over weld results are limited by the commercial model characteristics. Thus, the present work focus is on the development of a national system with complete flexibility for parameters configuration and new control strategies definition. Initially, the evaluations of the dynamic feeding happened in agreement with the analysis of the constructive and operative CMT characteristics, presenting points that contributed to the knowledge of this technology?s operation principle. The physical effects of the dimensionless parameters over the process were investigated. An evaluation of the observed differences in synergistic curves is presented, mainly those related to steel compared to aluminum. The analyses were carried out with high speed filming, which was fundamental for the results achieved.One of the main challenges for the system development was the drive technology selection and analysis. With better performance obtained by AC servomotors, the strategies for implementing the system control software were defined, regarding total integration with the welding power source developed by the company IMC, LABSOLDA?s first spin-off. The system evaluation tests consisted of deposits made with steel and aluminum wires, enabling transfer frequencies up to 90 Hz. The resultsobtained showed the total capability to perform welding with the new system, thus constituting an important tool for research continuity and new related developments.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T16:28:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 80398.pdf: 6189562 bytes, checksum: 8ecf624492433a9a78dab1a9106aaeac (MD5) Previous issue date: 1989 / Foi desenvolvido um sistema de aquisição e análise de dados, comando e controle de variáveis de soldagem, com base nos modernos recursos da eletrônica e da informática, devido a sua flexibilidade de programação o sistema pode executar todas as funções citadas, isolada ou simultaneamente, em quatro modulações utilizadas para o controle do processo MIG-MAG. Para que isso fosse possível, uma fonte de energia transistorizada foi adaptada, recebendo alguns circuitos adicionais. Um mesmo cabeçote de soldagem pode atender à qualquer fonte de energia que vier a ser acoplada ao sistema, podendo funcionar pelo princípio do controle interno ou externo da velocidade do arame. O gerenciamento do sistema é feito através de um microcomputador PCXT ou PCAT interligado, via serial RS 232-C, com uma interface modular de aquisição e controle, que pode também se constituir no segundo microcomputador do sistema. Neste caso, faz-se uso de um microprocessador Z-80-A e memória RAM para o carregamento de programas em linguagem de máquina, através do PC. A troca de informações é feita nos dois microcomputadores através de uma tabela criada em memória RAM, onde cada um deles pode escrever e acessar dados.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T16:38:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 81181.pdf: 11353157 bytes, checksum: b3e0499b8b8ef22e94c673ccf202f80d (MD5) Previous issue date: 1990 / O trabalho proposto tem por objetivo trazer uma contribuição ao estudo da automação do processo de soldagem MIG.MAG. Neste são relatados o desenvolvimento e aplicação de duas tecnologias destinadas ao estudo da transferência metálica neste processo de soldagem. A primeira, constando de uma montagem experimental, utiliza fonte laser para possibilitar a observação visual e aquisição de registros fotográficos do arco voltaico e da transferência metálica. A segunda tecnologia consiste na determinação de relações paramétricas entre a tensão e corrente de soldagem para aplicação, entre outras, em sistema de controle do processo. Para esta determinação, valeu-se de uma metodologia implementada no sistema de aquisição de dados e controle de variáveis de soldagem (sisdatasolda), fundamentando-se na análise oscilográfica das variáveis tensão e corrente para obtenção de parâmetros indicativos da regularidade da transferência metálica. O terceiro tópico abordado consiste na aplicação destas duas tecnologias no estudo de uma variante do processo de soldagem MIG/MAG. Neste estudo, procura-se analisar algumas características do arco voltaico e transferência metálica no processo MAG com alimentação de gás de proteção feita por um duplo fluxo composto por argônio e CO2.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2012. / Made available in DSpace on 2013-06-25T19:57:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 314679.pdf: 1022605 bytes, checksum: 7d6fcd038972c039edbcab7ee7b417ef (MD5) / Os aços doces apresentam elevada soldabilidade. Entretanto, quando se soldam de topo componentes desses materiais com grandes espessuras, ao utilizar uma junta em "V" são elevados o tempo e custo de soldagem e as tensões residuais. Além disso, pode ser necessário utilizar pré-aquecimento, a fim de evitar a falta de fusão dos bordos e reduzir os gradientes térmicos que poderiam produzir tensões e, com isso, trincas na solda. Uma alternativa nesses casos é o uso da técnica de soldagem em chanfro estreito, que produz ganho em produtividade e qualidade associado ao menor volume de material depositado. Nesse contexto, o presente trabalho visou o desenvolvimento de uma tocha adequada para a soldagem de chapas grossas (acima de 50 mm) pelo processo MIG/MAG com preparação da junta em U com pequena abertura (10 mm), assim como a especificação de um procedimento de soldagem que nessas condições dispense o pré-aquecimento. A tocha de soldagem foi reprojetada para conseguir vencer as dificuldades encontradas para obter uma proteção gasosa eficaz. Para testar a tocha e desenvolver o procedimento de soldagem foram realizados ensaios em chanfro em U com vários modos de transferência metálica, a saber: curto-circuito, spray pulsado e spray pulsado com dupla pulsação (pulsado térmico). O exame visual e a análise macrográfica de seções transversais das soldas mostraram que a tocha desenvolvida atendeu as solicitações impostas e que somente com a transferência duplamente pulsada é possível evitar a porosidade e falta de fusão dos bordos. Mediante ensaios de tração e Charpy foi verificado que ao realizar a soldagem em chanfro estreito as soldas tinham resistência mecânica e resistência ao impacto satisfatórias, mesmo quando executadas sem pré-aquecimento.<br> / Abstract : Mild steels are known to have high weldability. However, when thick components from these materials are butt welded with a V groove joint preparation the lead time, welding costs and residual stresses are increased. Furthermore, it may be necessary to use preheating in order to avoid lack of fusion of the edges and reduce thermal gradients that could produce residual stresses and, thus, cracks in the weld. An alternative for the above case can be the use of narrow gap welding, to improve the quality and productivity by depositing a lower volume of material. According to this context, the present work aimed at developing a suitable torch for welding thick plate (above 50 mm) by GMAW process using an U groove joint with a small gap (10 mm), as well as specifying a welding procedure that dispense preheating. The welding torch was redesigned in order to overcome the difficulties for an effective shielding gas protection. To test the torch and develop an welding procedure there were performed welded samples with U groove joint using various metal transfer modes like shot circuit, pulse spray, and double pulsing (thermal pulsing). Through visual examination and macrographical analysis of cross sections of welds it was possible to verify that the developed torch achieved the stringent demands imposed and that only with double pulsing, defects like porosity and lack of fusion can be prevented. Tensile and Charpy test of specimens transverse to the welds showed that mechanical strength and impact resistance obtained with narrow gap welding are satisfactory, even when performed without preheating.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2013-07-15T22:49:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 214282.pdf: 4653656 bytes, checksum: 29c37fb08047f188a26d1c5ca98e6f1a (MD5) / O presente trabalho consiste no estudo e desenvolvimento do Processo de Soldagem MIG/MAG em Transferência Metálica por Curto-circuito com Controle de Corrente (CCC), dedicado à execução do passe de raiz da solda de dutos, na construção offshore de linhas dutoviárias petrolíferas.

O principal objetivo deste trabalho foi o estabelecimento de “envelopes operacionais” para a soldagem pelo processo MAG robotizado, ou seja, foram detalhadamente investigados intervalos admissíveis, nos quais os parâmetros operacionais podem ser alterados sem que sejam produzidos defeitos no cordão de solda devidos ao procedimento, para as condições experimentais escolhidas. Desta forma, a soldagem MAG robotizada foi realizada sobre juntas de filete na posição plana, usando fonte de potência inversora com curva característica tensão constante, em corrente contínua eletrodo positivo (CCEP). O metal base foi um aço estrutural de alta resistência mecânica e o eletrodo classificado como AWS ER70S-6. Foram empregadas diversas combinações de parâmetros de soldagem (tensão, intensidade da corrente, velocidade de soldagem) e gases de proteção, i. e., dióxido de carbono (CO2) puro e argônio(Ar) com distintas proporções de oxigênio (O2) e/ou CO2. Os resultados indicaram que misturas dos gases argônio com relativamente pequenas proporções de O2 e CO2 possibilitam, para as mesmas condições, soldagens com menores energias. Entretanto, não foi detectado significativa variação da taxa de deposição. Com relação à geometria do cordão de solda (altura, largura e penetração), verificou-se que o tipo do gás de proteção altera a mesma e modifica a diluição. Além disto, misturas contendo CO2 e O2 produziram maior penetração. Para todas as condições avaliadas, as medições mostraram deformação nas direções longitudinal e transversal. Foi identificado que ocorre maior distorção angular no sentido perpendicular ao eixo da solda e que este fato é principalmente afetado pela restrição da junta, energia de soldagem e área da seção transversal do cordão de solda. Os resultados mostram que os modelos desenvolvidos são capazes de predizer parâmetros de soldagens para uma dada geometria do cordão, diluição e distorção com razoável precisão. / The main aim of this work, was to establish “operational envelops” to welding through robotized GMAW, i. e., there were thoroughly investigated allowable ranges in which the operating parameters can be changed without being produced defects in the weld bead due to procedure, for the chosen experimental conditions. Therefore, welds were made by robotized GMAW on fillet joints in the flat position, using an inverter power source with constant voltage characteristic curve, direct current electrode positive (DCEP). The base metal was a high strength structural steel plate, and the electrode classified as AWS ER70S-6. There were used many combinations of welding parameters (voltage, current intensity, welding speed) and shielding gases, i. e., pure carbon dioxide (CO2) and argon with different proportions of oxygen (O2) and / or CO2. The results have shown that gas mixtures of argon with relatively low percentages of O2 and CO2 allow, for the same effect, weldings with lower heat inputs. However, it was not noticed significant deposition rate variation. Related to weld bead geometry (height, width and penetration), it was found that the shielding gas type alters it and modifies dilution. Besides, mixtures containing CO2 and O2 produced greater penetration. For all conditions evaluated, the measurements have shown distortion in the longitudinal and transverse directions. It was noticed that more angular distortion occurs at the perpendicular direction to the weld axis, and that this fact is mainly affected by joint restriction, heat input and weld bead cross-sectional area. The results have shown that the developed models are able to predict welding parameters for a given weld bead geometry, dilution and distortion with a reasonable accuracy.

Dairy grazing systems have been promoted as an environmentally friendly alternative to concentrated animal feeding operations (CAFOs). However, questions remain regarding the amount of phosphorus (P) loss from pasture-based dairies. Therefore, the goal of this study was to quantify P losses via runoff from grazing dairy systems and CAFO hay production. Four land use treatments were simulated on runoff release plots planted in two forage treatments. Land use treatments were management intensive grazing (MIG) and CAFO hay production to which manure was applied; grazing and CAFO hay production without manure application served as controls. The forage treatments were orchardgrass (Dactylis glomerata) and broad-leafed forage (buckhorn plantain [Plantago lanceolata], red clover [Trifolium pretense], and alfalfa [Medicago sativa]). The four land use treatments and two forage treatments had four replications for a total of 32 (4 land use treatments e n2 forage treatments e n ¤ nreplications) runoff release plots. Thirty minutes of runoff was collected from each runoff release plot during six rainfall simulation series. Grab samples of runoff were collected and analyzed for dissolved reactive phosphorus, total phosphorus, and total suspended solids. Particulate P (PP) was determined indirectly by subtracting dissolved reactive P (DRP) from total P (TP). No distinction was observed between DRP concentrations from simulated MIG plots and simulated CAFO plots for the duration of the study. However, a clear divergence of TP concentrations from CAFO hay plots with manure from all other land uses was observed during simulation series 1. DRP concentrations for all land uses were fairly consistent for the duration of the study with the exception of simulation series 2. All land uses had DRP concentrations that would be considered of concern (> 1.0 ppm DRP) by the US-EPA during simulation series 4 and 5. The elevated TP concentrations and mass losses from CAFO hay plots with manure were primarily due to PP losses. Thus, it was concluded that MIG has less potential for P loss than CAFO hay production. Broad-leafed forage had significantly higher DRP, PP, and TP losses than orchardgrass on CAFO hay with manure. However, no significant difference was found between forage types on MIG plots. Thus, either forage could be planted in grazing land without a significant difference in P losses. / Master of Science

In this master thesis different overlay welding methods suitable for boiler application has been investigated. The purpose of this project is to define advantages and disadvantages for each overlay welding methods and suggest some evaluation criteria on some commercial and experimental alloys aimed for overlay welding material. Many components in a boiler are made of low alloy steel and the atmosphere in the furnace region can be very complex; therefore many different types of corrosion can occur. Weld overlay is a process where one or multiple layers of corrosion resistant material are applied to a base material. The two overlay welding methods investigated in this study were Tungsten Inert Gas welding and Metal Inert/Active Gas welding. Tests were performed with FeCrAl alloys (Kanthal A, Kanthal D and some experimental alloys). FeCrAl alloys in general are ferritic iron-based steels with a typical concentration of 20-23 wt. % chromium and ~5 wt.% aluminum. Different overlay welding evaluation was made; visual examination, dye penetrant inspection, macro/micro examination, side bend test and short term corrosion test (~50hours). Conclusion of this thesis is that MIG welding is a more productive method than TIG, but more defects such cracks and lack of fusion can be produced for MIG welding. These defects can be “fixed” if welding parameters is optimized. If repairing a certain place TIG welding is a better option. A conclusion about number of layers; one layer with MIG welding is almost as thick as three layers with TIG welding with welding wire Ø 1mm. Three welding evaluation that is really important is visual examination, dye penetrant testing and corrosion test in order to choose which overlay welding method is suitable in boiler application. / I detta examensarbete har olika påsvetsningsmetoder som är lämpliga för en pannapplikation undersökts. Syftet med denna studie var att undersöka både för- och nackdelar med påsvetsningsmetoderna och föreslå några utvärderingskriterier på vissa kommersiella och experimentella legeringar som lämpar sig för påsvetsningsmaterial. Många komponenter i en panna är tillverkade av låg legerat stål och miljön där förbränningen sker kan vara väldigt komplex, därför kan det ske korrosion. Påsvetsning är en process där ett eller flera skikt av ett mer korrosionsbeständigt material appliceras på ett basmaterial. De två olika svetsmetoderna som undersöktes i denna studie var TIG-svetsning och MIG-svetsning. Testerna utfördes med FeCrAl legeringar (Kanthal A, Kanthal D och vissa experimentella legeringar). FeCrAl legeringar är i allmänhet ferritiska järnbaserade stål med 20-23% krom och ~5% aluminium. De utvärderingsmetoderna som undersöktes var: visuell undersökning, penetrantprovning, makro/ mikroundersökning, sidobockprovning och korttidskorrosionstest (~50 timmar). Slutsatsen av detta examensarbete är att MIG-svetsning är en mer produktiv metod än TIG, men fler defekter såsom bindfel och sprickor uppkom för MIG-svetsning. Dessa defekter kan ”fixas” genom optimering av svetsparametrar. Om man bara ska reparera ett specifikt område är TIG-svetsning ett bättre alternativ. En slutsats om antal lager är att ett lager med MIG-svetsning är nästan lika tjockt som tre lager med TIG-svetsning med Ø 1mm svetstråd. Tre svetsutvärderingar som är viktiga är visuell undersökning, penetrantprovning och korrosionstest för att välja vilken påsvetsmetod som är lämpligast i pannapplikation.