Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T20:35:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Esta Tese de Doutorado pretende contribuir para um melhor entendimento dos reais efeitos mecânico-metalúrgicos da "pulsação térmica", explicitando as vantagens e limitações do uso dessa nova variante na soldagem de ligas metálicas de emprego comum em engenharia. O estudo enfoca as possíveis implicações, nos campos do processo (estabilidade na transferência metálica) e da metalurgia da soldagem (microestrutura da zona fundida), geradas na implementação do processo MIG/MAG Térmico em ligas susceptíveis ou não a transformações no estado sólido (Aço baixo carbono ABNT 1020 e liga AlMg AA 5052-H34). A pesquisa envolve a análise sistemática do uso de duas formas de onda de pulsação térmica, apresentando diferentes mecanismos de deposição, sobre as alterações na geometria (reforço, penetração, largura, etc..) e na microestrutura da zona fundida (tamanho e forma do grão, presença de vazios e fração volumétrica dos microconstituintes). Planejamento fatorial completo 2k é utilizado como ferramenta estatística na avaliação e validação dos experimentos. Os resultados obtidos são interpretados através do cruzamento das informações operacionais (oscilogramas de corrente, tensão e velocidade de alimentação do arame) e da filmagem em alta velocidade do processo de transferência metálica (shadowgrafia) com a resposta metalúrgica apresentada na zona fundida. Como suporte na realização e análise dos experimentos foram utilizados: uma fonte eletrônica multi-processo, interfaceada com um sistema de aquisição e controle dos sinais elétricos, um sistema laser-ótico de filmagem em alta velocidade (shadowgrafia), microscopia ótica e eletrônica de varredura (MEV) e outros equipamentos necessários à caracterização do depósito. Como resultado foi observado que o processo de soldagem MIG/MAG Térmico influencia significativamente a geometria e o aspecto do cordão, a forma e o tamanho médio dos grãos e a fração volumétrica dos microconstituintes na zona fundida. Adicionalmente, detectou-se que a condição operacional pode induzir na quantidade de vazios (bandas de porosidade e falta de fusão) e na largura média da zona termicamente afetada.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-18T07:10:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T22:43:58Z : No. of bitstreams: 1 181552.pdf: 21726401 bytes, checksum: 150f0ab93c3161278522bbcc34e7b0b7 (MD5)

Made available in DSpace on 2015-07-13T12:10:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-02-27. Added 1 bitstream(s) on 2015-07-13T12:25:20Z : No. of bitstreams: 1 000836524.pdf: 2928493 bytes, checksum: 9b4c204130ec38c0829711c994ed2731 (MD5) / O estudo do comportamento de materiais, metálicos e não metálicos, sob a ação de desgaste micro abrasivo por esfera rotativa, tem sido reconhecido como um meio viável para avaliação não destrutiva em superfícies com revestimento duro aplicado por soldagem, sendo a soldagem uma forma rápida para recuperação e manutenção de corpos moedores na mineração e na indústria sucro-alcooleira. Com foco neste cenário, o trabalho em questão, tem o objetivo de projetar e construir uma máquina de ensaio micro abrasivo por esfera rotativa fixa em condições de força normal constante e pressão constante. Como corpos-de-prova, foram utilizadas chapas de aço carbono ASTM A36 de 12,5 mm de espessura e eletrodo revestido da liga Fe-Cr-C com Ø4,0 mm aplicando o revestimento em uma, duas e três camadas. Para o processo de desgaste foi inserido entre a esfera de aço AISI 52100 e o corpo de prova uma pasta abrasiva preparada com carbeto de silício preto com tamanho médio de 5 μm por partícula e água destilada. Nos ensaios realizados, em todos os casos, na análise por microscopia óptica das crateras revelaram somente a presença de desgaste abrasivo por riscamento e a diluição mostrou-se influente na formação da microestrutura do revestimento e uma correlação entre a dureza e resistência ao desgaste / The study of the behavior of materials, metallic and non-metallic, under the action of micro abrasive wear by rotating sphere, has been recognized as a viable means for nondestructive evaluation on surfaces with hard coating applied by welding. Welding is a quick way to recovery and maintenance in mining and ethanol industry. Focusing in this scenario, the work in question aims to design and build a micro abrasive testing machine with a fixed rotating sphere in a position to constant normal force and constant pressure. ASTM A36 mild steel with 12.5 mm thick were used as testing specimen materials and coated electrode of Fe- Cr-C alloy with ø4.0 mm applying the coating once, twice three layers. Between the AISI 52100 steel ball and specimen was placed abrasive slurry of silicon carbide with an average size of 5 μm per particle and distilled water. In the tests performed, in all cases, the analysis by optical microscopy of craters only revealed the presence of abrasive wear by grooving abrasion and dilution proved to be influential in the formation of the coating microstructure and a correlation between hardness and wear resistance

No processo de soldagem TIG (Tungstênio Inerte Gás), um dos fatores que influenciam o formato do cordão de solda é o ângulo da extremidade do eletrodo. Para estudar o comportamento do arco elétrico em função da geometria de ponta do eletrodo e suas conseqüências nos cordões de solda, efetuaram-se soldagens sobre corpos de prova sem deposição de material (bead-on-plate) através de parâmetros controlados e a mecanização do processo. Parâmetros tais como vazão do gás, velocidade de avanço da tocha e comprimento do arco foram testados para verificar a atuação em conjunto com o ângulo do eletrodo. Pela análise metalográfica (macrografia) estudaram-se os perfis dos cordões de solda, verificando-se que o ângulo exerce uma influência significativa na característica do arco tensão-corrente, na largura e profundidade de penetração da solda. Para maiores ângulos de extremidade do eletrodo obteve-se aumento na penetração, diminuição da tensão e largura do cordão de solda para uma mesma intensidade de corrente. / In Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) the weld bead shape is affected by the electrode tip angle. To study the electrical arc behavior against the electrode tip geometry and thei effects on the weld bead shape, several welding tests were performed through controlled parameters and process mechanization. Parameters such as gas flow, torch travel speed and are length were tested to verify the effect of the electrode angle on the weld bead shape. Studies on the weld bead profile through metallographical analysis showed that the vertex angle have a significant influence on the bead widht, on the weld penetration depht and on the volt-ampere characteristic. For larger tip angles and same currente intensity, an increased weld penetration, and reduction in voltage and weld bead widht was obtained.

O maior objetivo deste trabalho foi estudar os efeitos da composição dos fluxos para arco submerso sobre algumas importantes características de um metal de solda ferrítico, como composição química, microestrutura, propriedades mecânicas e geometria do cordão. Para realizar tal pesquisa, vinte oito fluxos aglomerados foram elaborados de compostos de pureza comercial e utilizados em soldagens ao aorco submerso, mantendo constante todas as demais condições de soldagem. Houve uma notável influência da composição química e do índice de basicidade dos fluxos sobre os níveis de oxig~enio, silício e manganês do metal de solda. Um modelo termodinâmico, baseado no conceito de potencial de oxigênio, foi proposto para explicar as reações gás-meta-escória ocorrendo durante a soldagem. Este modelo mostrou-se usável para as reações entre silício, oxigênio e carbono, permitindo um melhor entendimento das mesmas. A composição química do metal de solda pôde ser relacionada a sua microestrutura, através de metalografia quantitativa. Foi observado que oxigênio, silício, manganês e titânio têm grande influência sobre ela. A fase mais tenaz encontrada foi a ferrita acicular. A respeito da geometria do cordão, a sílica mostrou o efeito mais forte, com os outros compostos influenciando somente o acabamento do cordão soldado. / The main aim of this work, was to study the submerged arc welding flux composition effect on some important ferritic weld weld metal factors, such as chemical composition, microstructure, mechanical properties and bead geometry. To carry out this research, twenty eight agglomerated fluxes were laboratory - made from comercial pure compounds, and used for submerged are weldings, keeping unchanged other conditions. It was noticed a remarkable flux composition influence on the weld metal oxygen, silicon and manganese levels, as well as its relationship with the flux basicity index. Based upon the oxygen potential concept, a thermodynamic model was proposed to explain the gas-metal-slag reactions occurring during welding. This model was shown to be useful to understand reactions among silicon, oxygen and carbon. The weld metal chemical composition could be related to its microstructure, trough quantitative metallography. Also, it was noticed that oxygen, silicon, manganese and titanium have great influence on it, being acicular ferrite the most tough phase. Concerning the weld bead geometry, silica has shown the most strong effect, with others influencing only the weld bead finishing.

O presente estudo teve como foco o tema microestrutura de aços quando submetidos a elevadas taxas de resfriamento, desenvolvido em duas etapas: análise de pontos fundidos na superfície de aços através do processo a laser, com o qual se atinge elevadíssimas taxas de resfriamento; análise de refusões superficiais em aços, na forma de cordão produzido por refusão superficial, também utilizando-se o processo laser. Foram utilizados: aços ao carbono (SAE 1020 e SAE 1045), aço estrutural (ASTM A633), aço rolamento (SAE E52100) e aços ferramenta (SAE L6, SAE H13 e Tipo II VMO). Foram realizados ensaios metalográficos e empregados dois modelos matemáticos para estimar as taxas de resfriamento: para fonte instantânea, para a análise dos pontos; e a teoria de condução de calor de Rosenthal para extração tridimensional nas análises dos cordões produzidos por refusão superficial. Através dos resultados verificou-se que os aços que apresentavam estrutura esferoidizada (SAE E52100, SAE L6, SAE H13 e Tipo II VMO) respondem melhor quando se deseja endurecê-los superficialmente se comparados aos aços que apresentavam estrutura normalizada (SAE 1020, SAE 1045 e ASTM A633). As taxas de resfriamento estimadas foram maiores nos experimentos da realização de pontos. As evoluções microestruturais apresentaram semelhança entre os aços com a mesma microestrutura inicial (esferoidizada e normalizada). Foi encontrado um sítio com dureza elevada na zona afetada pelo calor (ZAC) dos aços normalizados, na região em que antes da aplicação de energia, havia perlita. / The present study has as subject microstructure of steel when submitted to high cooling rates. The work can be divided in two parts: analysis of casting points in the steel surface through the laser process, in which high cooling rates are reached; analysis of remeltings surface in steel, in form of flat weld fillet produced for superficial remelting, also using laser process. The following steels were used: carbon steel (SAE 1020 and SAE 1045), structural steel (ASTM A633), low alloy steel (SAE E52100) and tools steel (SAE L6, SAE H13 and Type II VMO). Metallographic analyses were carried out and two mathematical models were used to estimate the cooling rates: analysis of the points for instantaneous source; and the Rosenthal’s theory of heat conduction for three-dimensional extraction in the analysis of the flat weld fillet produced by superficial remelting. The results showed that steels presenting spheroidised structure (SAE E52100, SAE L6, SAE H13 and Type II VMO) give a better response when surface hardening is desired when comparade to steels presenting normalized structure (SAE 1020, SAE 1045 and ASTM A633). The estimated cooling rates were higher in casting points experiments. The microstructural evolution presented similarities for both initial microstructures (spheroid and normalized). A small site with hardness raised in the heat affected zone (HAZ) of normalized steel presented high hardness, in a region where before the energy application perlite was present.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2018-03-23T20:43:02Z No. of bitstreams: 1 2017_BrunaClarissaGuimarães.pdf: 8019583 bytes, checksum: 2048609da508c6daecc4d6ceda2c2004 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-03-26T17:23:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_BrunaClarissaGuimarães.pdf: 8019583 bytes, checksum: 2048609da508c6daecc4d6ceda2c2004 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-26T17:23:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_BrunaClarissaGuimarães.pdf: 8019583 bytes, checksum: 2048609da508c6daecc4d6ceda2c2004 (MD5) Previous issue date: 2018-03-26 / O aço inoxidável ASTM A743 CA6NM é aplicado na fabricação de turbinas hidroelétricas, devido sua resistência à cavitação e soldabilidade. Os danos mais comuns presentes nas turbinas, que surgem durante seu funcionamento, são os por erosão cavitacionais e a presença das trincas. Estes são reparados pela deposição de um metal de composição química similar ao metal da região danificada por meio do procedimento de soldagem. Durante a soldagem, o controle das temperaturas de interpasse e preaquecimento é imprescindível para evitar a fragilização da microestrutura resultante dos aços inoxidáveis martensíticos macios. Por isto, este estudo tem por objetivo analisar a influência da temperatura de preaquecimento, em três temperaturas diferentes de 100°C, 150°C e 200°C, no ASTM A743 CA6NM soldado pelo processo multipasse GMAW, utilizando o eletrodo consumível AWS 5.22 EC410NiMo. Após a soldagem, para alcançar o objetivo principal, as amostras foram analisadas por meio de micrografias, ensaios de dureza e microdureza e análise térmica, utilizando a Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC). Da análise da microestrutura através de microscopia, pode-se verificar a presença de ferrita delta e uma variação da microestrutura martensítica, para as três condições estudadas, devido a influência do ciclo térmico proveniente dos passes de solda, que atuam como um revenimento. Porém, a amostra preaquecida na condição de 200°C apresentou porosidade na interface entre o metal de base e o metal de adição. A região de interface entre o metal de solda e o metal de adição da amostra preaquecida em 150°C apresentou valores menores de dureza quando comparada às condições de preaquecimento de 100°C e 200°C. As temperaturas Ms e Mf foram identificadas nas curvas DSC, com média de 337°C e 200°C, respectivamente. A faixa de transformação martensitíca dos materiais analisados se encontra acima das temperaturas de preaquecimento e de interpasse, o que garante transformação total da martensita após o resfriamento da solda. Neste estudo, a amostra na condição de preaquecimento em 150°C apresentou propriedades satisfatórias, quando comparada às propriedades das amostras preaquecidas nas temperaturas de 100°C e 200°C. / ASTM A743 CA6NM stainless steel is applied for manufacturing hydroelectric turbines, due to its resistance to cavitation and satisfactory weldability. Most frequent damages presented by turbines, which arise during their operation, are those due to cavitational erosion and presence of cracks. These are repaired through welding procedure by metal deposition of similar chemical composition to the base metal. Controlling interpass and preheating temperatures during welding process of martensitic stainless steels is essential to avoid embrittlement of the resulting microstructure. This study aims to analyze the influence of the preheating temperature for three different temperatures, 100 ° C, 150 ° C and 200 ° C on the ASTM A743 CA6NM welded by GMAW multipass process using AWS 5.22 EC410NiMo consumable electrode. After welding, the samples were analyzed through micrographs, hardness and microhardness tests and thermal analysis, via Differential Exploration Calorimetry (DSC). From the analysis of the microstructure through microscopy, delta ferrite´s presence was detected and a variation of the martensitic microstructure could be verified for the three conditions studied, due to the influence of the thermal cycle from the welding passes, which act as a tempering. However, the preheated sample in the 200° C condition displayed porosity at the interface between base metal and addition metal. Interface region (between weld metal and addition metal) preheated at 150° C sample presented lower hardness values when compared to the preheating conditions of 100° C and 150° C. Ms and Mf temperatures could be identified, through DSC curves, with a mean of 337° C and 200° C, respectively. The martensite transformation range of the analyzed materials is above the preheating and interpass temperatures, which guarantees total transformation of martensite after solder cooling. 150°C preheated sample presented more satisfactory proprieties, when compared to the other preheating temperatures samples analyzed in this study.

Este trabalho trata de uma pesquisa junto aos soldadores de três empresas do setor metal-mecânico, em diferentes estágios tecnológicos, para levantamento e avaliação de sua demanda ergonômica por meio de método participativo, como contribuição para o projeto de seus postos de trabalho. Verificou-se que os problemas mais críticos para estes profissionais são de natureza ambiental, tendo sido questionada a validade dos valores limites estabelecidos de exposição a fumos de soldagem. Além disso, foi constatada a maior influência do fator empresa sobre a opinião e satisfação dos soldadores, com exceção da empresa onde está estabelecido um programa de ergonomia: nesta o nível de exigência dos soldadores é maior, portanto, os fatores pessoais representam maior impacto sobre sua opinião e satisfação. Também foi avaliado o impacto do nível tecnológico da empresa sobre os soldadores, concluindo-se que os que trabalham com sistemas de produção mais manual têm maior envolvimento com seu trabalho, enquanto os soldadores que participam de sistema mais automatizado não estão, necessariamente, livres de problemas relacionados a questões ambientais. Assim, é tão importante considerar as questões ambientais desde a concepção de uma fábrica, quanto as questões de organização do trabalho, pois ambas impactam no bemestar e, conseqüentemente, na produtividade de seus trabalhadores.

A necessidade de desenvolver o processo de manufatura para aplicação de revestimento superficial em peças fundidas de máquinas agrícolas viabilizou a realização deste trabalho junto à indústria. A análise das principais variáveis do processo produtivo foi considerada levando-se em conta recursos necessários, tais como, ferramental e equipamentos, material de adição (arame de soldagem), inspeção das características macroscópicas e, principalmente, as especificações de engenharia do item. A revisão bibliográfica ressaltou os problemas normalmente existentes quando da soldagem de peças fabricadas de ferro fundido, assim como esclareceu os principais cuidados necessários para obtenção de revestimentos superficiais com qualidade. Para definição e aprovação do processo de soldagem a ser usado, foram realizados testes simulando uma soldagem automatizada, controlando os principais parâmetros de soldagem. A análise da qualidade do cordão de solda, sob o ponto de vista de aparência geral, geometria, presença de descontinuidades (porosidade e inclusões de escória), foi feita através de inspeção visual. Devido a necessidade de estruturar o processo de solda afim de possibilitar fornecimento continuada de peças para a linha de montagem, foi analisado e proposto um conceito de gabarito de soldagem. Os ensaios de micrografia mostraram a penetração e aspectos internos do depósito de solda. O exame micrográfico mostrou também que a trinca transversal que ocorre no material não avança para dentro do metal base. Os resultados dos testes e ensaios proporcionaram os subsídios para permitir a aprovação do método proposto a fim de dar continuidade na estruturação do processo de soldagem para revestimento superficial das peças fundidas.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-11-26Bitstream added on 2014-06-13T18:21:16Z : No. of bitstreams: 1 ribeiro_r_me_ilha.pdf: 2200003 bytes, checksum: ed990be7049f27e3065183a9019db48f (MD5) / O presente trabalho utiliza o processo de soldagem por eletrodo revestido, para a aplicação de revestimentos metálicos que aumentam a resistência ao desgaste de peças submetidas a abrasão, utilizados na indústria sucroalcooleira. Como metal de revestimento foi utilizado eletrodo do tipo Fe-Cr-C, e como metal de base um aço estrutural ASTM A-36. Realizou-se um estudo sobre a influência dos parâmetros de soldagem, principalmente a corrente de soldagem, nas características da dureza, diluição, geometria do cordão e microestrutura, visando maximizar a resistência ao desgaste por abrasão à baixa tensão obtida pelo ensaio de roda de borracha definido pela norma ASTM G-65-91. Para a otimização das condições de soldagem foi utilizado um planejamento experimental, proporcionando uma ampla faixa de depósitos com características diferentes e conseqüente variação na resistência ao desgaste. Dos resultados obtidos ficou evidenciada a influência dos parâmetros de soldagem na resistência a abrasão à baixa tensão, assim como uma certa correlação entre dureza e resistência ao desgaste. A diluição mostrou-se influente na formação da microestrutura do revestimento, sendo que aqueles que apresentaram uma maior quantidade de carbonetos primários demonstraram melhor resistência ao desgaste do que os revestimentos com carbonetos secundários. / The application of shielded metal arc welding process for hardfacing aiming the enhance of wear resistance, applied in sugar and alcohol industries, is presented in this work. The consumable was Fe-Cr-C, and the base plate is a structural steel ASTM A-36. The influence of the welding process variables such as: current, voltage and travel speed were evaluated and related to its influence on the characteristics of the hardness dilution, bead dimension and microstructure of hardfacing. The aim was to maximize the low stress abrasion resistance obtained by the standard test ASTM G-65-91. To optimize the welding conditions, an experimental design was applied to obtain a wide range of weld deposits with different characteristics and wear resistances. There was evidence of the influence of the welding process variables in the abrasion resistance and some relation between the hardness and wear resistance. The dilution influenced the microstructure of the hardfacing for all weld deposits; those with higher primary carbides contents had performance better than those with secondary carbides under low stress abrasion test conditions.