Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015 / Made available in DSpace on 2016-10-19T12:40:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336497.pdf: 6037479 bytes, checksum: 8fd30176aaebe564b62dc9d572d1bd81 (MD5) Previous issue date: 2015 / A crescente utilização industrial dos processos MIG/MAG e Eletrodo Tubular ocorre porque eles apresentam excelente produtividade devido à sua característica semiautomática decorrente da alimentação continua do arame eletrodo que também facilita sua automatização. Entretanto, a total automatização apresenta dificuldades práticas e altos custos na aquisição de equipamentos, que muitas vezes é evitada. Assim sendo, com maior frequência os processos MIG/MAG e arame tubular são utilizados de forma semiautomática, em vez de automática. E apesar da similaridade, estes processos apresentam características específicas (não somente a própria forma do arame) que determinam uma variabilidade nas características finais dos cordões inerente a cada processo. Desta maneira interessa conhecer a variabilidade desses processos, isto é, saber como diferentes condições de soldagem afetam as características das soldas obtidas. Especificamente foi estudada a variabilidade na geometria e diluição dos cordões de solda obtidos pelos processos MIG/MAG e arame tubular, utilizando corrente constante e pulsada, em forma automática e semiautomática. Para atingir estes objetivos, foram realizadas soldas de simples deposição sobre chapa de aço carbono ABNT 1020, pelos processos MIG/MAG e arame tubular, utilizando como consumíveis os arames de aço carbono AWS ER70S-6 e AWS E71T-1, respectivamente. Os resultados mostraram que o desvio padrão relativo dos períodos de transferência metálica e dos picos de corrente são parâmetros eficazes e altamente sensíveis para quantificar a estabilidade do arco e que o valor de tensão para máxima estabilidade resulta no menor valor de corrente média (quando mantida a velocidadeivdo arame), independentemente da velocidade de soldagem e aumenta com a velocidade do arame. Os resultados mostraram ainda que os valores do desvio padrão relativo (utilizado como indicativo da variabilidade) da penetração, convexidade e diluição das soldas realizadas de forma semiautomática foram muito maiores do que nas soldas realizadas de forma automática, Por exemplo, o desvio padrão relativo da penetração da solda realizada de forma semiautomática utilizando arame tubular e transferência por curto-circuito foi 145% e da solda realizada de forma automática foi 20%. Admite-se que estas diferenças ocorram devido a variações na velocidade de soldagem e na distancia bico de contato peça inerentes as solda realizadas de forma semiautomática. <br> / Abstract : There is a growing trend toward the use of welding processes capable of greater productivity and easier to automate, such as GMAW and FCAW, replacing the stick electrode and GTAW. However, as full automation presents practical difficulties and higher equipment costs it is often avoided. For that reasons, more frequently GMAW and FCAW are applied in a semi-automatic instead of automatic way. Therefore, it is valuable to understand the variability of these processes, i.e. to know how changes in the welding conditions affect the characteristics of the resulting welds. Variability in geometry and dilution of the weld beads obtained by GMAW and FCAW were specifically studied, using constant and pulsed current, in automatic and semi-automatic way. To achieve these goals, automatic and semi-automatic bead on plate welds were performed on SAE 1020 plates, using GMAW and FCAW processes, with the consumables AWS ER70S-6 solid wire and AWS E71T-1 cored rutile wire, respectively. The results showed that dispersion of the periods of metal transfer and current peaks are effective and highly sensitive parameters to quantify the stability of the arc. The transfer condition with more regularity and/or stability in the short circuit transfer mode depends not only on the reference voltage value but on the inductance as well. The voltage value for maximum stability results in the lowest value of average current (for a certain wire feeding speed), independent of the welding speed and increases the wire feeding speed. The results also showed that dispersion of penetration, convexity and dilution values in welds performed in a semi-automatic way were greater than in automatic welds. For example, the dispersion of penetration in a FCAW weld performed semi automatically by short circuit transfer was 145% and automatic was 20%. It seems that these differences occur due to variations in welding speed and contact to tip distance that are inherent to semiautomatic applications.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2012-10-20T00:11:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 191879.pdf: 4155402 bytes, checksum: 0600a10f24681dbf561e7c7016b0e5af (MD5) / Reduzir peso com aumento constante da resistência dos componentes é o lema da indústria automotiva. Com objetivo de reduzir o consumo de combustível e aumentar a relação potência-peso, materiais de baixa densidade devem ser estudados e suas propriedades avaliadas. Devido à boa relação resistência-densidade alumínio, magnésio, titânio e algumas ligas de aço inoxidável tornamse materiais interessantes para aplicações em estruturas de baixo peso. A possibilidade de juntar ou soldar um material é uma das propriedades mais importantes quando este material deve ser usado em uma grande estrutura ou unido a outros componentes. Devido à boa produtividade e baixas distorções nas peças, o processo de soldagem a laser vem se difundindo nos últimos anos e tem sido empregado com sucesso na indústria automotiva. Aliando a busca de novas aplicações de materiais de baixo peso, especificamente do titânio com a utilização do processo de soldagem a laser, este trabalho tem como objetivo avaliar a soldabilidade e propriedades mecânicas de juntas em aresta de titânio comercialmente puro (Ti ASTM grau 1 e 2) através do processo de soldagem a laser (Nd:YAG). Foram variados os comprimentos de flange (2 a 30mm) da geometria e efetuada a soldagem. Os resultados mostram que titânio comercialmente puro pode ser soldado por laser desde que uma atmosfera controlada (900ppm de oxigênio) seja utilizada. Titânio grau 1 apresenta resultados proporcionais (de 50 a 60% da resistência do material base) aos encontrados para a mesma geometria em aços inoxidáveis austeníticos (AISI 304 e Nirosta® H400). Titânio grau 2 apresenta resultados não recomendados (aproximadamente 10% da resistência do material base) para aplicações onde há necessidade de alta resistência da união soldada. Para esses casos são recomendados outros tipos de geometrias de junta.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2012-10-20T05:29:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-26T00:57:07Z : No. of bitstreams: 1 184520.pdf: 28440007 bytes, checksum: 97215edcc9644cfe241895f7b404e5e5 (MD5) / O presente trabalho investigou a viabilidade do uso da técnica da dupla-camada, visando estabelecer adequados procedimentos de soldagem de reparo para o aço 9Cr-1Mo Grau P9, que permitissem dispensar o tratamento térmico pós-soldagem (TTPS). Por meio de testes de simples deposição sobre chapa do metal de base previamente temperado (e não revenido) foram levantadas as condições ideais para a realização do reparo. O aço 9Cr-1Mo apresentou uma faixa de revenimento que representa cerca de 80% da extensão da ZAC endurecida. Em função disso, o calor gerado pela segunda camada não foi suficiente para tratar termicamente a ZAC endurecida da primeira, sendo necessário realizar um passe adicional de revenido com tocha TIG autógena. Nessas condições, conseguiu-se tratar totalmente a ZAC remanescente e se obter no estado como-soldado uma resistência ao impacto similar à do metal de base. Entretanto, os metais depositados com os consumíveis disponíveis comercialmente apresentaram no estado como-soldado uma tenacidade muito baixa, o que implica na necessidade de desenvolver eletrodos especiais que possam ser aplicados na soldagem de reparo sem TTPS.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico / Made available in DSpace on 2012-10-19T11:41:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T23:08:19Z : No. of bitstreams: 1 177389.pdf: 21451944 bytes, checksum: b21bec1c04c77ee7e66aeede4ddd8338 (MD5) / Este trabalho buscou estabelecer procedimentos de soldagem de reparo para o aço da classe ASTM 516 Grau 60 utilizado na construção de vasos de pressão, sujeitos a trincas de corrosão sob tensão em ambiente contendo H2S. Tomando como referência o procedimento padrão de soldagem de fabricação adotado para esse material, que emprega eletrodos revestidos AWS E 7018 com aporte térmico de 10 kJ/cm e tratamento térmico pós-soldagem (TTPS), foram comparados procedimentos alternativos, com o objetivo de estabelecer uma metodologia para o reparo sem a necessidade de uso de TTPS. Nesse sentido, com base em uma caracterização prévia da microestrutura e dureza, bem como da geometria do cordão e da ZAC, foram definidas as condições para reparo pela técnica do "passe de revenido" utilizando: i) eletrodos AWS E 7018 e ii) E 6013 na camada de cobertura. Também foi explorado o martelamento de cada passe de solda como recurso para eliminar as tensões trativas na região da zona fundida. Para simular o reparo segundo os diferentes procedimentos foram soldados remendos circulares com diâmetro de 80 mm, em chapa de 25,4 mm de espessura. As tensões residuais medidas pelo método de difração de raios X e o método do furo cego associado à extensometria, ao lado da microestrutura e dureza máxima observadas na zona fundida e na ZAC, serviram com um critério preliminar para avaliar a eficácia das várias técnicas empregadas, conforme o objetivo de tornar a junta soldada menos susceptível a trincas de corrosão sob tensão

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-06-15Bitstream added on 2014-12-02T11:21:14Z : No. of bitstreams: 1 000795872.pdf: 2547513 bytes, checksum: fff32045103b6f32d6a6e4db5e46f8b8 (MD5) / É sabido que o processo de soldagem devido ao aporte de calor interfere na estrutura e comportamento mecânico do material, fator que deve ser estudado para melhor compreender as características mecânicas e microestruturais dessas juntas soldadas e comparar essas mudanças com o metal base para melhor compreender os resultados. O estudo deste trabalho foi pesquisar e discutir os resultados das mudanças microestruturais e mecânicas ocorridas nos trilhos soldados por caldeamento (HF-ERW, High Frequency Electric Resistance Welding). O processo de soldagem por caldeamento, apesar de sua facilidade de execução exige um rígido controle dos parâmetros envolvidos, entre eles, preparação e alinhamento das peças, preaquecimento, controle na aplicação da corrente elétrica para monitoramento da temperatura o controle de resfriamento pós-solda. Qualquer desvio nestas variáveis pode acarretar defeitos, tais como: crescimento de grão, dureza excessiva na região soldada, vazios, entre outros que, aliados às condições severas de carregamento impostos ao trilho, devido à passagem dos trens, ocasionam a nucleação e surgimento de pequenas trincas comprometendo estruturalmente o trilho. Para comprovação dos estudos da caracterização microestrutural e mecânica dos trilhos soldados por HF-ERW foram realizados os ensaios de análise dos componentes químicos do material, de ultrassom, de flexão em três pontos, de micro e macrodureza, de metalografia, de tração, e de impacto. Os ensaios realizados nos fornecem dados suficientes para determinação do comportamento do material, onde os estudos foram concentrados na região da junta soldada focando os componentes do trilho (Boleto, Alma e Patim), e nesses componentes as regiões classificadas como Metal Base (MB), Zona Afetada Termicamente (ZAT) e Linha de Caldeamento (LC). Com os resultados obtidos foi possível concluir que a junta soldada sofreu mudanças tanto microestrutural, como no ... / It is known that the process of welding heat input due to interfere with the structure and mechanical behavior of the material factor that should be studied to better understand the mechanical and microstructural characteristics of these soldered joints and to compare these with the base metal changes to better understand the results. The study of this work was to investigate and discuss the results of microstructural and mechanical changes occurring in the cladding rails welded (ERW-HF, High Frequency Electric Resistance Welding). The welding process, despite its ease of implementation requires strict control of the parameters involved, including, preparation and alignment of parts, preheat control the application of electrical current for monitoring temperature control cooling after solder. Any deviation in these variables can cause defects such as grain growth, excessive hardness in the welded region, voids, among others, coupled with the severe conditions of loading imposed on the rail, to the passage of trains, cause the nucleation and the appearance of small compromising structurally broken rail. To prove the studies of microstructural characterization and mechanical rails welded ERW-HF assays were performed to analyze the chemical components of the material, ultrasound, three-point bending, micro and macro-hardness, metallography, tensile, and impact. The tests provide us with sufficient data to determine the behavior of the material, where the studies were concentrated in the region of the weld components focusing rail (head, web and foot), and these components regions classified as Base Metal (BM) Thermally Affected Zone (HAZ) and Line of Fusing (LF). With these results we conclude that the welded joint has suffered both micro structural changes, such as the mechanical behavior of the material in relation to the base metal, with cementite precipitated at grain boundaries in the LC, the less elastic deformation in the HAZ, and ...

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2018. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-07-19T21:07:53Z No. of bitstreams: 1 2018_MatheusTabataSantos.pdf: 11241187 bytes, checksum: fbfeeba73f780241d74262ecca2afb5b (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-07-20T19:43:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2018_MatheusTabataSantos.pdf: 11241187 bytes, checksum: fbfeeba73f780241d74262ecca2afb5b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-20T19:43:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2018_MatheusTabataSantos.pdf: 11241187 bytes, checksum: fbfeeba73f780241d74262ecca2afb5b (MD5) Previous issue date: 2018-07-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). / O aço inoxidável martensítico ASTM A743 CA6NM é tipicamente utilizado na produção de turbinas hidroelétricas, devido a sua elevada resistência à cavitação. Essas turbinas são fabricadas em processos separados de fundição seguido de um tratamento térmico e de acabamento superficial com subsequente acoplamento por meio de um processo de soldagem, em que um material semelhante é utilizado, normalmente, o AWS 5.22 EC410NiMo. Uma vez que eles têm grandes espessuras, normalmente, a soldagem de reparo ocorre em vários passos, a fim de preencher a cavidade danificada. Após o processo de soldagem, normalmente em toda a turbina é feito um tratamento térmico final, que é realizado em grandes fornos para que seja possível atingir uma temperatura uniforme em toda as partes. Portanto, existem fortes fatores técnicos e econômicos que motivam o desenvolvimento de procedimentos de reparo sem tratamento térmico posterior à soldagem (TTPS), que garantam propriedades mecânicas aceitáveis e boa performance estrutural. O objetivo principal desse trabalho é analisar as propriedades térmicas, mecânicas e microestruturais desses materiais soldados pelo processo GMAW em múltiplos passos com controle das temperaturas de pré-aquecimento (TPA) e interpasse (TI), estabelecendo procedimentos de otimização no processo de reparo das pás das turbinas hidráulicas, evitando o TTPS. Para tal, por meio de dados obtidos de estudos prévios das temperaturas de transformação martensítica (Ms e Mf), foram definidos 5 conjuntos de temperaturas para análise: Amostra 1: TPA: 100ºC e TI: 150ºC; Amostra 2: TPA: 150ºC e TI: 150ºC; Amostra 3: TPA: 200ºC e TI: 150ºC; Amostra 4: TPA: 180ºC e TI: 180ºC; e Amostra 5: TPA: 200ºC e TI: 200ºC. Após a soldagem com esses parâmetros, foram realizadas investigações microestruturais (laser confocal e eletrônica de varredura), levantamento de composição química dos metais (espectrometria de fluorescência de raios-X), difratometria de raios-X (DRX) para análise das fases constituintes de várias regiões, calorimetria diferencial de varredura (DSC) para conhecimento dos dados da transformação martensítica em atmosfera inerte, avaliação da energia envolvida na soldagem (aporte térmico) e acompanhamento dos sucessivos ciclos térmicos envolvidos na soldagem, atuantes em cada passe de solda. A microestrutura predominante em grande parte das regiões analisadas é martensítica com morfologia em ripas, típicas em aços inox com baixo teor de carbono. Ferrita ẟ e austenita retida foram evidenciadas em determinadas regiões. Outras fases em menor proporção apareceram. Os valores de Ms e Mf foram coerentes com a literatura e justificaram os valores escolhidos para TPA e TI. Os valores de dureza e microdureza para determinadas regiões foram interessantes, ficando abaixo do estipulado pela norma. O aporte térmico calculado resultou em valores baixos comparados a outras pesquisas, reduzindo o custo de reparo e não influenciando na redução da tenacidade do material. A amostra 2, de TPA e TI igual a 150ºC proporcionaram os melhores resultados, possibilitando a execução do reparo de pás de turbina sem TTPS. / The martensitic stainless steel ASTM A743 CA6NM is typically used in the production of hydroelectric turbines, due to their high resistance to cavitation. These turbines are manufactured in separate processes of casting followed by a heat treatment and surface finish with subsequent engagement by means of a welding process, in which a similar material is usually used, the AWS 5.22 EC410NiMo. Since they have large thicknesses, typically the repair welding is carried out in several layers in order to fill the damaged cavity. After the welding process, usually the whole turbine runner is subjected to a final heat treatment, which is carried out in large furnaces thus providing a means of achieving a uniform temperature in all parts. Therefore, there are strong technical and economic factors that motivated the development of repair procedures without post welding heat treatment (PWHT), to ensure acceptable mechanical properties and good structural performance. The main objective of this study is to analyze the thermal, mechanical and microstructural properties of these materials welded by the GMAW process in multiple steps with control of the preheating temperature (PHT) and interpass temperature (IT), establishing optimization procedures in the repair process of hydraulic turbine blades, avoiding TTPS. For this, through data obtained from previous studies of the martensitic transformation temperatures (Ms and Mf), 5 sets of temperatures were defined for analysis: Sample 1: PHT: 100°C and IT: 150°C; Sample 2: PHT: 150°C and IT: 150°C; Sample 3: PHT: 200°C and IT: 150°C; Sample 4: PHT: 180°C and IT: 180°C; and Sample 5: PHT: 200°C and IT: 200°C. After welding with these parameters, microstructural investigations (confocal laser and scanning electron), chemical composition of the metals (X-ray fluorescence spectrometry), X-ray diffractometry (XRD) to analyze the constituent phases of several regions, differential scanning calorimetry (DSC) to know the data of the martensitic transformation in inert atmosphere, evaluation of the energy involved in the welding (thermal input) and monitoring the successive thermal cycles involved in the welding, acting on each welding pass. The predominant microstructure in most of the analyzed regions is martensitic with lath morphology, typical in stainless steels with low carbon content. ẟ Ferrite and retained austenite were observed in certain regions. Other phases in lower proportions appeared. The values of Ms and Mf were consistent with the literature and justified the values chosen for PHT and IT. The hardness and microhardness values for certain regions were interesting, being below the standard stipulated value. The calculated thermal input resulted in low values compared to other researches, reducing the cost of repair and not influencing in the reduction of the tenacity of the material. Sample 2, of PHT and IT equal to 150ºC provided the best results, allowing the execution of the repair of turbine blades without TTPS.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-02-04Bitstream added on 2014-06-13T18:34:25Z : No. of bitstreams: 1 000743465.pdf: 3499397 bytes, checksum: a57637cbcd33ddad6880867484cb7a63 (MD5) / Este trabalho faz parte de um programa de pesquisa da soldagem GMAW-P no modo pulsado em aço estrutural, tem por objetivo avaliar as propriedades mecânicas, especificamente e resistência mecânica, a tenacidade ao impacto e dureza, de juntas soldadas pelo referido processo, com variações na corrente de pico, tempo de pico e na temperatura do tratamento térmico de pré-aquecimento. O procedimentode soldagem prevê a realização das soldas em dois países em juntas com chanfro em X, angulo de 60º, preparadas tiras do aço estrutural de alta resistência e baixa liga - ARBL, denominada COS-AR 50 com 16 mm de espessura. O material de adição a ser usado é um eletrodo de alma metálica AWS E70C-6M, no diâmetro de 1,2 mm, associado à proteção gasosa de CO2. Após a realização dos ensaios, os resultados foram correlecionados com as microestruturas desenvolvidas tanto no metal de solda (MS) quanto na zona afetada termicamente (ZTA) / This study is part of a GMAW-P welding research program at a pulsed way in structural steel. It has the objective to evaluate the mechanical properties, specifically the mechanical resistance, the lenacity to the impact and hardness of joints welded by the mentioned process with variations in the peak power, peak time and in the thermal treatment temperature of pre-heating. The welding procedure forecasts the achievement of welds in two steps with bevel in X, bend of 60º, prepared stripes of the high resistance structural steel and low bind - ARBL, denominated COS-AR 50 with 16 mm of thickness. The addition material to be used is an electrode of AWS E70C-6 metallic soul, diameter 1,2 mm, associated to the gas protection of CO2. After the achievement of the tests, the results will be correlated with the microstructures developed in both weld metal (WM) amd in the heat affected zone (ZAC)

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4868.pdf: 5266402 bytes, checksum: 62475c2ee7d3702d1f3a9cc7178b99c6 (MD5) Previous issue date: 2011-03-21 / Financiadora de Estudos e Projetos / Lightweight alloys, originally developed for aeronautic applications, have also shown increasing use in the automotive sector, aiming fuel consumption and reduction of production costs. In addition to this there is the increasing environmental concern that makes lightweight alloys even more attractive, due to recycling capabilities. It is important notice that parts produced with lightweight alloys may need, at some point of the production process, be joined to others parts. In the aeronautic industry the joining is made primarily by riveting while in the automotive industry RSW - Resistance Spot Welding is usually employed. These processes present some problems such as those related to metallurgical defects and the low weldability for some lightweight alloys. Within this context the FSpW - Friction Spot Welding, that is a solid state joining process, was developed at GKSS Research Centre in Germany. This process has shown great potential for applications where the already established RSW (automotive) and riveting (aircraft), present some disadvantages. In this work the applicability of this new process for the production of overlapping joints of the alloy 6181-T4, which is already used in the automotive industry, was studied. Joints were produced with different welding parameters (welding time and rotational speed) and will be submitted to mechanical characterization, by means of microhardness measurements and mechanical tests for assessment of the performance of the welds. Microstructural characterizations will be performed using optical and electron microscopy to determine the effect of the welding parameters on the final microstructure of the welds, as well as eventual defects. It will be also done a study of failure analysis, aiming the understanding of the mechanisms of fracture, correlating them with the process parameters. Sound joints with high mechanical strength and good repeatability were obtained, with better results associated to low welding time and high toll rotational speed. / As ligas de alumínio, amplamente utilizadas pela indústria aeronáutica, têm cada vez maior espaço também no setor automobilístico, e visa dentre outros fatores: a diminuição do consumo de combustível pela consequente redução de peso, a redução de custos de produção e também a crescente preocupação com o meio ambiente. É importante ressaltar que componentes produzidos com ligas leves podem precisar, durante o processamento, ser unidos pontualmente a outros componentes dentro da linha produtiva. Na indústria aeronáutica essa união é feita essencialmente por rebitagem enquanto na indústria automotiva o método Soldagem por Resistência por Ponto (SRP) é geralmente empregado. Entretanto esses processos apresentam problemas como defeitos metalúrgicos bem como difícil soldabilidade para algumas ligas leves. Dentro deste contexto foi desenvolvido recentemente no Centro de Pesquisa alemão GKSS o processo de união pontual Soldagem por Fricção por Ponto - SFP. Este processo está mostrando grande potencial de aplicação frente aos já estabelecidos SRP (automotivo) e rebitagem (aeronáutico). Neste trabalho estudou-se a aplicabilidade deste novo processo para a produção de juntas sobrepostas da liga de alumínio 6181-T4, liga já utilizada na indústria automobilística. As amostras foram soldadas com diferentes tempos de soldagem e velocidades rotacionais da ferramenta, então foram submetidas a ensaios mecânicos de tração e de fadiga, além de medições de microdureza para investigação do desempenho mecânico da junta soldada. Análises microestruturais utilizando luz polarizada, microscopia ótica e eletrônica foram utilizadas para observar o efeito dos parâmetros de soldagem na formação de eventuais defeitos e na qualidade microestrutural da junta soldada. Foi realizado um estudo de análise de falha visando o entendimento dos mecanismos de fratura, correlacionando-os com os parâmetros de processo. Os resultados encontrados levam a juntas soldadas de alta resistência mecânica e boa repetibilidade, com melhores resultados associados com baixo tempo de soldagem e alta velocidade rotacional da ferramenta.

Orientador: Ângelo Carporalli Filho / Banca: Marcelino Pereira do Nascimento / Banca: Vicente Afonso Ventrella / Resumo: O processo de soldagem por resistência elétrica de alta frequência (High Frequecy Electric Resistance Welding, HF-ERW) apresenta três tipos de fenômenos de soldagem. Quando os fenômenos tipo 1 ou tipo 3 são os predominantes no processo de soldagem, a retenção de óxidos na junta soldada é facilitada e a melhor qualidade da junta soldada é obtida quando o fenômeno tipo 2 é o predominante. Dentre os parâmetros de soldagem, o aporte de calor e a velocidade têm grande influência na determinação de qual fenômeno é predominante no processo e, consequentemente, na taxa de descontinuidades obtida. A fim de se avaliar como o aporte de calor e a velocidade de soldagem influenciam na tenacidade da junta soldada pelo processo HF-ERW, é proposto a realização de combinações entre esses parâmetros durante a produção de tubos de 13 3/8" de diâmetro externo, 0,380" de espessura da parede, norma de fabricação API 5L, grau do aço X56. Para avaliar os resultados, um estudo comparativo do ensaio de impacto Charpy com entalhe na linha de solda foi realizado. Para caracterizar o metal base e a junta soldada, foram realizadas análises de composição química, microestrutura, resistência mecânica, dureza e energia absorvida em ensaio de impacto Charpy. Das análises de caracterização, foi possível evidenciar o cumprimento de requisitos da norma de fabricação API 5L X56 e analisar aspectos principais da junta soldada. Por meio dos resultados de impacto Charpy na linha de solda, foi possível se avaliar a influência do aporte de calor e da velocidade de soldagem, sendo constatado que o aumento da velocidade é benéfico para a tenacidade da junta soldada. Com as análises realizadas também foi possível correlacionar os resultados obtidos com os fenômenos de soldagem / Abstract: At the high frequency electric resistance welding, HF-ERW, the three types of welding phenomenon define the way to obtain a welded joint without oxides after the squeeze out. When welding phenomenon type 1 or 3 are predominant at the welding process, the retention of oxides at the welded joint is facilitated and the best quality occurs when type 2 is obtained. Among the welding parameters, the heat-input and the welding speed have great influence in what type of welding phenomenon is obtained at the welding, and, therefore, at the discontinuity rate. With the objective of evaluate how the heat-input and the welding speed influence the HF-ERW process it is proposed to combine these parameters during the production of 13 3/8" outside diameter, 0,380" wall thickness, API 5L standard, X56 steel grade, pipes. In order to analyze the results, a comparative study of the Charpy V-notch test at the welding line was done. The characterization of the base metal and welding was performed through the analysis of the chemical composition, tensile properties, hardness test, Charpy test and microestrutural evaluation. With the characterization analysis it was possible to certificate the accordance of the pipe produced with the API 5L X56 requirements and analyze the main aspects of the welded joint. By means of the results of the Charpy impact test at the weld line, it was possible to analyze the influence of the heat-input and welding speed at the HF-ERW process, in which it was verified that the increase of the welding speed improve the weld joint toughness. Through the analysis, it was also possible to correlate the results with the welding phenomenon / Mestre

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2013. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2013-10-25T14:26:10Z No. of bitstreams: 1 2013_EberHuancaCayo.pdf: 11106092 bytes, checksum: 32db1b7db30838656b3f458b6c65e047 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-10-30T10:58:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_EberHuancaCayo.pdf: 11106092 bytes, checksum: 32db1b7db30838656b3f458b6c65e047 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-10-30T10:58:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_EberHuancaCayo.pdf: 11106092 bytes, checksum: 32db1b7db30838656b3f458b6c65e047 (MD5) / A soldagem orbital é um processo de fabricação que consiste da união de tubos metálicos e que tem diversas aplicações, tais como na indústria alimentar, farmacêutica, petroquímica e aeroespacial. Estas aplicações, em sua maioria, limitam-se à união de dutos de pequeno porte e de espessura fina, nos quais os efeitos gravitacionais sobre a transferência de calor e massa são ínfimos. Quando se pretende unir dutos de maior espessura, entretanto, é comum utilizar processos de soldagem com adição de material, o que incrementa as dimensões da poça de fusão. Em consequência, o efeito gravitacional altera a transferência de calor e massa, podendo acarretar escoamentos e deformações da solda se os parâmetros de soldagem são inadequados. O objetivo do presente trabalho é desenvolver um regulador de parâmetros de soldagem em função da posição de soldagem, objetivando obter soldas uniformes através do processo GMAW-S. Estudos iniciais mostraram que as oscilações da poça de fusão têm relação direta na formação da solda. Estas oscilações estão governadas pelo balanço das forças, eletromagnética, tensão superficial e gravitacional sobre a massa da poça. Considerando que em soldagem orbital há uma constante mudança de posição, o escoamento da poça causado pelo efeito gravitacional é inevitável, portanto é preciso regular adequadamente os parâmetros de soldagem em função da posição de soldagem ?. Para isto, em primeiro lugar, desenvolveu-se o modelo de transferência de massa a fim de estimar a quantidade de massa e a força com que esta massa é transferida do eletrodo arame à poça segundo a posição ?. Em segundo lugar desenvolveu-se o modelo de oscilações da poça a fim de estimar o valor final da oscilação em função da posição ?, o que permitiu estimar a localização do escoamento da poça assim como a localização da deformação do cordão de solda. Finalmente foi desenvolvido o modelo de regulação dos parâmetros de soldagem em função da posição ?, considerando a uniformidade das forças sobre a massa transferida, bem como a uniformidade da resistência do circuito de soldagem, do aporte térmico e da taxa de deposição. A partir da simulação de este conjunto de modelo foi possível prever o conjunto de parâmetros visando à uniformidade do valor final das oscilações da poça, o que implica na redução do escoamento da poça e consequentemente a relativa uniformidade do cordão de solda. Por meio de experimentos conseguiu-se verificar a uniformidade relativa das soldas a partir da regulação dos parâmetros de soldagem em função da posição ? utilizando os modelos propostos. Concluiu-se que o escoamento da poça é inevitável, porém, é possível reduzir seus efeitos através do controle do valor final das oscilações através da regulação dos parâmetros de soldagem em função da posição ?. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Orbital welding is a manufacturing process that composes the union of metallic pipes which is largely applied in various industries such as food, pharmaceutical, petrochemical and aerospace industry. These applications are mostly limited to the union of small and thin ducts, on which the gravitational effects over heat and mass transference are minimal. When union of larger pipes is intended, however, welding processes with material addition are commonly applied, leading to an increased welding pool dimension. In consequence, gravitational effect alters heat and mass transference, what can cause outflows and deformations of the welding if welding parameters are inadequate. The aim of this work is to develop a regulator welding parameters according to the welding position, aiming to obtain uniform welds through the GMAW-S. Initial studies showed that the oscillations of the weld pool have a direct relation in the formation of the weld. These oscillations are governed by the balance of forces, electromagnetic, surface tension and gravity on the mass of the pool. Whereas that in orbital welding there is a constant change of position, the pool outflow caused by the gravitational effect is inevitable; therefore, it is necessary to regulate properly the welding parameters according to the welding position ?. For this, in first place it was developed the modeling of the mass transference to estimate the amount of mass and force with which this mass is transferred from the wire electrode to the welding pool according to position ?. In second place, it was developed the model of the welding pool oscillations in order to estimate the final value of the oscillation depending on the position ?, which allowed estimating the location of the pool outflow as well as the location of weld deformation. Finally the model of regulating of welding parameters according to the position ? was developed, considering the uniformity of forces on the mass transfer, as well as the uniformity of the welding loop resistance and the uniformity of the heat input and deposition rate. From the simulation of hese set of models, was possible to estimate the welding parameter set aiming to reach the uniformity of the final value of the pool oscillations, which implies the reduction of the pool outflow and consequently the relative uniformity of the weld bead. Through experimentation it was possible to verify the relative uniformity of welds from the adjustment of the welding parameters according to the position ? by using the proposed models. The obtained conclusion is that the outflow of the pool is unavoidable; however, their effects can be reduced by controlling the final value of the oscillations by regulating the welding parameters according to welding position ?.