Este trabalho tem por objetivo estudar um processo alternativo de deposição e reparos em defeitos superficiais de componentes ou estruturas fabricados em aço de alto carbono, utilizando o processo de soldagem de Deposição Superficial por Fricção (Friction Surfacing). Foi avaliada a influência dos parâmetros do processo de deposição como: força axial, velocidade de rotação do pino consumível e velocidade de avanço de deposição nas propriedades mecânicas e metalúrgicas dos depósitos com diferentes materiais consumíveis depositados. Para atingir estes objetivos foram realizados experimentos utilizando um equipamento composto de um motor hidráulico (HMS 3000) da Circle Technical Services Ltd com potência de 50 kW, com capacidade de aplicar força axial de 40 kN e velocidade de rotação de até 8000 rev/min. O sistema hidráulico é fixado a um pórtico que tem uma mesa móvel onde é controlada a velocidade de avanço de deposição, enquanto que o ciclo de soldagem é controlado através de um software em que são indicados os parâmetros desejados de carregamento e velocidade de rotação. Neste estudo foram utilizados como substrato chapas de aço carbono SAE 1070 com espessura de 9 mm e como pinos consumíveis barras redondas com diâmetro de 20 mm dos aços SAE 1045, SAE 4140, SAE 9254, SAE 8620 e AISI 310 variando os parâmetros de deposição. Após as deposições foram realizadas as caracterizações dos depósitos quanto a geometria do depósito (espessura e largura) e da zona termicamente afetada (ZTA), resistência de adesão do depósito (push-off test), macrografias, micrografias em microscópio óptico (MO) e em microscópio eletrônico de varredura (MEV), perfis de microdureza e análise térmica. Os depósitos realizados com força axial de 13,7 kN, velocidade de avanço de 17 mm/s e velocidade de rotação de 3500 rev/min foram que apresentaram melhores propriedades quanto a resistência de adesão do depósito, tendo o pino consumível de aço inoxidável austenítico AISI 310 com o melhor desempenho testado. / This work aims to develop an alternative process of repairing defects in components or structures made of high carbon steel, using the welding process of deposition by surface friction (Friction Surfacing Process). The influences of the deposition process parameters such as axial force, rotational speed of the consumable rod and traverse speed of deposition on the mechanical and metallurgical properties of the deposits with different consumables deposited. To achieve these objectives, experiments were done using a device composed of a hydraulic system (HMS 3000) of Circle Technical Services Ltd. with 50 kW of power, capable of applying axial force of 40 kN and rotation speed of up to 8000 rpm. The hydraulic system is fixing at a rigid gantry that has a sliding table. The welding cycle is controlled by software, which are given the desired parameters of pressure and rotation speed. This study used as the substrate plate carbon steel SAE 1070 and as consumable rod round bars of steel SAE 1045, SAE 4140, SAE 9254, SAE 8620 and AISI 310 changed of deposition parameters. After the depositions were performed characterizations of the deposits on the geometry of the deposit (thickness and width) and the heat affected zone (HAZ), the adhesion strength of deposit (push-off test), macrographs, micrographs by optical microscope (OM) and scanning electron microscopy (SEM), microhardness profiles and thermal analysis. Deposits made with axial force of 13.7 kN, traverse speed of 17 mm/s and rotation speed of 3500 rev/min were presented better properties as the adhesion strength of deposit, with the consumable rod austenitic stainless steel 310 with the best performance tested.

Na tentativa de produzir componentes cada vez mais leves e seguros a industria automotiva vem continuamente atualizando seus produtos no que diz respeito à associação de materiais, uso de uniões por solda, utilização de ligas leves em substituição de ligas de aço e etc. Três são os motivos básicos para estas mudanças: aumento da segurança dos passageiros, diminuição do consumo de combustível e redução os custos de produção. As ligas de alumínio, em sua maioria desenvolvidas para uso em tecnologia aeronáutica, vêm ganhando espaço também na produção de automóveis de passeio. Um dos maiores problemas apresentados pelas ligas de alumínio é a baixa soldabilidade dificultando a produção de componentes como os conhecidos Tailor Welded Blanks (TWB). TWB consiste em unir através de solda materiais de espessura e ou propriedades mecânicas diferentes formando uma geratriz para posterior estampagem de um componente Este trabalho inova confeccionando juntas a partir de chapas de espessuras diferentes (TWB) através de soldagem por fricção e mistura mecânica (SFMM) a partir de ligas de alumínio com velocidades de soldagem convencionais (1m/min) e em altas velocidades atingindo 5 e 10m/min dependendo da liga. Duas ligas de alumínio foram utilizadas, AA5754 (não tratável termicamente) e AA6181 (tratável termicamente). Foram realizados ensaios metalográficos, perfis de microdureza, ensaios de tração. Foram realizados também ensaios para levantamento de curvas limite de conformação através de ensaios de tração em corpos de prova etalhados e ensaios de estampabilidade. Os resultados mostram que o processo SFMM é adequado para soldas de espessuras diferentes em altas velocidades. Os ensaios de microdureza não apresentam as típicas variações observadas em processos de soldagem convencional, os testes mecânicos apresentam bons resultados, especialmente paras as juntas da liga AA6181 que em ambas as condições de soldagem apresentaram valores de tensão próximos aos valores do material de base. Os testes de estampagem mostram que as juntas da liga AA5754 apresentam desempenho superior ao material de base quando conformadas, desta forma provando que essa técnica pode ser utilizada para fabricação de geratrizes para estampagem de componentes.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-06-24T16:53:11Z No. of bitstreams: 1 2016_JoséLuisLázaroPlata.pdf: 23585258 bytes, checksum: 52df83be985d83e09983d0ecc5d5c575 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-06-29T19:53:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_JoséLuisLázaroPlata.pdf: 23585258 bytes, checksum: 52df83be985d83e09983d0ecc5d5c575 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-29T19:53:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_JoséLuisLázaroPlata.pdf: 23585258 bytes, checksum: 52df83be985d83e09983d0ecc5d5c575 (MD5) / Este trabalho apresenta um estudo sobre a estratégia de planejamento de deposição dos cordões de solda, a fim de permitir a utilização de soldagem robotizada para a tarefa de preenchimento da cavidade resultante da remoção de uma trinca. Portanto, quando se pensa em definir a estratégia necessária e a distribuição dos cordões de solda para o preenchimento da cavidade mediante o processo robotizado, surgem alguns problemas relacionados com a dependência da geometria da seção transversal do cordão em relação aos parâmetros e à posição de soldagem. Tal geometria influencia fortemente o número de cordões formadores de uma camada, assim como o número de camadas necessárias, tendo em conta que o processo de preenchimento é efetuado em camadas. Neste caso, o primeiro problema a ser enfrentado é a definição da distância entre os cordões laterais necessários para depositar uma camada de solda plana. O segundo problema é a altura da camada que resulta da distância selecionada entre os cordões paralelos dentro de uma camada. Nesse contexto, o presente trabalho aborda os dois problemas citados anteriormente através do desenvolvimento de um modelo estatístico que pode mapear as variações da seção geométrica do cordão em função dos parâmetros de soldagem no processo GMAW pulsado. A seguir, esta metodologia define a estratégia para determinar a trajetória dos cordões de solda de cada camada com a finalidade de realizar a avaliação geométrica da recuperação e qualidade do preenchimento. Resultados práticos do ponto de vista geométrico da estratégia de preenchimento, aplicada a uma cavidade semelhante àquela resultante da remoção de uma trinca passante, são apresentados com o objetivo de validar a metodologia proposta. _______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work presents a study on the bead deposition planning strategy in order to allow the use of robotic welding on the task of filling the crack removal cavity. Therefore, when thinking about defining the necessary sequence and the distribution of weld beads to fill the cavity with metal, such that the deposition process can be robotized, some problems arise related to the bead section geometry dependence on the welding parameters and on the welding position. Such geometry will strongly influence the number of layers of weld beads needed, considering that the filling process is carried out in layers. In this case, the first problem to be faced is the definition of the distance between parallel beads necessary for the deposition of a flat weld layer. The second problem is the layer thickness that results from the selected distance between parallel beads within a layer. This work, therefore, addresses the two previously cited problems by developing statistical models that can map the bead section geometry variations due to changes in welding parameters for the pulsed GMAW process. Then this methodology defines the strategy to determine the trajectory of weld beads of each layer in order to perform the geometric evaluation of the recovery and quality of the filling. Practical results of geometric point of view of the strategy of filling, applied to a cavity such as the one resulting from the removal of a crack are presented in order to validate the proposed methodology.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2016. / Submitted by Marianna Gomes (mariannasouza@bce.unb.br) on 2016-12-08T17:07:19Z No. of bitstreams: 1 2016_FilipeFragaPaulaSilva.pdf: 3377150 bytes, checksum: f86e878fba37db866811f53f5230c51a (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-01-30T19:24:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_FilipeFragaPaulaSilva.pdf: 3377150 bytes, checksum: f86e878fba37db866811f53f5230c51a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-30T19:24:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_FilipeFragaPaulaSilva.pdf: 3377150 bytes, checksum: f86e878fba37db866811f53f5230c51a (MD5) / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sensor para monitoramento geométrico da poça de fusão em um processo GTAW pulsado utilizando uma câmera de alta velocidade CMOS para aquisição das imagens. A configuração da câmera é tal que o seu eixo óptico é paralelo ao eixo longitudinal da tocha e a imagem da poça de solda é transmitida por meio de um conjunto de espelhos planos. Afim de reduzir o efeito da luz causada pela emissão do arco, um filtro passa alta com corte na região do infravermelho é utilizado de tal modo que a emissão do arco no espectro visível e ultravioleta são eliminados. A configuração do sensor permite a redução do tamanho da estrutura de fixação do conjunto óptico, pois utiliza as leis da reflexão para direcionar a imagem desejada até a câmera. A estrutura de sustentação dos aparatos ópticos foi projetada com a finalidade de minimizar o efeito de vibração na câmera ocasionada pelo movimento robótico e na perda de graus de orientação da tocha no processo de soldagem robotizado. Com a configuração proposta, é possível obter imagens consistentes e de qualidade da poça de fusão permitindo extrair seus dados geométricos. Neste trabalho a principal característica geométrica desejada é a largura da poça de fusão, uma vez que é fortemente correlacionada à largura do cordão resultante. Por se tratar de um processo no qual o arco está constantemente aberto, um software para sincronização das imagens baseado na análise do brilho do arco foi proposto, mostrando eficiência na seleção das imagens com menor interferência luminosa. A integração da estrutura óptica com os softwares proporcionou imagens consistentes para análise de parâmetros que futuramente podem ser usadas nos métodos de controle. / This work presents the development of a sensor for monitoring weld pool geometry in a pulsed GTAW process using a high-speed CMOS camera for image acquisition. The configuration of the camera is such that its optical axis is parallel to the longitudinal axis of the torch and the weld pool image is transmitted through a set of plane mirrors. In order to reduce the effect caused by the emission of light from the arc, a long wave pass filter with cutoff in the infrared region is used such that the emission of the arc in the UV and visible spectra are eliminated. The proposed sensor configuration enabled the reduction in size of the optical assembly structure because it uses the laws of reflection to direct the desired image to the camera. The bearing structure of the optical apparatus is designed in order to minimize the effect of camera vibration caused by robotic movement and loss of degrees orientation of the robot torch at the welding process. With the proposed configuration, it is possible to obtain consistent quality images of the weld pool, allowing extract their geometric data. At this work, the main geometrical feature desired is the weld pool width, once it is strongly correlated the resulting bead width. Because it is a process in which the arch is constantly open, one software for synchronization based on the analysis of the arc brightness was proposed showing efficiency in the selection of images with less light interference. The integration of optical structure with the proposed software provided consistent images for analysis of parameters that can be used in future control methods.

Orientador: Juno Gallego / Co-orientador: Vicente Afonso Ventrella / Banca: Hidekasu Matsumoto / Banca: Warley Augusto Pereira / Resumo: O titânio é um metal nobre e possui excelentes propriedades biomecânicas, podendo assim ser plenamente aceito pelo organismo humano. A grande demanda na utilização de implantes dentários, fabricados a partir de ligas de titânio traz consigo um aumento significativo na geração de resíduos (cavacos), resultantes dos processos de usinagem empregados. Com o objetivo de reduzir os impactos ambientais, soluções alternativas para a reutilização de tais resíduos têm sido estudadas. O carboneto de titânio (TiC) possui elevada dureza, o que potencialmente permitiria a sua utilização como reforço em revestimentos antidesgaste aplicados em equipamentos das indústrias sucroalcooleira e mineradoras. Neste trabalho cavacos de ligas a base de titânio foram processadas e utilizadas como matéria prima para a fabricação de consumíveis experimentais. Revestimentos foram produzidos sobre amostras de aço-carbono por soldagem à arco elétrico com proteção gasosa e eletrodo de tungstênio, GTAW. A caracterização microestrutural do metal de solda foi realizada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raios-X (DRX). O comportamento mecânico dos revestimentos foi analisado por meio de um ultramicrodurômetro digital. Verificou-se que a microestrutura do metal de solda era composta por partículas não prismáticas de alta dureza distribuídas em uma matriz ferrítica. Análises químicas composicionais feitas por microanálise mostraram diferenças na concentração de titânio entre a matriz e as partículas, onde maiores teores deste elemento foram identificados. A análise cristalográfica confirmou que houve a formação de carbonetos de titânio e ferrita no metal de solda, comprovando a viabilidade no uso de cavacos de titânio para a fabricação de revestimentos duros / Abstract: The titanium element is a noble metal and it owns excellent biomechanical properties and can be accepted by human organism. The enormous necessity for utilization of dental implants fabricated with titanium alloys have caused an increased in generation of scraps or residues (chips) as a result of machining processes applied. Aiming to reduce the environmental impact, alternative solutions for reutilization of these residues have been studied. Titanium carbide (TiC) presents high hardness and potentially can be applied as hardfacing against wear in sugar-cane and mining equipment. In this work, chips of titanium from ASTM F67 (pure Ti) and ASTM F136 (Ti-6Al-4V) have been processed and used as a row material for fabrication of experimental hardfacing consumables. Weld metals were produced in low carbon steel specimens using GTAW processes (Gas Tungsten Arc Welding). The microstructures were investigated by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) techniques. The mechanical behavior of the weld metals was analyzed by a dynamic ultra-micro hardness tester. The microstructure of the welding metal was composed of non-prismatic and very hard particles surrounded by softer ferritic matrix. Measures made by electron dispersive spectroscopy (EDS) showed difference of the concentration of titanium trough the particle, where larger contents of titanium were found, and the matrix. The crystallographic analyses performed by XRD reinforced the formation of titanium carbides and ferrite in the welding metal and justifying the viability in using titanium chips as an alternative fabrication of hardfacing / Mestre

Orientador: Prof. Dr. Ramón Sigifredo Cortés Paredes / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 13/10/2014 / Inclui referências : f. 105-109 / Área de concentração: Engenharia e ciência de materiais / Resumo: A geração de energia proveniente de usinas hidrelétricas é de suma importância no Brasil, sendo mais de 64% da produção nacional vinda desse tipo de geração. Os rotores das turbinas utilizadas nas hidrelétricas sofrem desgastes e, as pás dessas turbinas estão sujeitas ao aparecimento de trincas que precisam ser reparadas para que haja eficiência e segurança durante a transformação da energia hidráulica em elétrica. Esse reparo pode ser feito através de adição de material por procedimentos de soldagem. O presente trabalho estuda parâmetros do processo de soldagem Plasma com alimentação de vareta para que posteriormente, com esses parâmetros já estudados, possa ser realizado o procedimento de reparo. Foram retirados corpos de prova de uma pá de turbina feita de aço inoxidável martensítico macio CA6NM que foram soldados com adição de eletrodo ER410NiMo. A solda foi realizada com multipasse e os parâmetros variados foram corrente, pós aquecimento e recuo do eletrodo. O objetivo é avaliar a qualidade da solda através do ensaio de líquidos penetrantes e estimar a influência dos parâmetros na dureza dos cordões e da ZTA, além de avaliar a presença da ferrita ? na microestrutura. Foram levantados os valores de pós aquecimento, corrente e recuo do eletrodo que tiveram maiores e menores médias de dureza. Também foi evidenciada a presença da ferrita ? tanto no interpasse, cordão de solda e na ZTA dos CP e que a soldagem multipasse contribui para uma diminuição do teor dessa fase no metal de solda devido ao ciclo térmico imposto pelos passe subsequentes. Palavras-chave: Aços Inoxidáveis, Plasma, CA6NM, multipasse, ferrita delta. / Abstract: Power generation from hydroelectric plants is of paramount importance in Brazil, with more than 64% of the national production coming of this type of generation. The rotors of the turbines used in power plants suffer wear and the blades of these turbines are subject to the appearance of cracks that need to be repaired to ensure efficiency and safety during the transformation of hydraulic energy into electricity. This repair can be made by adding material by welding procedures. This work studies the parameters of Plasma welding process so that later, with these parameters already studied, the repair procedure can be performed. Samples were taken from a turbine made of soft martensitic stainless steel CA6NM and were welded with added ER410NiMo electrode. The welding was carried out with multipass and varied parameters were current, post heating and retreat of the electrode. The objective is to evaluate the quality of the weld through the liquid penetrant testing and estimate the influence of the parameters on the hardness of the beads and HAZ, and to evaluate the presence of ? ferrite in the microstructure. The values of post heating, current and retreat of the electrode that had higher and lower average hardness were studied. It was also revealed the presence of ? ferrite both interpass, weld bead and HAZ of the samples and that the multipass welding contributes to a decrease in this phase content in the weld metal due to thermal cycle imposed by the subsequent pass. Key words: Stainless Steel, Plasma, CA6NM, multipass, delta ferrite.

Resumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento do processo de soldagem Plasma-keyhole - MAG em tandem, utilizado de forma automatizada, e aplicado para realizar a união de chapas de aço API 5L-X70 de 10 mm de espessura, com chanfro em "V", em único passe de solda. Este processo de soldagem tandem consiste nas tochas dos processos de soldagem Plasma e MAG acopladas em um mesmo cabeçote de soldagem e distanciadas entre elas. A escolha destes processos de soldagem foi devido a capacidade do processo Plasma, em modo keyhole, de executar a raiz do cordão, e do processo MAG de realizar o preenchimento do chanfro residual. Para que isto seja obtido, é necessário que os parâmetros de soldagem e as características geométricas do chanfro sejam adequados. A demanda por maior produtividade na área de soldagem justifica o estudo e desenvolvimento de processos tandem. Aliado a isto, a disponibilidade de equipamentos de soldagem avançados tecnologicamente, como é o caso de fontes eletrônicas que permitem o excepcional controle de parâmetros de soldagem, e dos cabeçotes de soldagem automáticos que possibilitam diversas posições de soldagem, fazem com que muitas possibilidades de estudos sejam possíveis. Os resultados alcançados com os processos utilizados isoladamente comprovaram a qualidade, estabilidade e repetibilidade do processo Plasma-keyhole, com a obtenção de penetração total na raiz e ausência de defeitos que comprometam sua utilização, assim como comprovaram a grande capacidade do processo MAG no preenchimento de chanfros com diversas configurações. Os processos Plasma-keyhole e MAG em tandem obtiveram bons resultados quanto à soldagem, em único passe, de chapa com 10 mm de espessura, tendo o cordão apresentado defeitos de solda apenas no processo MAG, sendo oriundos provavelmente de parâmetros de soldagem inadequados. Os testes de microdureza e a análise da microestrutura mostraram a formação de constituintes de excelente tenacidade e resistência mecânica, compatíveis com o metal base e com as exigências normativas.

Submitted by Samia Danuta Brejão de Souza (samiadanuta@hotmail.com) on 2017-08-24T14:54:43Z No. of bitstreams: 1 SAMIA DANUTA BREJÃO DE SOUZA.pdf: 15119092 bytes, checksum: 553f3ba854894e3d3edb99ad390a74f0 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-08-25T14:43:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 souza_sdb_dr_guara.pdf: 15119092 bytes, checksum: 553f3ba854894e3d3edb99ad390a74f0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-25T14:43:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 souza_sdb_dr_guara.pdf: 15119092 bytes, checksum: 553f3ba854894e3d3edb99ad390a74f0 (MD5) Previous issue date: 2017-08-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O desenvolvimento da tecnologia dos compósitos poliméricos avançados tem como uma de suas funções a união de materiais que combinem características tais como elevada resistência mecânica e rigidez aliadas à baixa massa específica. Um dos principais problemas da utilização de compósitos poliméricos em aplicações estruturais consiste em sua união efetiva para a integração de componentes. Neste sentido, estudos recentes mostram que as técnicas de soldagem por resistência elétrica e indução são processos promissores para a união de compósitos estruturais, por serem métodos rápidos e por ambos necessitarem de pouca preparação de superfície. Este trabalho objetiva avaliar os melhores parâmetros das soldagens por resistência elétrica e indução para laminados PEEK (poli(éter-éter-cetona)) reforçados com fibras de carbono visando aplicações aeronáuticas. Para esta finalidade, para a soldagem por resistência elétrica são avaliados os parâmetros mais adequados, por meio de controle estatístico de processos, envolvendo o tempo, a corrente elétrica e a pressão e três diferentes tipos de elementos resistivos (300 s, 32 A e 1,5 MPa). Já para a soldagem por indução os parâmetros avaliados são o tempo, a corrente e a pressão, porém, somente o tempo e a carga são utilizados para o controle estatístico (a corrente não é variável) (50 s, 150 N). Os laminados soldados foram condicionados em câmaras de radiação ultravioleta (UV), higrotérmica e salina, objetivando simular condições de voo, e após estes condicionamentos, foram caracterizados a partir de ensaios mecânicos (Lap Shear, Cisalhamento Iosipescu, End Notched Flexure, Compression Shear Test), análises térmicas (análise dinâmico-mecânica e análise termogravimétrica), e análises morfológicas das fraturas advindas dos ensaios mecânicos a partir das microscopias eletrônica de varredura (MEV) e óptica (MO). A partir dos resultados encontrados foi observado que apesar do valor da tensão de Lap Shear ter sido maior para a soldagem por indução (24,8 ± 7,0) MPa em relação à soldagem por resistência elétrica (15,82 ± 3,53) MPa, os valores das tensões de resistência das propriedades mecânicas foram superiores para a soldagem por resistência elétrica. Por exemplo, para o ensaio de ENF, a tensão máxima de cisalhamento para a resistência elétrica foi de (341,9 ± 55,9) MPa e para a indução foi de (92,6 ± 17,7) MPa. Desta forma conclui-se que, considerando os parâmetros de processo utilizados neste trabalho, tanto a soldagem por resistência elétrica quanto a soldagem por indução são promissoras para a união de compósitos PEEK/fibras de carbono para aplicações aeronáuticas. / The development of advanced polymer composite technology has as one of its functions the joining of materials that combine characteristics such as high mechanical strength and stiffness allied to low specific mass. One of the main problems of the use of polymer composites in structural applications is their effective union for the integration of components. In this sense, recent studies show that welding techniques by electric resistance and induction are promising processes for the union of structural composites, because they are fast methods and both require little surface preparation. This work aims to evaluate the best welding parameters by electric resistance and induction for PEEK (poly(ether-ether-ketone)) laminates reinforced with carbon fibers for aeronautical applications. For this purpose, for resistance welding, the most suitable parameters are evaluated by statistical process control, involving time, electric current and pressure and three several types of resistive elements (300 s, 32 A e 1,5 MPa). For induction welding, the parameters evaluated are time, current and pressure. However, only time and pressure are used for statistical control (current is not variable) (50 s, 150 N). The welded laminates were conditioned in UV, hygrothermal and salt spray chambers, in order to simulate flight conditions, and after these conditions, were characterized in mechanical tests (Lap Shear, Iosipescu, End Notched Flexure and Compression Shear Test), thermal analysis (DMA and TMA) and morphological analysis of fractures from mechanical tests using scanning electron microscopy (SEM) and optical microscopy (OM). In this work, the mechanical properties of the fractions were evaluated. From the results obtained it was observed that although the value of Lap Shear tensile strength was higher for induction welding (24.8 ± 7.0 MPa) in relation to resistance welding (15.82 ± 3.53 MPa), the tensile values of the mechanical properties were higher for resistance welding. For example, for the ENF test, the Average maximum shear stress for the strength was (341.9 ± 55.9) MPa and for the induction was (92.6 ± 17.7) MPa. This was, it can be concluded that considering the parameters processing used, the resistance welding and induction welding are promising for the composites joint of PEEK/carbon fiber for aeronautical application. / FAPESP: 2013/13214-9 / FAPESP: 2016/07586-9

Orientador: Antonio Jorge Abdalla / Coorientador: Milton Sergio Fernandes Lima / Banca: Marcelo dos Santos Pereira / Banca: Rudimar Riva / Resumo:Os aços maraging são ligas ferro-níquel que possuem uma excelente combinação de resistência e tenacidade. Esses aços possuem altos teores de cobalto e molibdênio em uma estrutura martensítica que é muito dúctil na condição solubilizada. Aquecendo esses aços a cerca de 480ºC, eles endurecem por precipitação de compostos intermetálicos e atingem altos limites de escoamento, geralmente entre 1700 e 2700 MPa. Neste trabalho, o processo de soldagem foi realizado com um laser a fibra de 2kW, sem metal de adição e utilizando gás argônio para proteção. Corpos de prova para ensaios de tração foram confeccionados e divididos em quatro grupos com diferentes tratamentos térmicos: homogeneizado, solubilizado e envelhecido, homogeneizado e envelhecido, solubilizado e envelhecido e por último somente envelhecido. Análises químicas e microestruturais, assim como ensaios de tração, foram realizados como método de avaliação das propriedades microestruturais e mecânicas em cada condição de tratamento térmico. As micrografias obtidas mostram que a zona fundida apresenta estrutura celular/dendrítica. Após o envelhecimento, a zona fundida apresentou dureza inferior (≈450 HV) em relação às zonas termicamente afetadas e ao material base (≈500 HV), devido à segregação de solutos na zona fundida, facilitando a formação de austenita revertida durante o envelhecimento. A condição solubilizada e envelhecida mostrou os valores mais altos de limite de escoamento (≈1890 MPa). O tratamento de homogeneização é capaz de reduzir os níveis de segregação na zona fundida, mas gerou aumento do tamanho de grão e oxidação superficial do material, diminuindo o limite de escoamento para cerca de 1300 MPa. As análises da superfície... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Maraging steels are iron-nickel alloys having an unusual high combination of strength and toughness. These alloys have high contents of cobalt and molybdenum in a martensitic structure that is very ductile in the annealed condition. Upon reheating at about 480ºC, they undergo age hardening and produce high yield strength, usually between 1700 and 2700 MPa. In this work, the welding process was carried out using a 2 kW fiber laser without metal addition and using argon as the shielding gas. Welded specimens for tensile tests were prepared and divided in four groups with different thermal treatments: homogenized, solutionized and aged, homogenized and aged, solutionized and aged and just aged. The chemical and microstructural analyses, as well as tensile tests, were performed in order to evaluate microstructural and mechanical properties in each heat treatment condition. The micrograph images show that fusion zones exhibit a cellular-dendritic morphology. It is possible to observe two distinct regions on the heat affected zone (HAZ). After post-weld aging treatment, the fusion zone showed relatively lower values of hardness (450HV), when compared to heat-affected zones and base material (≈500HV), due to segregation in the fusion zone, which increases the tendency of austenite formation during ageing. The solution annealed and aged group presented the highest yield strength values (≈1890 MPa). Homogenisation treatment showed to be effective on redistributing solute content in the fusion zone, but it has generated grain size growth and oxidation of material surface, decreasing yield strength to 1300 MPa. Fractography analysis... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Ruis Camargo Tokimatsu / Banca: Vicente Afonso Ventrella / Banca: Cassius Olivio Figueiredo Terra Ruchert / Resumo: No atual cenário energético, torna-se cada vez mais imperiosa a necessidade de produzir energia com maior eficiência. Dessa forma, o ganho de eficiência através de processos que permitam um maior tempo entre as manutenções, gera também uma redução nos custos destinados à produção de energia. Entretanto, um dos grandes problemas enfrentados pelas Usinas Hidrelétricas, é o fenômeno da cavitação, que gera como consequência a erosão de partes da turbina, com perda de material e desempenho. Os estudos indicam como forma de minimizar essa situação, um melhor projeto hidrodinâmico das turbinas e a utilização de materiais mais nobres e resistentes a erosão cavitacional. Em turbinas novas, a melhoria do projeto e a utilização de materiais mais nobres, como o ASTM A743 Gr CA6- MN, reduzem os efeitos da cavitação e prolongam a necessidade de recuperação das máquinas. Entretanto, para atenuar esses efeitos nas turbinas que já se encontram em operação, principalmente as com mais de 30 anos de vida, é necessário a aplicação de revestimentos com características que permitam a atenuação desse fenômeno. Nesse sentido, ocorreu o desenvolvimento das ligas austeníticas com cobalto, que em função das dificuldades operacionais existentes na época, inicialmente se mostraram ineficientes para o aumento da resistência a cavitação e dos intervalos entre as recuperações. Visando garantir a operacionalidade dessas ligas foi desenvolvido em 2000, pelo LABSOLDA, o processo MIG/MAG com pulsação térmica, ou bi-pulsado, que proporcionou, junto às usinas hidrelétricas, uma popularização dessa liga na recuperação de erosão cavitacional e uma efetiva melhoria da resistência a cavitação das áreas revestidas das turbinas hidráulicas, como consequência a redução no período de parada e de deposição de material. Entretanto, nos últimos 10 anos, houve uma significativa... / Abstract: In the current energy scenario, it becomes increasingly imperative to produce energy more efficiently. Thus, the gain in efficiency through processes that allow a greater time between maintenance, also generates a reduction in costs for the production of energy. However, a major problem faced by hydropower plants, is the phenomenon of cavitation, which generates as a result of erosion turbine parts, with loss of material and performance. Studies indicate as to minimize this situation, a better hydrodynamic design of the turbines and the use of materials noblest and resistant to cavitation erosion. In the new turbines, design improvement and the use of noble materials such as ASTM A743 Gr CA6-MN, reduce the effects of cavitation and prolong the need for recovery of machinery. However, to mitigate these effects in turbines that are already in operation, especially with more than 30 years, is necessary the application of coatings with features that enable mitigation of this phenomenon. In that sense, occurred the development of austenitic alloys with cobalt, which due to operational difficulties that existing at the time, initially proved ineffective for increasing the resistance against cavitation and the intervals between recoveries. To ensure the operability of these alloys was developed in 2000 by LABSOLDA, MIG / MAG welding with thermal pulse, or bi-pulsed, which provided, along with hydroelectric plants, one popularization of this alloy in the recovery of cavitation erosion and an effective improvement cavitation resistance of coated areas of hydraulic turbines, the effect of reducing the period of arrest and deposition of material. However, in the last 10 years, significant developments in conventional soldering machines, including the incorporation of electronic controls welding, which also reduces interference welder during welding. In this study, a comparison was made of an stainless steel ... / Mestre