Este trabalho propõe um novo método para a detecção automática de cordões de solda em imagens radiográficas de juntas soldadas de tubulações. A metodologia proposta baseia-se na otimização de parâmetros que controlam e adaptam o posicionamento, tamanho e formato de uma janela de imagem, de modo a enquadrar a região da imagem que mais se assemelha à representação visual de um cordão de solda radiografado. A busca por parâmetros ótimos é conduzida por um algoritmo genético, que parte de soluções aleatoriamente geradas e as avalia com base em um conceito de similaridade entre imagens, oriundo de técnicas de casamento de protótipos. Além de se tratar de uma proposta inédita, a solução apresentada cobre uma diversidade de situações, incluindo problemas de detecção do cordão de solda para os quais ainda não havia sido encontrada uma solução automatizada que a literatura tenha referenciado. Os resultados dos testes realizados alcançaram um desempenho entre 93 e 100%, para um total de 478 imagens consideradas, que incluem exemplos de praticamente todas as técnicas de exposição radiográfica recomendadas pelo código ASME V, para inspeção de juntas soldadas de tubulações. Entrementes, uma técnica já existente de segmentação de imagens foi adaptada para desempenhar a detecção automática de defeitos de soldagem. Para tais testes, foram utilizados padrões radiográficos das principais classes de defeitos, provenientes do International Institute of Welding (IIW). Após modificações agregadas à técnica de segmentação utilizada, foi possível detectar exemplos de todas as classes de defeitos testadas. Tais resultados contribuem para a análise automática de radiografias industriais e visa melhorar a qualidade e eficiência na inspeção radiográfica de soldas. / This work proposes a new method for the automatic detection of the weld seam in radiographic images of pipeline welded joints. The proposed methodology is based on the optimization of parameters that are used to control and modify the position, size and shape of an image window, in order to enclose the image region that best matches the radiographic representation of a reinforced weld seam. The search for the best matching is managed by a genetic algorithm and uses an image similarity concept that is commonly applied on template matching procedures. The proposed technique solved weld seam detection problems for which no other automatic detection method was successful. The test results achieved an accuracy between 93% and 100%, regarding different tests circumstances, for a total of 478 radiographic images. The images data set included radiograph samples that cover all the recommended radiographic exposure techniques that are recommended, in the ASME V code, for inspection of pipeline welded joints. Meanwhile, a known image segmentation technique was modified and applied to perform the automatic detection of welding defects. For that test series, radiographic patterns from the International Institute of Welding (IIW) were used, including samples of the most popular classes of welding defects. After the used segmentation technique has been properly modified, defect detection samples were achieved for all the tested defect classes. Such results contribute with advancements in the automatic analysis of industrial radiographs and, as a final goal, aim at aggregating quality and efficiency to the radiographic inspection of welded joints.

Este trabalho propõe um novo método para a detecção automática de cordões de solda em imagens radiográficas de juntas soldadas de tubulações. A metodologia proposta baseia-se na otimização de parâmetros que controlam e adaptam o posicionamento, tamanho e formato de uma janela de imagem, de modo a enquadrar a região da imagem que mais se assemelha à representação visual de um cordão de solda radiografado. A busca por parâmetros ótimos é conduzida por um algoritmo genético, que parte de soluções aleatoriamente geradas e as avalia com base em um conceito de similaridade entre imagens, oriundo de técnicas de casamento de protótipos. Além de se tratar de uma proposta inédita, a solução apresentada cobre uma diversidade de situações, incluindo problemas de detecção do cordão de solda para os quais ainda não havia sido encontrada uma solução automatizada que a literatura tenha referenciado. Os resultados dos testes realizados alcançaram um desempenho entre 93 e 100%, para um total de 478 imagens consideradas, que incluem exemplos de praticamente todas as técnicas de exposição radiográfica recomendadas pelo código ASME V, para inspeção de juntas soldadas de tubulações. Entrementes, uma técnica já existente de segmentação de imagens foi adaptada para desempenhar a detecção automática de defeitos de soldagem. Para tais testes, foram utilizados padrões radiográficos das principais classes de defeitos, provenientes do International Institute of Welding (IIW). Após modificações agregadas à técnica de segmentação utilizada, foi possível detectar exemplos de todas as classes de defeitos testadas. Tais resultados contribuem para a análise automática de radiografias industriais e visa melhorar a qualidade e eficiência na inspeção radiográfica de soldas. / This work proposes a new method for the automatic detection of the weld seam in radiographic images of pipeline welded joints. The proposed methodology is based on the optimization of parameters that are used to control and modify the position, size and shape of an image window, in order to enclose the image region that best matches the radiographic representation of a reinforced weld seam. The search for the best matching is managed by a genetic algorithm and uses an image similarity concept that is commonly applied on template matching procedures. The proposed technique solved weld seam detection problems for which no other automatic detection method was successful. The test results achieved an accuracy between 93% and 100%, regarding different tests circumstances, for a total of 478 radiographic images. The images data set included radiograph samples that cover all the recommended radiographic exposure techniques that are recommended, in the ASME V code, for inspection of pipeline welded joints. Meanwhile, a known image segmentation technique was modified and applied to perform the automatic detection of welding defects. For that test series, radiographic patterns from the International Institute of Welding (IIW) were used, including samples of the most popular classes of welding defects. After the used segmentation technique has been properly modified, defect detection samples were achieved for all the tested defect classes. Such results contribute with advancements in the automatic analysis of industrial radiographs and, as a final goal, aim at aggregating quality and efficiency to the radiographic inspection of welded joints.

Tubos de aço inoxidável duplex (AID) são utilizados na indústria petroquímica para transporte de óleo e gás em ambientes agressivos e em condições de corrosão sob tensão. O processo de soldagem destes tubos impõem grandes dificuldades, como longos períodos de soldagem e formação de intermetálicos devido a baixas taxas de resfriamento. Visando investigar alternativas para este processo, o Laboratório de Metalurgia Física (LAMEF) desenvolveu um equipamento (MASF 1500) capaz de realizar o processo de Soldagem de Tubos por Atrito com Anel Rotativo (STAAR). Este processo é mais rápido e não prejudica as propriedades mecânicas como a soldagem convencional, porém apresenta o viés da formação de rebarbas no tubo que precisam ser removidas para transporte de fluidos. Para investigar a formação de rebarba, os campos de deformação e a distribuição térmica na peça, um modelo utilizando o método dos elementos finitos (MEF) foi desenvolvido a partir de resultados experimentais. O modelo termomecânico desenvolvido com o software ABAQUS se baseia apenas nos parâmetros de entrada do equipamento, e se mostrou capaz de reproduzir os resultados de soldagem de força e deslocamento com erros abaixo 15% e 4% respectivamente. A formação de rebarba interna dos tubos foi calculada com erros abaixo de 5% e as distribuições de temperatura e deformação plástica foram analisadas. Considerando que a formação de fases intermetálicas é um dos principais problemas na soldagem convencional dos AID, as temperaturas calculadas com o modelo foram utilizadas para estimar a formação de fase sigma no tubo, tendo valores calculados abaixo de 1%. / Duplex stainless steel pipes are used in oil and gas transport while in aggressive environment and stress corrosion cracking conditions. The common welding process of these pipes is difficult due to long welding periods and intermetallic phase formation by slow cooling rate. As an alternative for this process, the Physical Metallurgy Laboratory (LAMEF) at UFRGS University developed a machine (MASF 1500) capable of performing tube friction welding with a rotary ring process (STAAR – Soldagem de Tubos por Atrito com Anel Rotativo). This process is faster and does not diminish original mechanical properties of the component, however the process presents flash formation which must be removed for fluid transportation. To investigate flash formation, strain fields and thermal fields in the welded samples, a FEM model was developed based on experimental results. The thermo-mechanical model developed in ABAQUS environment is solely based in process input parameters, showing results of force and displacement with errors smaller than 15% and 4% respectively. The internal flash formation calculation showed less than 5% error and the thermal distribution and plastic deformation were analyzed. Considering that intermetallic phases are one of the biggest concerns on duplex stainless steel arc welds, sigma phase formation was calculated from model’s thermal output, showing less than 1% sigma formation.

Atualmente o uso de aços de alta resistência está fortemente difundido na indústria mecânica, principalmente em aplicações onde a redução de peso é importante, como por exemplo, a indústria de implementos rodoviários. Implementos mais leves permitem transportar maior carga líquida por viagem e consequentemente um menor consumo de combustível e menor liberação de gases poluentes na atmosfera. Este estudo visa analisar o comportamento microestrutural e mecânico de juntas soldadas através do processo GMAW com variação na energia de soldagem, simulando assim as variações na distância de arco durante o processo de soldagem manual, o qual é amplamente utilizado na produção de implementos rodoviários. Para este estudo foram utilizadas chapas metálicas de diferentes espessuras do aço de alta resistência e baixa liga S700MC tendo como parâmetro nominal de energia de soldagem os valores descritos pelo fornecedor. O processo de soldagem foi realizado com o auxílio de um sistema robotizado para manter a homogeneidade ao longo da junta e os ensaios para verificação do comportamento microestrutural foram realizados com auxílio de microscopia ótica, perfil de microdureza, ensaio de tração e ensaios de fadiga. Os resultados não mostraram significantes variações microestruturas e de microdureza, porém pode-se verificar que tanto a tensão de escoamento, tensão de ruptura e vida em fadiga possuem um comportamento diretamente proporcional a energia de soldagem. / Nowadays; high strength low alloys steels are largely applied in the mechanical industry, primarily in application that the most important issue is the weight reduction, for example, trailers industry. Light trailers can transport more liquid cargo per trip, using less fuel and releasing less emission in the atmosphere. In this investigation we analyzed the mechanical and microestructural behavior of joint welded by Gas Metal Arc Welding- GMAW with variations in the welding energy to simulating the variable distance between the arc welding during manual process, because this kind of process it is the most used at trailers production. For this investigation sheets with different thickness of S700MC high strength low alloy steel were used. The welding energy was varied around the nominal value informed by the steel supplier. The welding was made using a robot to ensure the right distance and position during the total weld joint length. The microestructural and mechanical investigation were realized with optic microscope, microhardness profile and tensile and fatigue test machines. The results did not show significant microestructural and microhardness variation, however, when the welding energy is increased, the yield strength, ultimate strength and fatigue life was increased as well.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2014. / Submitted by Larissa Stefane Vieira Rodrigues (larissarodrigues@bce.unb.br) on 2014-12-17T16:52:31Z No. of bitstreams: 1 2014_LeandroSoaresPinheiro.pdf: 7030891 bytes, checksum: 8449a0728d16dd7c699324a30da9c9a9 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2014-12-29T18:27:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_LeandroSoaresPinheiro.pdf: 7030891 bytes, checksum: 8449a0728d16dd7c699324a30da9c9a9 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-12-29T18:27:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_LeandroSoaresPinheiro.pdf: 7030891 bytes, checksum: 8449a0728d16dd7c699324a30da9c9a9 (MD5) / Equipamentos de digitalização tridimensional, juntamente com sistemas de soldagem robotizada, podem ser utilizados para automação de processos de reparos em peças metálicas com mínima ou nenhuma interação humana. Este trabalho implementa algoritmos de segmentação, reconstrução e filtragem, que interpretam a nuvem de pontos de uma cavidade e, seguindo uma estratégia pré-estabelecida de preenchimento, fornecem ao manipulador robótico os pontos de trajetória necessários ao correto posicionamento dos cordões de solda, de modo a produzir o preenchimento da cavidade. Os algoritmos foram validados utilizando nuvens de pontos geradas por meio da discretização de geometrias previamente definidas em software CAD. Essas geometrias foram dimensionadas buscando-se similaridade com cavidades ocasionadas em pás de turbinas hidráulicas decorrentes de erosão por cavitação e de remoção de trinca parcialmente passante. A validação do processo completo de reparo, incluindo etapas de mapeamento 3D, de geração de trajetórias e de deposição de metal de solda, é realizada com base na digitalização de um modelo de cavidade usinado em bloco metálico, utilizando escâner comercial. Os algoritmos desenvolvidos foram capazes de mapear a cavidade, gerar a trajetória e produzir o programa em linguagem ARLA para um robô industrial IRB2000, em cujo órgão terminal se encontrava uma tocha de soldagem GMAW acoplada a sua respectiva fonte. Realizaram-se ensaios de deposição e os resultados foram analisados dos pontos de vista geométrico e de qualidade do preenchimento. ____________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Equipments for three-dimensional digitization, integrated with robotic welding system, can be used for automation of metallic parts repair with minimum or none human intervention. This work implements algorithms for segmentation, reconstruction and filtering that manipulates a point cloud representing a cavity and delivery welding points to the robot manipulator capable of executing a predefined filling strategy. The algorithms were validated through the use of known point cloud generated from the discretization of geometries in CAD software. These geometries were designed with dimensions related to a cavity that occurs on hydraulic turbines caused by cavitation erosion and from removed cracks. The complete repairing process validation, including 3D mapping, trajectory generation and metal deposition by welding, is done based on digitization of a cavity model machined in a metallic block and scanned by a commercial 3D scanner. The developed algorithms were capable of mapping the cavity, generate the trajectory and output a program in ARLA language to an IRB2000 industrial robot, which has coupled a welding GMAW torch at its terminal joint. Depositions essays were realized and the results analyzed by geometric and filling quality perspective.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2007. / Submitted by Natália Cristina Ramos dos Santos (nataliaguilera3@hotmail.com) on 2009-10-08T12:41:25Z No. of bitstreams: 1 2007_LucianoDuarteNascimentoFranco.pdf: 4466994 bytes, checksum: 8c35cf16c365ada1cb196775aa11228c (MD5) / Approved for entry into archive by Gomes Neide(nagomes2005@gmail.com) on 2011-01-17T17:58:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_LucianoDuarteNascimentoFranco.pdf: 4466994 bytes, checksum: 8c35cf16c365ada1cb196775aa11228c (MD5) / Made available in DSpace on 2011-01-17T17:58:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_LucianoDuarteNascimentoFranco.pdf: 4466994 bytes, checksum: 8c35cf16c365ada1cb196775aa11228c (MD5) Previous issue date: 2007-12-17 / Esse trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de visão computacional em tempo real que visa a capturar e medir imagens do processo de soldagem GMAW em modo curto-circuito. A captura dessas imagens deve estar sincronizada à detecção de um curto-circuito visando a obter imagens com pouco ou nenhum brilho do arco para que um algoritmo de processamento de imagens possa aferir a posição do arame de soldagem e da poça fundida. Durante o desenvolvimento desse sistema foram estudadas as principais tecnologias envolvidas como: o processo de soldagem GMAW, o porquê de se escolher a soldagem em modo curto-circuito, a analise e monitoração dos sinais de soldagem como a tensão e a corrente, a determinação do melhor ponto para captura de imagens. Em seguida foi desenvolvida toda a infra-estrutura para criação e experimentação do sistema: a montagem de um sistema computacional industrial de captura de imagens, uma mesa linear para o deslocamento do corpo de prova, a escolha do mais adequado sistema de detecção e sincronização de imagens e o desenvolvimento e validação de uma série de softwares como o de detecção de curto-circuitos e o de captura e medição de imagens. Os resultados desse sistema atingiram os objetivos propostos, pois foi possével obter, imagens de boa qualidade, sem saturação, sincronizadas com a detecção do curtocircuito, permitindo então a medição da poça o processamento robusto de imagens da poça de solda. ___________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work presents the development of a real time computer vision system that seeks to capture and to analyse images of a GMAW arc welding process in short circuit mode. The capture of those images should be synchronized with a short circuit the detection to obtain images with little or no bright so a image processing algorithm can check the position of the welding wire and molten pool. During the development of this system were studied the main technologies involved as: the GMAW, weld process, the reason for choosing the shor-circuit welding mode, the analyzes and the monotoring of the welding signs as the voltage and the current, the determination of the best point to capture images. Meanwhile a whole infrastructure were developed to crate and experiment the system: the assembly of a image capture industrial computer, a linear table to displace the proof body, the choice of a synchronization and detection image system, the development and validation of a series of softwares as the short-circuit detection and the image capture and mesure algorithm. The results of that system were satisfactory, because it was possible to obtain, in a very efficient way, good quality images, without bright, synchronized with the detection of the short circuit, allowing to measure the molten pool.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2009. / Submitted by Raquel Viana (tempestade_b@hotmail.com) on 2011-06-02T20:51:42Z No. of bitstreams: 1 2009_ThiagoAlmeidaSiqueira.pdf: 4957785 bytes, checksum: bf39547a5e5c49f7631ed1f83d0c355d (MD5) / Approved for entry into archive by Elna Araújo(elna@bce.unb.br) on 2011-06-21T21:33:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_ThiagoAlmeidaSiqueira.pdf: 4957785 bytes, checksum: bf39547a5e5c49f7631ed1f83d0c355d (MD5) / Made available in DSpace on 2011-06-21T21:33:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_ThiagoAlmeidaSiqueira.pdf: 4957785 bytes, checksum: bf39547a5e5c49f7631ed1f83d0c355d (MD5) / Com o aumento na demanda por produtos customizados e aumento na velocidade de fabricação, os conceitos de produção ágil passam a dominar os processos de fabricação, impondo à indústria um controle refinado de todos os equipamentos dentro das células de produção. Este trabalho propõe o desenvolvimento de uma nova interface de controle móvel, para utilização em células de soldagem MIG/MAG, capaz de controlar, remotamente, o funcionamento e a aquisição de dados do processo de soldagem MIG/MAG. Inicialmente, foi realizado o mapeamento do protocolo de comunicação da porta serial na fonte de soldagem, visando à obtenção de uma arquitetura para controlar os parâmetros dessa fonte, via porta serial. A partir deste mapeamento, foi possível identificar limitações de controle da fonte que inviabilizavam essa arquitetura, o que exigiu o desenvolvimento de uma nova arquitetura baseada no controle da fonte por meio de um módulo de interface para robôs. Para tanto, foi desenvolvido um software servidor capaz de transferir as informações de um dispositivo de aquisição de dados e de uma porta serial para um PDA, viabilizando a transferência dos dados entre o computador móvel, o módulo robótico de controle da fonte de soldagem e uma mesa posicionadora da tocha. Com essa nova arquitetura foi possível controlar os parâmetros de soldagem, tais como a potência e a velocidade de soldagem, bem como a aquisição instantânea dos valores reais de corrente, de tensão e da velocidade do arame. Durante a execução dos testes todos os parâmetros de controle e aquisição foram transferidos com sucesso entre o computador de mão e a fonte de soldagem sem nenhuma interferência perceptível do arco elétrico na comunicação sem fio. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / With the increased demand for customized products and the manufacturing speed, concepts of agile production start to dominate the manufacturing process, requiring the industry fine-grained control of all equipment within the production cells. This paper proposes the development of a new mobile interface control, for use in MIG/MAG welding cells, capable of remotely control the operation and data acquisition. Initially, the communication protocol mapping of a serial port on the welding power source was undertaken in order to obtain an architecture to control the welding parameters via serial port. This mapping allowed to identify limitations in the welding power source control becoming this architecture unfeasible, which required a new architecture that was developed based on the control of the power source through an interface module for robots. Consequently, a server software capable of transferring information from a data acquisition device and a serial port to a PDA was developed, enabling data transfer among the mobile computer, the robotic control module of the welding power source and the torch positioning table. With this new architecture was possible to control the welding parameters such as welding power and speed, as well as the instant acquisition of the actual values of current, voltage and wire speed. During the tests all parameters acquisition and control have been successfully transferred between the PDA and the welding power source without any noticeable interference of the electric arc in wireless communication.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2013-11-08T12:46:55Z No. of bitstreams: 1 2013_FelipeFerreiraFrago.pdf: 21493742 bytes, checksum: c48bde686faaae3e2dbbac590201952a (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-02-07T10:40:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_FelipeFerreiraFrago.pdf: 21493742 bytes, checksum: c48bde686faaae3e2dbbac590201952a (MD5) / Made available in DSpace on 2014-02-07T10:40:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_FelipeFerreiraFrago.pdf: 21493742 bytes, checksum: c48bde686faaae3e2dbbac590201952a (MD5) / Neste trabalho é realizado um estudo sobre a tecnologia aditiva de deposição de metal em camadas sucessivas por soldagem a arco, também chamada de prototipagem rápida por soldagem a arco. Primeiramente é realizada uma análise comparativa de tal tecnologia com métodos tradicionais de fabricação para uma possível aplicação aeroespacial, levando-se em conta o desperdício de material. Ainda nessa parte, com o intuito de simular o processo de prototipagem rápida por soldagem a arco e verificar suas implicações do ponto de vista metalúrgico, um estudo metalográfico detalhado de uma sequência de cordões de solda sobrepostos foi realizado, utilizando como materiais de base e de deposição aços amplamente utilizados na área espacial. Os resultados obtidos na avaliação metalográfica mostraram a necessidade de um estudo mais profundo em processos de transferência de calor em prototipagem rápida por soldagem a arco. Assim, foi criado um modelo numérico, discretizado por diferenças finitas, representativo do processo em estudo. Estudos experimentais nas mesmas condições do modelo numérico foram realizados e confrontados entre si. Um parâmetro adimensional de importância é proposto para análise dos resultados, sendo denominado “número de Fourier do processo de soldagem” (Fosold), o qual se mostrou importante do ponto de vista fenomenológico para as análises dos ciclos térmicos envolvidos no processo. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In this work, a study about additive technology by shape metal deposition with arc welding, also named as rapid prototyping by arc welding, is carried out. First, a comparative analysis of this technology compared with traditional manufacturing methods is made, looking at a possible aerospace application regarding the wasting of material. Still in this part, in order to simulate the arc welding rapid prototyping and to find out its metallurgical implications, a detailed metallographic study of a sequence of weld beads deposited in a layered pattern using base metal and filler wire composed of stainless steels widely used on the space field is also carried out. The results of the metallographic study showed the necessity of a deeper study in process of heat transfer in rapid prototyping by arc welding. Therefore, a numerical model representative of the process under study was developed and discretized by finite differences. Experimental studies in the same conditions of the numerical model were also made and compared to the numerical one. A dimensionless parameter of importance is proposed for the analysis of the results, being denominated as the “Fourier number associated with the welding process” (Fosold), which proved to be important from the phenomenological point of view for the analysis of the thermal cycles involved in the process.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2010. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2011-04-14T14:20:13Z No. of bitstreams: 1 2010_JesusEmilioPintoLopera.pdf: 3278727 bytes, checksum: 3ef7b670fd49893db87c14181d30821c (MD5) / Approved for entry into archive by Daniel Ribeiro(daniel@bce.unb.br) on 2011-05-20T23:06:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_JesusEmilioPintoLopera.pdf: 3278727 bytes, checksum: 3ef7b670fd49893db87c14181d30821c (MD5) / Made available in DSpace on 2011-05-20T23:06:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_JesusEmilioPintoLopera.pdf: 3278727 bytes, checksum: 3ef7b670fd49893db87c14181d30821c (MD5) / Nos processos de soldagem GMAW, o balanço entre os fatores que governam a formação das gotas na transferência metálica determinam a forma, o volume e a freqüência de destacamento das mesmas que são formadas na ponta do arame-eletrodo, que por sua vez caracterizam os modos de transferência metálica e influenciam a geometria, microestrutura e propriedades mecânicas da junta soldada. Este trabalho apresenta uma metodologia para modelar empiricamente o modo de transferência goticular projetada em processos de soldagem GMAW utilizando algoritmos de processamento de imagens digitais e a Metodologia de Superfície de Resposta. Foram adquiridas imagens de transferência metálica em soldagem GMAW com uma câmera de alta velocidade visando identificar o modo de transferência goticular. Nestas imagens, são calculados os parâmetros que caracterizam o modo de transferência, identificados como freqüência de destacamento e tamanho das gotas. Modelos correspondentes à frequência de destacamento e ao tamanho das gotas são obtidos em resposta a entradas de tensão e de velocidade de alimentação do arame. Os modelos são utilizados no desenvolvimento de um simulador de transferência metálica goticular que constitui a primeira etapa de um equipamento de soldagem virtual. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The balance among the features that rule the drop formation in metal transfer GMAW welding processes define the shape, volume and rate transfer of the droplets, molded at the tip of the wire-electrode, which at the same time both characterize the metal transference modes and influence the geometry, microstructure and mechanical properties of the welded joint. This work presents a methodology to empirically model the projected spray transfer mode from GMAW welding processes by using digital image processing algorithms and response surface methodology. Metal transfer GMAW images are acquired with a high speed camera aiming to identify the spray transfer. The characteristic parameters of the transfer mode, which are the droplet transfer rate and the droplet size, are calculated in these images. Finally, models of these parameters were obtained related to voltage and wire-speed inputs. These models are used to develop a spray metal transfer simulator for performing the first step on a virtual welding equipment project.

Nesta pesquisa estudou-se a soldagem de materiais poliméricos por ultra-som, sendo estes, policarbonato (PC) e poli(metacrilato de metila, PMMA. As soldagens foram obtidas através do equipamento especifico para soldagem Soldadoras Integradas, série 900IW, empresa BRANSON Ultrasonics Corporation. Onde detalhamos alguns aspectos do equipamento: mecanismo de soldagem, conversores, transformador e sonotrodo. Para o sonotrodo especificamos a relação de área em função da geometria do mesmo. Ressaltamos também os tipos de métodos de soldagem: direto e indireto, de forma que concluímos que os materiais semicristalinos devem ser soldados apenas pelo método direto em conseqüência destes apresentarem grande perda de amplitude durante a soldagem. Em função destes possuírem uma acentuada queda do módulo de cisalhamento (G) e um aumento no fator de perda mecânica Tang δ acima da temperatura de transição vítrea (Tg), o que prejudica a soldagem. Foram analisados outros fatores que influem no processo de soldagem da junta como: tipos de juntas para uma melhor transmissão de energia, onde verificamos que juntas que possuem um D.R (diretor de energia) apresentam uma boa soldagem, diferente o que acontece com superfícies planas que apresentaram uma soldagem inadequada. Pesquisou-se também a propagação da onda no diretor de energia onde verificamos variações da amplitude através do mesmo. Estudou-se o método para estimar a capacidade de soldagem por ultra-som dos matérias através de fórmulas, onde verificou-se resultados coerentes com os valores reais. Experimentalmente variou-se os parâmetros de soldagem tais como: tempo de soldagem, pressão, e o tempo de recalque, com o intuito de obter-se variações na área soldada e na resistência ao cisalhamento das juntas. Os resultados apresentados pela variação dos parâmetros foram significativos, de modo, que o aumento do tempo de soldagem influenciou em um aumento da área das amostras em 90% das soldagens realizadas, tanto para soldagens similar (de mesmo material) e dissimilar (de materiais diferentes). Com aumento da pressão de soldagem obtivemos resultados menos significativos, ou seja, verificamos que 86,52% das amostras com junção similar, aumentaram a área em função do aumento da pressão. Os outros 13,48% diminuíram a área soldada em função do aumento da pressão, fenômeno causado pela diferença de rechupe encontrado nas amostras injetadas. O aumento do tempo de recalque não apresentou variações de área e de resistência ao cisalhamento significativas. As amostras soldadas apresentam o fenômeno de esbranqueceamento da região unida, onde concluímos que a umidade presente no material e as microrugosidades presentes na superfície do mesmo, causam este fenômeno. O qual pode ser minimizado através de secagem do material antes da injeção. Mediu-se a área soldada, e a resistência ao cisalhamento de todos os tipos de juntas, de forma que obtivemos diferentes valores para cada tipo de material analisado (PMMA e PC) com junções similares (PMMA/PMMA e PC/PC), dissimilares (PMMA/PC) e com direções de injeção similares (HH, VV) e direção de injeção dissimilar (HV). Com estes resultados podemos aplicar o método estatístico de análise de variância em função da variação de área e da variação de resistência. Os resultados da análise de variância foram mais coerentes com os resultados experimentais em função do parâmetro tempo de soldagem. A análise de variância em função da pressão apresentou resultados menos significativos, comparado aos resultados experimentais. As juntas soldadas foram adaptadas da norma ASTM D638M, e para realização do teste de cisalhamento projetou-se um dispositivo especial para esta aplicação. / In this research it was studied welding of polymerics materials by ultrasound, being these, polycarbonate (PC) and poli(metacrilate of metila, PMMA). The weldings had been gotten through the equipment specify for welding (Integrated Soldering, series 900IW, company BRANSON Ultrasonics Corporation). Detail some aspects of the equipment: mechanism of welding, converters, transforming and sonotrode. For sonotrode we specify the relation of area in function of the geometry. Empathized also two types of welding methods: direct and indirect, then we conclude that the semi crystalline materials must be welded only by the direct method, in consequence of these materials to present great loss of amplitude during the welding. In function of these to possess one accented fall of the module of shear (G) and an increase in the mechanics loss factor (Tang δ), above of the glass transition temperature (Tg), these factors it harms the welding. Other factors had been analyzed that influence in the process of welding of the joining, as: geometric of joining for one better transmission of energy, where we verify that joining that possess a D.R (director of energy) these present a good welding, different of others joining with plain surfaces that had presented an inadequate welding. The propagation of the wave in the energy director was also searched where we verify variations of the amplitude through D.R. The method was studied for estimate of the capacity of welding for ultrasound of the materials through formulas, where it was verified coherent resulted with the real results. Experimentally varied the welding parameters such as: welding time, pressure, and the time pressure after welding, with intention to get variations in the welded area and the shear strength of the joining. The results presented for the variation of the parameters had significant, in way, that the increase of the welding time influenced in an increase of the area of the samples in 90% of the carried through weldings, as much for weldings similar (of same material) and dissimilar (of different materials). With increase of the welding pressure we got resulted less significant, or either, we verify that 86.52% of the samples with similar junction, had increased the area in function of the increase of the pressure. The others 13.48% had diminished the area welded in function of the increase of the pressure, phenomenon caused for the difference of contraction found in the injected samples. The increase of the time of the time pressure after welding did not present variations of area and significant shear strength. The welded samples present the phenomenon of change of color of the joined region, where we conclude that the present humidity in the material and the microrugosidades of the surface causes this phenomenon. The change color can be minimized through drying of the material before the injection. It measured welded area, and the shear strength of all the types of joining, and this form we got different values of area and of shear strength for each type of material analyzed (PMMA and PC) with similar junctions (PMMA/PMMA and PC/PC) and dissimilar (PMMA/PC) with similar directions of injection (HH, VV) and direction of dissimilar injection (HV). With these results we can apply the statistical method of analysis of variance in function of the variation of area and in function of the variation of resistance. The results of the variance analysis had been more coherent with the experimental results in function of the parameter welding time. The analysis of variance in function of the pressure presented resulted less significant, comparative to the experimental results. The welded joining had been adapted according to norm ASTM D638M, and for development of the shear test a special device for this application was projected.