Tendo em vista a intensa competitividade entre empresas no cenário global atual, entre essas as montadoras de carros. O trabalho se fundamenta em estudar uma variação do processo de soldagem por resistência elétrica, visando melhoria contínua dos processos produtivos. A melhoria de processos exige estudos de viabilidade econômica, o refino e o aperfeiçoamento tecnológico do novo processo. No presente estudo foi desenvolvida uma aplicação industrial, utilizando uma configuração com densidade de corrente assimétrica, visando unir uma junta grafada de três camadas de forma a permitir a deformação ocasionada pelo eletrodo (indentação) na parte interna da amostra. A deformação unilateral teve por objetivo preservar superfície externa de um capô automotivo, cuja qualidade de acabamento é um fator essencial para a venda do produto. Portanto, a configuração de soldagem foi experimentada, variando-se os parâmetros de soldagem, de força, de tempo, de corrente elétrica e sentido da corrente elétrica. Foram obtidas assim 35 amostras soldadas, que foram divididas e ensaiadas para avaliação quanto ao visual da superfície da amostra, força de cisalhamento, diâmetro após o rompimento, indentação, verificar aspectos macrográficos como porosidade e o formato da zona fundida. A superfície avaliada apresentou marcas térmicas para a configuração de tempo de 90 milissegundos, em que se visualizam diâmetros após o ensaio de cisalhamento e indentação maiores, também se verificou a presença de poros na zona fundida. A variação da força entre e corrente elétrica não foi significante, ambos não marcaram as amostras. O deslocamento da massa fundida na direção do eletrodo carregado positivamente foi constatado com a inversão da polaridade de corrente. / Considering the intense competitiveness between companies in the current global scenario, among them the car manufacturers. The work is based on the study of a variation of the welding process by electrical resistance, aiming at the continuous improvement of the productive processes. The improvement of processes requires studies of economic feasibility, the refining and technological improvement of the new process. In the present study an industrial application was developed using a configuration with asymmetric current density to join a three-layer hemmed joint. The unilateral deformation aimed to preserve the external surface of an automotive hood, whose quality of the finish is an essential factor for the sale of the product. Therefore the welding configuration was tested by varying the parameters of welding, force, time, electric current and electrical current direction. Thus 35 welded samples were obtained, which were divided and assayed for evaluation of the surface of the sample, shearing force, diameter after rupture, indentation, and verifying macroscopic aspects such as porosity, such as the shape of the molten zone. The evaluated surface showed thermal marks for the time configuration of 90 miliseconds, where diameters were visualized after the test of shear and indentation, also the presence of pores in the molten zone was verified. The variation of the force between and electric current were not significant, both did not mark the samples. The displacement of the molten mass in the direction of the positively charged electrode was verified by reversing the current polarity.

Atualmente, há a necessidade de se desenvolver aços com alta resistência à propagação de trincas, especialmente em condições de carregamentos cíclicos, ou seja, resistentes à fadiga, na qual sua aplicabilidade se da em função de suas propriedades mecânicas. No presente trabalho estudou-se o efeito do preaquecimento na zona afetada pelo calor do aço AISI/SAE 4130 com composição química modificada, com altos teores de Mo, comparando as propriedades mecânicas e microestruturais nas condições como soldada, tratada termicamente e aplicando a técnica de Metodologia do Preaquecimento Combinado (MPC) com otimização de ciclos térmicos através da combinação do preaquecimento entre o 1º e 3º passe da 1º e 2º camada, respectivamente. A fim de avaliar as propriedades mecânicas, foram realizados ensaios de microdureza, mapeamento de dureza e ensaio de tenacidade ao impacto charpy. Para análise microestrutural, foi realizado microscopia ótica e microscópio eletrônico de varredura (MEV) para analisar as regiões de grãos grosseiros, fino e as intersecções entre as regiões da Zona Afetada pelo Calor (ZAC), quando aplicado o MPC. Como resultado, observa-se que preaquecimento é uma forma efetiva de redução de dureza, chegando a uma redução máxima de 71 HV0,1, quando comparado às temperaturas de preaquecimento entre 150 e 400 ºC. No entanto há um severo efeito deletério na tenacidade, podendo chegar a uma queda de 71% da energia absorvida. O tratamento térmico pós soldagem (TTPS) se mostrou eficiente apenas para amostra soldada com temperaturas de preaquecimento de 150 ºC, para as demais temperaturas não houve benefício, tanto em redução de dureza, quanto na restauração da tenacidade. No entanto, para temperatura de preaquecimento de 230 ºC também foi observado o acréscimo de dureza após o TTPS devido ao efeito de endurecimento secundário por precipitação de carbonetos metálicos (MC). A técnica MPC se mostrou muito eficiente em redução da dureza e restauração da tenacidade, e este fenômeno está associado à capacidade de solubilizar os carbonetos que precipitam durante a soldagem, fenômeno que não ocorre com a aplicação do TTPS. / Currently, it is necessary to develop materials with high resistance to crack propagation, especially under conditions of cyclic loading condition such as fatigue resistant, in which its applicability is due to its mechanical properties. In the present work the effect of preheating in the heat-affected zone of the AISI / SAE 4130 steel with modified chemical composition (High Mo) was compared, regarding its mechanical and microstructural properties of each welding condition, As weld, post weld heat treated and applying the Methodology of combined preheating (MCP) with optimization of thermal cycles by combining the preheating between the 1st pass of 1st layer and the 3rd pass of 2nd layer. In order to evaluate the mechanical properties, microhardness tests, hardness mapping and charpy V notch tests were performed. For microstructural analysis, optical and scanning electron microscopy (SEM) were used to analyze the coarse grained regions and the intersections between the Heat Affected Zones (HAZ) regions, when applied to the MPC. As a result, it is observed that preheating is an effective form of reduction of hardness, reaching a maximum reduction of 71 HV0,1, when compared to the preheating temperatures between 150 and 400ºC, however there is a severe deleterious effect in the toughness, dropping up to 71% of the absorbed energy. The post weld heat treatment (PWHT) is efficient only for welded sample with preheating temperatures of 150 ºC, for the other temperatures there was no benefit, either in reduction of hardness or restoration of toughness. However, for the preheating temperature of 230 °C it was observed the increase of hardness after the PWHT due to the effect of secondary hardening by precipitation of metal carbides (MC). The MPC technique proved to be very efficient in decreasing hardness and restoring toughness, and this phenomenon is associated with the ability to solubilize the carbides that precipitate during welding, which is not observed while PWHT is applied.

[pt] Os aços inoxidáveis duplex (AID) são uma classe de aços que combinam a alta resistência mecânica da ferrita e a ductilidade da austenita possuindo alto limite de escoamento e resistência à corrosão, sendo empregados em meios corrosivos com solicitações mecânicas elevadas. As boas propriedades mecânicas e de resistência à corrosão se devem a microestrutura duplex (ferrita e austenita), com proporções volumétricas similares, e cujo balanço é controlado por meio da composição química e tratamentos térmicos durante a fabricação. No entanto, durante processos de fabricação e manutenção, como a soldagem por fusão, em função do processo utilizado e dos ciclos térmicos impostos, assim como pela presença de gases de proteção que induzem determinada atmosfera, as propriedades do metal de solda e da zona termicamente afetada (ZTA), podem ser alteradas. Deste modo, a composição química, a distribuição dos elementos de liga e balanço das fases destas regiões serão suscetíveis a transformações de fases como ferritização, precipitação de fases indesejáveis e perda de elementos de liga, como níquel e nitrogênio, resultando em redução da resistência à corrosão. A presença de nitrogênio nos aços duplex, tanto em conjunto ou como substituto para o níquel, influencia na formação da austenita e também no controle da cinética de transformação de fases durante o resfriamento. O presente trabalho teve como objetivo estudar os efeitos do nitrogênio e do níquel na transformação de fases de dois aços inoxidáveis duplex (SAF 2304 e 2507) durante dois processos de soldagem: autógena e com metal de adição contendo Ni. Ambas as soldagens foram realizadas com aporte térmico fixo e com um e dois passes, utilizando a técnica de cordão sobre chapa para a soldagem com metal de adição. Foram utilizados dois gases de proteção, Ar e Ar + N2. Foram avaliadas a dureza e a resistência à corrosão por cloreto. A microestrutura da ZTA e composição química final do metal de solda alteraram significativamente, comparados ao metal de base. A fração volumétrica da fase austenítica na ZTA reduziu em todas as situações avaliadas. A presença de nitrogênio no gás de proteção manteve o teor deste elemento constante ou mais elevado no metal de solda. Cada conjunto de condições de soldagem aplicada apresentou diferentes características de dureza e resistência à corrosão por pites, sendo que na soldagem autógena do SAF 2507 foram encontradas durezas mais altas e menores perdas de massa após ensaio de corrosão. Com a adição de N2 no gás de proteção o teor de nitrogênio final aumentou em relação ao teor de nitrogênio no metal base, porém a fração volumétrica de austenita não se elevou da mesma forma. / [en] Duplex stainless steels (DSS) combines high yield stress from ferrite and ductility from austenite, good mechanical and corrosion resistance. It has been used in corrosive environments associated with severe mechanical stress. The good mechanical strength and corrosive resistance properties are due to the duplex microstructure (ferrite and austenite), with the same volumetric fraction, whose balance is controlled by chemical composition and heat treatment during steel manufacturing. However, when welded by process such as fusion welding the high thermal cycles and the presence of shielding gases inducing a certain atmosphere, the properties of the weld metal (WM) and the heat affected zone (HAZ) can be significantly changed. Therefore, the chemical composition, element partioning and the phase balance in these regions (WM and HAZ) will be susceptible to phase transformations such as ferritization, precipitation of secondary phases and alloy element losses, such as nitrogen and nickel, resulting in the decrease of the corrosion resistance. The presence of nitrogen in the duplex steels, either together or as a substitute for nickel, influences the austenite formation and controls phase transformation kinetics during cooling as well. The objective of this work was to study the effect of nitrogen and nickel on the phase transformation of two duplex stainless steels (SAF 2304 and 2507) during two welding processes: autogenous and with Ni-containing filler metal, considering a fixed thermal input and welds with one and two passes, using the technique of bead on plate for the weld with filler metal. Two shielding gases were used, Ar and Ar + N2. Hardness and corrosion resistance in chloride environment were evaluated for each studied condition. Both HAZ microstructure and final chemical composition of the weld metal modified significantly, when compared to the base metal. The HAZ volume fraction of austenite was reduced, and the presence of nitrogen in the shielding gas helped to keep the nitrogen content the same or increased in the weld metal. Each set of weld parameters applied presented different characteristics of hardness and pitting resistance corrosion. The autogenous welding of the SAF 2507 presented higher hardness and low weight losses. In a general way, the addition of N2 in the shielding gas increased the nitrogen content of the weld metal for all conditions of lean duplex material, compared to the base metal, but the austenite volumetric phase did not increased in the HAZ.

Submitted by PAULO ROBERTO SAKAI null (prsakai@yahoo.com.br) on 2016-01-15T12:06:37Z No. of bitstreams: 1 CARACTERIZAÇÃO DE JUNTAS SOLDADAS EM PAW E GTAW DE CHAPAS FINAS EM AÇO MARAGING 300 SUBMETIDAS A VÁRIOS REPAROS.pdf: 16627185 bytes, checksum: 4b08baddd60bec8be8acf6956cc8e2ee (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-01-15T12:54:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 sakai_pr_dr_guara_int.pdf: 16627185 bytes, checksum: 4b08baddd60bec8be8acf6956cc8e2ee (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-15T12:54:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 sakai_pr_dr_guara_int.pdf: 16627185 bytes, checksum: 4b08baddd60bec8be8acf6956cc8e2ee (MD5) Previous issue date: 2015-12-18 / Este trabalho tem como objetivo caracterizar mecanica e metalograficamente, juntas soldadas de chapas finas em aço Maraging 300, submetidas a até três reparos, usadas na fabricação de envelopes motores foguete a propelente sólido desenvolvidos no Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE) em atendimento às necessidades de sua gama de lançadores. O envelope motor atua como elemento estrutural e também possui a função primária de suportar a pressão de trabalho durante a queima do propelente. Atualmente, o envelope motor é fabricado em aço 300M-ESR e o IAE tomou a decisão de substituí-lo pelo aço Maraging 300. Em função dos processos existentes no Instituto, neste trabalho utilizaram-se os processos de soldagem Plasma Arc Welding - PAW com a técnica keyhole e Gas Tungsten Arc Welding - GTAW, ambos em passe único, com metal de adição. Antes de serem submetidas aos ensaios, as juntas passaram por inspeção não destrutiva de acordo com os critérios da norma AWS D17.1. Os reparos foram feitos de forma manual e processo GTAW. Amostras da junta soldada e reparadas foram submetidas a ensaios de tração, dureza Vickers (HV) por microindentações, análises químicas, análises metalográficas e fractográficas. Corpos de prova dos cordões adjacentes aos reparos também foram avaliados. Os resultados mostram que após a solda e reparos e o tratamento térmico de solubilização e envelhecimento, a zona fundida e a região da linha de fusão da solda apresentam uma dureza abaixo das outras regiões afetadas termicamente. Para as condições da solda sem reparo e reparadas, o processo PAW apresentou um valor menor de dureza em todas estas regiões com relação ao processo GTAW. As análises da superfície dos corpos de prova soldados rompidos indicam o predomínio de um processo de ruptura iniciado próximo à linha de fusão da solda e que se propaga em direção ao interior do cordão. A natureza da fratura mostrou o domínio da formação de alvéolos (dimples). Os corpos de prova soldados GTAW apresentaram uma resistência mecânica mais alta do que os do processo PAW. Igualmente, os corpos de prova soldados PAW obtidos dos cordões das regiões adjacentes aos reparos tiveram valores de resistência inferiores. Embora os valores de resistência mecânica das juntas soldadas submetidas a até três reparos no mesmo ponto tenham apresentado grande variabilidade, não há indicativo de diminuição da resistência com relação a junta sem reparo. / This work aims at mechanic and metallographic characterization of Maraging 300 welded joints sheets, submitted to up to three repairs, used for the fabrication of solid propellant rocket motors at the Institute of Aeronautics and Space – IAE as to comply with its range of launchers. The rocket motor is a structural part and also has the primary function of supporting the nominal pressure during the propellant burning. At present, the rocket motor is fabricated in 300M-ESR steel and IAE has decided to replace such a steel for the Maraging 300 one. Due to IAE’s existing processes, Plasma Arc Welding – PAW with the keyhole technique and the Gas Tungsten Arc Welding – GTAW have been used, both single-pass welding with filler. Before they have been submitted to the tests, the joints went through non-destructive inspection according to AWS D17.1 Standard. Manual repairs and GTAW process have been made. Samples of the welded and repaired joints were submitted to tensile testing, Vickers hardness, chemical analysis, fractrographic and metallographic analysis. Body tests of the beads adjacent to the repairs have also been assessed. Results show that after welding, repairs and solubilization and aging heating treatment, the melted zone as well as the weld joins lines zone present hardness below other heat affected zones. As for the conditions of the non-repaired and repaired welds, the PAW process has demonstrated lower hardness values in all zones in what regards the GTAW process. The welded and fractured body tests surfaces analysis indicate the predominance of a fracture process started next to the weld joins lines which goes towards the bead interior. The nature of the fracture has shown the predominance of dimples. The GTAW welded body tests presented higher mechanical strength than that of the PAW process. Similarly, the PAW welded body tests obtained from the beads of the zones adjacent to repairs presented lower strength values. Although the mechanical strength values of the welded joints submitted to up to three repairs in the same point have shown great variability, there is no indication of strength decrease regarding the non-repaired joint.

Nos dias atuais, com o mercado altamente seletivo, com vários fabricantes e fornecedores de diversos tipos de produtos e serviços, a qualidade se tornou uma necessidade premente, na qual uma empresa que forneça bens e/ou serviços com baixa qualidade corre sérios riscos de ser descartada pelos mercados consumidores. Assim, a importância da qualidade é que se converteu em um requisito básico para uma empresa competir e se manter no mercado. As empresas veem a qualidade como uma ferramenta para a redução de custos e para a melhoria de sua imagem junto ao mercado consumidor. Neste contexto, de melhora da imagem junto ao mercado consumidor e de redução de custos, o presente trabalho foi realizado em uma importante e tradicional multinacional de grande porte que produz compressores herméticos para refrigeração, com o intuito de estudar a soldagem do mancal de ferro fundido à carcaça de aço de baixo carbono em compressores rotativos (rolete excêntrico), utilizados em aparelhos de ar condicionado. A solda realizada de maneira falha pode permitir a perda do entreferro do motor, resultando em um ruído característico, chamado stall. Este trabalho avaliou diferentes tipos de arames, buscando garantir um processo com qualidade e baixo custo. Testes foram realizados utilizando como peças teste carcaças e mancais dos compressores. Verificou-se que o arame sólido ANSI/AWS A5.18 ER70S-6, atualmente utilizado, não é o mais indicado para a respectiva soldagem, em virtude da microestrutura e da resistência da soldagem obtida. A solução técnica apropriada é a utilização do arame ERNiFeMn-CI que elimina a fragilização das zonas parcialmente fundidas e diluídas próximos ao metal de solda, enquanto o arame metal cored E70C-6M representa um compromisso entre as propriedades da junta soldada e custo do processo. / Nowadays, with the highly selective market, with several manufacturers and suppliers of various types of products and services, quality has become a pressing need, in which a company that provides services with a low quality at serious risk of being discarded by the consumer markets. Thus, the importance of quality is that it has become a basic requirement for a company to compete and stay in the market. Companies see the Quality as a tool to reduce costs and to improve its image with the consumer market. In this context, the improvement of the image with the consumer market and costs reduction, this study was conducted in a major traditional large multinational that produces hermetic compressors to refrigeration, in order to study the welding of cast iron bearings with low carbon steel houses in rotary compressors (eccentric roller) used in air conditioners. The welding performed in a failure may allow loss of the air gap of the motor, resulting in a characteristic noise, called stall. This study evaluated different types of alloys, aiming to ensure process quality and low cost. Trials were done using low carbon steel houses and cast iron bearings of the compressors. After innumerous tests, it was found that the ANSI/AWS A5.18 ER70S-6 solid wire, currently used, is not the most suitable for their welding, in view of microstructure and resistance of the weld obtained. The appropriate technical solution is to use the wire ERNiFeMn-CI eliminating the weakening of partially melted and diluted zones near the weld metal, while metal cored wire E70C-6M represents a compromise between the properties of welded joint and the cost of the process.

Neste trabalho foram determinadas as condições para a soldagem de chapas grossas de aço carbono ASTM A36 com aço baixo-liga temperado e revenido ASTM A514 Grau Q empregando-se o processo arame tubular. Para tanto foram soldadas diversas peças de testes com o intuito de se avaliar as condições mais adequadas de preparação e soldagem de juntas dissimilares destes materiais. A preparação foi realizada por meio de corte térmico. A temperatura de preaquecimento foi determinada através de modelos matemáticos, pelas recomendações das normas AWS D1.1 e DIN EN 1011-2 sendo posteriormente avaliada por intermédio do teste de soldabilidade tipo CTS Controlled Thermal Severity. Os parâmetros de soldagem foram determinados a partir da qualificação de um procedimento de soldagem, conforme a norma AWS D1.1. Foram avaliadas as consequências do emprego do tratamento térmico de alívio de tensões após soldagem (TTAT), pelos testes de dureza Vickers e impacto Charpy. A caracterização microestrutural foi realizada por meio de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. A caracterização das superfícies oxicortadas evidenciou os efeitos da descarbonetação e também da carbonetação. A temperatura de pré-aquecimento de 160°C determinada por meio da metodologia recomendada pelas normas AWS D1.1 e DIN EN 1011-2 mostrou-se satisfatória nos testes de soldabilidade. Foi possível a qualificação do procedimento de soldagem (EPS) com requisitos de impacto na condição \"como soldado\", porém na condição \"após TTAT\", os baixos valores de tenacidade obtidos no metal de solda, inferiores a 27J, não permitiram a qualificação de uma EPS com requisitos de impacto. Foi observada a ausência de trincas intergranulares tanto na zona afetada pelo calor quanto no metal de base ASTM A514, porém foi revelada a presença de microfases frágeis no metal de solda na condição \"como soldado\", especificamente na região da raiz, intensificadas pelo efeito da diluição. O aumento do teor de carbono na raiz, a presença de microfases frágeis, a grande fração de grãos colunares e de ferrita proeutetóide combinados com a baixa fração de ferrita acicular no metal de solda contribuíram para os baixos valores de tenacidade encontrados na condição \"como soldado\". Após o TTAT observou-se uma queda acentuada da tenacidade, inferior a 27J, do metal de solda devido à fragilização provocada pela precipitação e coalescimento de carbonetos de ferro. / In this work it was determined the conditions for welding thick plate of ASTM A36 carbon steel with quenched and tempered low-alloy steel ASTM A514 Grade Q employing the Flux Cored Arc Welding (FCAW) process. For that several coupons of tests were welded in order to evaluate the most appropriate conditions for preparation and welding of these dissimilar materials. The preparation was carried out by means of thermal cutting. The preheat temperature was determined by mathematical models, the recommendations of standards AWS D1.1 and DIN EN 1011-2 being further evaluated using the CTS type weldability test - Controlled Thermal Severity. The welding parameters were determined by qualifying a welding procedure (WPS), according to AWS D1.1. The effects of post weld heat treatment (PWHT) were evaluated by Vickers hardness tests and Charpy. Microstructural characterization was performed by optical microscopy and scanning electron microscopy. The characterization of oxi-fuel cut surfaces showed the effects of decarburization and also carburization. The preheating temperature of 160 °C determined by calculation and the methodology recommended by the standards was satisfactory in weldability tests. It was possible qualification of welding procedure (WPS) with impact requirements in the condition \"as welded\" but the condition \"after PWHT\" low toughness values obtained in the weld metal, less than 27J, did not allow to qualify a WPS with toughness requirements. The absence of intergranular cracking was observed in both the heat affected zone as the base metal ASTM A514, but the presence of fragile microphase in the weld metal was revealed in the weld metal in the condition \"as welded\" specifically in the root region, intensified by the effect of dilution. The carbon increase at root, the presence of fragile microphase, the large fraction of columnar grains and proeutectoid ferrite combined with the low fraction of acicular ferrite in the weld metal contributed to the low toughness values found in the condition \"as welded \". After PWHT there was a sharp drop in toughness, less than 27J, in the weld metal due to embrittlement caused by precipitation and coarsening of iron carbides.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Darlan Silva Siewerdt.pdf: 4084524 bytes, checksum: 6cfc1de54400889b3bfa578652d76489 (MD5) Previous issue date: 2015-02-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nowadays, pressure vessel has been used in large industrial scale. Its manufacture requires a lot of special care and demand knowledge of standards and suitable materials for every type of application. Given this, it becomes mandatory an adequate welding process and inspection to ensure reliability of the welded joint. In this context, non-destructive testing of Xrays has been made in order to evaluate these welds and verify the presence of discontinuities. Thus, it was found that the porosity is a major discontinuities which generate rework welding, increasing costs. This thesis aims to contribute to the research of porosity in steel weld joints of SA 516 Grade 70 used pressure vessels, through the study of the correlation between the procedure of submerged arc welding and the formation of such discontinuities. In a second stage all the experimental welding procedure is done, varying the welding parameters: voltage, current, welding speed and flow, as the design of experiment. On the sequence, tests of X-ray and visual inspection are performed to determining the amount of porosity and other discontinuities in each sample. Finally, from these evidences is carried out a study of the porosities formation, using factorial design and determined the influence of each parameter in its porosities formation. Besides, an optimized welding procedure was determined, where the chosen samples were submitted to bend test, macrograph, metallography and Vickers hardness to qualify the procedure developed. The thesis concluded that the welding speed and the type of flow are the most important factors that determine the amount and type of porosity formed in welding of steel for pressure vessels. / Nos dias atuais, vasos de pressão têm sido utilizados em grande escala industrial. Sua fabricação requer uma série de cuidados especiais e exigem o conhecimento de normas e materiais adequados para cada tipo de aplicação. Diante disto, torna-se mandatório um processo de soldagem e inspeção adequado para garantir a confiabilidade da junta soldada. Neste contexto, ensaios não destrutivos de raios X têm sido feitos com o intuito de avaliar estas soldas e verificar a presença de descontinuidades. Assim, verificou-se que a porosidade é uma das principais descontinuidades que geram retrabalhos de solda, aumentando os custos. Esta Dissertação de Mestrado pretende contribuir na pesquisa da porosidade em soldas de aço SA 516 Grau 70 utilizado vasos de pressão, através do estudo da correlação entre o procedimento de soldagem por arco submerso e a formação de tais descontinuidades. Num segundo momento é feito todo o procedimento experimental de soldagem, variando os seguintes parâmetros: tensão, corrente, velocidade de soldagem e fluxo, conforme o delineamento do experimento elaborado para então realizar ensaios de raios X e inspeção visual, determinando a quantidade de porosidade e outras descontinuidades em cada amostra. Finalmente, a partir destas evidências realiza-se um estudo da formação de porosidades, através do projeto fatorial e determina-se a influência de cada parâmetro na sua formação. Paralelamente foi elaborado um procedimento otimizado de soldagem, onde as amostras escolhidas passaram por ensaios de dobramento, macrografia, e dureza vickers para qualificar o procedimento. Pode-se concluir que a velocidade de soldagem e o tipo de fluxo são os fatores que mais influenciam na quantidade e tipo de porosidade formada na soldagem de aços para vasos de pressão.

Na presente dissertação foram investigadas as propriedades mecânicas e microestruturais, antes e após o processo de soldagem, dos aços ZSTE380 e DOGAL800, que são aços de alta resistência e baixa liga (ARBL), além do aço convencional ZAR230. O principal objetivo do trabalho foi avaliar possíveis modificações nessas propriedades e verificar a possibilidade de substituir o aço convencional por um dos aços ARBL. Por serem mais resistentes os aços ARBL podem ser usados em elementos estruturais menos robustos, o que reduz o peso e a emissço de gases poluentes dos veículos. Primeiramente, verificaram-se diferentes extensões da zona termicamente afetada para os três aços soldados, onde é observada a maior extensão no DOGAL800 e a menor no ZAR230. A análise microestrutural revelou o crescimento do tamanho de grão austenítico em relação ao metal base nessa região para os aços ZSTE380 e DOGAL800, gerando um pronunciado aumento da resistência devido à transformação martensítica. O caso mais marcante ocorreu no DOGAL800, em cuja zona termicamente afetada observou-se a formação de martensita de baixo carbono, que é uma fase dura do aço, porém de baixa ductilidade. Os perfis de microdureza indicaram que não houve uma alteração significativa na dureza da zona termicamente afetada no ZAR230, enquanto que para o DOGAL800 observa-se um considerável aumento na mesma, confirmando a formaçao de martensita. Os limites de escoamento determinados pelos ensaios de tração não apresentaram diferenças significativas entre os corpos de prova com e sem solda se analisados de forma global, porém um ensaio de microtração, isso seria revelado. Contudo, nos ensaios de fadiga dos corpos de prova sem solda observou-se uma maior resistência à fadiga para os aços DOGAL800 e ZSTE380 em relação ao ZAR230. Após o processo de soldagem, os aços ARBL apresentam uma significativa redução da resistência a fadiga, estando abaixo da resistência à fadiga do ZAR230 para ensaios acima de um milhão de ciclos. Os resultados apresentados são explicados com base na relação entre as características microestruturais e propriedades mecânicas dos aços antes e após a soldagem. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-05-21T16:18:45Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Felipe Perini.pdf: 4638294 bytes, checksum: 04b47e3d737143948a0776e96d6588a1 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-21T16:18:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Felipe Perini.pdf: 4638294 bytes, checksum: 04b47e3d737143948a0776e96d6588a1 (MD5) / In the present work we investigated the mechanical and microstructural proprieties of the ZSTE380 and DOGAL800 high strength low alloys steels (HSLA), comparing to the conventional ZAR230 steel, before and after welding. The main purpose is to detect possible modifications on these steels during the welding process, and to verify the possibility of replacing the conventional ZAR230 steel by one of the HSLAs. Since HSLA steels possess higher mechanical resistance, they can be used in less robust structures, which reduce the weight of the automobiles, and consequently reduce the emission of pollutant gases. We observed different extensions of the heat-affected zone for the three welded steels, with a higher extension in the DOGAL800 and the smaller extension in the ZAR230. Microstructural analysis revealed austenite grain growth in the heat-affected zone, in relation to the base metal in this region for the steels ZSTE380 and DOGAL800, becoming a remarkable increase of resistance due to martensite transformation. The most remarkable case happened in the DOGAL800, where we observed formation of low carbon martensite in the heat-affected zone, being this a harder phase of the steel, but with low ductility. The microhardness profiles indicated that it did not happen a significant change in hardness of the heat-affected zone of the ZAR230, while for the DOGAL800 it is observed a considerable increase in hardness, corroborating the hypothesis of martensite formation. The yield strength obtained form stress-strain curves didn?t revealed any significant differences between welded and without weld samples, if analyzed in a global way, but in a microtensile test, it would be reveled. The samples without weld submitted to the high-cycle fatigue test presented different fatigue resistance, where the DOGAL800 showed the greatest fatigue resistance, followed by the ZSTE380 and finally the ZAR230. However after the welding process we observed a significant reduction in the fatigue resistance of the HSLA steels, even below the ZAR230 resistance for tests above 1 million cycles. The results were explained relating the microstructure properties and the mechanical properties of the three steels, before and after welding.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O processo mais utilizado para a união de tubos de aço para o transporte de óleo e gás é a soldagem. Embora ainda se utilize a soldagem manual, a soldagem mecanizada e até mesmo a automatizada vem ganhando espaço. Assim, este trabalho comtempla a soldagem circunferencial em meia cana de tubos API 5L X65 de 8” de diâmetro nominal e 8,0 mm de espessura, junta de topo com chanfro estreito (abertura de 30°) e preparação em V, por meio de dispositivo de deslocamento (soldagem mecanizada) e com variação de parâmetros (soldagem automatizada). São apresentados os parâmetros de soldagem encontrados para a confecção da junta soldada em dois passes (um de raiz e outro de enchimento/acabamento). Os parâmetros selecionados para o passe de raiz foram retirados de um estudo anterior servindo também como forma de validação de resultados, ora obtidos na soldagem em chapas e, agora em tubos. Foram avaliados os processos GMAW com transferência metálica por curto-circuito em modo convencional e controlado (processos derivativos) utilizando fontes comerciais com diferentes tecnologias (RMD, STT e CMT). Logo após a determinação dos parâmetros de enchimento, foram realizados ensaios mecânicos voltados para sua validação (tração uniaxial, dobramento de face e raiz, nick break, impacto, dureza e macrografia,). Os resultados obtidos para o RMD e CMT foram adequados inicialmente em todos os ensaios e, em um, segundo momento foram também adequados para o STT. Entretanto, os ensaios realizados para processo convencional revelaram a existência de falta de fusão o que levou a necessidade de determinação de novos parâmetros de enchimento. Assim, foi projetado e construído um Sistema de Variação de Parâmetros para Soldagem Circunferencial (SVP) que permite a variação, em função da posição angular (inclinômetro), dos parâmetros mais adequados para cada uma das três posições angulares (plana, vertical e sobrecabeça). Para o processo convencional com variação de parâmetros foi possível obter ganhos em termos de tempo para execução da soldagem da ordem de 38% para a raiz e 30% para o enchimento. / Welding is one of the most employed process for joining steel pipes. Although, manual welding is still the most used one, mechanized version and even automatized one have increased its demand. Thus, this work deals with girth welding of API 5L X65 pipes with 8” of nominal diameter and 8.0 mm thickness, beveled with V-30º narrow gap. Torch is moved by a bug carrier (mechanized welding) and further the parameters are controlled as a function of angular position (automatized welding). Welding parameters are presented for filling the joint with two-passes (root and filling/capping passes). Parameters for the root pass were extracted from previous author´s work with weldments carried out in plates, but validated in this work for pipe welding. GMAW processes were assessed with short-circuit metal transfer in both conventional and derivative modes using different technologies (RMD, STT and CMT). After the parameter determination, mechanical testing was performed for welding qualification (uniaxial tension, face and root bending, nick break, Charpy V-notch impact, microhardness and macrograph). The initially obtained results for RMD and CMT were acceptable for all testing and, in a second moment, also for the STT. However, weld beads carried out by using the conventional process failed and revealed the existence of lack of fusion, which required further parametrization. Thus, a Parameter-Variation System for Girth Welding (SVP) was designed and built to allow varying the welding parameters as a function of angular position by using an inclinometer. The parameters were set for each of the three angular positions (flat, vertical downhill and overhead). By using such equipment and approach, the conventional process with parameter variation allowed reducing the welding time for joint accomplishment of the order of 38% for the root pass and 30% for the filling/capping pass. / Tese (Doutorado)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Atualmente a busca por melhorias de processos e técnicas de soldagem mecanizados/automatizados tem sido intensa devido à escassez de mão de obra qualificada. Nesta linha, a combinação de processos e mesmo de modos operacionais (polaridade e/ou modo de transferência metálica) dentro de um só processo, em adição à possibilidade de combinar níveis de corrente de soldagem, vem ganhando espaço. Por meio dos modos operacionais e/ou dos níveis de corrente, é possível variar a energia do arco (tanto térmica quanto cinética) entregue à peça de trabalho. Combinando este recurso com o movimento do arco, pode-se distribuir a energia do mesmo de forma otimizada para controlar a formação do cordão de solda. Uma forma relativamente simples de controlar o movimento do arco é por meio de oscilação magnética – deflexão do arco elétrico através de um eletroímã. Assim, este trabalho explora a sincronização da oscilação magnética com processos de soldagem a arco de modo a controlar a distribuição da energia do arco sobre a peça. Para tal, foi desenvolvido um sistema de oscilação sincronizada, incluindo hardware e software, para permitir controlar a oscilação magnética e a fonte de soldagem (multiprocesso) de forma sincronizada. Em seguida, foi feita uma caracterização da deflexão (em função da tensão do eletroímã, da corrente e do comprimento do arco de soldagem) baseada em filmagens de alta velocidade. Como forma de explorar a técnica de oscilação magnética sincronizada com diferentes processos de soldagem, foram realizadas duas abordagens, ambas com oscilação do arco transversal à direção de soldagem, e depois comparadas a condições de referência (soldagem sem oscilação e com oscilação não sincronizada). O processo TIG foi sincronizado à oscilação magnética variando o nível de corrente de soldagem de acordo com a posição do arco, tendo como base de análise o efeito sobre o controle da largura dos cordões de solda formados. Já o processo MIG/MAG foi sincronizado à oscilação magnética variando os modos operacionais de soldagem de acordo com a posição do arco, avaliando o efeito sobre o controle da geometria das áreas fundidas dos cordões resultantes. O sistema de oscilação magnética sincronizada demonstrou ser capaz de controlar a formação do cordão tanto na soldagem TIG quanto na MIG/MAG. No caso do TIG sincronizado, foi possível aumentar a largura do cordão do lado com maiores corrente e tempo de parada lateral e vice-versa. Já no caso do MIG/MAG sincronizado, foi possível controlar a geometria da zona fundida formada, podendo-se diminuir a diluição dos cordões resultantes, com pouca variação no reforço superior e ao mesmo tempo com aumento de largura dos cordões e com tendência de maior concentração da penetração nas laterais dos mesmos. Acredita-se que a técnica de oscilação magnética sincronizada com processos de soldagem possa ser explorada visando diversas aplicações, nas quais é importante otimizar a distribuição de energia do arco sobre a peça de trabalho. / Currently the search for improvements in processes and mechanized/automated welding techniques has been intense due to the skilled labor shortage. In this line, the combination of processes and even operational modes (polarity and/or metal transfer mode) within a process, in addition to the possibility of combining welding current levels, has gained attention. Through operational modes and/or current levels, the arc energy (both thermal and kinetic) delivered to the workpiece can be changed. By combining this feature with the arc motion, the arc energy can be optimally distributed to control the formation of the weld bead. A relatively simple way to control the arc motion is by magnetic oscillation - deflection of the electric arc by an electromagnet. Thus, this work exploits the synchronization between the arc oscillation and the welding process to control the arc energy distribution on the workpiece. To this end, a synchronized oscillation system, including hardware and software, was devised to enable to control the magnetic oscillation and a multiprocess welding power source synchronously. Then, a characterization of the magnetic arc deflection was carried out (according to the electromagnet voltage, welding current and arc length) based on high-speed filming. In order to exploit the synchronized magnetic oscillation technique with different welding processes, two approaches were executed, both with arc oscillation transverse to the welding direction, and then compared to reference conditions (welding without oscillation and with unsynchronized oscillation). The TIG process was synchronized to the magnetic oscillation varying the level of welding current according to the arc position, being the effect on the control of the weld beads width the basis for analysis. The MIG/MAG process was synchronized to the magnetic oscillation with different welding operational modes according to the arc position, being the effect on the control of the molten zone geometry the basis for evaluation. The synchronized oscillation system was able to control the formation of the weld beads for the TIG as well as for the MIG/MAG welding. In the case of the synchronized TIG, it was possible to increase the weld bead width on the side with higher current and lateral stop time and vice versa. In the case of the synchronized MIG/MAG, it was possible to control the molten zone geometry, besides reduce the dilution of the resulting beads, with little variation in the top reinforcement and at the same time with increasing in the bead widths and with tendency for more side penetration. It is believed that the magnetic oscillation technique synchronized with the welding processes can be exploited in several applications, where it is important to optimize the arc energy distribution on the workpiece. / Dissertação (Mestrado)