O estudo e desenvolvimento das tecnologias envolvidas nos propulsores eletromagnéticos, os quais são utilizados na propulsão de foguetes e espaçonaves, são recentes e extremamente complexos. Devido a isso, poucas referências atuais foram encontradas para a realização deste trabalho. Esse trabalho tem como objetivo a prospecção de novas tecnologias nos processos de soldagem e corte de materiais metálicos. Essa prospecção realizou-se através da construção e estudo do dispositivo eletromagnético conhecido como propulsor magnetoplasmadinâmico (“Magnetoplasmadynamic Thruster – MPDT”), o qual é capaz de ionizar um gás, formando um fluxo de plasma com temperaturas elevadas. Dois dispositivos eletromagnéticos, MPDT-1 e MPDT-2, foram construídos no Laboratório de Soldagem & Técnicas Conexas – LS&TC da UFRGS. Para ambos, foram realizados testes de funcionamento analisando a influência das variáveis físicas (intensidade de corrente elétrica, posição relativa entre os eletrodos, ângulo da extremidade do catodo, entre outras) no jato de plasma expulso para fora da câmara dos dispositivos. Com base nos resultados obtidos para os testes de funcionamento dos dispositivos, os quais apresentaram influências significativas das variáveis físicas no jato de plasma, foram escolhidos os parâmetros que melhor se adequavam na realização de soldagem e corte. As soldagens realizadas com o MPDT-1 apresentaram uma grande oxidação no metal de solda, a qual foi evitada com a adição de um bocal de gás de proteção no MPDT-2 e gás de purga. Os cortes, para ambos os dispositivos, apresentaram falhas devido ao jato de plasma não expulsar o metal fundido. Contudo, o propulsor eletromagnético pode ser aplicado no desenvolvimento de novas tecnologias de soldagem e corte, porém novos estudos devem ser realizados para encontrar melhores parâmetros e assim conseguir soldagem e corte com excelentes qualidades. / The study and development of technologies involved in the electromagnetic thruster, that are used in the propulsion of rockets and spaceships, are new and extremely complex. Due to this, a few present references were found to the accomplishment of this work. This work has as objective the search of new technologies in the process of welding and cutting of metallic materials. This prospection happened through the construction and study of an electromagnetic device known as Magnetoplasmadynamic Thruster – MPDT, which is capable to ionize a gas, forming a plasma flow with high temperatures. Two electromagnetic devices, MPDT-1 and MPDT-2, were built at Welding & Related Techniques Laboratory, at Center of Technology of Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS). In both, there were carried out functional tests analyzing the influence of the physics variables (electric current intensity, relative position between the electrodes, angle of cathode tip, among other things) on the plasma jet expelled of the device chamber. With base at the results obtained for functional tests of the devices, which had presented significant influences of the physics variables on plasma jet, were chosen the parameters that better adjusted for welding and cutting. The weldings accomplished with the MPDT-1 presented a great oxidation of weld filet, which was avoid with the addition of a nozzle of shielding gas on MPDT-2 and gas of purge. For both devices, the cuts presented imperfections due to plasma jet not to eject the casting metal. However, the electromagnetic device – MPDT could be applied on the development of new technologies of welding and cutting, but news studies must be carried out to find better parameters and then obtain welds and cuts of excellent quality.

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

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

Este trabalho teve como principal objetivo o estudo de deformações plásticas de chapas de alumínio soldadas à topo. As distorções transientes foram medidas durante e após a soldagem, como forma de melhor compreender os mecanismos envolvidos. Com base nos dados obtidos foi criado um método chapa durante a soldagem, sob o ponto de vista de distorções, e a previsão dos valores finais destas distorções à temperatura ambiente.

A aplicação do calor de forma não uniforme em estruturas soldadas origina distribuições de temperatura altamente transientes, produzindo tensões térmicas não uniformes que, por sua vez, geram deformações plásticas, tensões residuais e deformações permanentes (distorções). As distorções são desvios geométricos indesejáveis na estrutura, causando grandes perdas. Em chapas espessas soldadas a topo, com chanfro em V, o principal problema são as distorções angulares, principalmente quando a estrutura é soldada sem restrição e com múltiplos passes. Uma das formas mais eficientes de controle da distorção angular é prever o seu valor antes da soldagem. Este trabalho teve como objetivo principal desenvolver métodos e modelos analíticos para previsão da distorção angular, os quais foram aplicados em juntas a topo em chanfro em V na soldagem multipasse. Para atingir tal objetivo, duas abordagens foram aplicadas. A primeira foi baseada em evidências experimentais e a segunda, em uma equação analítica disponível na literatura. Investigou-se, também, a relação existente entre a distorção angular e o comportamento termomecânico do material na junta soldada. Nos experimentos realizados, utilizou-se corpos de prova constituídos de chapas de aço estrutural ASTM A36, soldadas pelo processo de soldagem ao arco elétrico com proteção por gás e eletrodo consumível (doravante neste texto denominado “MAG”), nas espessuras de 9,75; 12,75; 16,0 e 19,0 mm. Os experimentos foram reunidos em nove grupos, classificados de acordo com as dimensões dos corpos de prova, parâmetros da fonte (tensão e corrente), velocidade de soldagem, energias de soldagem e número de passes Para os grupos 1-6, as distorções foram medidas ao longo dos passes através de LVDT – “Linear Variable Differential Transformer” (Transformadores Lineares Diferenciais Variáveis) - e, em todos os grupos, mediu-se a distorção final através de um goniômetro. Para investigar a relação entre a distorção angular e o comportamento termomecânico do material, termopares do tipo K e tipo S foram utilizados para obtenção dos ciclos térmicos. Em relação à abordagem baseada em evidências experimentais, os métodos e modelos foram obtidos em duas fases. A primeira fase, fundamentou-se no comportamento da distorção angular ao longo dos passes, na qual utilizou-se os resultados dos experimentos dos grupos 1-4 (espessuras 16,0 e 19,0 mm) e verificou-se que, independentemente da energia de soldagem utilizada em cada grupo, a distorção angular em um passe qualquer apresentava o mesmo valor. Essa constatação levou à escolha de um modelo analítico modelo B), a partir do qual se definiu uma metodologia envolvendo análise experimental em que é possível extrapolar a previsão da distorção. A segunda fase da abordagem experimental decorreu da análise dos resultados obtidos dos grupos 1-6 (espessuras 9,75; 12,75; 16,0 e 19,0 mm). A partir da constatação de que a distorção angular possuía o mesmo comportamento linear em função da energia de soldagem para as quatro espessuras e, além disso, utilizando os resultados obtidos na primeira fase, desenvolveu-se metodologias próprias com a finalidade de obter modelos analíticos para previsão da distorção angular (modelos D, E, F e G). Esses modelos permitem prever a distorção angular em função da energia de soldagem e espessura da chapa ou alternativamente, através da área da seção transversal do chanfro, nos intervalos de [0,35; 2,5] kJ/mm e [9,75; 19,0] mm. O comparativo preliminar dos modelos com resultados experimentais mostrou que eles podem ser utilizados para previsão da distorção angular, bem como novos modelos podem ser obtidos a partir da metodologia desenvolvida. Em relação à segunda abordagem, baseada na equação analítica para soldas “bead on plate” (deposição de cordão de solda sobre a superfície da chapa), o procedimento desenvolvido permitiu adequar a equação para prever a distorção angular em junta a topo com chanfro V. O método foi testado em diversas condições de soldagem, onde se observou concordância entre os resultados experimentais e analíticos para o valor final. Os estudos envolvendo a análise termomecânica do material na região da solda mostraram que o comportamento observado da distorção angular ao longo dos passes, para diferentes energias de soldagem, pode ser explicado pelas diferenças de temperatura entre a superfície da poça de fusão e superfície inferior da chapa, na raiz da solda. Além disso, o estudo mostrou que comportamento da distorção angular é significativamente influenciado pelos fenômenos que agem na resistência à deformação da estrutura, ou seja, resistência mecânica do material e seção resistente à medida que os passes de solda são realizados. / Non-uniform heat application in welded structures produce transient temperature distributions, producing non-uniform thermal stresses, which in turn generate plastic deformations, residual stresses and permanent deformations (distortions). The distortions are undesirable geometric deviations in the structure, causing great losses. In thick plates, buttwelded (V-groove), the main problem is angular distortions, especially when the structure is welded without restriction and with multiple passes. One of the most efficient ways to control angular distortion is to predict its value before welding. The main objective of this research was to develop analytical methods and models for the prediction of the angular distortion in butt joints (V-groove) in multipass welding. To achieve this goal, two approaches have been applied. The first was based on experimental evidence and the second on an analytical equation available in the literature. The relationship between the angular distortion and the thermo-mechanical behavior of the material in the welded joint was also investigated. In the experiments, test specimens were made of ASTM A36 structural steel plates, welded by the process electric arc welding with gas protection and consumable electrode (hereinafter referred to as "MAG"), in the thicknesses of 9.75 ; 12.75; 16.0 and 19.0 mm. The experiments were grouped into nine groups, classified according to the dimensions of the specimens, welding parameters (voltage and current), travel speed, heat input and number of passes. For groups 1-6, the distortions were measured along the passes through LVDT - Linear Variable Differential Transformer - and, in all groups, the final distortion was measured through a goniometer To investigate the relationship between angular distortion and thermomechanical behavior of the material, type K and type S thermocouples were used to obtain the thermal cycles. In relation to the approach based on experimental evidences, the methods and models were obtained in two phases. The first phase was based on the angular distortion behavior along the passes, in which the results of the experiments of groups 1-4 (thicknesses 16.0 and 19.0 mm) were used and it was verified that, independently of the heat input used in each group, the angular distortion in any one pass had the same value. This finding led to the choice of an analytical model (model B), from which a methodology was defined involving experimental analysis in which it is possible to extrapolate the prediction of angular distortion. The second phase of the experimental approach resulted from the analysis of the results obtained from groups 1-6 (thicknesses 9.75, 12.75, 16.0 and 19.0 mm). From the observation that the angular distortion had the same linear behavior as a function of the heat input for the four thicknesses and, in addition, using the results obtained in the first phase, methodologies were developed with the purpose of obtaining analytical models for prediction of angular distortion (models D, E, F and G). These models allow to predict the angular distortion as a function of the energy and of the plate thickness or alternatively, through cross-sectional area of the groove, in the intervals of heat input [0.35; 2.5] kJ/mm and of thickness [9.75; 19.0] mm. The preliminary comparative of models with experimental results showed that they can be used to predict angular distortion, as well as new models can be obtained from the methodology developed. In relation to the approach based on the analytical equation for bead-on-plate welds, the developed methodology allowed to adapt the equation to predict the angular distortion in a V-groove butt weld. The method was tested in several welding conditions, where a good agreement was observed between the experimental and analytical results for the final value. The studies involving the thermomechanical analysis of the material in the welded region showed that the observed the angular distortion behavior along the passes, using different heat input, can be explained by the differences in temperature between the surface of the fusion (fusing puddle) and the lower surface of the plate at the root of the weld. In addition, the study showed that angular distortion behavior is significantly influenced by the phenomena that act on the resistance to deformation of the structure, that is, mechanical strength of the material and section resistant as weld passes are performed.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T17:16:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T17:19:31Z : No. of bitstreams: 1 177010.pdf: 21973049 bytes, checksum: 4d454007ec6e9b1e488854f277b99b58 (MD5) / Neste trabalho busca-se avaliar a influência da distância bico de contato-peça, velocidade do arame, velocidade de soldagem e corrente de referência, tanto sobre o aspecto e geometria dos cordões, quanto sobre a estabilidade do arco na soldagem molhada com eletrodos tubulares. Através de técnicas de planejamento de experimentos e análise estatística, foram estudados dois tipos de eletrodo tubular, um arame rutílico e um arame oxidante desenvolvido especialmente para a soldagem molhada, ambos de fabricante nacional. Além destes aspectos, foram estudadas as vantagens da utilização de um controle adaptativo da corrente em comparação com a soldagem com as características estáticas de corrente constante e tensão constante. Os ensaios indicam que o sistema de controle pode ser aplicado à soldagem manual, mostrando-se pouco sensível a variações da distância bico de contato-peça e velocidade de soldagem para ambos os arames. Os trancamentos do arame, problema ocasionado pela soldagem do arame no bico de contato, foram eliminados. Do ponto de vista de defeitos, foram observados inclusões de escória alongadas apesar da solda ter ficado isenta de trincas ou porosidades de grandes dimensões. Tanto a resistência ao impacto, quanto os ensaios de microdureza, ficaram dentro dos critérios especificados pela norma AWS D3.6:1999M.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T18:57:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T17:39:59Z : No. of bitstreams: 1 161165.pdf: 19353055 bytes, checksum: 6f8df058287e2ecf4d29718feb923e19 (MD5) / Este trabalho analisa a aplicabilidade de técnicas de soldagem de reparo sem tratamento térmico posterior (TTP) ao aço inoxidável martensítico macio tipo CA-6NM e, comparativamente, ao martensítico tradicional AISI 410. A soldabilidade do aço CA-6NM, com dois teores de C, foi avaliada através de análise da microestrutura, dureza e tenacidade do metal base e da ZAC simulada. Os resultados mostraram que, mantido baixo o teor de carbono (0,02%C), a técnica do revenimento por 3 passes TIG pode ser dispensável, como recurso para preservar as propriedades da união soldada. A análise de juntas soldadas pelo processo MIG pulsado, comparando o arame maciço AWS ER 410 NiMo e tubular AWS E410 NiMo-T2, mostrou que o reparo com metal de adição similar deve ser executado preferencialmente com arame maciço, que permite obter nível aceitável de tenacidade na solda sem TTP.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-15T21:08:44Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T14:26:34Z : No. of bitstreams: 1 180778.pdf: 12772541 bytes, checksum: fe63c46207fa15e9671d40944c5ebc54 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-16T00:07:37Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T15:25:46Z : No. of bitstreams: 1 262554.pdf: 7142399 bytes, checksum: 12913900d0f7129fee1985f39a985059 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-16T20:46:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T13:56:15Z : No. of bitstreams: 1 180624.pdf: 9750443 bytes, checksum: 71accb6cc856849ce630b4c0bc1d3ad9 (MD5)