O aÃo ASTM A 516 Grau 60 à um aÃo estrutural ligado ao manganÃs, extensamente utilizado na indÃstria petrolÃfera em operaÃÃes de armazenamento, transporte e processamento de produtos petrolÃferos em condiÃÃes que apresentam requisitos de tenacidade. Quando o reparo de estruturas construÃdas com esse aÃo envolve soldagem convencional, ocorre a formaÃÃo de estrutura martensÃtica na zona afetada pelo calor (ZAC) bem como o estabelecimento de tensÃes residuais ao longo da junta. Os procedimentos de reparo para o aÃo ASTM A516 Grau 60 estabelecem o uso de um tratamento tÃrmico para alÃvio de tensÃes logo apÃs a soldagem, tal tratamento vem como uma alternativa capaz de reduzir/minimizar efeitos danosos originados na regiÃo da solda. Todavia, algumas vezes podem ser tecnicamente impraticÃveis ou representar um aumento de custo significativo, de forma que um procedimento de soldagem sem tratamento tÃrmico pÃs soldagem (TTPS), que resulte em baixos nÃveis de tensÃes residuais e adequadas propriedades quÃmicas e mecÃnicas da junta à extremamente importante. Neste contexto, este trabalho foi proposto visando contribuir com os estudos de reparos por soldagem, com qualidade e sem a necessidade de um TTPS, atravÃs da aplicaÃÃo da tÃcnica da dupla camada. Os ensaios deste trabalho foram conduzidos em amostras do aÃo ASTM A 516 Grau 60 com 38 mm de espessura, soldados manualmente com eletrodos bÃsicos, em juntas chanfradas em K e em semi V, que foram avaliados na condiÃÃo como recebido; soldado com o procedimento convencional sem TTPS e com TTPS; e soldado com a tÃcnica da dupla camada. As relaÃÃes de energia para a aplicaÃÃo da dupla camada foram definidas apÃs a aplicaÃÃo do Teste de Higuchi convencional (dureza) e modificado (microestrutura). Para todas as juntas foram avaliados os perfis de microdureza, a microestrutura, a energia absorvida ao impacto e os perfis de tensÃes residuais.Os resultados demonstraram que a aplicaÃÃo da tÃcnica de soldagem com dupla camada, usando combinaÃÃes adequadas de energia de soldagem, definidas pelo Teste de Higuchi, pode-se alcanÃar reduÃÃes dos nÃveis de dureza na ZAC; refinamento microestrutural; propriedades mecÃnicas finais melhoradas, porÃm com sinais evidentes de tensÃes residuais elevadas no Metal de Solda e no Metal Base. / Steel ASTM A 516 Grade 60 is connected to a manganese structural steel, widely used in oil industry operations in storage, transport and processing of petroleum products in conditions that present requirements of toughness. When the repair of structures constructed with the conventional steel involves welding, there is the formation of martensitic structure in the heat affected zone (HAZ) and the establishment of residual stresses along the joint. The repair procedures for ASTM A516 Grade 60 establish the use of a heat treatment for stress relieving after welding, such as an alternative treatment is able to reduce / minimize the harmful effects arising in the region of the weld. However, they can sometimes be technically impractical or represent a significant cost increase, so that a welding procedure without post weld heat treatment (TTPs), which results in low levels of residual stresses and adequate chemical and mechanical properties of the joint is extremely important. In this context, this work has been proposed to contribute to studies of repair by welding, quality and without the need for TTPs, by applying the technique of the double layer. The essays in this work were conducted on samples of steel ASTM A 516 Grade 60 to 38 mm thick, welded manually with basic electrodes, beveled joints in K and semi V, which were evaluated in the condition as received; soldier with the conventional procedure without TTPs and TTPs, and soldiers with the technique of the double layer. The energy relations for the application of the double layer were defined after the application of conventional test Higuchi (hardness) and modified (microstructure). For all joints were evaluated the profiles of microhardness, microstructure, the energy absorbed the impact and stress profiles residuais.Os results demonstrated that the application of welding technique with double-layer, using appropriate combinations of welding power, defined Test Higuchi, can achieve reductions in levels of hardness in HAZ; microstructural refinement, improved final mechanical properties, but with signs of high residual stresses in the weld metal and base metal.

Os aÃos inoxidÃveis austenÃticos, quando soldados e expostos a certos ambientes corrosivos, podem sofrer corrosÃo nas regiÃes adjacentes Ãs soldas. Estas regiÃes, em geral, estÃo associadas à precipitaÃÃo de carbonetos de cromo nos contornos dos grÃos da austenita (sentizaÃÃo). A anÃlise da influÃncia da energia de soldagem sobre a sentizaÃÃo à de interesse em diversos setores industriais importantes, como à o caso do setor petroquÃmico. Assim, estudou-se a influÃncia do processo de soldagem, da energia da regiÃo sensitizada. Foram utilizadas, para este estudo trÃs tÃcnicas bÃsicas de avaliaÃÃo de zona de reativaÃÃo eletroquÃmica potenciocinÃtica, pelo mÃtodo cÃclico (REPC). Para tanto, foram soldados trÃstipos de aÃo (AIS 304, AISI 304L e AISI 316L) com trÃs energias de soldagem para cada aÃo, em trÃs processos de soldagem (eletrodo revestido, TIG e MIG). A simulaÃÃo, realizada do software nÃo considerou os efeitos dos outros elementos quÃmicos alÃm do carbono. AtravÃs de microscopia Ãtica foi possÃvel observar o fenÃmeno de precipitaÃÃo dos carbonetos de cromo, mesmo quando esses precipitados ocorreram de forma dispersa. O mÃtodo REPC mostrou-se bastante eficaz em determinar essa regiÃo e em quantificar a faixa de precipitaÃÃo de carbonetos. Este metido apresentou vantagens sobre a microscopia Ãtica jà que permitiu identificar regiÃes de precipitaÃÃo de difÃcil observaÃÃo em microscopia Ãtica. A anÃlise atravÃs das tÃcnicas utilizadas mostrou que o processo de energia de soldagem influem consideravelmente na extensÃo sintetizada dos aÃÃes estudados. / Os aÃos inoxidÃveis austenÃticos, quando soldados e expostos a certos ambientes corrosivos, podem sofrer corrosÃo nas regiÃes adjacentes Ãs soldas. Estas regiÃes, em geral, estÃo associadas à precipitaÃÃo de carbonetos de cromo nos contornos dos grÃos da austenita (sentizaÃÃo). A anÃlise da influÃncia da energia de soldagem sobre a sentizaÃÃo à de interesse em diversos setores industriais importantes, como à o caso do setor petroquÃmico. Assim, estudou-se a influÃncia do processo de soldagem, da energia da regiÃo sensitizada. Foram utilizadas, para este estudo trÃs tÃcnicas bÃsicas de avaliaÃÃo de zona de reativaÃÃo eletroquÃmica potenciocinÃtica, pelo mÃtodo cÃclico (REPC). Para tanto, foram soldados trÃstipos de aÃo (AIS 304, AISI 304L e AISI 316L) com trÃs energias de soldagem para cada aÃo, em trÃs processos de soldagem (eletrodo revestido, TIG e MIG). A simulaÃÃo, realizada do software nÃo considerou os efeitos dos outros elementos quÃmicos alÃm do carbono. AtravÃs de microscopia Ãtica foi possÃvel observar o fenÃmeno de precipitaÃÃo dos carbonetos de cromo, mesmo quando esses precipitados ocorreram de forma dispersa. O mÃtodo REPC mostrou-se bastante eficaz em determinar essa regiÃo e em quantificar a faixa de precipitaÃÃo de carbonetos. Este metido apresentou vantagens sobre a microscopia Ãtica jà que permitiu identificar regiÃes de precipitaÃÃo de difÃcil observaÃÃo em microscopia Ãtica. A anÃlise atravÃs das tÃcnicas utilizadas mostrou que o processo de energia de soldagem influem consideravelmente na extensÃo sintetizada dos aÃÃes estudados.

O procedimento de soldagem convencional do aÃo ABNT 4140, devido à formaÃÃo de martensita na zona termicamente afetada pelo calor (ZAC), contempla um tratamento tÃrmico pÃs-soldagem para aliviar as tensÃes e melhorar a tenacidade desta zona. Esse tratamento tÃrmico, muitas vezes, se torna impraticÃvel devido a alguns fatores como tamanho da peÃa, reparo no campo e custo. A tÃcnica da dupla-camada tem sido pesquisada no sentido de se evitar este tratamento tÃrmico e garantir boas propriedades mecÃnicas da peÃa soldada. O emprego da tÃcnica da dupla-camada exige uma relaÃÃo adequada entre as energias de soldagem das camadas, para que a segunda refina e revina a ZAC grosseria da primeira, pois, nesta regiÃo a possibilidade de formaÃÃo de martensita à grande devido a sua maior temperabilidade. Neste trabalho, foi utilizado um ensaio preliminar chamado de teste de Higuchi que permitiu a escolha das energias. Em seguida foram realizadas soldagens em simples depÃsito e camada Ãnica em corpos de prova temperados e revenidos com o objetivo de avaliar o grau de refino e revenimento proporcionado pelos passes laterais. ApÃs este ensaio, foram soldados corpos de prova temperados e revenidos utilizando-se a dupla-camada para depois, atravÃs do ensaio de microdureza e metalografia, avaliar o grau de refino e revenimento porporcionados pelo uso da tÃcnica de dupla camada. A soldagem de uma junta semi-V permitiu a avaliaÃÃo da tenacidade da ZAC da primeira camada atravÃs da realizaÃÃo do ensaio Charpy. Os resultados deste ensaio mostraram que as energias absorvidas por corpos de prova soldados, com as relaÃÃes de energias de soldagem (KJ/cm) da primeira e segunda camada de 5/5 e 5/10, sÃo semelhantes as dos corpos de prova com o tratamento tÃrmico pÃs-soldagem e superior a do metal base temperado e revendido, mostrando a viabilidade de tÃcnica. / The welding procedure of the conventional steel AISI 4140 due to the formation of martensite in the heat affected zone by heat (HAZ), comprises a post-welding heat treatment to relieve stresses and improve the toughness of this zone. This thermal treatment often becomes impractical due to factors such as part size, and field repair cost. The technique of double-layer has been studied in order to avoid this thermal treatment and to ensure good mechanical properties of the welded part. The use of the technique of double-layer requires an appropriate relationship between the energy of welding of the layers, so that the second and refines the HAZ revina coarseness of the first, since in this region the possibility of formation of martensite is large because of its higher hardenability . In this work, we used a preliminary test called Higuchi allowing the choice of energy. Then welds were carried out in simple deposit and single layer in specimens quenched and tempered in order to assess the degree of refining and tempering provided by lateral passes. After this test, the specimens were welded and tempered using the double-layer and then through metallography and microhardness testing, evaluate the degree of refining and tempering porporcionados to use the technique of double layer. The welding together of a semi-V allowed the evaluation of the toughness of HAZ of the first layer by conducting the Charpy test. The results of this test showed that the energy absorbed by welded specimens, with the relations of welding energy (KJ / cm) of the first and second layer of 5/5 and 5/10, are similar to those of specimens with post-weld heat treatment and superior to the base metal and tempered resold, demonstrating the feasibility of the technique.

Um dos mais críticos problemas encontrados na união de materiais distintos é a formação de tensões residuais, que ocorre principalmente pelo fato desses materiais possuírem coeficientes de expansão térmica e condutividades térmicas diferentes. Neste trabalho foi estudada a técnica de soldagem laser entre o aço carbono AISI 1010 e o aço inoxidável AISI 304. Os materiais foram unidos por solda autógena de topo com um laser de Nd:YAG contínuo. O principal objetivo do estudo foi a identificação da influência dos parâmetros de soldagem, pela análise das tensões residuais na zona termicamente afetada (ZTA). Foi executado um planejamento fatorial de três fatores a dois níveis com uma réplica, em que foram variadas a potência, a velocidade de soldagem e a posição focal do feixe laser. Na superfície da amostra foram realizadas medidas de tensão residual pela técnica de difração de raios X, para estudar sua variação em função dos parâmetros investigados. O método do furo cego foi também utilizado para avaliar a tensão residual ao longo da profundidade das amostras até a profundidade de 1 mm. Além das medidas de tensão residual, os cordões de solda foram avaliados por microscopia óptica e eletrônica de varredura (MEV), que tiveram como objetivos determinar a geometria do cordão e mudanças na microestrutura, também foram feitas medidas de microdureza Vickers para se avaliar a extensão da ZTA. Para se avaliar as propriedades mecânicas da união foram realizados ensaios de tração e fadiga. O software MINITAB 15 foi utilizado para a análise das tensões residuais nas diferentes profundidades da ZTA obtidas pelo método do furo cego. Foi utilizada também a regressão estatística baseada nas diferentes influências da entrada e combinação dos fatores na tensão residual geradas nessa união. Os resultados indicam que o desenvolvimento de modelos pode prever as respostas satisfatoriamente e fornecer aos usuários um guia para definir os melhores parâmetros de união. / The dissimilar materials union has the residual stress formation as one of the most critical problems, which occurs mainly because these materials have both different thermal expansion coefficients and thermal conductivities. In this study, it was investigated the laser welding technique between steels, AISI 1010 and AISI 304. The materials were joined by butt autogenous welding with a continuous Nd:YAG laser. The main objective was to identify the welding parameters influence by the residual stresses analysis in the heat affected zone (HAZ). It was executed a factorial design with three-factor at two levels with a replica, which were varied power, welding speed and focal position of the laser beam. Residual stress measurements by the diffraction of X-rays were performed on the sample surface, to study their variation as a function of the parameters investigated. The blind hole method was also used to evaluate the residual stress along the samples depth, up to depth of 1mm. Besides residual stress measurement, weld seams were evaluated by optical and scanned electron microscopy, which were aimed to determine the weld geometry and changes in the microstructure. It was also made Vickers hardness measurements to evaluate the extent of HAZ. To evaluate the mechanical properties of the union were performed tensile and fatigue test. The MINITAB 15 software was used to analyze the residual stresses obtained by the blind hole method at different depths of the HAZ. It was also used statistical regression based on both the influences different and the combination of this input factors, in the residual stress of union. The results indicate that the models can satisfactorily predict the responses and provide users a guide to better define the welding parameters.

A utilização de tubos de aços de alta resistência e baixa liga (ARBL) é comumente o mais indicado, segundo a norma American Petroleum Institute (API) 5L, para o transporte de óleo e de gás sob pressão. Em vista da necessidade de adequar as tubulações em campo de acordo com o relevo de cada região, são realizados curvamentos a quente em tubos. Durante este processo, o tubo sofre tratamentos térmicos, modificam sua microestrutura e propriedades mecânicas. Neste sentido, foram realizados, neste trabalho, tratamentos térmicos de têmpera e revenimento, com o objetivo de melhorar as propriedades mecânicas nas juntas soldadas. O material utilizado foi o tubo API 5L X80 com diâmetro de 40 polegadas e 16 mm de espessura. Foi realizada a soldagem circunferencial com passe de raiz pelo processo Metal Active Gas (MAG) com curto circuito controlado, gás de proteção 80% Ar e 20% CO2, passes de enchimento e acabamento pelo processo de soldagem com arame tubular (AT) e gás de proteção 75% Ar 25% CO2. Os consumíveis utilizados no passe de raiz foi arame sólido ER80S-G e nos passes de enchimento e acabamento o arame tubular E101T1GM-H8. Realizaram-se combinações de tratamentos térmicos de têmpera e revenimento com variações nas temperaturas de ambos. Para analisar a influência destes tratamentos térmicos foram realizados ensaios de tração, ensaios de microdureza e ensaios de impacto Charpy às temperaturas de -40 ºC e 0 ºC no metal de solda (MS) e na zona afetada pelo calor (ZAC). Alguns tratamentos térmicos realizados aumentaram a resistência à tração e a tenacidade em relação à condição como soldada, mas o melhor tratamento térmico foi o de tempera a partir de 900ºC seguindo de revenimento a 650 ºC. / The use of high strength low alloy steels tubes is commonly the most appropriate for transporting oil and gas under pressure, according to API 5L. In view of the need to adapt the pipes in the field according to the relief of each region, they are held hot bend in pipelines. During the process, the product undergoes thermal treatments which modify its microstructure and mechanical properties. It has been carried out, in this work, heat treatment of quenching and tempering, with the objective of obtaining the best mechanical properties in the welded joints. The material was API 5L X80 pipe with a 40 inch diameter and 16 mm thick. The circumferential welding pass root was done by GMAW with controlled short circuit transfer, shielding gas 80%Ar and 20% CO2. Filling and finishing passes were welded with FCAW using a shielding gas 75% Ar and 25% CO2. Consumables used in the root pass were ER80S-G and in the filling and finishing passes E101T1GM-H8. There were done four heat treatments of quenching and tempering for 2 hours. The results were analyzed by tensile test, hardness and Charpy V impact tests at temperatures of -40 °C and 0 °C in the weld metal and HAZ. The heat treatments influence statistically on the mechanical properties of welded joints related to as welded condition. The best result was quench heat treatment at 900°C followed by tempering at 650°C.

A utilização do aço ASTM A 335 P91 tem sofrido um aumento considerável, especialmente em função da necessidade de materiais com maior resistência à fluência para aplicações em unidades de utilidades (geração de vapor) e de processo. Por ser um material de difícil soldabilidade, diversos problemas são enfrentados durante a construção das unidades e, posteriormente, durante manutenção, geralmente em função de problemas de soldagem oriundos da fase de fabricação e construção. As normas de projeto e construção utilizadas internacionalmente vêm sofrendo adaptações a fim de melhorar a utilização deste material, mas seus requisitos ainda apresentam importantes lacunas em relação às principais práticas recomendadas pela literatura técnica mais atual. Visando uma melhor utilização deste material, obtendo juntas soldadas com propriedades mecânicas e metalúrgicas mais consistentes, o presente trabalho foi desenvolvido avaliando-se a influência de parâmetros de soldagem energia de soldagem e temperatura de tratamento térmico pós-soldagem (TTPS) sobre as propriedades mecânicas e metalúrgicas, incluindo resistência à fluência, de juntas soldadas de aço ASTM A 335 P91. Foram testadas nove juntas soldadas, combinando três níveis de energia de soldagem com três temperaturas de TTPS. Os resultados obtidos indicam que é possível ter melhor controle sobre as propriedades deste material, desde que se opere com níveis mais restritos de energia de soldagem e maiores temperatura de TTPS, observando-se as limitações pertinentes, especialmente no que tange à temperatura crítica de transformação Ac1. / The use of ASTM A 335 P91 has been increased considerably specially because of the need for materials with higher creep resistance for power generation (nuclear and thermoelectric) and oil and gas processing applications. As this is a material with poor weldability, several issues are faced during construction of these unities, and later during maintenance usually associated with welding problems originated in the fabrication and construction phase. The design and construction codes most used worldwide are receiving important revisions targeting to enhance the use condition of this material but its requirements still show important lacks when compared to the main practices recommended by the more recent technical literature. Aiming a better usage of this material obtaining sound welded joints with more consistent metallurgical and mechanical properties, this work was developed assessing the influence of some welding parameters welding heat input and temperature of post-­weld heat treatment (PWHT) on the metallurgical and mechanical properties, including creep strength, of welded joints of ASTM A 335 P91 steel. Nine welded joints were submitted to testing, combining three different levels of welding heat input with three different PWHT temperatures. The results show that it is possible to have a better control over the properties of this material since it is used lower welding heat inputs combined to higher PWHT temperatures, taking care about the limitations regarding the critical transformation temperature Ac1.

Este estudo avaliou a precisão de duas técnicas de união, a brasagem e a soldagem a laser, em estruturas metálicas de uma prótese clássica de Brånemark. Dez estruturas fundidas em NiCr foram segmentadas em 4 partes e analisadas no MEV em pontos pré-estabelecidos, vestibular e proximal, totalizando 8 pontos de análise para cada estrutura. Na primeira fase, foi mensurada a fenda marginal existente entre o análogo do implante e o abutment UCLA antes da união destes segmentos através da brasagem e da soldagem a laser. Após esta análise inicial, as 10 estruturas foram divididas aleatoriamente em dois grupos. O grupo que seria unido pelo processo da brasagem, utilizando maçarico gás/oxigênio, apresentou uma fenda marginal média de 5,94µm, já o grupo que seria unido através da soldagem a laser, uma fenda marginal média de 7,22µm. Os segmentos de cada estrutura metálica foram parafusados com 10Ncm aos respectivos análogos da plataforma de trabalho e unidos com resina acrílica Pattern Resin LS (GC America Inc, USA). Após a polimerização da resina, a estrutura foi desparafusada e submetida ao processo da brasagem ou da soldagem a laser e analisada no MEV nas mesmas posições pré-estabelecidas antes da união. Esta análise foi realizada na mesma plataforma de trabalho. Para tal, os quatro parafusos de fixação foram rotacionados até que fosse detectada uma leve resistência. Neste momento, somente o parafuso de uma das extremidades recebeu um torque de 10Ncm e os demais parafusos foram soltos. A média das fendas marginais após o processo da brasagem passou a ser de 18,80µm e a média das fendas marginais após a soldagem a laser passou a ser de 12,38µm. A análise de covariância mostrou que a diferença das fendas depois e antes da união através da brasagem foi maior que a diferença das fendas obtidas através da soldagem a laser (p = 0,001). Apesar da brasagem apresentar uma distorção significativamente maior quando comparada à soldagem a laser, ambas mostraram valores de fenda marginal clinicamente aceitáveis. No entanto, ficou evidente a facilidade de execução da técnica a laser em relação à brasagem, principalmente no que tange ao tempo necessário para a realização de cada uma delas. / In this study we assess precision of two union techniques, brazing and laser welding, in metallic structures of a Brånemark classical prosthesis. Ten structures cast in NiCr were segmented in four parts and analyzed in the SEM in pre-established points, vestibular and proximal, in a total of 8 analysis points for each structure. In this first phase, we measured the marginal fissure between the implant analogous and the UCLA abutment before the union of these segments using brazing and laser welding. After this initial analysis, we randomly divided the ten structures in two groups. The group that would be united by the process of brazing, using gas/oxygen blowpipe, presented an average marginal fissure of 5,94µm and the group that would be united by laser welding, an average marginal fissure of 7,22µm. The segments of each metallic structure were screwed with 10Ncm to the respective analogous of the work platform and united with acrylic resin Pattern Resin LS (GC America Inc., USA). After polymerization of the resin, the structure was unscrewed and submitted to process of brazing or laser welding and analyzed in the SEM in the same positions pre-established before the union. This analysis was made in the same work platform. To do so we rotated the four fixation screws until we felt a light resistance. At this moment, only the screw of one of the edges received a torque of 10Ncm and the other screws were released. The average of the marginal fissures after the brazing process was 18,80 µm and the average of the marginal fissures after the laser welding process was 12,38µm. The analysis of the covariance showed that the difference of the fissures after and before the union using brazing was bigger than the difference of the fissures obtained with the laser welding (p = 0,001). Despite the fact that the brazing presents a distortion significantly bigger when compared to the laser welding, both techniques showed clinically acceptable values of marginal fissures. However, it is clear how easy the execution of the laser technique is in relation to the brazing, mainly in relation to the time that is needed for each technique.

Orientador: Paulo Roberto Mei, Antonio José Ramírez Londoño / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-22T11:54:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Theodoro_MariaClaudia_M.pdf: 33501237 bytes, checksum: 62a29876bfd5fdbffed02fa45d21d938 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A Soldagem por Atrito com Pino Não-Consumível (SAPNC) ou Friction Stir Welding (FSW) é uma técnica que proporciona a união de materiais no estado sólido. Traz como vantagens em relação à soldagem onde ocorre a fusão dos materiais, a redução de macro e micro defeitos, ausência trincas e porosidades causadas pela fusão e solidificação do material, redução da segregação de solidificação, excelentes propriedades mecânicas da junta soldada e boa reprodutibilidade. A técnica também não necessita de metal de adição nem gás de proteção e não produz gases nocivos ao homem ou meio ambiente. Diversos tipos de soldagem dissimilar por SAPNC já foram obtidos com bons resultados em alumínio-alumínio, cobre-alumínio, magnésio alumínio, alumínio-aço e aço-aço. Os principais interessados nas juntas dissimilares são a indústria petroquímica, automobilística, naval e aeronáutica. Apesar de terem sido registrados soldagens dissimilares de diversos tipos de materiais, não há dados na literatura sobre soldagem dissimilar de aços inoxidáveis austeníticos UNS S31603 e duplex UNS S32750 pela técnica de SAPNC. Sendo assim, o presente trabalho se torna inédito por ser o primeiro registro de soldagem por atrito com pino não consumível desses dois aços. Placas de aços inoxidável austenítico (UNS S31603) e superduplex (UNS 32750) com 6 mm de espessura soldadas por atrito com pino não consumível utilizando um passe de ferramenta de PCBN-WRe com penetração entre 90 e 92 % da espessura da chapas, apresentaram bons resultados em duas condições: 1) velocidade de rotação de 150 rpm, avanço de 100 mm/min e com controle de força axial de 57 kN; 2) velocidade de rotação de 200 rpm, avanço de 100 mm/min e com controle de posição. A análise metalográfica das juntas soldadas não indicou a presença de defeitos internos ou superficiais. Não foram detectadas por microscopia óptica e difração de raios-X outras fases além de ferrita e austenita na região de solda. O ensaio de dobramento indicou que não houve penetração total em ambas as juntas, sugerindo um segundo passe de xvii soldagem ou a utilização de uma ferramenta com comprimento de pino maior, que permita penetração superior a 92% da espessura da chapa / Abstract: The Friction Stir Welding (FSW) is a solid-state joining process that has, as advantages, reduction or absence of superficial and internal flaws, absence of cracks and porosities caused by material fusion and solidification and good repeatability. The joints also present excellent mechanical properties. Many aluminum-aluminum, cooper-aluminum, magnesium-aluminum, aluminum-steel and steel-steel FSW dissimilar welds presented good results. Petrochemical, automotive, naval and aeronautics industries are the most interested in dissimilar joints. In spite of many diferent dissimilar joints registred, no dissimilar joints of UNS S31603 and UNS S32750 have been performed by FSW. This project seems to be inedited for being the first dissimilar friction stir welded joint of this both materials. Austenitic (UNS S31603) and superduplex (UNS 32750) stainless steel 6 mm thick plates one pass friction stir welded with a PCBN-WRe tool and thick plate penetration between 90 and 92% presented good results in two conditions: 1) tool rotation speed of 150 rpm, traverse speed of 100 mm/min and axial force control of 57 kN; 2) tool rotation speed of 200 rpm, traverse speed of 100 mm/min and tool position control. These welded joints showed adequate bead width, absence of galling and good appearance. Metallographic analysis presented no internal defects. Optical microscopy and X-ray diffraction showed no other phase on the joint except ferrite and austenite. The bendind tests indicate lack of penetration in both joints, suggesting two weld passes or tool penetration greater than 92% of the material thickness to perform total penetration joints / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestra em Engenharia Mecânica

Atualmente a maioria dos veículos de passeio, pequenos e médios, são equipados com eixo traseiro do tipo interdependente. Seu baixo custo de fabricação e instalação fácil faz dele o preferido pela indústria automotiva. Normalmente, o eixo traseiro interdependente é um conjunto soldado e sua fabricação requer um controle do processo e qualidade das juntas soldadas de alto nível, devido a uma característica típica de projeto: eixos traseiros interdependentes possuem tensões críticas nos seus cordões de solda. Neste estudo, foi avaliado o quanto alterações nos parâmetros de soldagem afetam a geometria da solda e esta, por sua vez, compromete a vida à fadiga de um eixo interdependente. Através da variação dos parâmetros primários de soldagem (corrente, tensão e velocidade de soldagem), foi criado duas classes de eixos: classe A - 22V; 235A; 9mm/seg e classe B - 29V, 302A; 15mm/seg. Estes eixos foram submetidos a um ensaio de torção com carga em amplitude constante e seus desempenhos foram medidos através da curva de vida à fadiga. A variação dos parâmetros de soldagem afetou a geometria do cordão de solda, provocando nos eixos da classe B o surgimento de defeitos como baixa penetração da solda e mordedura. O resultado da análise metalográfica indica que estes defeitos influenciaram na resistência à fadiga dos eixos. A fractografia das fraturas confirmou que as falhas ocorreram por fadiga. / Nowadays most of the light, small and medium vehicles are equipped with a twist beam rear axle. Its low-cost production and easy assembly makes it the favorite axle type for the automotive industries and suspension developers. Usually the twist beam rear axle is a welded assembly and its production request a process control and high-level quality of the welded joint, due to a typical project characteristic: twist beam rear axle have critical tensions in their welds beads. It was evaluated in this study, how much the alterations in the welding parameters affects the weld bead geometry and this, for its time, affects the fatigue life of the twist beam rear axle. Through the variation of the welding primary parameters (welding current, arc voltage and welding speed), it was manufactured two classes of the axles: class \"A\" - 22V; 235A; 9mm/seg and class \"B\" - 29V, 302A; 15mm/seg. These axles were submitted the constant amplitude fatigue torsion testing and your performance were measured through the fatigue life curve. The variation of the welding parameters affected the weld bead geometry, inducing on the class \"B\" axle, the appearance of defects as low weld penetration and undercut. The metalography investigation indicates that these defects influenced in the fatigue life resistance. The fractures fractography confirmed that the flaws happened for fatigue.

Orientadores : Cecilia A. de Carvalho Zavaglia, Maurizio Ferrante / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-01T19:52:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bagnato_OsmarRoberto_D.pdf: 25124208 bytes, checksum: 1d8b18863e12cf63a1dc98919b6a4d5b (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Na busca de processos alternativos de união entre metais e cerâmicas, destaca-se o processo de soldagem por difusão (diffusion bonding), utilizado em tecnologias de ponta no campo da indústria aeroespacial, eletroeletrônica, vácuo e de energia. O processo de soldagem por difusão consiste em manter os materiais a serem unidos, num contato íntimo sob carga, numa dada temperatura e num dado tempo, onde se obtém juntas soldadas de elevada resistência mecânica e confiabilidade. O objetivo desse trabalho é promover a união de componentes cerâmicos de alta alumina, utilizando um metal de ligação, no caso uma liga AlSi, de elevada dutilidade através da técnica de junção por difusão, pela otimização dos principais parâmetros de processo como temperatura, tempo e carga aplicada; tais juntas devem apresentar resistência mecânica elevada e repetibilidade de fabricação. Para produzir as juntas, construiu-se um forno a vácuo com os acessórios necessários para a realização da operações sob carga, a vácuo, em alta temperatura; a definição dos ensaios mecânicos para a caracterização da resistência mecânica, das juntas, dos corpos de prova e a caracterização microestrutural das interfaces. Trabalhou-se três níveis para cada variável considerada, sendo que os corpos de prova obtidos foram submetidos a ensaio de flexão em quatro pontos e os resultados discutidos em termos de estatística de Weibull; as interfaces e as superfícies de fratura foram estudadas por técnicas de microscopia eletrônica de varredura e microanálise. Os resultados obtidos nos ensaios mecânicos indicaram grande variação em função das variáveis de processo, sendo que os melhores resultados se equiparam com os valores da cerâmica monolítica, da ordem de 340 MPa, obtidas nas condições de elevada e baixa temperatura, em tempos longos e curtos (90 e 20 minutos) e os piores resultados estão na faixa de 40 MPa, obtidos em tempos e temperaturas intermediários (60 minutos e 550 °C). Observou-se diferentes modos de fratura, sendo que nas temperaturas elevadas foram identificou-se características de fratura frágil e em temperaturas baixas e médias, fratura dutil. As técnicas de investigação microestrutural revelaram a presença de uma fase descontínua na interface metal-cerâmica nas amostras de baixa resistência mecânica, podendo muito provavelmente, estar associadas com as condições de processo, provocando a fragilização da junta. As interfaces de alta resistência se mostraram contínuas e sem defeitos / Abstract: Of the alternative processes utilized for joining metals and ceramics, one of the most relevant techniques is diffusion bonding, which is being used in high-technology applications in aerospace, electro-electronics, vacuum and energy industries. Diffusion-bonding processes consist of maintaining the materials to be joined in intimate contact under external pressure and controlled temperature, during a determined period of time. In this situation, it is possible to obtain high mechanical resistance and reliably welded joints. The objective of this work is to promote the joining of ceramic materials of high alumina, using a filler metal, in this case an AISi12 eutectic alloy with high ductility, using diffusion-bonding techniques, optimizing the main parameters of the process: temperature, time and pressure. The joints obtained by this process have high mechanical resistance and repetibily in fabrication. To make these joints, a vacuum furnace was developed with all the accessories to make joints under external pressure and high vacuum at high temperature, mechanical tests were defined for the complete characterization of the joints and the project of the samples, were designed and the microstructural characterization of the materials and joints realized. Three levels for each variable were considered (temperature, time and pressure), and the joints obtained were submitted to a four-point flexural mechanical test; the results were discussed in terms of We bull¿s statistics. The interface and fracture surfaces were studied by scanning electron microscopy and microanalysis techniques. The mechanical results from the four-point flexural test showed great dispersion in function of the process variables. The best mechanical results for the joints were similar to the values of mechanical results for the monolithic ceramics, or 340 MPa, obtained in low and high temperature, at short and long periods of time. The worst results were in the range of 40 MPa, when intermediate times and temperatures were used. The interfaces presented two types of fracture: in the joints made at high temperatures, fragile fractures were observed whereas, in the samples obtained at low and medium temperatures, ductile fractures were identified. The microstructural observations showed the presence of a discontinuous phase in the metal-ceramic interface of low mechanical resistance samples, probability associated with the process conditions, which provoke the fragility of the joints. All the reliable and high mechanical resistance joints were continuous and without defects / Doutorado / Materiais e Porcessos / Doutor em Engenharia Mecânica