As ligas de alumínio AA2024 e AA7050 tradicionalmente são utilizadas na fabricação de estruturas da fuselagem e da asa de aeronaves. Normalmente, a união dos componentes dessas estruturas é realizada por rebites, já que processos de soldagem com fusão produziriam defeitos indesejáveis. O processo de soldagem por fricção linear com mistura ou Friction Stir Welding (FSW) é uma alternativa à união de chapas de ligas de alumínio por rebites haja vista que não há fusão do material durante a união. No presente trabalho estudou-se o comportamento eletroquímico e a caracterização microestrutural de uma junta sobreposta, composta por um perfil extrudado da liga AA7050-T76511 e uma chapa da liga AA2024-T3, ambos previamente anodizados, soldada por fricção linear com mistura. O comportamento eletroquímico foi avaliado através da utilização da Técnica de Varredura com Eletrodo Vibratório (SVET), medidas do potencial de corrosão e curvas de voltametria cíclica em solução de 0,1 M de NaCl. Correntes anódicas mais intensas foram medidas na região da solda e ainda verificou-se que esta possui menores potenciais de pite e corrosão do que ambas as ligas. Também foi constatada a presença de corrosão intercristalina em ambas as ligas e na região da solda, porém com maior severidade na liga AA2024-T3. / AA2024 and AA7050 aluminum alloys are traditionally used in the manufacture of fuselage structures and aircrafts wings. Usually, the component union of these structures is made using rivets since weld process with melting will produce unwanted defects. The Friction Stir Welding (FSW) process is an alternative way to replace the traditional rivet union of aluminum alloys in the aeronautical and aerospace industries since the material does not melt during the joint. In the present work it has been studied the electrochemical behavior and microstructural characterization of a lap joint composed of an extruded profile of AA7050-T76511 alloy and a sheet of AA2024-T3 alloy, both of them previously anodized and jointed by friction stir welding. The electrochemical behavior was evaluated by means of Scanning Vibrating Electrode Technique (SVET), measurements of the corrosion potential and cyclic voltammetry in 0,1 M NaCl. Higher anodic currents were found in the weld region, moreover this region has the lowest pit and corrosion potential. Intercrystalline corrosion was found in both alloys and in the weld region, with the highest intensity in the AA2024-T3 alloy.

O presente trabalho avalia a evolução das microestruturas e das propriedades mecânicas em tubos API 5L X65 soldados por fricção com auxílio de um anel centralizador na posição de topo. A soldagem foi realizada em tubos de 114,3 mm (4,5’’) de diâmetro nominal e 8 mm de espessura. A avaliação mecânica foi realizada segundo normas ASTM para os ensaios de tração, dobramento de raiz, dobramento de face, ensaio de impacto Charpy V e perfis de microdurezas. Os ensaios de fadiga foram realizados para análise da vida em fadiga das juntas soldadas. Os ensaios mecânicos realizados comprovam que houve a união metalúrgica dos materiais, sendo registradas regiões com defeitos de falta de adesão o que prejudicou as propriedades mecânicas ocasionando rupturas com baixa ductilidade nas interfaces de soldagem nestes locais. Nos resultados dos ensaios de microdurezas houve um pequeno aumento das microdurezas registradas próximo às interfaces de soldagem e uma redução nas microdurezas registradas nas regiões de ZACs. Os resultados do ensaio de impacto Charpy -20 °C foi aceitável segundo a norma API 5L. As microestruturas formadas nas interfaces de soldagem são compostas por ferrita de Widmanstätten e ferrita poligonal com crescimento de grão quando comparado com o tamanho de grão do material de base. Nas regiões de ZACs houve um reordenamento de carbonetos aliado a refino de grão sendo registrada uma redução nas microdurezas destas regiões. / This paper assesses the evolution of microstructures and mechanical properties in pipes API 5L X65 welded by friction with the aid of centering ring on top position. The welding was performed in tubes of 114.3 mm (4.5'') nominal diameter and 8 mm in thickness. The mechanical evaluation was performed according to ASTM standards for tensile, root bending, face folding, Charpy V impact test and microhardness profile. Fatigue tests were performed to analyze the fatigue life of the welded joints. The mechanical tests prove that there was a metallurgical union of the materials, regions with lack of adhesion defects being recorded which affected the mechanical properties causing fractures with low ductility in the weld interfaces in these places. Microhardness test results registered a small increase in the microhardness near the weld interfaces and a reduction in the microhardness recorded in the HAZ regions. The results of the Charpy impact test at -20°C was acceptable according to API 5L. The microstructures formed at the weld interfaces are composed of Widmanstatten ferrite and polygonal ferrite with grain growth when compared to the grain size in the base material. In HAZ regions there was a reorganization of carbides combined with grain refinement, with a reduction in microhardness of these regions being registered.

O processo de soldagem por fricção com pino consumível possui como campo de aplicação a área de reparo e manutenção de estruturas. Por ser uma técnica desenvolvida recentemente, o conhecimento relativo à sua aplicação ainda não está completamente fundamentado. Dessa forma é necessário que se entenda o comportamento das juntas soldadas para determinar a viabilidade de sua utilização. Atualmente uma das ferramentas existentes para isso é o emprego dos conceitos de mecânica da fratura, que possibilitam a determinação de valores quantitativos de tenacidade. A partir disso objetiva-se identificar qual é a resposta frente à tenacidade à fratura que diferentes materiais desempenham quando soldados por fricção com pino consumível. No presente trabalho foi utilizada cpmo parâmetro de análise a medição de tenacidade à fratura pelo método de CTOD (Crack Tip Opening Displacement) em juntas soldadas com diferentes materiais de pino consumível e metal base. Essas medições concentraram-se nos materiais originais do pino, do metal de base e na região adjacente à interface lateral das juntas. Os materiais estudados foram o aço BS EN10025, os inoxidáveis austeníticos AISI 316L e ASTM F138, e o duplex UNS S31803. Adicionalmente foram realizadas análises fractográfica, macro e microestrutural, bem como ensaios de microdureza visando o entendimento do comportamento das juntas soldadas. Os resultados de CTOD indicaram que as microestruturas originadas com a soldagem, bem como a presença de inclusões de MnS, influenciam significativamente a tenacidade. / The Friction Hydro Pillar Processing has as a field of application in the area of repair and maintenance of structures. However as it is a technique developed recently, knowledge on its application is not fully established. Thus, it is necessary to understand the behavior of the joints in order to determine the feasibility of use. Nowadays one of the existing tools for this is the use of the concepts of fracture mechanics that allow the determination of quantitative values of toughness. From that this work aims to analyse fracture toughness in different materials welded by Friction Hydro Pillar Process. The analysis of fracture toughness was performed by the method CTOD (Crack Tip Opening Displacement) in samples welded with different materials of stud and base material. These measurements were concentrated in the original materials of and the interface zone of the welds. The materials investigated were BS EN10025, austenitic stainless steels AISI 316L and ASTM F138, the duplex stainless steel UNS S31803. Additionally were performed macro and microstructural characterization and microhardness tests aimed to understanding the behavior of joints. The CTOD results indicated that the microstructures as well as the presence of MnS inclusions significantly influence the toughness.

Orientador: Itamar Ferreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-06T19:34:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sant'Anna_PedroCarneiro_D.pdf: 9344836 bytes, checksum: 94a9ee7db0c54b4a0cb6d76fffb44467 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Investigou-se o efeito de tratamentos térmicos intercríticos na microestrutura e propriedades mecânicas do aço API 5L X65 comumente utilizado em tubulações soldadas para transporte de óleo e gás. Vários pesquisadores demonstraram a existência de zonas frágeis na região intercrítica da zona afetada pelo calor (ZAC) de aços C-Mn e ARBL (alta resistência e baixa liga), produzidas durante o procedimento de soldagem de passe único e passes múltiplos. Além dos efeitos nocivos da martensita e da bainita superior, o microconstituinte formado por martensita-austenita retida, denominado constituinte M-A, é usualmente apontado como sendo o principal responsável pela degradação da tenacidade à fratura de alguns destes aços. Após os tratamentos térmicos de homogeneização e normalização, amostras do aço API 5L X65 foram submetidas a tratamentos térmicos intercríticos, realizados a 780 °C por 20 minutos e resfriadas com taxas equivalentes às dos insumos de calor obtidos em soldagens por arco submerso em chapas de 12 mm. As propriedades mecânicas foram avaliadas por meio dos ensaios de tração, dureza, resistência ao impacto Charpy e tenacidade à fratura CTOD. As características microestruturais foram analisadas por meio de microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura. O tratamento térmico de homogeneização foi eficiente para eliminar o bandeamento e a linha de segregação central da chapa. Verificou-se que o constituinte M-A está presente em todas as condições de resfriamento dos tratamentos térmicos realizados na região intercrítica, incluindo aquelas que promoveram alta tenacidade à fratura. A redução da taxa de resfriamento aumenta a quantidade do constituinte M-A até um determinado limite, pois ele se decompõe em ferrita + carbonetos. Pode-se concluir que os baixos níveis de tenacidade à fratura e ductilidade estão relacionados com a fração volumétrica da martensita obtida em altas taxas de resfriamento ou ao constituinte M-A com caráter martensítico. A condição intercrítica resfriada com taxa de 19 °C/s foi a que promoveu melhor relação resistência mecânica e tenacidade à fratura. Deve-se, portanto, selecionar procedimentos de soldagem que reduzam a fração volumétrica da martensita e do constituinte M-A / Abstract: The intercritical heat treatment effect on the microstructure and mechanical properties of the API 5L X65 steel, widely used in oil and gas pipeline, was investigated. Many researchers have suggested the existence of local brittle zones in the intercritical heat treatment zone (haz) of C-Mn and HSLA (high strenth low alloy) steels of single and multipass welding. Beyond deleterious effect of the martensite and upper bainite, the martensite and retained austenite microstructure, named MA constituent, is usualy pointed as being responsible for the toughness degradation of some of these steels. The specimens were submitted to homogenization and normalizing heat treatments, and then they were submitted to intercritical heat treatments performed at 780 oC for 20 minutes; after that the specimens were cooled using different cooling rates. The cooling rates were equivalent to the heat input obtained with 12 mm steel plate submerged arc weld. The tension, Vickers hardness, Charpy impact and CTOD tests were conducted. Microstructure characterizations were performed by using optical and scanning electron microscopy. Homogenization heat treatment was efficient to eliminate banding and the centerline segregation. It was verified that M-A constituent is present in all intercritical heat treatment conditons, including those of high fracture toughness. The cooling rate reduction increases the amount of M-A constituent until a certain limit, then it decomposes in ferrite + carbides. It was concluded that low toughness and ductility levels are closely related with the volume fraction of martensite obtained in high colling rates or with M-A constituent with a martensite character. The intercritical condition with 19°C/s cooling rate promoted the best correlation between strength and fracture toughness. To improve the intercrictical HAZ toughness of welds, it is suggested to select a welding procedure that diminishes the proportion of martensite and M-A constituent / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Materiais compósitos são projetados e fabricados para várias aplicações de alto desempenho, incluindo componentes para os segmentos automobilístico, aeroespacial, aeronáutico, naval, de defesa, de óleo e gás, energia eólica e até equipamentos esportivos. Porém, a união por soldagem de Compósitos de Matriz Metálica de Alumínio (Al-CMM) ainda é um grande obstáculo para a maior disseminação desta classe de materiais estruturais. As mudanças microestruturais decorrentes do ciclo de soldagem e/ou do tratamento térmico afetam sensivelmente as propriedades mecânicas e físico-químicas finais da junta e do metal base nas proximidades de mesma, daí a importância de se estudar a evolução microestrutural que prospera nestas etapas. O presente trabalho caracterizou a microestrutura do compósito liga-A356/SiCp soldado por laser de fibra de Itérbio, empregando-se nessa tarefa técnicas de microscopia óptica, radiografia e microscopia eletrônica de varredura, assim como difração de raios-X e de elétrons retroespalhados, ensaio instrumentado de dureza e microtomografia computadorizada. O foco das análises realizadas restringiu-se à geometria dos cordões de solda, à expulsão de SiC particulado da zona soldada, à volatilização de elementos químicos da poça de soldagem, à formação de precipitados fragilizantes de Al4SiC4 em formato de agulhas no cordão de solda e à determinação das regiões com concentração de poros, todos estes fenômenos tendo efeitos nocivos, em maior ou menor extensão, no desempenho global da junta do Al-CMM soldada a laser, notadamente em suas propriedades mecânicas e eletroquímicas. / Microstructural materials composites are designed and manufactured for various high performance applications, including components for different industries like automobile, aerospace, aeronautical, naval, defense, oil and gas, wind energy and even sports equipment. However, the junction by welding of Aluminum Metal Matrix Composite (Al-MMC) is still a major obstacle to the further spread of this class of structural materials. The microstructural changes resulting from the welding cycle and / or post-weld heat treatment significantly affect the final mechanical and physicochemical properties of the joint and the base metal near it, hence the importance of studying the microstructural evolution that thrives in these steps. This study aims to characterize the microstructure of the composite alloy-A356 / SiCp welding by Ytterbium fiber laser, using optical microscopy, X-ray, scanning electron microscopy, X-ray diffraction, electron backscatter diffraction, instrumented test hardness and computed microtomography. The focus of the analyzes was restricted to the geometry of the weld bead, the particulate SiC expulsion of the welded zone, volatilization of chemical elements from the welding zone, formation of precipitates embrittlement of Al4SiC4 in needle shape in the weld bead and determining the concentration of regions with pores, all these phenomena have harmful effects to a greater or lesser extent, the overall performance of the joining Al-CMM laser welded, mainly in their mechanical and electrochemical properties.

A soldagem de revestimento com ligas a base de nÃquel à uma alternativa bastante utilizada no setor de petrÃleo e gÃs natural para evitar a corrosÃo em dutos e equipamentos que operam em condiÃÃes severas. Em muitas situaÃÃes exige-se no revestimento, um teor mÃximo de ferro de 5% para garantir a resistÃncia à corrosÃo. O objetivo deste trabalho foi determinar os principais parÃmetros de soldagem do processo MIG/MAG de forma a obter revestimentos adequados com teor de ferro inferior a 5%, bem como analisar as suas propriedades mecÃnicas, comportamento metalÃrgico e resistÃncia à corrosÃo. Na determinaÃÃo dos parÃmetros de soldagem foi utilizado como ferramenta de anÃlise, o mÃtodo Taguchi. Inicialmente, as soldagens com as ligas de nÃquel foram realizadas em simples deposiÃÃo sobre chapas de aÃo ASTM 516 Gr 60 na posiÃÃo plana. Em seguida, com os parÃmetros selecionados, foram realizadas as soldagens de revestimento. No trabalho foram utilizadas as ligas AWS ERNiCrMo-3, AWS ERNiCrMo-4 e AWS ERNiCrMo-14. A caracterizaÃÃo microestrutural consistiu de anÃlises de microscopia Ãtica, microscopia eletrÃnica de varredura (MEV) e de transmissÃo (MET), espectroscopia por dispersÃo de energia de raios-X (EDX) e difraÃÃo de raios-X (DRX). Ensaios de polarizaÃÃo cÃclica (ASTM G 61 â 86) e de imersÃo (mÃtodo C da ASTM G 48â86) foram realizados para avaliar a resistÃncia à corrosÃo dos revestimentos. Ensaios de microdureza e de arrancamento foram utilizados para a determinaÃÃo das propriedades mecÃnicas. Os resultados mostraram que as melhores condiÃÃes de soldagem foram obtidas com o modo corrente constante pulsada que proporcionou revestimentos com um bom aspecto superficial, sem a incidÃncia de defeitos, menores diluiÃÃes e com razÃes reforÃo/largura (R/L) e reforÃos satisfatÃrios. Para revestimentos com espessura em torno de 5 mm foi necessÃria a deposiÃÃo de no mÃnimo duas camadas. Foi constatado que à fundamental obter diluiÃÃes prÃximas de 5% jà na primeira camada, para garantir uma espessura com baixo teor de ferro, em caso de retirada de um sobremetal no revestimento. A melhor relaÃÃo custo x benefÃcio para a combinaÃÃo dos parÃmetros de soldagem entre as camadas foi a que proporcionou uma baixa diluiÃÃo na primeira camada e uma alta produtividade na segunda. A microestrutura dos revestimentos depositados com a liga AWS ERNiCrMo 3 foi constituÃda por uma matriz &#947; com fases secundÃrias Laves e um complexo nitreto de titÃnio/carboneto de niÃbio. A microestrutura dos revestimentos depositados com as ligas AWS ERNiCrMo-4 e AWS ERNiCrMo-14 foi constituÃda por uma matriz &#947; e fases secundÃrias ricas em Mo (&#963;, P e &#956;). Os resultados dos ensaios de arrancamento mostraram que a resistÃncia ao cisalhamento entre a interface revestimento/substrato à cerca de trÃs vezes e meia o exigido pela norma ASTM A 265-09. O ensaio de polarizaÃÃo eletroquÃmica nÃo se mostrou capaz de avaliar o comportamento dos revestimentos quanto à corrosÃo por pites, enquanto que o ensaio de imersÃo, segundo o mÃtodo C da norma ASTM G 48, foi capaz de diferenciÃ-las quanto à temperatura crÃtica de pite (TCP). Neste ensaio, a liga AWS ERNiCrMo-14 foi a que apresentou a maior TCP (>85 ÂC). Em seguida ficou a liga AWS ERNiCrMo-4 com uma TCP entre 75 ÂC e 80 ÂC. Por Ãltimo ficou a liga AWS ERNiCrMo-3 com uma TCP de 50 ÂC, mostrando haver uma maior resistÃncia à corrosÃo por parte da liga AWS ERNiCrMo-14 em relaÃÃo Ãs demais ligas. / The weld overlay of nickel-based alloys is an alternative often used in oil and gas industry to prevent corrosion in pipes and equipments operating under severe conditions. In many situations the requirements of weld overlays are based in a maximum of 5% iron content in the weld metal to ensure corrosion resistance. The aim of this study was to determine the main welding parameters used in GMAW process to obtain coatings with iron content less than 5%, as well as, to analyze the mechanical properties, metallurgical behavior and corrosion resistance of the weld overlays. To evaluate the welding parameters was used as an analysis tool, the Taguchi method. Initially, the welds with nickel alloys were carried out in simple deposition on ASTM 516 Gr 60 steel plates in the flat position. Based on these results some parameters were selected to deposition of the coatings. In this work were used as filler metal three nickel-based alloys: AWS ERNiCrMo-3, AWS ERNiCrMo-4 and AWS ERNiCrMo-14. The microstructure analysis consisted of optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM), energy dispersive of X-ray spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction (XRD). Cyclic polarization tests (ASTM G 61-09) and immersion (Method C of ASTM G 48-09) were carried out to evaluate the corrosion resistance of the welds. Microhardness tests and shear test were used to evaluate the mechanical properties. The results showed that the optimal welding conditions were obtained when pulsed current mode was employed, resulting in coatings with a good surface appearance, without defects, and with low dilution level, beyond reinforcement/width (R/W) ratios and reinforcements satisfactory. For coatings with thickness around 5 mm was required to deposit at least two layers. It was found that low dilution level in the first layer is essential to achieve a low iron content (<5%), considering the metal removal by machining to improvement the surface finish. The best cost-benefit for the combination of welding parameters between the layers was found to be the low dilution in the first layer and a high productivity in the second The microstructure of coatings deposited with the alloy AWS ERNiCrMo-3 consisted of a &#947; matrix with secondary phases rich in Nb like Laves phase and a complex of titanium nitride/niobium carbide. The microstructure of coatings deposited with the alloys AWS ERNiCrMo-4 and AWS ERNiCrMo-14 consisted of a &#947; matrix and secondary phases rich in Mo (&#963;, P e &#956;). The results of shear test showed that the shear interface between the coating/substrate is about three times the half the stress required by ASTM A 265-09. The electrochemical polarization test was not able to evaluate the performance of coatings for corrosion pitting, while the immersion test according to Method C of ASTM G 48, was capable to distinguish the corrosion resistance through the critical pitting temperature (CPT). Based on the results of this test it was possible to verify that the alloy AWS ERNiCrMo-14 resist up to the maximum temperature established by standard (>85 oC). The alloy AWS ERNiCrMo-4 was corroded between 75 oC and 80 oC. Finally, the alloy AWS ERNiCrMo-3 presented the worst resulted compared to the other alloys, has been corroded in the 50 oC, showing a different behavior in terms of corrosion resistance of the alloys deposited.

AgÃncia Nacional do PetrÃleo / No atual campo industrial do paÃs, tem-se procurado, de forma freqÃente e contÃnua, a qualidade, a economia e a seguranÃa nos processos produtivos. Uma forma de conseguir isso à evitando falhas de equipamentos e componentes. TensÃes que permanecem num material, apÃs ter cessado o esforÃo externo que lhe deu origem, sÃo denominadas tensÃes residuais. Ambientes corrosivos somados Ãs tensÃes residuais nos materiais podem levar o material a falhas mecÃnicas por corrosÃo sob tensÃo ou outros processos que diminuam a vida Ãtil do material.O objetivo deste trabalho à avaliar os nÃveis de tensÃes residuais induzidas por processos de soldagem nas tubulaÃÃes utilizadas em refinarias de petrÃleo, comparando os resultados obtidos com as variaÃÃes microestruturais do material. Foram analisados os nÃveis de tensÃes e as microestruturas da ZAC (zona afetada termicamente pelo calor) em tubulaÃÃes ASTM A106 Gr B de 2â de diÃmetro soldados com TIG Orbital (soldagem autogÃna) sem tratamento tÃrmico e com tratamento tÃrmico pÃs-soldagem. A soldagem foi feita com corrente contÃnua e pulsada, para dois nÃveis de energia distintos. Para cada condiÃÃo de soldagem foi aplicado tratamento tÃrmico para alÃvio de tensÃes (630 C, durante 96min) com variadas formas de resfriamentos. Utilizou-se a tÃcnica de difraÃÃo de Raios-X como instrumento para estabelecer critÃrios de aceitaÃÃo para as tensÃes residuais em tubulaÃÃes soldadas. Utilizou-se a tÃcnica de EBSD (Electron Backscattering Diffraction) para a caracterizaÃÃo microestrutural. O material como recebido apresentou tensÃes trativas ao longo de sua superfÃcie externa. O material soldado com diversos parÃmetros apresentaram tensÃes compressivas no metal de solda e trativas no metal de base. Os tratamentos tÃrmicos pÃs-soldagem permitiram o alÃvio das tensÃes residuais e a reduÃÃo da microdureza. / In the current industrial field in the country, we have sought, frequent and continuous, quality, economy and safety in production processes. One way to accomplish this is to avoid failures of equipment and components. Tensions remain a material that has ceased the external effort that gave rise to, are called residual stresses. Corrosive environments added to the residual stresses in the material the material can lead to mechanical failure by stress corrosion cracking or other processes that reduce the life of material.O objective of this study is to assess the levels of residual stresses induced by welding processes used in the pipes oil refineries, and compare these results with the microstructural variations of the material. We analyzed the levels of tension and the microstructures of the HAZ (heat affected zone by the heat) in ASTM A106 Gr B pipes of 2 "diameter welded with TIG Orbital (autogenous welding) without heat treatment and post-weld heat treatment. The welding was done with direct current and pulsed for two different energy levels. For each welding condition was applied heat treatment for stress relief (630  C for 96min) with diverse forms of cooling. We used the technique of X-ray diffraction as a tool to establish acceptance criteria for residual stresses in welded pipes. We used the technique of EBSD (Electron Backscattering Diffraction) for microstructural characterization. The material presented as received tensile stress along its outer surface. The soldier with various material parameters presented in compressive stress and tensile weld metal in the base metal. The post-weld heat treatments allowed the relief of residual stresses and a reduction in microhardness.

A soldagem é o processo de união mais utilizado na fabricação de equipamentos pela indústria mecânica. Devido à introdução de calor durante o processo de soldagem, dependente do posicionamento da tocha e consequentemente do tempo, dilatações e contrações não uniformes produzem tensões térmicas no componente em questão, as quais permanecem como residuais ao final do processo, ao se atingir o equilíbrio térmico. O entendimento da formação e comportamento destas tensões se torna importante, pois na presença de carregamentos externos, a integridade estrutural do elemento mecânico pode ser comprometida. Portanto, este estudo visa analisar o comportamento destas tensões térmicas, avaliando ao final a magnitude e distribuição das tensões residuais, tendo como ferramenta o método dos elementos finitos. Inicialmente são apresentados os principais processos de soldagem envolvendo a fusão de materiais por meio de arco elétrico, sendo possível com base em uma explicação teórica, observar e entender a formação das tensões oriundas destes processos. Na sequência uma revisão bibliográfica contendo as principais técnicas para modelamento deste problema pelo método dos elementos finitos é apresentada, navegando por conceitos da análise térmica, que envolve o estudo das temperaturas e mecânica, a qual avalia as tensões formadas. Com toda parte teórica consolidada, um caso exemplo é analisado, simulando desta maneira um processo GTAW pelo programa computacional ANSYS, e comparando os resultados numéricos com os dados experimentais e numéricos obtidos na literatura. Ao final da simulação conclui-se que o modelo analisado reproduz fielmente a distribuição de temperaturas durante o processo e também estima corretamente as tensões residuais na chapa soldada, mostrando que a simulação de processos de soldagem utilizando o método dos elementos finitos se apresenta como uma ferramenta alternativa a indústria no aprimoramento de processos existentes ou desenvolvimento de novos. / Welding is the most used joining process in equipment manufacture by mechanical industry. Due to heat application during welding, varying with torch position and therefore by time, non-uniform expansion and contraction produces thermal stresses, which remains as residual when the component reaches thermal equilibrium. Formation and behavior of these stresses understanding becomes important since on external forces presence the mechanical piece may have it structural integrity compromised. This study aims to analyze thermal stress behavior due to welding evaluating residual stress magnitude and distribution at the process end by the finite element method. First of all fusion welding process by an electric arc are presented and a theoretical explanation about thermal stresses formation during welding is shared. Next is shown a bibliographic research with main techniques to model these problems using the finite element method, including thermal analysis, which involves temperature distribution study, and structural analysis that evaluate resulting stresses. With all theoretical background consolidated an example case of a GTAW process is studied utilizing ANSYS software, comparing numerical results with experimental and numerical data obtained in literature. It is possible to conclude that analyzed model accurately reproduces temperature distribution and also residual stress in the welded specimen proving that a welding process simulation via finite element method is an alternative tool for industry purposes on improving existing process and developing new ones.

O objetivo deste trabalho é viabilizar o uso conjunto, em um mesmo sistema de tubulação, na indústria de óleo e gás, dos aços inoxidáveis superduplex UNS S32750 e UNS S32760. Atualmente as especificações de projeto limitam o uso de um ou outro para um dado sistema, implicando em menor flexibilidade de fornecimento e maiores custos. Adicionalmente será avaliado o processo de soldagem automatizado com arame tubular com matriz metálica (metal cored) e com proteção gasosa. Este processo de soldagem possui grande produtividade e rendimento. Foram estudadas a resistência à corrosão, a resistência mecânica e possíveis danos causados à microestrutura do metal de solda e das zonas afetadas pelo calor (ZAC) dos aços inoxidáveis superduplex UNS S32750 e UNS S32760. A junta foi realizada com chanfro em meio \"V\", com geometria de 300 mm por 200 mm por 6,35 mm e com os seguintes parâmetros de soldagem: tensão de 25 V, corrente de 150 A, velocidade de soldagem de 6,35 mm/s, velocidade de alimentação do arame de 135 mm/s e distância de trabalho de 20 mm. As juntas foram caracterizadas por microscopia óptica, eletrônica de varredura, ensaio de tração, ensaio de dobramento, ensaio Charpy V a - 46 °C e ensaio de corrosão segundo a norma ASTM G48. A base para os critérios de aprovação será o disposto normativo da Norsok Standard M-601, Welding and inspection of piping, na sua mais recente edição (2008). Os resultados mostraram que não existem diferenças significativas entre as soldagens similares e dissimilares com relação às propriedades testadas. / The objective of this work is to enable the use in the same piping system, used in the oil and gas industry, of UNS S32750 and UNS S32760 superduplex stainless steels. Currently, the design specifications limit the use of one or the other for a given system, resulting in less flexibility in supply and higher costs. Additionally, it will be evaluated automated welding process with metal cored using a shielding gas. This welding process has high productivity and efficiency. It was studied corrosion resistance, mechanical strength and possible damage to the weld metal microstructure and heat affected zones (HAZ) of stainless steels superduplex UNS S32750 and UNS S32760. The joint was welded using a half \"V\" bevel geometry, with 300 mm by 200 mm by 6.35 mm and the following welding parameters: voltage 25 V, current 150 A, welding speed of 6.35 mm/s, wire feed speed of 135 mm/s and 20 mm working distance. The joints were characterized by optical microscopy, scanning electron microscopy, tensile test, bending test, Charpy V test at - 46 °C and corrosion test according to ASTM G48. The basis for the criteria for approval is the normative provisions of Norsok Standard M-601, Welding and inspection of piping in its latest edition (2008). The results showed that there are no significant differences between similar and dissimilar welds with respect to the tested properties.

O processo de soldagem por resistência de chapas galvanizadas automotivas é parte indispensável na concepção de uma carroceria de automóvel. Utilizado na união das chapas metálicas que formam um veículo, a grande importância deste processo deve-se basicamente ao fato de não agregar peso à carroceria, ter um desempenho satisfatório em relação à qualidade e produtividade nas linhas de montagem e ainda não onerar o custo final do produto, visto que seu custo de operação pode ser considerado baixo de modo geral. As variáveis específicas deste processo demandam atenção permanente quanto aos parâmetros dos equipamentos, a limpeza e a manutenção, a refrigeração dos eletrodos, a dressagem e a eliminação da camada de latão formada na superfície de contato entre o eletrodo e a chapa. A durabilidade e o desgaste do eletrodo estão ligados basicamente a estes cuidados, podendo ainda gerar ganhos em produtividade e qualidade do ponto além de reduzir o nível de problemas durante e após a soldagem da chapa. Durante a realização deste trabalho, procurou-se avaliar o comportamento do eletrodo fabricado através da liga Cu-Zr, o desgaste do eletrodo em relação ao número de pontos soldados, sua relação com a dureza e variação de temperatura durante o processo, os cuidados que podem retardar o desgaste e a microestrutura do material ao longo do número de pontos e do desgaste deste eletrodo. / The resistance welding process of automotive galvanized steel is an indispensable part in the design of a body car. Used in the union of the metal plates that form a vehicle, the great importance of this process is basically due to the fact not add weight to the body, have a satisfactory performance in relation to quality and productivity in assembly lines and still does not burden the final cost the product, the operating cost can be considered low in general. The specific variables this process require constant attention regarding the parameters of the equipment, cleaning and maintenance, cooling the electrodes, the dressing and the elimination of the brass layer formed on the contact surface between the electrode and the plate. The durability and the electrode wear are basically related to such care, and may generate gains in productivity and quality of point and reduce the level of problems during and after welding the plate. During this work, we tried to evaluate the electrode manufactured by Cu-Zr alloy, the electrode wear in relation to the number of welding points, their relationship with the hardness and temperature variation during the process, the care can slow the wear and the microstructure of the material during the number of welding points and the wear of this electrode.