Resumo em Português:

A soldagem por arco elétrico é a técnica mais empregada para reparar estruturas de grande porte, mas apresenta desvantagens associadas à solidificação do metal de solda. Então a utilização de processos de solda por atrito, especificamente o processo FHPP (Friction Hydro Pillar Processing) que consiste na utilização de pinos para reparo por atrito, apresenta vantagens por ser um processo realizado no estado sólido. Menores temperaturas estão envolvidas e não existe influência do ambiente externo, minimizando os problemas nos reparos estruturais. Este trabalho teve como objetivo observar a variação dos parâmetros do processo e os efeitos desses na microestrutura e qualidade do reparo. O estudo comparou diferentes forças axiais nos reparos com aço C-Mn através de metalografias e perfis de microdureza. Uma força axial maior resultou em um menor tempo de processo, em uma microestrutura mais homogênea e evitou os defeitos "falta de adesão" na zona de ligação e "cisalhamento a quente" do pino.

Resumo em Inglês:

The arc welding it is the most used technique to repair large structures, however, has disadvantages that result from the solidification of the weld metal. So the use of friction welding, specifically the FHPP (friction hydro pillar processing) process that consists on using plugs for friction repair, presents advantages because it is a process that is carried out on the solid state. Lower temperatures are involved and do not have the influence of the external environment, minimizing the problems on structure repairs. This work has the objective of observe the process parameters variation and their effects on microstructure and on the quality of the repair. The study compared different axial forces on repairs whit C-Mn steel through of metallographic and microhardness profiles. A higher axial force results in less time of process, in a more homogeneous microstructure, and avoided the defects "noncompliance" in the bounding zone and "hot shear" of the plug.

Resumo em Português:

O processo de soldagem GMAW é caracterizado por uma forte interdependência de seus parâmetros operacionais e uma grande sensibilidade a variações destes. Estas características podem causar variações nas condições operacionais, dificultando o estabelecimento e a reprodução destas condições que, usualmente precisam ser verificadas pela realização de testes. Como uma forma de minimizar esta dificuldade e facilitar o entendimento da relação entre as variáveis deste processo, tem-se trabalhado no desenvolvimento de um modelo matemático capaz de simular aspectos elétricos e operacionais da soldagem GMAW. O objetivo do presente trabalho foi estudar procedimentos de determinação e fatores que afetam duas variáveis fundamentais para o desenvolvimento deste modelo (a resistividade elétrica do arame durante a soldagem e a soma das quedas de tensão anódica e catódica no arco, U AC) na soldagem com transferência por curto-circuito. Os testes experimentais envolveram a deposição mecanizada de cordões emaço de baixo carbono usando arames do mesmo material com diferentes gases de proteção. Metodologias para a determinação dos parâmetros citados foram desenvolvidas com base em procedimentos similares indicados na literatura. Os detalhes destes procedimentos são avaliados, os resultados obtidos são comparados com dados da literatura e métodos para estimar a resistência elétrica entre o bico de contato e o eletrodo são apresentados. Os resultados sugerem valores para esta resistência entre 6 e 9 mΩ.

Resumo em Inglês:

GMA welding is characterized by a strong dependence between its operational parameters and a high sensitivity to small variations of those. These characteristics tend to make it harder to replicate welding conditions. It is also a barrier to welding automation and makes it necessary to perform a number of real welding tests before determining operational conditions for a given application. In order to contribute to reduce these limitations of GMA welding, the authors of the present work have been working on the development of a mathematical model to simulate the variation of operational and electrical parameters during welding. This paper aims to evaluate methodologies to determine two key variables of this model (the electrode electrical resistivity and the sum of the voltage drops in the arc anode and cathode regions)in short-circuit welding. Experimental trials were performed in a mechanized jig by depositing bead-onplate welds on low-carbon steel bars. Methodologies to evaluate those variables were developed based in proposals from the literature. Experimental details of these methodologies are analyzed and their results are compared to results from the literature. These procedures are evaluated, compared with data from the literature and new procedures are proposed to estimate those parameters and the contact resistance between the contact tip and the electrode. Results suggest values between 6 and 9 Ω for this last parameter.

Resumo em Português:

Devido ao potencial de aplicabilidade do processo MIG/MAG no modo de transferência por curto-circuito, torna-se importante o pleno entendimento da regulagem dos parâmetros sobre a estabilidade da transferência metálica e suas conseqüências sobre a geração de respingos. Soldagens de simples deposição sobre chapas foram realizadas para verificar a influência da variação da tensão, DBCP e das taxas de crescimento e decrescimento da corrente na estabilidade da transferência por curto-circuito, utilizando-se como gás de proteção 3 misturas largamente utilizadas na prática. Como critério de comparação, foi quantificada a regularidade da transferência através de um índice a partir do comportamento do sinal de tensão de soldagem. Os resultados mostram que, operando em curtocircuito, a tensão regulada tem forte influência sobre a estabilidade de transferência, existindo uma faixa ótima. Esta faixa é fortemente influenciada pelo tipo de gás, valor da corrente, DBCP e regulagem do fator de indução. Quanto menor o teor de CO2, mais regular se torna a transferência. O efeito do fator indutivo depende do teor de CO2 na mistura.

Resumo em Inglês:

Due to the wide applicability of short-circuiting GMA welding, a fully understanding of the parameter settings on the metal transfer stability turn into an important issue. Bead-on-plate welds were carried out for assessing the influence of voltage, CTWD and up and down current rates over the metal transfer regularity, using 3 commercial shielding gas blends. As comparative criterion, the transfer regularity was quantified through an index taken from voltage and current traces. The results shown that, working with short-circuits, the setting voltage has strong influence on the metal transfer stability; there is an optimum range. This range is remarkably influenced by the shielding gas type, current value, CTWD and inductance factor settings. The lower the CO2 content in the blend, the more regular the transfer. The inductance factor effect is dependant of the CO2 content in the blend.

Resumo em Português:

Neste projeto foram realizados estudos do processo de soldagem plasma de arco transferido (PTA) com o objetivo de contribuir à soldagem em posições forçadas. A tocha de soldagem foi desenvolvida a partir de uma tocha plasma para keyhole, o que permite a utilização de dois modelos de bicos constritores de plasma com diferentes ângulos de convergência para a alimentação do pó, 30 e 60 graus de ângulo de convergência. Com isto abre-se uma nova perspectiva para revestimentos metálicos fora de posição plana e neste contexto se insere a recuperação por soldagem de partes erodidas por cavitação de turbinas hidráulicas. Com o objetivo de conhecer o comportamento do processo fora da posição foram conduzidos alguns experimentos com corrente contínua pulsada, utilizando-se a liga Stellite 6, e comparados com os resultados obtidos na posição horizontal e plana. A liga Stellite 6 vem sendo uma das mais utilizadas por apresentar uma excelente resistência ao desgaste por abrasão, erosão, impacto e cavitação. Foram avaliadas as características geométricas dos cordões, grau de diluição, dureza e microestrutura. Na posição horizontal e sobre-cabeça foram encontrados resultados inéditos, tornando o LABSOLDA pioneiro em revestimentos fora da posição plana neste processo de soldagem.

Resumo em Inglês:

In this Project, besides of producing an equipment of plasma welding with injection of powder (PTA), studies were done with the purpose of contributing to the welding in flat, horizontal and overhead. The welding torch was developed starting from a Plasma torch for the keyhole. Furthermore, the adaptation proyect allows the use of two constrictor plasma nozzles with different convergency angles for powder feeding. For this proyect, two models were built, a nozzle with a 30º angle and another one with a 60 º convergency angle. With this, a new perspective is opened for metallic coverings out of a flat position and within this context it is inserted the recovery of the welding of eroded parts due to the cavitation of hydraulic turbines. With the purpose of knowing the behavior of the process out of position, some experiments were done with pulsed continue current by using the alloy of Stellite 6 and they were compared with the results obtained in the flat and horizontal position. The Stellite 6 alloy is being one of the most useful since it presents an excellent resistance to erode by abrasion, impact, erosion and cavitation. The geometric characteristics of the wires are evaluated, dilution degree, hardness and microestructure. In the horizontal position and overhead, the results found were unknown, making LABSOLDA the pioneer in recoverings outside the flat position in this welding process.

Resumo em Português:

O estudo de boa parte dos fenômenos envolvidos no processo de soldagem necessita de auxílio visual e a luminosidade emitida pelo arco pode representar uma grande barreira. Uma das formas utilizadas atualmente para se obter a visualização do processo, sem a interferência do arco, consiste em iluminar o processo com o infravermelho próximo e utilizar filtros durante a aquisição das imagens. Assim, é importante investigar o comportamento do arco de soldagem em relação à sua emissão luminosa no espectro infravermelho. Desta forma, a proposta deste trabalho foi a realização de um estudo comparativo entre a emissão do arco de soldagem de radiação infravermelha próxima em dois processos largamente utilizados, TIG e MIG/MAG, focando também sua influência por parâmetros como a corrente de soldagem e a proteção gasosa utilizada. Com o uso de um sensor de luminosidade e a utilização de um sistema de lentes ópticas, foram realizados experimentos, adquirindo o espectro luminoso emitido pelo arco voltaico. Através dos resultados obtidos, ou seja, do valor numérico de energia luminosa do arco de soldagem (integração do espectro) é possível se obter, com a utilização desta mesma metodologia, a energia luminosa no infravermelho próximo e, consequentemente, a intensidade luminosa, necessária para a sobreposição do arco durante a aquisição de imagens.

Resumo em Inglês:

Most of the phenomenon studied in the welding processes needs a vision system and the arc light emission can create a great barrier. Nowadays, one of the techniques used for visualizing the process, without arc interference, is the illumination of the process with near-infrared laser and the use of optic filters during the image acquisition. Thus, it is important to investigate the welding arc behavior in respect to its light emission within the near-infrared spectrum. Therefore, this work aims to perform a comparative study of the arc near infrared emission in one of the two most used processes: TIG and MIG/MAG, focusing on the influence of welding parameters, such as current and shielding gas. Through a luminous sensor and the use of an optic lens system, experiments were carried out by acquiring the light spectra emitted by the welding arc. It's possible, using the arc results - arc energy value - obtained and following the same methodology proposed in this work, to know the quantity of infrared energy, and its luminosity, needed to overlay the arc during the image acquisition.

Resumo em Português:

Revestimentos soldados são aplicados com o intuito de prolongar a vida útil de componentes que operam em meios agressivos. Entre os processos de soldagem a deposição por plasma por arco transferido (PTA) tem sido reconhecida pelo processamento de depósitos homogêneos e densos, utilizando material de adição na forma de pó. A união de dois materiais com composições químicas diferentes, como no caso da aplicação de revestimentos, é sempre desafiadora. Esta união dependerá principalmente da otimização dos parâmetros de deposição utilizados, pois estes influenciam diretamente na microestrutura do revestimento e conseqüentemente no seu desempenho. O trabalho propõe identificar a relevância da granulometria do material de adição, intensidade e tipo de corrente, sobre a dureza de depósitos de uma liga de cobalto (Stellite 6) através do planejamento fatorial de experimentos. Resultados mostram que a granulometria do material de adição tem de ser considerada como variável de processamento em conjunto com parâmetros de processamento como a intensidade e modo de corrente.

Resumo em Inglês:

Welded coatings can be use to enhance the service life of components that operate under severe conditions. Plasma Transferred arc (PTA) is a hardfacing process, recognized for its homogeneous high quality deposits produced, and uses atomized feedstock. The bond of materials with different chemical compositions is always a challenge. This bond will depend on the optimization of the processing parameters, which influences the microstructure of the coatings and consequently its performance. This work analyzed the role of feedstock powder grain size, deposition current and mode on the hardness of a Co-based alloy (Stellite 6) coating using a experiment design tool. The results showed that the powder grain size of the feedstock has to be considered as a processing parameter together with the deposition current and mode as it influenced coating hardness.

Resumo em Português:

Este trabalho apresenta uma metodologia para estimar a incerteza associada à medição dos parâmetros que definem a geometria do cordão de solda, especificamente da área do cordão, de forma a atender à exigência estabelecida pela norma NBR ISO/IEC 17025. A qualidade geométrica dos corpos de prova utilizados durante as medições foi ainda avaliada através da medição dos desvios geométricos de planeza e de perpendicularidade. As seguintes etapas foram propostas e realizadas: identificação dos parâmetros que definem a geometria do cordão de solda; identificação e estudo das variáveis que afetam a medição destes parâmetros; adoção do modelo matemático para estimativa da incerteza de cada parâmetro; planejamento e execução dos experimentos para o levantamento dos dados, cálculo da incerteza e, finalmente, análise e discussão dos resultados. Através da análise dos resultados foi possível concluir que as incertezas provenientes da calibração do sistema de medição e relativa ao desvio de perpendicularidade contribuíram significativamente para a incerteza final. As análises despertaram uma preocupação com relação aos valores permissíveis para o desvio de perpendicularidade dos corpos de prova utilizados durante as medições.

Resumo em Inglês:

This work presents a methodology to estimate the uncertainty associated to the measurement of the weld bead geometric parameters in order to address the requirements of NBR ISO/IEC 17025 Standard. The specimen geometric quality was additionally evaluated through the measurement of flatness and perpendicularity deviations. The following steps were proposed and executed: identification of weld bead geometric parameters; identification and study of the variables that affect measurement of the identified parameters; adoption of a mathematical model to estimate the uncertainty for each parameter; planning and execution of the experiments for data obtaining; uncertainty determination, analysis and discussion of the results. It was concluded that the most important variables influencing the final uncertainty were the uncertainty associated to the measuring system calibration and the perpendicularity deviation. The analysis warned about the permissible values of perpendicularity deviations of specimens used during the measurements.

Resumo em Português:

Neste trabalho foram calculados e comparados os custos de soldagem associados a cada um dos ensaios realizados, como forma de determinar parâmetros operacionais adequados e economicamente viáveis para soldagem com o processo MIG/MAG com transferência metálica por curto-circuito, visando uma correta deposição de revestimentos com ligas de níquel sobre um substrato de aço C-Mn. O número de ensaios a serem realizados, foi determinado pelo uso do método Taguchi que dividiu os ensaios em duas matrizes L9, resultando num total de 18 ensaios. Na comparação dos gastos despendidos em cada um dos ensaios foi utilizado o custo direto total da soldagem de um revestimento com 55 mm de largura e 190 mm de comprimento, utilizando uma sobreposição de 50%. Com base nos resultados dos ensaios foram pré-selecionados quatro ensaios (R7, R11, R12 e RC4), dentre os quais o ensaio R11 apresentou o menor custo. Mas vale ressaltar que nos quatro ensaios pré-selecionados o material de adição utilizado foi a liga 625, pois esta liga apresentar um custo do arame-eletrodo muito inferior as demais ligas (C-276 e 686). Assim a escolha do material de adição para aplicação do revestimento ficou restrita somente a liga 625.

Resumo em Inglês:

In this work were calculated and compared the welding costs for each of the tests performed to determine operational parameters and economically feasible for welding with GMAW process in a short circuiting transfer mode, aiming at a correct weld overlay with nickel alloy on a substrate of C-Mn steel. The number of tests to be performed was determined by using the Taguchi method that divided the tests into two L9 orthogonal arrays resulting in a total of 18 experiments. To compare the costs incurred in each of the tests we used the total direct cost of welding a layer with dimensions of 55 x 190 mm, using an overlap of 50%. Based on the results of the tests were pre-selected four tests (R7, R11, R12 and RC4), among which the test R11 has the lowest cost. But it is noteworthy that the four pre-selected test alloy 625 was used as filler metal, because the electrode wire of this alloy has a much lower cost compared to other alloys (C-276 and 686). Thus the selection of the filler metal for weld overlay was restricted only to alloy 625.

Resumo em Espanhol:

La posibilidad de trabajar con bajos niveles de corriente y sus consecuencias sobre la dilución, hace que los electrodos tubulares revestidos (SMAW) para recubrimiento duro sean una opción ventajosa a valorar frente a los electrodos revestidos convencionales. Es conocido que la granulometría de los elementos de aleación influye decisivamente en el desarrollo de los procesos oxidativos exotérmicos, hecho que se refleja en las características operacionales de los electrodos. Entretanto, se puede suponer que tales procesos oxidativos son influenciados por la relación de los componentes formadores de escoria en el revestimiento. En el presente trabajo se describe la evaluación del efecto de la granulometría de la carga aleante en el alma del electrodo tubular revestido sobre la dilución y el rendimiento de deposición, bajo la influencia de la composición del revestimiento. El estudio fue realizado de manera paralela para dos tipos de electrodos con FeCrMn como carga aleante, diferenciados por la granulometría de la ferroaleación en el alma del electrodo. A cada tipo de electrodo le fueron aplicados diferentes revestimiento con variaciones de la relación Caliza:Fluorita:Rutilo, con los cuales fueron obtenidos depósitos sobre chapa. Para cada uno de los depósitos fueron determinados los parámetros dimensionales del cordón. Se concluyó que, desde el punto de vista de la geometría del depósito (de la dilución), el electrodo con granulometría mas gruesa presenta un comportamiento más favorable, al tiempo que también presenta un mejor desempeño desde el punto de vista del rendimiento de deposición. La región de composición de revestimiento de mejor comportamiento integral para los dos tipos de electrodos evaluados fue establecida.

Resumo em Inglês:

The possibility of working at lower current and, consequently, reaching low dilution, points out advantages in the use of metal cored coated electrodes over conventional ones for hardafacing. It is known that the grain size of the filling alloy elements plays important role in the exothermic oxidation process, reflecting on the operational characteristics of the electrode. However, one can suppose that such process is dependent of the composition ratio of the slag-former compounds from the coating. The present work describes the evaluation of the filling alloy granulometry, present in metal core coated electrodes, on the dilution and deposition rate, taking into account the influence of the coating. The study was carried out using two types of electrodes with FeCrMn as alloying component, distinguished by the granulometry of the ferroalloy. Different coating compositions were employed with systematic variations in the ratio Calcite:Fluorite:Rutile. Bead dimensions were measured after bead-on-plate welds. It was concluded that the electrode with coarser ferroalloying presents better performance from the dilution and deposition efficiency points of view. The coating composition of the highest performance was established.

Resumo em Português:

A formação e o crescimento de compostos intermetálicos na interface entre quatro ligas de soldagem branda, Sn-3.5Ag, Sn-0.7Cu, Sn-3.2Ag-0.8Cu e Sn-9Zn e substratos revestidos com Cobre foram estudados. Testes de envelhecimento térmico de 20, 100, 200, 500 horas a 70, 100 e 150 ºC, foram realizados. Como esperado, os resultados indicam que a formação da camada de intermetálicos é um processo controlado por difusão. No entanto, a migração e dissolução de Cu na solda foi observado, especialmente em baixas temperaturas. A espessura da camada de compostos intermetálicos aumentou com o aumento da temperatura e do tempo de envelhecimento. A liga de Sn-3.5Ag apresentou o menor crescimento de intermetálicos e a Sn-9Zn o mais elevado, comparado com as outras ligas. Os resultados também mostram diferenças morfológicas entre as interfaces Cu/Cu3Sn, Cu3Sn/Cu6Sn5 e Cu6Sn5.

Resumo em Inglês:

The formation and growth of intermetallic compounds at the interface between four solder alloys, Sn-3.5Ag, Sn-0.7Cu, Sn-3.2Ag0.8Cu and Sn-9Zn, and Cu-plated substrates have been studied. Thermal aging tests for 20, 100, 200, 500 hours at 70, 100 and 150 ºC were carried out. As expected, results indicate that the formation of the intermetallic layer is a diffusion-controlled process. Nevertheless, migration and dissolution of Cu into the solder was observed, especially at lower temperatures. The thickness of the layer of intermetallic compound increased with increasing aging temperature and time. The Sn-3.5Ag alloy showed the smallest intermetallic growth and the Sn-9Zn alloy the highest, compared to the other alloys. The results also show definite morphological differences between the Cu/Cu3Sn, the Cu3Sn/Cu6Sn5 and the Cu6Sn5/solder-matrix interfaces.