Resumo em Português:

Os resultados obtidos no presente estudo, referentes a friction stir welding de chapas de alumínio, cobre, cobre-zinco e zinco com 1 mm de espessura, provam que a aplicação desta tecnologia para a ligação de chapas muito finas é possível e desejável. De fato, independentemente do material de base, as soldas produzidas apresentaram características morfológicas muito boas e um significativo refinamento do grão na zona do nugget. Ensaios de dureza e tração provaram que todas as soldas apresentavam, no mínimo, propriedades mecânicas semelhantes às dos materiais de base. Com base nos resultados da liga de alumínio AA 5182 foi também possível concluir que ao aumentar a velocidade de soldagem, o que melhora a produtividade do processo, aumenta-se o refinamento do grão no nugget, melhorando as propriedades mecânicas das soldas.

Resumo em Inglês:

The results obtained in present research, relative to friction stir welding of 1 mm thick plates of aluminium, copper, copper-zinc and zinc alloys, prove that the application of the process in the joining of very thin plates is feasible and desirable. In fact, independently of the base material, the welds produced presented very good morphological characteristics and significant grain refinement in the nugget. Tensile and hardness tests proved that all the welds were at least in even-match relative to the base material properties. Based on the AA 5182 aluminium alloy results it was also possible to conclude that augmenting the welding speed, which improves process productivity, increases grain refinement in the nugget, improving the mechanical properties of the welds.

Resumo em Português:

O objetivo deste trabalho foi avaliar um suporte de solda a base de tecido de fibra de vidro, tendo sido usada uma junta soldada pelo processo MIG/MAG de aço C-Mn com 16 mm de espessura e chanfro tipo V, característico da soldagem unilateral. Após a deposição do passe de raiz sobre o suporte de solda, a junta foi completada por soldagem MIG/MAG convencional, sendo avaliada por meio de ensaios não-destrutivos e destrutivos (tração transversal, dobramento lateral e dureza), além de microscopia óptica e espectrometria de energia dispersiva de raios-X (EDS) nas inclusões do passe de raiz e do passe de acabamento. Os resultados mostram que a microestrutura do metal de solda é semelhante na raiz e no acabamento da junta soldada e típica de metal de solda de aços ferríticos. No passe de raiz, que esteve em contato com o suporte de fibra de vidro, não foi observado contaminação pela fibra de vidro tanto na superfície do cordão de solda como nas inclusões não metálicas. Os resultados dos ensaios mecânicos (tração, dobramento e dureza) foram adequados e mostraram a adequabilidade do suporte de solda a base de fibra de vidro para aplicações na indústria de fabricação por soldagem.

Resumo em Inglês:

The objective of this work was to evaluate a weld support based on fiber glass tissue, having been used a joint welded by the MIG/MAG process of an C-Mn steel with 16 mm thick and a V groove, characteristic of the one-side welding. After the depostition of the root pass over the weld support, the joint was completed by conventional MIG/MAG welding, being evaluated by means of non-destructive and destructive tests (transversal tension, lateral bending and hardness). In addition, optical microscopy and spectroscopy of dispersed energy (SDE) in inclusions of the root pass and the finishing pass. The results show that microsctructure of the weld metal is similar at the root and at the finishing weld bead and typical of ferritic steel weld metal. At he root pass, which was in contact with the fiber glass weld support, there was not observed contamination of fiber glass, both in the bead surface and in the non-mettalic inclusions. The results of mechanical tests (tension, bending and, hardness) were adequate and shown adequability of the fiber glass weld support for the industry of welding manufacturing.

Resumo em Português:

Nos setores industriais relacionados à aeronáutica e automobilística, tem-se buscado o desenvolvimento e a aplicação de ligas metálicas leves com o intuito da redução de massa dos produtos e consequente redução do consumo de combustível. Por suas dimensões e requisitos estruturais, componentes e seções de aviões e automóveis são produzidos através da união por processos de soldagem por fusão. Entretanto, processos de soldagem no estado sólido são preferíveis por evitar defeitos decorrentes da fusão, e têm sido objeto de estudo nas últimas duas décadas. Este trabalho teve por objetivo a caracterização de uma solda por FSW - Friction Stir Welding em junta de topo, da Liga de Alumínio 2198-T851 com espessuras diferentes (configuração "Tailored Blanks"). A metodologia utilizada na caracterização envolveu a determinação das propriedades mecânicas das juntas soldadas, compreendendo ensaios de tração e determinação de perfil de microdureza na seção transversal; e buscou-se compreender a relação entre as alterações microestruturais promovidas pelo processo de soldagem e as propriedades resultantes. Concluiu-se que, devido aos fenômenos metalúrgicos decorrentes do processo de soldagem utilizado, alterações microestruturais tais como refino de grão, encruamento e dissolução/formação de fases precipitadas permitiram a obtenção de uma solda cujas propriedades mecânicas de tração (salvo alongamento) igualaram-se a ou excederam aquelas do metal base, evidenciando a viabilidade de utilização dos parâmetros de soldagem por FSW utilizados neste trabalho.

Resumo em Inglês:

In both aeronautic and automobile related industries, development and application of light-weighted metallic alloys have been pursued with the intention of reducing product weight and consequent fuel consumption. Due to their dimension and structural requirements, components and sections from airplanes and automobiles are produced through fusion-based welding processes. Still, solid-state based joining processes are preferable because they avoid defects intrinsic to fusion, and have therefore been an object of study in the last couple of decades. The objective of this work was the characterization of a friction stir welded (FSW) butt-joint of aluminum alloy 2198-T851 in tailored blanks configuration (sheets with different thicknesses). The methodology in which characterization was based involved the study of mechanical properties, through tensile tests and cross-section microhardness profiles determination, and the comprehension of the relation between microstructural changes caused by the welding process and resulting properties was sought. It was concluded that, due to metallurgical phenomena induced by the welding process, microstructural changes such as grain refinement, work-hardening and dissolution/formation of second phases as precipitates granted the attainment of a weld whose mechanical properties in tension (except elongation) equaled or exceeded those of base material, showing the feasibility of using the FSW parameters considered in this work.

Resumo em Português:

A soldagem por fricção por ponto (FSpW) é um processo de soldagem no estado sólido adequado para a produção de juntas pontuais, especialmente em materiais leves, que são particularmente interessantes devido ao potencial de redução de peso. A penetração de uma ferramenta não-consumível e rotacional especialmente desenvolvida cria uma junção entre as placas sobrepostas através de calor por fricção e deformação plástica. A perda de material é mínima, obtendo-se, portanto, uma junta totalmente consolidada com superfície plana (sem furo). Neste trabalho, investigou-se o efeito dos parâmetros do FSpW, tais como velocidade de rotação, profundidade de penetração e tempo de residência, na resistência ao cisalhamento das juntas de liga de magnésio AZ31. A otimização dos parâmetros de entrada do processo foi realizada através do método de Taguchi de DOE. A análise de variância foi aplicada para determinar a importância individual de cada parâmetro. Os gráficos dos efeitos principais foram utilizados para indicar os melhores níveis que maximizam a resistência ao cisalhamento. Os resultados mostram que a profundidade de penetração da ferramenta possui a maior influência sobre a resistência da solda, seguida da velocidade de rotação e tempo de residência.

Resumo em Inglês:

Friction spot welding (FSpW) is a solid state welding process suitable for producing spot-like joints, especially in lightweight materials, which are particularly interesting due to the weight saving potential. The plunging of an especially designed non-consumable and rotating tool creates a connection between overlapped sheets through frictional heat and plastic deformation. Minimum material loss is observed, and therefore a fully consolidated joint with flat surface (no keyhole) is obtained. In the current study, the effect of FSpW parameters, such as rotational speed, plunge depth and dwell time, on lap shear strength of AZ31 magnesium alloy joints was investigated. The optimization of input process parameters was carried out through Taguchi approach of DOE. Analysis of variance was applied to determine the individual importance of each parameter. Main effect plots were used to indicate the best levels for maximizing lap shear strength. The results show that tool plunge depth has the higher effect on the weld strength, followed by rotational speed and dwell time.

Resumo em Português:

A soldagem MIG/MAG e processos correlatos, que usam o arco e a alimentação contínua de arame, permanecem como os de maior importância industrial para a união de peças metálicas. Estes processos tendem a apresentar um elevado número de variáveis. A soldagem MIG/MAG é, ainda, sujeita a diferentes fenômenos que podem causar dificuldades durante a sua aplicação e, em particular, no planejamento e na definição das condições operacionais para uma dada aplicação. O presente trabalho descreve o desenvolvimento de um modelo para simular a variação de algumas variáveis do processo (como a corrente e tensão de soldagem e o comprimento do arco) e a sua implementação em um programa de computador. As equações básicas do modelo são apresentadas e discutidas com considerações sobre a sua aplicação. Resultados de testes experimentais para a determinação de alguns parâmetros fundamentais do modelo são também apresentados e discutidos. Simulações usando o programa desenvolvido são apresentadas juntamente e comparadas com testes reais de soldagem. Ferramentas do programa para simular mudanças nas condições operacionais de soldagem, no comportamento do arco elétrico e na operação da fonte de soldagem são apresentadas. Encaminhamentos baseados em abordagem teórica e empírica para algumas destas capacidades são apresentados.

Resumo em Inglês:

MIG/MAG welding and other processes that are based on arc heating and the feeding of a continuous wire electrode are still the most used metal joining processes in the industry. These processes present a large number of variables. Furthermore, MIG/MAG welding is subjected to several phenomena that cause unexpected changes in parameters and make it difficult to predict operational conditions for a given job. The paper describes the development and the software implementation of a mathematical model to simulate some operational aspects of the MIG/MAG welding process. The basic equations of the model are presented and discussed. Simulations of different welding conditions are presented and compared to results from actual welding tests. Software tools to simulate alterations in welding conditions, in arc behavior, and power supply operation are also described. Approaches to these tools, based on both theoretical and empirical considerations, are presented.

Resumo em Português:

Dada a importância do uso da polaridade variável na soldagem MIG/MAG (MIG/MAG-PV), com grande potencial para a aplicação de revestimento e para a soldagem de passe de raiz, é fundamental investigar os efeitos de parâmetros do processo na formação do cordão e na taxa de fusão do arame-eletrodo. Esta última em especial, dada a maior taxa de fusão obtida pelo período de polaridade negativa. Desta forma, procurou-se avaliar o efeito de dois formatos de onda investigados anteriormente que possuem pausa de corrente antes e após o pulso principal do período de polaridade positiva, haja vista que estas condições se mostraram as mais estáveis. Investigou-se também o efeito do tipo de gás de proteção utilizado sobre as características geométricas do cordão de solda (representadas pela largura, penetração e reforço) e taxas de fusão e deposição e o rendimento. As soldagens foram executadas em simples deposição sobre chapas de aço SAE 1020 pelo processo MIG/MAG-PV com 30 e 50% de porcentagem de tempo com eletrodo em polaridade negativa. Os gases de proteção utilizados foram Ar+2%O2, Ar+5%O2, Ar+8%CO2 e Ar+15%CO2. Procurou-se manter o mesmo comprimento de arco em todos os testes, por meio da variação da velocidade de alimentação de arame. Além disto, foi mantida constante a relação velocidade de alimentação de arame pela velocidade de soldagem, com o objetivo de tentar manter o volume de metal depositado constante para comparação. Pode-se concluir que o melhor entendimento do comportamento da geometria em relação aos parâmetros e consumíveis utilizados auxiliará para garantir o perfil do cordão desejado de acordo com a aplicação. Aliado a isto, a análise da taxa de fusão do processo possibilita selecionar com mais coerência os parâmetros e consumíveis utilizados que forneçam menores perdas de material e maior produtividade.

Resumo em Inglês:

Due to the importance of variable polarity in MIG/MAG welding (MIG/MAG-PV) with great potential for overlaying and root pass applications, it is fundamental to assess the effect of process parameters on the bead formation and wire-burn rate, specially the latter, since higher melting rate is achieved by this process during negative polarity. Therefore, this work aims to assess the effect of two different waveforms previously investigated, in which current pauses before and after the main pulse during positive polarity (this condition leads to better stability). The shielding gas effect was also investigated for the bead geometry (width, penetration and reinforcement), melting rate, deposition rate and deposition efficiency. Bead-on-plate weldments were carried out over SAE 1020 carbon steel with MIG/MAG-PV welding at 30 and 50% of time in negative polarity. The employed shielding gases were Ar+2%O2, Ar+5%O2, Ar+8%CO2 and Ar+15%CO2. The arc length was kept approximately the same during the runs by varying the wire-feed speed. Also, the relationship between wire-feed speed and travel speed was kept constant in order to keep the same amount of deposited material. It is possible to conclude that the better understanding on the relationship among bead geometry, parameters and consumables leads to assure a desired bead profile, in accordance with a given application. Moreover, the melting rate analysis allows selecting more coherent parameters and consumables to assure lower material losses and high productivity.

Resumo em Português:

O desenvolvimento de novas ligas de aço requer uma avaliação criteriosa das suas propriedades bem como de seu desempenho frente às condições de operação de acordo com a aplicação a que se destina. Entre estas propriedades pode ser citada a soldabilidade, uma vez que na maioria das vezes estas ligas são empregadas na condição como soldada. O objetivo deste estudo foi analisar o efeito da soldagem MIG em ligas ferríticas contendo 5% de Mo. Corpos de prova da liga solubilizada foram submetidos à soldagem automática pelo processo MIG. Três níveis de energia com diferentes valores de corrente e velocidade de soldagem foram selecionados, resultando em cinco condições de soldagem. A amostra soldada foi submetida à caracterização das regiões termicamente afetadas e do metal de base através de exames metalográficos, por microscopia ótica, MEV e EDX, para verificar o efeito da energia de soldagem na microestrutura das mesmas. Foram realizados ensaios de dureza Vickers visando levantar um perfil de microdureza da liga. Os resultados indicaram a presença de precipitados identificados como sendo martensita. Com exceção aos precipitados observados, nenhum outro defeito, como a presença de trincas, foi observado nos corpos de prova soldado para os diferentes parâmetros empregados.

Resumo em Inglês:

The development of new steel alloys requires a careful evaluation of their properties as well as its performance against the conditions of operation according to the intended application. Among these properties can be cited the weldability, since in most cases, these alloys are used in the welded condition. The aim of this study was to analyze the effect of GMAW in ferritic alloy containing 5% Mo. Specimens annealed alloy were submitted to automatic GMAW. Three energy levels with different values of current and welding speed were selected, resulting in five welding conditions. The welded samples passed through the characterization of heat-affected regions and the base material through metallographic examination by optical microscopy, SEM and EDX, to determine the effect of welding power in the microstructure. Microhardness tests were performed in order to raise a Vickers hardness profile of the alloy. The results indicated the presence of precipitates identified as martensite. Except for precipitates observed, no other defects, such as the presence of cracks, were observed in specimens welded to the different parameters used.

Resumo em Português:

Os cordões de solda apresentam normalmente uma estrutura colunar grosseira, o que diminui as propriedades mecânicas do conjunto soldado. No caso da soldagem com arco submerso, o emprego de alta energia proporciona uma solda com características peculiares como a elevada taxa de fusão e consequentemente grande volume de metal fundido. Foi comprovado que a redução no tamanho e/ou modificações na forma dos cristais obtidos aumenta a tenacidade da junta soldada. Estudos realizados mostraram que a adição de titânio, até certo limite, modificaria a microestrutura obtida bem como o tamanho dos grãos solidificados. Neste trabalho, foi empregada uma liga metálica de Fe-Ti adicionada no momento de soldagem, tipo bead-on-plate, sobre aço estrutural ASTM A 36, com espessura de 10 mm. As adições de titânio variaram entre 0,48 ppm e 29,1 ppm, e a soldagem foi executada com uma energia de 1170 kJ/m. Os resultados mostraram modificações da fase ferrita acicular bem como da ferrita poligonal presentes na solda.

Resumo em Inglês:

The welds usually have a coarse columnar structure, which reduces the mechanical properties of welded assembly. In the case of submerged arc welding, the use of high-energy provides a weld with specific characteristics such as high melting rate and consequently a large volume of molten metal. It was established that the reduction in size and/or changes in the shape of the crystals obtained increases the toughness of the weld. Studies have shown that the addition of titanium to a certain limit, modify the microstructure obtained and the size of the grains solidified. In this study, we used an alloy of Fe-Ti added at the time of welding-type bead-on-plate on structural steel ASTM A 36 with a thickness of 10 mm. The additions of titanium ranged between 0.48 ppm and 29.1 ppm, and welding was performed with an energy of 1170 kJ/m The results showed changes in the phase acicular ferrite and polygonal ferrite present in the weld.

Resumo em Português:

ASTM A743-CA6NM é um aço inoxidável martensítico muito utilizado na fabricação de turbinas hidráulicas devido a sua elevada tenacidade, entretanto apresenta restrições com relação à regiões recuperadas por soldagem. Diferentes técnicas de deposição tem sido aplicadas com o intuito de reduzir ou eliminar a tensão residual. A deposição de revestimentos resistentes a cavitação é outra forma importante de aumentar a vida útil destes componentes. O objetivo deste trabalho é avaliar a influência do tipo e intensidade de corrente de refusão por plasma na microestrutura, composição química e microdureza de um revestimento Fe-Mn-Cr-Si resistente a cavitação depositado por aspersão térmica arco elétrico sobre aço ASTMA743-CA6NM. Observou-se que a adoção de menores valores de corrente média, assim como a utilização de corrente pulsada reduziram a formação de ferrita δ e a espessura final da ZTA, possibilitando a formação do revestimento com menores alterações na microestrutura do metal base. Verificou-se que a microestrutura e microdureza dos revestimentos refundidos não se mostraram muito sensível a variações na diluição do metal base. A utilização de corrente contínua promoveu um alinhamento da estrutura dendrítica no sentido da movimentação da tocha, entretanto este comportamento não foi observado em revestimentos refundidos com corrente pulsada.

Resumo em Inglês:

ASTM A743-CA6NM martensitic stainless steel have been used in hydraulic turbines manufacturing, but show some restrictions in welded recovered areas. Different techniques have been applied in order to reduce or eliminate residual stress, with life increase. The deposition of cavitation resistant coatings is another important way to increase the service life of these components. The objective of this study is evaluate the influence of type and intensity of plasma remelting current on the microstructure, chemical composition and microhardness of the Fe-Cr-Mn-Si cavitation resistant coatings deposited by arc thermal spray process on CA6NM steel. It was observed that lower level of current, as well as, the use of pulsed current reduce ferrite δ layer and HAZ thickness, reducing base metal modifications during coating remelting. It was observed that base metal dilution alterations did not promote any significant modification on microstructure and microhardness of the remelted coatings. Constant arc remelting current promoted a microstructure alignment with plasma torch dislocation, this behavior was not observed in pulsed current remelted coatings.

Resumo em Português:

Em vários setores industriais estão presentes mecanismos de desgaste da superficial. Exemplos onde se observa grande impacto desse fator são as áreas de geração de energia, produção e refino de petróleo e mineração, que se caracterizam por processamento contínuo em larga escala. Como solução para este problema, são possíveis duas abordagens: o revestimento prévio das superfícies com materiais de alta resistência e a manutenção periódica. Uma opção para este procedimento é a soldagem PTA-P (Plasma com adição de pó metálico). Inserida no contexto de um projeto dedicado à Pesquisa e Desenvolvimento do processo PTA-P para geração de inovações do sistema e sua parametrização, a ampla Revisão da Literatura que se inicia neste artigo e se estende por mais um procurou incorporar não somente fatores científicos, mas também tecnológicos, com especial atenção a linhas de pesquisa atuais em centros de referência mundial. Apesar de o processo ter suas bases estabelecidas, foram verificados diferentes princípios construtivos, aplicações, vantagens e limitações. Ao longo da série, estas informações são confrontadas entre si e com conhecimento próprio gerado, de maneira crítica e sob critérios concretos. Neste primeiro artigo, são abordados aspectos históricos e conceituais e diferentes projetos de elementos construtivos fundamentais do processo, que incorrem em diferentes faixas de operação e aplicações alvo.

Resumo em Inglês:

Wear mechanisms are present in several industrial sectors and affect pieces, equipments, reservoirs and pipelines surfaces. Examples where this can be noticed are energy generation, oil production and refining and mining, characterized by large scale continuous processing. Two approaches are possible as solutions for this problem: previous surface coating with high resistance materials and periodic maintenance. An option for this procedure is PTA-P Welding (Plasma Transferred Arc with Powder as filler material. In the framework of a R&D project dedicated to innovations regarding PTA-P equipment and parameterization, this two part article series provides a wide Literature Review concerning not only scientific, but also technological aspects, with special attention given to current research lines of world reference center. Despite being well established in its basic principles, a profusion of different constructive features, applications, advantages and limitations of the PTA-P could be observed. Along this series this information will be confronted mutually and with in-house generated knowledge in critical approach, under concrete criteria. This first article deals with historical and conceptual aspects and different projects of fundamental system constructive elements, giving rise to different operation ranges and target applications.