Resumo em Português:

Resumo Inserido no cenário de inovações e tendências tecnológicas da Industria 4.0, esse trabalho visa obter conhecimento detalhado da influência do intervalo de tempo entre a deposição de camadas como técnica de controle térmico do processo Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) com duas variantes do processo GMAW de alta controlabilidade (CMT e CMT Pulse). A problemática foca na deposição de paredes espessas, buscando emular os desafios da fabricação de peças grande e com média complexidade geométrica, como hélices e fusos, as quais usualmente apresentam secções com esta característica. Embora trabalhos na área de manufatura aditiva apontem o uso do tempo entre camadas como uma ferramenta de estabilização do gradiente térmico, informações detalhadas sobre o comportamento térmico acabam sendo omitidas. Além disso, por questões de produtividade, maior entendimento sobre os fenômenos térmicos envolvidos são necessários, como subsídio para racionalização do ciclo de trabalho (redução de tempos de espera). As duas versões do processo utilizadas possuem alta estabilidade na transferência metálica e alta controlabilidade do aporte térmico se comparado ao GMAW convencional, sendo diferenciais positivos para o WAAM. Os experimentos envolveram a construção de paredes com oito camadas de aço ER309LSi, nas quais variou-se o tempo entre camadas de 0 a 300 s. Pode-se concluir que o ambos os processos são aptos ao WAAM, e, que embora o CMT Pulse tenha aporte energético superior, o controle de temperatura por tempo de espera entre camadas foi capaz de controlar o acúmulo térmico na peça para ambos os processos.

Resumo em Inglês:

Abstract: Inserted in the scenario of innovations and technological trends of Industry 4.0, this work aims to obtain detailed knowledge on the influence of idle time between layers as thermal control technique for the Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) with two GMAW process variants of high controllability (CMT and CMT Pulse). The problem focuses on the deposition of thick walls, seeking to emulate the challenges of manufacturing big parts with medium geometric complexity, such as propellers and screws, which usually have sections of this thickness. Although works in the area of additive manufacturing point out the use of idle time as a feature to stabilize the thermal gradient, detailed information about the thermal behavior ends up being omitted. Both processes variants used presented high metallic transference stability and low thermal input when compared to the conventional GMAW, being positive differentials for WAAM. In the tests, walls with eight layers were built with ER309LSi steel in which the interlayer idle time varied from 0 to 300 s. It can be concluded that both processes are WAAM compliant, and that although the CMT Pulse has a higher energy input, the temperature control by idle time was able to control the thermal accumulation in the part for both processes.

Resumo em Espanhol:

Resumen: GMAW es uno de los procesos de soldadura más utilizados en la industria por su fácil utilización y automatización, lo que le da un excelente nivel de productividad y versatilidad. Una variante de este proceso, aún poco estudiada, es el A-GMAW (Active flux Gas Metal Arc Welding), que consiste en la adición de una fina capa de óxidos o haluros en polvo. El presente trabajo consistió en una evaluación de los efectos causados por la aplicación de flux de CaCO3 y SiO2 sobre la morfología del cordón, los parámetros operacionales y la estabilidad del proceso, en unas soldaduras GMAW aplicadas sobre un acero AISI/SAE 1020. Para esto se utilizó una fuente de soldadura operada en modo corriente constante y se hicieron ensayos pre-liminares donde se determinaron los valores de los parámetros a utilizar, los cuales se mantuvieron constantes durante todo el transcurso del trabajo. Los resultados obtenidos demostraron que los flux de CaCO3 y SiO2, sí tienen influencia en cambios morfológicos, como la penetración de la soldadura, e igualmente se observaron alteraciones en los modos de transferencia que gobernaban cada una de las soldaduras, así como en su estabilidad.

Resumo em Inglês:

Abstract GMAW is one of the most used welding processes in the industry. It is easy to use and to automate, and these characteristics allow high productivity and versatility. Currently, a process variant known as “A-GMAW” (Active flux Gas Metal Arc Welding) has a characteristic that has not been widely studied, it consists on the addition of a thin layer of oxides or halides in powder on the base metal surface. This research aims to evaluate the effects caused by the application of “CaCO3 and SiO2 fluxes on the morphology of the weld bead, operating parameters and process stability. This analysis was carried out in GMAW welding applied on an AISI/SAE 1020 steel. The results show the significant effects of CaCO3 and SiO2 fluxes. These additives influence the morphology, such as the penetration of the weld, and changes were also observed in the transfer modes that governed each of the welds, likewise the stability of the process also presents alterations.

Resumo em Português:

Resumo: Nesse trabalho investigou-se a fratura de corpos de prova de impacto Charpy-V da região de grãos grosseiros da zona afetada pelo calor (GGZAC) de dois aços de 355 MPa de limite de escoamento. Um dos aços foi produzido por laminação controlada seguida de resfriamento acelerado (TMCP – Thermomechanical Controlled Process) e outro por laminação convencional seguida por tratamento térmico de normalização. As GGZACs estudadas foram produzidas em condições de soldagem de elevado aporte térmico através da simulação termomecânica no equipamento Gleeble. As análises foram efetuadas em seção transversal ao plano de fratura dos corpos de prova, utilizando técnicas de microscopias óptica e eletrônica de varredura com detector de difração de elétrons retroespalhados (EBSD – Electron Backscatter Diffraction) acoplado. Foi observado que o tamanho de grão, próximo à fratura, da austenita prévia do aço TMCP foi consideravelmente menor do que o do aço convencional e que a unidade de fratura por clivagem relacionou-se a estruturas de menor dimensão, presentes internamente ao grão austenítico. Por meio de EBSD, verificou-se que o aço TMCP apresentou uma densidade superior de contornos de grão de alto ângulo e pacotes cristalográficos menores quando comparado com o aço convencional, fatores esses que favorecem a resistência ao impacto Charpy-V do material. Essas características podem estar associadas ao efeito de ancoramento do grão austenítico por precipitados coerentes de TiN.

Resumo em Inglês:

Abstract: This work investigated the fracture of Charpy-V Impact test specimens of weld coarse grained heat affected zone (CGZAC) of two 355 MPa class steels. One of the steels was produced by controlled rolling followed by accelerated cooling (TMCP – Thermo-mechanical-Controlled-Process) and another by conventional rolling followed by normalizing heat treatment. The CGZACs were produced by termo-mechanical simulation in the Gleeble equipment under high thermal input welding conditions. The analyzes were carried out in cross section of the fracture plane, using optical and scanning electron microscopy applying Electron Backscatter Diffraction (EBSD) technique. It was observed that the grain size of the previous austenite, close to fracture of the TMCP steel, was considerably smaller than that of the conventional steel and that the cleavage fracture unit was related to smaller structures present inside the austenitic grain. By means of EBSD, it was verified that TMCP steel presented a higher density of high angle grain boundary and smaller crystallographic packages when compared to conventional steel, factors that improve the Charpy-V impact resistance of the material. These characteristics may be associated with the pinning effect of the austenitic grain by coherent TiN precipitates

Resumo em Português:

Resumo: O objetivo deste trabalho é entender a influência da polaridade negativa no processo de soldagem MAG Polaridade Variável, em particular para aplicações de revestimento. Para isso foram escolhidos individualmente os parâmetros da polaridade negativa e analisados em relação à distorção angular da junta soldada, utilizando aço ao carbono como metal base e aço inoxidável como metal de adição. Foi aplicada a metodologia de superfície de resposta e o projeto de experimentos Box-Behnken no planejamento e execução do experimento, variando três fatores: tempo de corrente de base positiva, tempo de corrente negativa e corrente negativa, em três níveis cada um. Os três parâmetros principais avaliados apresentaram efeito significativo sobre a distorção angular. O menor valor de distorção angular foi obtido para o tempo da corrente de base positiva (15 ms), tempo de corrente negativa (15 ms) e intensidade de corrente negativa (-50 A). Todos eles apresentaram efeitos significativos no resultado final, responsável pelo menor valor de distorção angular, aproximadamente 0,02748 rad. Posteriormente, foi realizada a validação do modelo matemático para o alvo de menor valor da distorção angular estimado, o erro (%) entre os resultados da distorção angular estimada mediante a equação de regressão e o experimento foi de 3,65%

Resumo em Inglês:

Abstract: It is intended to understand the influence of negative polarity on MAG variable polarity manufacturing process, in particular for coating applications, for that the negative polarity parameters were chosen individually and evaluated according to the angular distortion of the welded joint using carbon as base metal and stainless steel as filler metal. The response surface methodology and the Box-Behnken design of experiments were applied in the design and execution of the experiment varying three factors: base current time, negative current time and negative current, in three levels each. The three main parameters evaluated had a significant effect on angular distortion. The lowest angular distortion value was obtained with a positive base current time of 15 ms, negative current time of 15 ms and negative current intensity of -50 A. All of which had significant effects on the final result, responsible for the lowest angle of distortion of approximately 0,02748 rad. Subsequently, a validation of the mathematical model was performed with the lowest estimated angular distortion value. The error (%) between the estimated angular distortion through the regression equation and the experiment was 3.65%.

Resumo em Português:

Resumo: A soldagem MIG/MAG, amplamente utilizada em diferentes setores da indústria, destaca-se pela sua elevada produtividade. Nela são empregados níveis de corrente elevados capazes de gerar campos magnéticos intensos. Além desse fato, o presente estudo tem por objetivo investigar a relação de outras variáveis operacionais do processo com a geração de campos magnéticos. Para tanto, o planejamento experimental envolveu a variação dos níveis de tensão, velocidade de alimentação, modo de transferência metálica e proteção gasosa, de acordo com o processo analisado. A coleta dos valores de campo magnético foi realizada a diferentes distâncias do arco elétrico, como forma de reproduzir as regiões do corpo do soldador julgadas pela comissão internacional de proteção contra radiação não ionizante (ICNIRP) como aquelas que podem oferecer algum risco à saúde do trabalhador. Assim, foi percebido que os maiores valores de campo magnético são obtidos para os maiores níveis de tensão e velocidade de alimentação e quanto menor for a distância do arco elétrico. Ainda, registra-se maior geração de campo magnético na soldagem MIG/MAG em modo curto-circuito controlado. Por fim, os valores obtidos para a intensidade de campo magnético, em coerência com os parâmetros experimentais utilizados, não ultrapassam os valores limites estabelecidos pela ICNIRP.

Resumo em Inglês:

Abstract: MIG/MAG welding, widely used in different industry sectors, stands out for its high productivity. It uses high current levels capable of generating intense magnetic fields. In addition to this fact, the present study aims to investigate the relationship of other operational variables of the process with the generation of magnetic fields. To do so, the experimental planning involved the variation of voltage levels, feed velocity, metallic transfer mode and gas protection, according to the analyzed process. The magnetic field values ​​were collected at different distances from the electric arc, as a way of reproducing the regions of the welder's body judged by the international commission on protection against non-ionizing radiation (ICNIRP) as those that may pose some risk to the health of the worker. Thus, it was noticed that the higher values ​​of magnetic field are obtained for the higher levels of tension and feeding speed and the smaller the distance of the electric arc. Furthermore, a higher magnetic field generation is recorded in MIG/MAG welding in a short-circuit controlled mode. Finally, the values ​​obtained for the magnetic field strength, in coherence with the experimental parameters used, do not exceed the limit values ​​established by ICNIRP.

Resumo em Português:

Resumo: Esta pesquisa tratou da primeira aplicação do processo Hybrid Friction Stir Welding na soldagem dissimilar alumínio-aço com a utilização de uma fonte de pré-aquecimento por plasma. Um dos benefícios em se utilizar o pré-aquecimento da junta é a possibilidade de coalescer o material e reduzir sua resistência mecânica, viabilizando assim a utilização de ferramentas fabricadas em aço, além de tornar a mistura mais eficiente por meio da introdução da ferramenta diretamente na interface de soldagem (Offset igual a zero). Nesta pesquisa, foram realizadas juntas soldadas a topo do aço carbono SAE 1020 e da liga de alumínio 5052 H34 com 3 mm de espessura utilizando um cabeçote desenvolvido especialmente para essa aplicação, que foi adaptado a um robô antropomórfico COMAU NJ5000 de 6 graus de liberdade e capacidade de 500 kg. O pré-aquecimento das amostras foi realizado pela adaptação de uma máquina de corte a plasma, em que a temperatura e a corrente foram variadas em: 0 °C (sem pré-aquecimento), 250 °C (40 A), 350 °C (50 A) e 450 °C (60 A). O deslocamento da ferramenta (offset) foi variado em zero e -2,5 mm. Foi identificado o aumento da resistência mecânica das juntas com o aumento da temperatura de pré-aquecimento. Quando a temperatura de pré-aquecimento foi de 450 °C houve o aumento de aproximadamente 111% da resistência mecânica quando comparado ao processo sem pré-aquecimento. Foi verificado também a redução dos esforços de soldagem e do desgaste da ferramenta com o aumento da temperatura de pré-aquecimento.

Resumo em Inglês:

Abstract: This research addressed the first application of the Hybrid Friction Stir Welding process using plasma preheating source in aluminum-steel welding. One of the benefits of using joint preheating is the possibility of coalescing the material and reducing its mechanical resistance, thus making possible the use of tools made of steel, in addition to making the mixing more efficient by introducing the tool directly into the welding interface. In this research, welded joints of SAE 1020 carbon steel and aluminum alloy 5052 H34 with 3 mm thick plates were made using a specially designed head for this application, which was adapted to a COMAU NJ5000 anthropomorphic robot of 6 degrees of freedom and capacity of 500 kg. The samples were preheated by the adaptation of a plasma cutting machine, where the temperature and the current were varied in: 0 °C, 250 °C (40 A), 350 °C (50 A) and 450 °C (60 A). The displacement of the tool (offset) was varied in zero and -2.5 mm. The increase in the mechanical strength of the joints with the increase of the preheating temperature was identified. When the preheating temperature was 450 °C there was an approximately 111% increase in mechanical strength compared to the process without preheating. It has been possible to reduce welding efforts and tool wear by increasing the preheat temperature.

Resumo em Português:

Resumo: A versatilidade dos processos de soldagem com a utilização de fluxos é atribuída principalmente a grande variedade de elementos possíveis nas formulações, principalmente nos processos com a utilização de arames tubulares. Contudo, cada componente do fluxo é selecionado criteriosamente de acordo com a função a ser exercida durante todo o processo, gerando efeitos na transferência metálica, na formação e solidificação da poça de fusão. O presente trabalho investigou a soldagem de arames tubulares do tipo MCAW com fluxo compostos de cavacos das ligas de titânio e grafite, visando a formação de carbonetos, e os efeitos de elementos adicionais TiO2, CaCO3 e CaF2 sobre o comportamento do arco elétrico, como a estabilidade, modo de transferência e propriedades da solda. O comportamento dos oscilogramas e ciclogramas gerados a partir dos sinais elétricos indicaram a ocorrência de transferência mistas entre curto circuito, globular e spray, de acordo com cada formulação do fluxo nos arames e sob os parâmetros de soldagem mantidos constantes. A formação dos carbonetos de titânio foi evidenciada em todas as condições de fluxo. Entretanto, a matriz dos depósitos apresentou a formação de fases e constituintes diferentes, como resultado dos efeitos gerados pelos componentes do fluxo.

Resumo em Inglês:

Abstract: Versatility of welding processes is mainly attributed to a variety of possible elements used in fluxes formulations, especially in the processes using tubular wires. However, each flux component is selected by a criterion according to an expected function throughout the process, generating effects on metal transfer, formation and solidification of the melt pool. The present work investigates the welding of MCAW tubular wires with chip titanium alloy and graphite as a main component of the flux aim to react as a titanium carbide and the effects by the addition of TiO2, CaCO3 and CaF2 on the electrical arc behavior, such as stability, operation mode. weld transfer and weld properties. The behavior of the oscillograms and cycles generated from the electrical signals indicates the occurrence of modes transfers between short-circuiting, globular and spray, according to each flux added for each condition under the same welding parameters. Formation of titanium carbides was evidenced under all conditions. However, a weld matrix shows the formation of different phases as a consequence of the effects generated by the flux components.

Resumo em Português:

Resumo: Aços inoxidáveis martensíticos são largamente utilizados pela indústria cuteleira, especialmente para produtos que tem contato com alimento. Nesta aplicação algumas propriedades são importantes, como resistência à corrosão, tenacidade e retenção do fio – esta última fortemente influenciada pela limpeza do aço. No entanto, aços com tais propriedades tendem a ser caros e possuem baixa soldabilidade. O objetivo deste trabalho é desenvolver a união por brasagem entre os aços inoxidáveis martensíticos Uddeholm Elmax e DIN EN 1.4110, a fim de usar o Uddeholm Elmax apenas na região do fio, reduzindo custos. Uma pasta classificada como DIN EN ISO 3677 B-Ni60CrPSi-980/1040 foi utilizada como metal de adição. Os parâmetros testados foram: tempo de brasagem (5, 10 e 30 min) e temperatura de brasagem (1080, 1100 e 1120 °C). Os corpos de prova foram submetidos a ensaio de tração e analisados por microscópio óptico e MEV, além de medições de dureza e microdureza. Os maiores valores para o ensaio de tração foram encontrados nas amostras brasadas com tempo de 10 min e temperatura de 1120 °C. Foi possível brasar os materiais de acordo com o objetivo deste trabalho.

Resumo em Inglês:

Abstract: Martensitic stainless steels are widely used in the cutlery industry especially for food contact products. In this application, some properties are important like the corrosion resistance, toughness and edge retention - the latter strongly influenced by the cleanliness of the steel. However, steels with such properties tend to be expensive materials and have low weldability. The aim of this work is to develop a brazed joint between martensitic stainless steels Uddeholm Elmax and DIN EN 1.4110 in order to use the Uddeholm Elmax only in the cutting edge, reducing costs. A paste classified as DIN EN ISO 3677 B-Ni60CrPSi-980/1040 was used as filler metal. The tested parameters were: dwell time (5, 10 and 30 min) and brazing temperature (1080, 1100 e 1120 °C). The samples were submitted to tensile test as well as light microscope and SEM analysis, in addition to hardness and microhardness measurements. The highest values for the tensile test were found for the 10 min and 1120 °C brazed samples. It was possible to braze the materials according the objective of this work.

Resumo em Espanhol:

Resumen Se estudió el efecto de la velocidad de enfriamiento y de la dilución en soldaduras de recubrimiento con un acero inoxidable dúplex, sobre una chapa de acero de bajo contenido de carbono, mediante el proceso de soldadura semiautomático con protección gaseosa. Para estudiar dichos efectos, se soldaron cupones con 0,6; 0,9 y 1,8 kJ/mm (manteniendo constante los parámetros eléctricos y variando la velocidad de soldadura) con una y dos capas. Se midió la composición química, se cuantificó el contenido de fases y se observó la precipitación de compuestos intermetálicos mediante microscopía óptica, electrónica de barrido y difracción de rayos X. Los resultados muestran que, en los cupones soldados con una capa, al aumentar el calor aportado, el contenido de ferrita aumenta asociado a la disminución de la dilución. Por otro lado, en los cupones soldados con dos capas (con bajos valores de dilución), el contenido de ferrita disminuye, asociado a la velocidad de enfriamiento y al mayor tiempo disponible para la transformación de ferrita en austenita. El equilibrio microestructural en recargues resistentes a la corrosión con aceros inoxidables dúplex está controlado, principalmente, por el grado de dilución para una capa y por el calor aportado para dos capas.

Resumo em Inglês:

Abstract The effect of the cooling rate and the dilution in overlay welds with a duplex stainless steel, on a commercial low carbon steel sheet, by means of the semi-automatic welding process with shielding gas was studied. To study the effect of cooling rate and dilution, coupons were welded with 0.6; 0.9 and 1.8 kJ/mm (keeping the electrical parameters constant and varying the welding speed) with one and two layers. On the welded specimens, the chemical composition was measured, the phase content was quantified and the precipitation of intermetallic compounds was observed by optical microscopy, scanning electron and X-ray diffraction. The results show that, in the coupons welded with one layer, as the heat input increases, the ferrite content increases associated with the dilution decrease. On the other hand, in coupons welded with two layers (with low dilution values), the ferrite content decreases, associated with the cooling rate and the longer time available for the transformation of ferrite into austenite. The microstructural balance in Corrosion Resistance Alloy Overlay Welding with duplex stainless steels is controlled, mainly, by the degree of dilution for one layer and the heat provided for two layers.

Resumo em Português:

Resumo: Aços AISI 316 e AISI 316L possuem ampla aplicação industrial, por isso a importância de avaliar a soldabilidade dessas ligas. Neste estudo, foi feita análise comparativa entre as amostras de ambos os aços soldados com aportes de 0,5, 1,5 e 2,5 kJ/mm utilizando processo TIG autógeno. Foi analisada a variação do aporte térmico sobre a morfologia do cordão de solda, o espaçamento entre ferritas δ, a fração volumétrica de ferrita δ e a microdureza na zona fundida. Os resultados mostraram que as dimensões do metal de solda, o espaçamento entre as ferritas e a fração volumétrica de ferrita δ tornam-se maiores com o aumento do aporte. As amostras soldadas do aço AISI 316L apresentaram maior espaçamento entre ferritas δ e maiores frações de ferrita δ que o aço AISI 316. Quanto à microdureza, o estudo mostrou que quanto mais próximo do centro da zona fundida, maior é o valor de microdureza, sendo a microdureza do aço AISI 316 maior que a do aço AISI 316L. Através de modelagem computacional foi possível avaliar a distribuição de temperatura ao longo das chapas soldadas e comparar o ciclo térmico obtido por simulação com o ciclo calculado experimentalmente para o aporte de 0,5 kJ/mm.

Resumo em Inglês:

Abstract AISI 316 and AISI 316L steels have wide industrial application, so the importance of evaluating the weldability of these alloys. In this study, comparative analysis was made between the samples of both welded steels with heat inputs of 0.5, 1.5 and 2.5 kJ/mm using autogenous TIG process. The variation of heat input on weld bead morphology, the spacing between δ ferrite bands, the volumetric fraction of ferrite δ and the microhardness in the molted zone were analyzed. The results showed that the dimensions of the welding metal, the spacing between ferrite bands and the volumetric fraction of ferrite δ become larger with the increase of the heat input. The welded samples of AISI 316L steel presented larger ferrite band spacing and larger δ ferrite fractions than AISI 316 steel. As for microhardness, the study showed that the closer to the center of the molted zone, the greater the microhardness value and the hardness of AISI 316 steel higher than that of AISI 316L steel. Through computational modeling it was possible to evaluate the temperature distribution along the welded plates and compare the thermal cycle obtained by simulation with the experimentally calculated cycle for the input of 0.5 kJ/mm.

Resumo em Português:

Resumo: A interação entre desgaste e corrosão, ou seja, a tribocorrosão, ocorre em diversas aplicações industriais e biomédicas e pode levar a uma degradação acentuada do material. O objetivo do presente trabalho foi comparar a resistência ao desgaste em meio aquoso de juntas similares de um aço martensítico (Hardox 500), e de juntas dissimilares entre o aço Hardox e um aço SAE 1010. As juntas foram obtidas empregando-se o processo de soldagem arco submerso, com energia de soldagem de 7,7 kJ/cm. Ensaios de microdesgaste por deslizamento linear recíproco foram realizados na presença de água artificial (0,05 M NaCl), em amostras de dois conjuntos soldados, um de materiais similares e outro de materiais dissimilares. As regiões ensaiadas foram os metais de solda (MS) e as zonas afetadas pelo calor (ZAC), estas últimas nas sub-regiões que apresentavam o menor valor de dureza, em cada conjunto. Para comparação, também foram ensaiados os metais-base (MB) do aço SAE 1010 e do aço Hardox. Como as chapas de aço Hardox possuíam um revestimento de silicato de zinco, condição na qual o aço era fornecido, para este aço os ensaios de corrosão-desgaste foram efetuados em amostras com o revestimento, e também sem ele. Dentre todas as condições estudadas, a maior resistência em tribocorrosão foi verificada para o aço Hardox com o revestimento. Das amostras ensaiadas sem revestimento, a degradação ocasionada pela tribocorrosão foi menor no MB do aço Hardox. Nos demais casos, foi observada a corrosão intensificada pelo desgaste, principalmente para o MB do SAE 1010, onde houve a dissolução acentuada do material adjacente à borda da trilha, fora da região de desgaste.

Resumo em Inglês:

Abstract: Tribocorrosion is the interaction between wear and corrosion, which occur in several industrial and biomedical applications, resulting in a pronounced degradation of the material. The aim of this work was to compare the wear resistance in aqueous solution of similar joints of a martensitic (Hardox 500) steel, and of dissimilar joints between the steels Hardox and SAE 1010. The joints were carried out using submerged arc welding, with an energy input of 7.7 kJ/cm. Reciprocating sliding microwear tests were performed in a solution of 0.05M NaCl, in samples of similar and dissimilar joints. The regions analyzed in tribocorrosion were weld metals (WM) and heat affected zones (HAZ), these in the sub-regions which exhibited the lowest hardness value, in each welded joint. For comparison, tests in base materials (BM) of SAE 1010 and Hardox steels were also performed – in Hardox steels, in samples with and without a coating of zinc silicate. Among all tested conditions, the higher tribocorrosion resistance was observed for the coated Hardox. In the group of samples which were tested without any coating, degradation caused by tribocorrosion process was less significative in the BM of Hardox steel. In the other studied conditions, it was observed wear enhanced corrosion, mainly for the BM of SAE 1010 steel in which occurred an intense dissolution of the material in the area adjacent to the wear track, outside the track.

Resumo em Português:

Resumo: As tensões residuais (TR) nas juntas soldadas do aço ASTM A131 AH36 foram analisadas pelo método DPC (deslocamento de pontos coordenados). A soldagem a arco foi realizada pelos processos eletrodo revestido (ER) e arame tubular (AT). As chapas de teste com dimensões de 200 mm x 65 mm e espessura 31,75 mm foram soldadas, segundo as normas (fabricação e qualificação) AWS D1.1 [1] e Petrobrás N-133 [2], respectivamente. Depois de soldadas foram realizados furos equidistantes com diâmetros de 2,00 mm por 2,00 mm de profundidade ao longo da zona termicamente afetada. Após a furação, tais furos foram referenciados em uma mesa de medição por coordenadas. Em seguida, as chapas de teste soldadas foram submetidas a um tratamento térmico para o alívio de tensões (TTAT) e, em seguida, foram medidos os deslocamentos dos furos causados pelo tratamento, o que possibilitou o cálculo das tensões residuais. Os resultados obtidos mostraram uma boa correlação do DPC com outros métodos de medições das TR.

Resumo em Inglês:

Abstract: The residual stress (RS) in welded joints of ASTM A131 AH36 were analyzed by the method DPC (coordinated points displacement). The arc welding was performed using by Shielded Metal Arc Welding (SMAW) and Flux Cored Arc Welding (FCAW) processes. The test plates with dimensions of 200 mm x 65 mm and thickness of 31,75 mm were welded according to AWS D1.1 [1] and Petrobras N-133 [2] standards (manufacture and qualification), respectively. After welding, equidistant holes with diameters of 2.00 mm and depth of 2.00 mm were drilled along the heat affected zone. After drilling, the holes were referenced on a coordinate measuring table. Then, the welded test plates were subjected to Post Weld Heat Treatment (PWHT) and then the displacements of the holes caused by the treatment were measured, making possible the calculation of residual stresses. The results obtained showed a good correlation of the DPC with other methods of measurement for TR.

Resumo em Inglês:

Abstract: Nanotechnology is the domain of technological development and application of materials which go from 1 to 100 nm in at least one of their dimensions. The use of nanoparticles in engineering focuses on the development of new materials with special properties, which can be used as filler materials in the welding field. In this context, this study contributes to the stage preceding the deposition of the weld beads. This work aims to insert, using the colloidal processing technique, ceramic nanoparticles (ZrO2) into a Co-based superalloy (Stellite 6) and study the solidification of this “nanocomposite”. 4 filler materials in the shape of compacted cylinders were melted by PTA: Stellite 6 with added Fe carriers with ceramic nanoparticles (ZrO2) (1%, 2.5% and 7.5% volume) and Stellite 6 without any additions. The molten materials were characterized through optical and scanning electron microscopy with field emission (SEM-FEG), XRD and Vickers microhardness. The results show that the colloidal processing technique was effective in adhering the ZrO2 nanoparticles to the carrier Fe particles, which were mixed with Stellite 6, as well as the relationship between microstructure refinement, phases and microhardness after PTA melting.

Resumo em Inglês:

Abstract: In the present work we have studied the effects of nitrogen addition on the equilibrium of the volume fraction ratio austenite/ferrite and on the structural properties of weldments produced by gas tungsten arc welding (GTAW). The welded joints in tubes UNS S32707 of hyper-duplex steel were produced using argon and nitrogen gas welding, with nitrogen added in ratios of 1.5, 2.5, 3.5, 4.5, and 5.5%. Microstructural characterization of this material under the different processing condition was conducted by means of optical microscopy, scanning electron microscopy, local chemical analysis by X-ray energy dispersive spectroscopy, electron backscatter diffraction Vickers microhardness test, and digital image processing. All welding conditions resulted in welded joints with equiaxial grains microstructure containing austenite both at the boundaries and in the ferrite matrix. Microhardness measurements did not show significant variation in relation to the base metal. The use of welding gases with higher percentages of nitrogen resulted in increases in the austenite volume fraction in the order of 39 to 57% when considering the nitrogen content ranging from 1.5 to 5.5%.

Resumo em Inglês:

Abstract: Ni-superalloys coatings deposited via laser metal deposition (LMD) have been known to perform well in increasing components lifespan and consequently reducing production and repair costs. Although most of these coatings already present good results in its hardness, and tribological behavior, some can be improved by post-deposition treatments, such as laser remelting. In this ambit, the present paper aims to evaluate the laser remelting posttreatment effects on the Ni-Cr-B-Si coating sliding tribological behavior. For this, two conditions were compared: Ni-Cr-B-Si coating as-deposited and Ni-Cr-B-Si coating as-deposited and remelted. The coating’s occurrence of superficial macro defects, their microhardness, and tribological performance in the pin-on-disk (ASTM G99) test were compared. Friction coefficient (load cell), volumetric loss (optical interferometry), Archard's wear coefficient and worn surfaces (SEM and EDS), were evaluated. Results show that the laser remelting posttreatment was effective in reducing cooling cracks, increasing hardness and reducing friction coefficient oscillation and volumetric loss average.

Resumo em Espanhol:

Resumen: La determinación de los parámetros eléctricos y funcionales para aplicación de soldadura requiere realizar pruebas preliminares tanto en la industria como en la investigación. Sin embargo, este proceso resulta ser muy costoso, lento y, para objeto de investigación, de baja confiabilidad, por tal motivo, el desarrollo de una metodología de experimentación que permita obtener adecuadamente dichos parámetros es muy importante. El presente trabajo muestra el análisis estadístico para la aplicación de soldadura de arco metálico con electrodo de tungsteno y gas inerte (GTAW) utilizada para determinar la velocidad de avance de la antorcha y la corriente de soldadura óptimos para lograr soldadura libre de defectos. Con los resultados obtenidos en el diagrama causa-efecto (Ishikawa) se permite la interpretación efectiva de la causa raíz de los defectos, reduciendo el número de experimentos, posteriormente el diagrama de árbol da pauta para definir la matriz experimental. La validación de la experimentación se hace con el diseño de experimento factorial completo, la efectividad proporcionada por el cálculo del coeficiente de determinación, también conocido como nivel de correlación, de 94,24% en penetración del cordón y 85,03% en ancho del cordón. La gráfica de residuales y valores predichos valida la distribución del error en las probetas.

Resumo em Inglês:

Abstract: Electrical and functional parameters determination for welding application requires preliminary tests in industry and research fields. However, this process turns out to be very expensive, slow and, for research purposes, with low reliability. Thus, the development of a statistical analysis that allows obtaining these parameters properly is very important. The present work shows and experimental methodology to apply the metal arc welding with tungsten electrode and inert gas (GTAW), used to determine the optimum torch speed and current level to achieve defect-free welding. With the results obtained in the cause-effect diagram (Ishikawa), the effective interpretation of the root cause of the defects is allowed, reducing the number of experiments, then the tree diagram gives guidelines to define the experimental matrix. The validation of the experimentation is performed by designing a complete factorial experiment, the effectiveness provided by coefficient of determination estimation or correlation level known is 94.24% in cord penetration and 85.03% in cord width. Residuals and predicted values graph are used to validate the specimens error distribution.

Resumo em Português:

Resumo: A deflexão do arco por campos magnéticos permite realizar movimento de tecimento do cordão durante a soldagem utilizando sistemas mecanizados ou automáticos de deslocamento sem a necessidade de empregar dispositivos mecânicos de oscilação. Esta oscilação mecânica já é usada em alguns equipamentos comerciais, principalmente no processo GTAW. O presente trabalho descreve uma nova forma de aplicação da deflexão magnética controlada e sua potencialidade quanto à utilização industrial para promover movimentos complexos de tecimento passando este a seguir padrões paramétricos e matematicamente definidos, conhecidos como figuras de Lissajous. Este recurso pode ser uma boa alternativa quanto ao controle, repetitividade e produtividade para os processos de soldagem. Testes foram realizados nos processos GTAW e GMAW, este último com transferências por curto circuito e pulsada. Os efeitos mais evidentes da oscilação controlada do arco se deram em função do comprimento do arco, amplitude, frequência e formação de uma poça de fusão com maior ou menor volume, característicos de cada processo. No GTAW, os efeitos de tecimento foram obtidos aplicando-se os menores valores de campo magnético. Na soldagem GMAW com transferência por curto circuito, os resultados foram significativos, porém, menos evidentes. No GMAW pulsado, foi possível obter efeitos expressivos de tecimento.

Resumo em Inglês:

Abstract: Arc deflection by magnetic fields allows to do weld beads weaving movements in mechanized and automatic systems without mechanical devices of oscillation. The mechanic weaving systems already used in some commercial devices mainly for GTA welding. The present paper describes a new way to apply the magnetic arc deflection that can potentially the industrial application to promote the complex weaving by means parametric and mathematics patterns of Lissajous figures. This feature can be a good option as to control, repeatability and productivity to the welding process. Tests have been done use the GTAW and GMAW processes, the latter with short circuit and pulsed-arc transfer modes. The most apparent effects of controlled arc oscillation occurred to the arc length, range, frequency and molten pool with large or small volume characteristic of each process. On GTAW welding the weaving patterns could be obtained to applying lower magnetic field. With short-circuit GMA welding the results were significant but not very evident. On GMA pulsed welding, was obtained great weavings beads.

Resumo em Português:

Resumo: Neste trabalho foi investigada a influência de variáveis de soldagem sobre a geometria dos cordões de solda, depositados pelo processo FCAW, visando a aplicação de revestimentos duros. Chapas de aço carbono SAE 1020 foram utilizadas como substrato, e como metal de adição uma liga FeCrC+Nb, diâmetro 1,6 mm. Como variáveis de entrada foram analisadas a tensão (U), velocidade de alimentação de arame (Va) e velocidade de soldagem (Vs), mantendo constante os demais parâmetros utilizou-se um planejamento composto central (PCC) em três níveis. A otimização do modelo estatístico ocorreu através da Metodologia de Superfície de Respostas (MSR) e do método de otimização de respostas múltiplas (desirability). Os resultados revelaram modelo matemático estatisticamente significativo e preditivo para a resposta Reforço/Largura (R/L). Para a resposta Área reforço/Área fundida (Ar/Af), o modelo se caracterizou como estatisticamente significativo, não preditivo, necessitando de um melhor ajuste. A velocidade de alimentação foi a variável com a maior significância para as respostas R/L e Ar/Af, enquanto a tensão foi a menos significativa.

Resumo em Inglês:

Abstract: This work assessed the influence of welding parameters over weld beads geometry, deposited by FCAW process, aiming for hardfacing applications. SAE 1020 steel plates were used as substrate and 1.6 mm FeCrC+Nb alloy wire as filler metal. The input parameters were voltage (U), wire feed speed (WFS) and travel speed (TS), maintaining the remaining parameters constant a central composite design (CCD) was used in three levels. The statistical model optimization was performed through Response Surface Methodology (RSM) and multiple response optimization methodology (desirability). The results revealed a statistically significant mathematical model and predictive for Reinforcement/Width (R/W) response. For Reinforcement Area/Penetration Area (Ra/Pa) response, the model was characterized as statistically significant, non-predictive, requiring better fit. The wire feed speed was the most significant variable for R/W and Ra/Pa responses, while voltage was the less significant.

Resumo em Português:

Resumo: Corpos quando submetidos a variações de temperaturas tendem a apresentar alterações dimensionais. No caso de componentes soldados que são afetados por elevadas temperaturas, distorções são apresentadas devido a modificações permanentes de forma e dimensões provenientes de deformações plásticas que são consequências dos ciclos térmicos desenvolvidos durante o processo de soldagem. De modo a garantir as especificações do projeto e minimizar os efeitos térmicos, é desenvolvido um procedimento de soldagem que dentre outros, define sequência dos passes a serem depositados, bem como tratamentos necessários após o processo. Elevados custos associados a garantia do resultado necessário que minimizem as distorções, remetem a um estudo sobre o controle das deformações a qual os componentes soldados estão submetidos. Com isso, faz-se necessário o desenvolvimento de uma metodologia para monitoramento contínuo e dinâmico das distorções provocadas pelos processos de soldagem a arco elétrico, como o GMAW robotizado. Adotando um sistema de visão de baixo custo, que coleta os pontos em que lasers presos nas partes, tem os feixes projetados em um anteparo durante o processo de soldagem a arco GMAW robotizado, permitindo assim utilizar os dados para realimentar o sistema e garantir novas trajetórias e correções de parâmetros para minimizar as deformações em processos multicamadas.

Resumo em Inglês:

Abstract: Bodies when subjected to temperature variations tend to show dimensional changes. Welded components, that are affected by high temperatures, present distortions due to permanent changes in shape and dimensions resulting from plastic deformations. These deformations are consequences of the thermal cycles caused by the welding process. In order to guarantee the project specifications and minimize thermal effects, a welding procedure is developed which, among others, defines the sequence of passes to be deposited, as well as necessary treatments after the process. The high costs associated with guaranteeing the necessary result that minimize distortions, refer to a study on the control of deformations to which the welded components are subjected. Thus, it is necessary to develop a methodology for continuous and dynamic monitoring of distortions caused by arc welding processes, such as robotic GMAW. Adopting a low-cost vision system, which collects the points where lasers are fixed on the parts, the beams are projected on a panel during the robotized GMAW arc welding process, thus allowing the data to be used to feed the system and guarantee new trajectories and parameter corrections to minimize deformations in multilayer processes.

Resumo em Inglês:

Abstract: Recent profusion of advanced GMAW process variants impairs understanding of the nature of each one, with the arc rotation technique among them. This paper’s objective is investigating influences of wire-electrode rotation over metal transfer mode and melting rate. A bead on plate experimental matrix was performed and electrical signals acquired in synchronicity with high speed videography. Impacts of electrode rotation were observed on welding voltage and current, whereby rotation speed exerts marked influence. Droplet short-circuiting frequency was affected, culminating in free-flight transfer mode for higher rotation speeds. Increase of melting rate was observed for lower electrical power, indicating efficiency enhancement of the process. Moreover, arc rotation proved to expand controllability of the thermal development of the workpiece. Results are supported by videothermography.

Resumo em Português:

Resumo: O aço inoxidável martensítico fundido CA6NM é empregado na construção e reparação de rotores e sua escolha ocorre devido ao custo de fabricação e ao desempenho em operação. Tanto na construção quanto no reparo destes é empregado um metal de solda similar no processo de soldagem, contendo 13% de cromo, 4% de níquel e 0,4% de molibdênio, com teores de carbono inferiores a 0,04%. Por meio do emprego do tratamento térmico de revenimento de duplo estágio, é possível obter melhorias quanto à tenacidade, devido principalmente à formação de austenita retida na microestrutura. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da temperatura e tempo deste tratamento sobre a microestrutura e tenacidade do metal de solda. Foram analisadas cinco diferentes condições (580 °C/2h, 620 °C/2h, 650 °C/2h, 620 °C/2h+580 °C/4h e 650 °C/2h+580 °C/4h), além de como soldado. Em todas as condições analisadas formou-se austenita retida, porém, os maiores teores foram encontrados nos tratamentos térmicos de duplo estágio. A tenacidade foi avaliada por meio do ensaio Charpy com entalhe em V e os valores de energia absorvida obtidos para o metal de solda apresentaram relação diretamente proporcional à porcentagem de austenita retida encontrada e, para a dureza Vickers, essa relação foi inversa. Tratamentos térmicos com a utilização de mais energia (650 °C/2h+580 °C/4h) levaram a maior formação de austenita retida, enquanto que para o de menor energia (580 °C/2h) foi obtido menor teor austenita retida e menor valor de tenacidade.

Resumo em Inglês:

Abstract: The cast martensitic stainless steel CA6NM is used in the construction and repair of rotors and its choice occurs due to the cost of manufacture and the performance in operation. Both in the construction and in the repair of these, a similar welding metal is used in the welding process, containing 13% chromium, 4% nickel and 0.4% molybdenum, with carbon contents below 0.04%. Through the use of double-stage tempering heat treatment, it is possible to obtain improvements in toughness, mainly due to the formation of austenite retained in the microstructure. The aim of this study was to evaluate the effect of temperature and time of this treatment on the microstructure and toughness of the weld metal. Five different conditions were analyzed (580 °C/2h, 620 °C/2h, 650 °C/2h, 620 °C/2h+580 °C/4h and 650 °C/2h+580 °C/4h), in addition to of as a soldier. In all conditions analyzed, retained austenite was formed, however, the highest levels were found in double-stage heat treatments. The toughness was evaluated using the V-notch Charpy test and the absorbed energy values ​​obtained for the weld metal showed a relationship directly proportional to the percentage of retained austenite found and, for Vickers hardness, this relationship was inverse. Heat treatments with the use of more energy (650 °C/2h+580 °C/4h) led to a higher formation of retained austenite, while for the lesser energy (580 °C/2h) less retained austenite content was obtained and lowest tenacity value.

Resumo em Inglês:

Abstract: The GMAW torch orientation, whether pulling or pushing, influences both arc welding and hybrid processes. In hybrid laser-arc welding, for example, when the torch is pulled, a greater bead penetration is obtained. To promote greater penetration, the literature also indicates the use of a buried arc in GMAW, although it was initially developed to only operate with a vertically-positioned torch. Therefore, this work aims to investigate the influence of the push and pull techniques on the behavior of buried-arc GMAW at high welding speeds. Welds were performed with the push and pull techniques under the following conditions: buried and unburied (long) arc with welding speeds of 1.0, 1.5 and 2.0 m/min and current ranging from 450 to 470 A. The process tends to be more stable when pulling than when pushing (buried or long arc). Evidence of instability was only identified for the pushed buried arc, due to material accumulation at the front region of the molten pool, for the higher welding speeds. Only the 1.0 m/min buried-arc processes resulted in beads with an appropriate surface finish.

Resumo em Português:

Resumo: A adição de nióbio ou vanádio favorece a formação de microestruturas homogêneas, aumenta a resistência mecânica e a tenacidade dos aços. No entanto, a adição desses elementos de liga pode afetar negativamente o valor do Pcm (material parameter) o que pode levar a efeitos deletérios sob certas condições de soldagem. Dessa maneira, foram realizados testes em barras de um novo tipo de aço microligado com 0,2%C, pelo processo GTAW (Gas-shielded Tungsten Arc Welding). Os resultados indicam a região de grãos grosseiros da ZTA como sendo o local de maior criticidade durante a soldagem. Isso devido à presença de grãos com crescimento anormal (>100 µm), alcançando uma média superior a 4 vezes a do metal base, ou a presença de microestruturas de alta dureza. Em contrapartida, os resultados não indicam a redução de dureza em nenhuma região da ZTA, mostrando uma vantagem desses materiais.

Resumo em Inglês:

Abstract: Niobium or vanadium addition provides homogeneous microstructures formation, strengthening and toughness improvement in steels. However, alloying elements increase can negatively affect Pcm (material parameter) value, which can lead to deleterious effects under welding conditions. Thus, welding trials were carried out on a novel microalloyed steel with 0.2%C by autogenous GTAW (Gas-Shielded Tungsten Arc Welding) process. The results indicate that coarse grains region of heat affected zone (CGHAZ) is the most critical area. This was due abnormal grains size (>100µm), achieving more than 4 times the average size of base metal (BM) grains, or the presence of high hardness microstructures. In addition, the results do not indicate softness in any region of HAZ, proving to be an advantage of these materials.

Resumo em Português:

Resumo: O presente trabalho teve como objetivo a determinação dos parâmetros ótimos do processo de manufatura aditiva de Fusão Seletiva a Laser (FSL) para o aço 316L visando a obtenção de peças com alta densidade, utilizando equipamento fabricado no Brasil. Foi realizada também uma completa caracterização estrutural tanto da matéria prima utilizada (pó comercial) quanto das peças mais densas obtidas. As propriedades mecânicas das peças produzidas por FSL também foram avaliadas e comparadas com peça fabricada de forma convencional. Foi observado que a densidade das peças aumenta com o aumento da densidade volumétrica de energia fornecida pelo laser até atingir um patamar de máxima densidade. Um modelo polinomial foi proposto correlacionando a densidade volumétrica de energia utilizada com a densidade final da peça. As peças produzidas por FSL mostraram uma elevada densificação (densidade relativa superior a 99,49%) com uma reduzida porosidade homogeneamente dispersa no material. Uma microestrutura austenítica celular, típica do processo FSL, foi obtida. A dureza e a microestrutura das peças se mostrou constante ao longo do comprimento das mesmas e os resultados obtidos em ensaio de compressão mostraram que as peças obtidas por FSL possuem uma resistência mecânica e ductilidade próximas às observadas para amostra fabricada de forma convencional.

Resumo em Inglês:

Abstract: The present study aimed to determine the optimum parameters for the Selective Laser Melting (SLM) additive manufacturing process of 316L steel in order to obtain high density parts, using equipment manufactured in Brazil. It was also carried out a complete structural characterization of both the raw material used (commercial powder) and the denser parts obtained. The mechanical properties of the parts produced by SLM were also evaluated and compared with parts manufactured by conventional methods. It was observed that the parts’ density increases with increasing energy density applied by the laser until maximum and constant density level is reached. A polynomial model was proposed correlating the energy density used with the final part density. The parts produced by SLM showed high densification (relative density greater than 99,49%) with low porosity homogeneously dispersed in the material. A cellular austenitic microstructure, typical of SLM process, was obtained. The hardness and microstructure of the parts are constant throughout their length and the compression test results showed that parts manufactured by SLM have strength and ductility similar to those manufactured by conventional methods.

Resumo em Português:

Resumo: Este artigo se distingue pela aplicação de um ensaio não destrutivo, onde a difração de raio-x foi validada através do equipamento XStress 3000. Medidas de tensões residuais foram executadas na zona soldada de trilhos perlíticos premium, dureza superficial de 370HB e teor de carbono 0,79%. A soldagem dos trilhos foi executada através do processo de centelhamento elétrico (caldeamento), executado pelo equipamento estacionário Schlatter GAAS 80. Os resultados de tensões residuais identificaram tensões residuais trativas e compressivas na zona soldada, com áreas específicas de tensões trativas deslocadas da região central da solda, com valores de até 391 MPa, e tensões compressivas, com valores de até -166 MPa, conforme as medições iam atingindo a extremidade do corpo de prova. Um ponto importante deste estudo foi a medição de tensões residuais e uma amostra que passou pelo processo completo de soldagem, incluindo: pré-esmerilhamento, soldagem por centelhamento, tratamento térmico, esmerilhamento de acabamento e desempeno. Por fim, foi comprovado que o processo de soldagem pode potencialmente induzir surgimento de tensões residuais nos trilhos.

Resumo em Inglês:

Abstract: This work is distinguished by searching for a non-destructive technology, and X-ray diffraction was validated by the XStress 3000 analyser. Measurements of residual stresses in the welded zone of premium pearlitic rails was performed, rail surface hardness of 370 HB and 0.79% carbon content. The welding of the rails was done by flash butt process, performed by Schlatter GAAS 80 stationary equipment. The results of the tensile and compressive stress measurements identified the residual stresses in the welded zone, with specific zones of tensile stresses misplaced at the weld center, with values up to 391 MPa, and compressive stresses, with values up to -166 MPa, as it moves away rails weld center. An important point of this study is the residual stress measurement considering a complete welding process, including: pre-grinding, flash butt welding, heat treatment, finishing grinding and straightening. Lastly, was observed the welding technique potentially can induce residual stresses at rails.

Resumo em Inglês:

Abstract: Friction Stir Welding process is an advanced solid-state joining process which finds application in various industries like automobiles, manufacturing, aerospace and railway firms. Input parameters like tool rotational speed, welding speed, axial force and tilt angle govern the quality of Friction Stir Welded joint. Improper selection of these parameters further leads to fabrication of the joint of bad quality resulting groove edges, flash formation and various other surface defects. In the present work, a texture based analytic machine learning algorithm known as Local Binary Pattern (LBP) and Fourier transformation algorithm are used for the extraction of texture features of the Friction Stir Welded joints which are welded at a different rotational speed. It was observed that LBP algorithm can accurately detect any irregularities present on the surface of Friction Stir Welded joint and Fourier transformation method can detect the groovy edges present on the Friction Stir Welded joint. In the case study, an image based defect recognition system by using Fourier transformation method is constructed. Five types of filters i.e. Ideal Filter, Butterworth Filter, Low pass Filter, Gaussian Filter and High Pass Filter were used. The results showed that the high pass filter has more capability to detect the edges in comparison to other four filters. It was also observed that Ideal filter has a lot of distortions when compared to the Gaussian Filter and Butterworth Filter.

Resumo em Português:

Resumo Os riscos envolvidos em função de deterioração de materiais e falhas de equipamentos devido à corrosão ou à corrosão associada a solicitações mecânicas vêm cada vez mais desafiando a engenharia na busca de novos materiais, ligas, revestimentos, inibidores e novas soluções de projetos e desenhos de equipamentos que ofereçam melhor desempenho e vida útil. O aço inoxidável duplex (AID) vem conquistando cada vez mais espaço justamente por possuir tais requisitos. Atribuem-se suas altas resistências à corrosão e mecânica à sua microestrutura balanceada em aproximadamente 50% de ferrita e 50% de austenita. No presente trabalho, chapas de AID UNS S31803 foram soldadas em chanfro de 45° pelo processo MIG/MAG curto circuito convencional, utilizando-se três diferentes energias de soldagem, na faixa de 0,5-0,8 kJ/mm. Os resultados mostraram que o efeito da energia de soldagem sobre a fração volumétrica de ferrita foi bem marcante na zona termicamente afetada (ZTA) e no metal de solda este efeito não foi tão pronunciado. As propriedades mecânicas de dureza e resistência à corrosão (corrosão intergranular) foram avaliadas em função da energia de soldagem empregada. Em geral, tanto a dureza como a resistência à corrosão intergranular não sofreram influência quando as diversas condições de soldagem foram comparadas.

Resumo em Inglês:

Abstract The risks involved in materials deterioration and equipment failures due to corrosion associated with mechanical demands are increasing the challenge to search for new materials, alloys, coatings, inhibitors and new design solutions on plants and equipment for better performance and service life. Duplex stainless steel (DSS) has been gaining more and more space because it has many of those requirements mentioned above. High mechanical and corrosion resistance are related to balanced microstructure in approximately 50% ferrite and 50% austenite. In present work, UNS S31803 DSS plates were welded in a 45° bevel by conventional short circuit MIG/MAG process, using three different welding energies at 0.5-0.8 kJ/mm. The results showed that the effect of welding energy on the ferrite volumetric fraction was very marked in the heat affected zone (HAZ) and not so pronounced in the weld metal. Hardness and corrosion resistance (intergranular corrosion) were evaluated as a function of welding energy employed and, in general, both were not influenced when the various welding conditions were compared.

Resumo em Português:

Resumo: Neste estudo, faz-se uso do método dinâmico e a técnica de ressonância de barras para medir as constantes elásticas da ZF da junta soldada de um aço estrutural ASTM Grau A36. A geometria, massa e frequência de ressonância (na flexão e na torção), de amostras com seção transversal retangular, são usadas para determinar as características elásticas e homogeneidade da junta soldada e do metal base pela norma ASTM E1875-13. As demais propriedades da junta soldada são determinadas pelos ensaios convencionais de tração, impacto (Charpy V), dureza e por microscopia ótica, difração de raios-X e EDS acoplada ao MEV. Os resultados dos ensaios convencionais quantificaram valores dentro dos padrões estabelecidos por norma, demonstraram a formação de fase típica sem a formação de novas fases e a dureza média foi 10% maior na ZF, o comportamento de fratura se mostrou dúctil. O refino de grão na região revelou uma maior quantidade de perlita e maior teor de elementos de liga, as constantes elásticas foram alteradas em relação ao MB de 4,9% a mais para o módulo de Young, 7,65% maior para o cisalhamento e 11,7% menor para a razão de Poisson, mostrando assim que o método é viável tanto para prever no MB e na ZF os valores das constantes elásticas.

Resumo em Inglês:

Abstract: In this study, the bar resonance technique is used to measure the elastic constants of the welded joint of an ASTM Grade A36 structural steel. The geometry, mass and resonant frequency (flexion and torsion) of samples with rectangular cross section are used to determine the elastic characteristics and homogeneity of the welding and base metal by ASTM E1875-13.The other properties of the weld joint are determined by the conventional tests of traction, impact (Charpy V), hardness and microstructural characterization by optical microscopy, X-ray diffraction and EDS coupled to MEV. The results of the conventional tests quantified values within the norms established by the standard, demonstrated the typical phase formation without the formation of new phases and the average hardness was 10% higher in the ZF, the fracture behavior was ductile. The grain refining in the region revealed a higher amount of perlite and higher alloying content. The elastic constants were changed in relation to the 4.9% higher MB for Young's modulus, 7.65% higher for shear and 11.7% lower for Poisson's ratio, thus showing that the method is feasible to predict both MB and ZF elastic constant values

Resumo em Português:

Resumo: A soldagem por fricção (FSW) é um processo de união em estado sólido que usa uma ferramenta não consumível para unir duas peças de trabalho opostas sem derreter o material da peça. O FSW é usado predominantemente na soldagem de materiais leves, como ligas de alumínio e magnésio. Neste trabalho, ligas AA6061-T6 e AZ31B-H24 foram unidas por FSW variando os seguintes parâmetros: velocidade de rotação (vrot) = 400, 800, 1200 e 1600 rpm, velocidade de deslocamento da ferramenta (vdf) de 30 e 60 mm/min e ângulo de inclinação de 1° e 3°. Em alguns casos, utilizou-se um desvio da ferramenta de 1 mm em direção à liga de Mg. As características microestruturais das juntas de solda foram analisadas por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados experimentais mostraram que é possível obter zonas de misturas o soldagem colocando a liga AA6061-T6 no lado do avanço, cumprindo com duas condições de processamento: i) sem inclinação da ferramenta, vdf = 30 mm/min, vrot= 400 rpm e um ângulo de inclinação de 1° (M7) e ii) com desvio da ferramenta e com vdf = 30 mm/min e vrot = 1200 rpm e um ângulo de inclinação de 3° (M3). Foram observados componentes intermetálicos como o Al3Mg2 e o Al12Mg17 na zona de mistura. A dureza e a resistência à tração da solda M7 variou entre 76 e 129 HV, e 88,2 MPa respectivamente, e estas propriedades variaram entre 95 e 153 HV, e 18,95 MPa na solda M3.

Resumo em Inglês:

Abstract: Friction Stir Welding (FSW) is a solid-state joining process that uses a non-consumable tool to join two facing workpieces without melting the workpiece material. FSW is predominantly used for welding lightweight materials such as aluminum and magnesium alloys. In the present investigation, AA6061-T6 and AZ31B-H24 alloys were joined by FSW using the following parameters: rotational speed of 400, 800, 1200 and 1600 rpm, welding speed of 30 and 60 mm/min and tilt angle of 1° and 3°. In some cases, a tool offset of 1 mm was used into the Mg-based alloy. Microstructural characteristics of the weld joints were analyzed by optical microscopy and scanning electron microscopy. The experimental results show that dissimilar welds can be obtained by placing the AA6061-T6 alloy on the advancing side under two processing conditions: i) without a tool offset using a welding speed of 30 mm/min, a rotational speed of 400 rpm and a tilt angle of 1° (M7) and ii) with a tool offset and a welding speed of 30 mm/min, using a rotational speed of 1200 rpm and a tilt angle of 3° (M3). Al3Mg2 and Al12Mg17 intermetallic compounds were observed in the stir zone. Hardness and tensile strength of joints M7 varied from 76 to 129 HV, and 88.2 MPa respectively, and these properties varied from 95 to 153 HV, and 18.95 MPa in joints M3.

Resumo em Inglês:

Abstract: TRIP 800 steel and DP 1000 steel welded by using the electron beam welding (EBW) method were investigated in this study. Martensite was a dominant phase at the fusion zone (FZ) of both steels. In addition, bainite and austenite were observed in the FZ of TRIP 800. The hardness of FZ and heat affected zone (HAZ) of both steels were higher than their base metals. The hardness of FZ of the TRIP 800 joinings was higher than the FZ of DP 1000. Ductility and tensile strength decreased at both of the joinings. However, this decrease became higher at the DP 1000 steel joinings compared to the TRIP 800 joinings. It was observed that the TRIP 800 joining absorbed more energy than the DP 1000 joining at impact notch test for each temperature.

Resumo em Português:

Resumo: A avaliação da sustentabilidade dos processos de soldagem é focada principalmente na geração de resíduos. Dentro desta linha de pesquisa, quando se analisa os respingos provenientes da soldagem, como um resíduo contaminante e uma perda de recursos financeiros, percebe-se que este assunto é pouco explorado. Assim, este trabalho apresenta uma análise relacionada a sustentabilidade na aplicação de revestimento duro pelo processo FCAW. O objetivo é estudar a influência do parâmetro velocidade de aplicação de revestimento (VC) no Rendimento de Deposição (Rd) aplicado ao revestimento duro em camisas de moendas. Os aspectos relacionados a Triple Bottom Line foram discutidos em pró de uma manufatura sustentável e serão focados nos pilares econômicos e ambientais neste estudo. Como ponto de partida, entrou-se em contato como uma empresa parceira que executa esse procedimento utilizando Vc 10 m/min. Como proposta este estudo, utilizando Vc de 6, 10 e 13,6 m/min foi calculado o Rd para as 3 situações. Os resultados mostraram uma melhora no Rd quando se reduziu a Vc. Esta melhoria reflete em uma economia de aproximadamente R$ 6.7 milhões por ano e se evitaria de gerar 385 toneladas de materiais perigosos no Brasil. Resultados estes que contribuem para uma produção mais sustentável.

Resumo em Inglês:

Abstract: Studies that are carried out in the evaluation of the sustainability of welding processes, are mainly focused on waste generation issues. Within this line of research, when analyzing spatter from welding, as a contaminating residue and a loss of financial resources, it is clear that this subject is little explored. Thus, this work presents an analysis on the application of hard coating by the Flux-Cored Arc Welding (FCAW) process. The objective is to study the influence of the welding speed parameter on the deposition yield in the application of hard coating, in milling liners. The aspects related to the Triple Bottom Line were discussed in favor of sustainable manufacturing and will be focused on the economic and environmental pillars in this study. As a starting point, we contacted a partner company that performs this procedure using peripheral welding speeds with 10 m/min. As proposed in this study, using speeds of 6 and 13.6 m/min, the deposition yield for the 3 speeds was calculated. There was an 20,22% improvement in yield when the speed was reduced from 10 to 6 m/min. In the sugar and alcohol industries in Brazil, this improvement is reflected in savings of U$ 1,4 million per year and would avoid generating 385,000 kg of hazardous materials.

Resumo em Português:

Abstract: Dual phase steels (DP) offers a good combination of strength, formability and weldability and are widely used in the automotive industry. The incorporation of these new materials requires the development of new welding procedures. Currently, the Gas Metal Arc Welding - Brazing process (GMAW-B) is increasingly used, since it presents good surface appearance and does not produce the fusion of the materials to be joined, limiting the microstructural degradation suffered by DP steels. The objective of this work is to analyze the effect of GMAW-B welding parameters on the characteristics of welded joints in DP steels. Test pieces of DP steel sheets of 1000 MPa tensile strength were welded. The effect of the working angle, of the thermal input through the welding speed and the operation mode were analyzed. On the welded specimens the bead geometrical aspects, defects generations and microstructural evolution along the welded joint were determined. Tensile shear tests and microhardness profiles were carried out. When reducing the welding speed and with a working angle of 30º, the wetting lengths of the filler metal increased on the DP steel sheets and consequently improved the resistance of the welded joint. With the pulsed mode, the surface appearance of the beads, the geometrical characteristics and the wetting are substantially improved, thus the fracture takes place outside the bead, at the heat affected zone (HAZ). It was defined a critical wetting length on both sheets to locate the fracture in the HAZ and maximize the fracture load. A simple model was developed to predict the fracture load from the bead dimensions and the material properties at the different zones.

Resumo em Espanhol:

Resumen: Los aceros de fase dual (DP) ofrecen una buena combinación de resistencia, conformabilidad y soldabilidad y son de gran aplicación en la industria automotriz. La incorporación de estos nuevos materiales exige el desarrollo de nuevos procedimientos de soldadura. Actualmente, es cada vez más utilizado el proceso Gas Metal Arc Welding - Brazing (GMAW-B), debido a su buen aspecto superficial y a la ausencia de fusión de los materiales a unir, lo que limita la degradación microestructural en los aceros tipo DP. El objetivo de este trabajo es analizar el efecto de los parámetros de soldadura GMAW-B sobre las características de las juntas soldadas en aceros DP. Se soldaron probetas de chapa acero DP de 1000 MPa de resistencia a la tracción. Se analizó el efecto del ángulo de trabajo, del aporte térmico a través de la velocidad de soldadura y el modo operativo. Sobre las probetas soldadas se determinaron los aspectos geométricos del depósito, la generación de defectos y la evolución microestructural a lo largo de la junta soldada. Se realizaron ensayos de arrancamiento por tracción y perfiles de microdureza. Al disminuir la velocidad de soldadura y con un ángulo de trabajo de 30º aumentaron las longitudes de mojado del material de aporte sobre las chapas de acero DP y consecuentemente mejoró la resistencia de la junta soldada. Con el modo pulsado mejoró sustancialmente el aspecto superficial de los cordones, las características geométricas y el mojado, determinando así la ocurrencia de la fractura fuera del cordón, en la zona afectada por el calor (ZAC). Se determinó una longitud crítica de mojado mínima sobre ambas chapas que produce que la fractura se ubique en ZAC y se maximice la carga de rotura. Se desarrolló un modelo simple que permite predecir la carga de rotura a partir de las dimensiones del cordón y las propiedades del material en las distintas zonas

Resumo em Português:

Abstract: The purpose of this study is to verify the influence of double-pulsed current, pulsed and constant direct current on the microstructure of the 316L stainless steel austenitic when the autogenous GTAW welding process is used. To carry out this comparison study, all the tests were executed with the same welding energy in order to verify the influence that presents the modulation of the current on the microstructure of the molted region. The results indicate that double-pulsed current was the one that presented the greatest refinement of the microstructure also associated with the higher frequency of pulsation of the reached current. The micro hardness profiles for the three currents formats used reveal that there is a slight increase in the hardness value for the double-pulsed current respect to the conventional pulsing and constant direct current. This is due to the greater agitation of the melted pool when the welding process operates at high pulsation frequencies

Resumo em Espanhol:

Resumen: El objetivo del estudio es verificar la influencia de la corriente doblemente pulsada, corriente pulsada y corriente continua constante sobre la microestructura en un acero inoxidable austenítico 316L cuando se utiliza el proceso de soldadura GTAW autógeno. Para el desarrollo de este estudio de comparación todos los ensayos se realizaron con la misma energía de soldadura con el objetivo de verificar la influencia que presenta la modulación de la corriente sobre la microestructura de la región fundida. Los resultados indican que la corriente doblemente pulsada fue la que presentó el mayor refinamiento de la microestructura asociado a la mayor frecuencia de pulsación de la corriente alcanzada. Los perfiles de microdureza para los tres formatos de corriente utilizados revelan que existe un leve aumento del valor de dureza para el formato de corriente doblemente pulsada respecto al pulsado convencional y a la corriente continua constante. Esto se debe al mayor refinamiento de la microestructura que experimenta la zona de fusión debido a la mayor agitación de la pileta líquida cuando el proceso de soldadura opera con altas frecuencias de pulsación

Resumo em Português:

Resumo: Em processos de soldagem com adição de material, como é o caso do GMAW, a obtenção de menores tempos de soldagem implica na busca por maiores taxas de deposição, visto que assim é possível aumentar as velocidades de soldagem mantendo a área transversal do cordão de solda. Como alternativa, é comum, atualmente, se considerar o emprego de processos híbridos ou modernas técnicas de soldagem derivadas de processos tradicionais. Contudo, isto implica, naturalmente, em maior aporte de investimentos, o que frequentemente não é possível. Diante disso, o presente trabalho tem por objetivo investigar os efeitos produzidos pelo posicionamento da tocha de soldagem sobre a formação de descontinuidades e geometria dos cordões de solda produzidos pelo processo GMAW convencional em elevadas velocidades de soldagem. Para tanto, foram realizados ensaios de soldagem com o processo GMAW convencional robotizado em juntas sobrepostas na posição horizontal. Foram utilizadas chapas de espessura 2,8 e 2,2 mm, sendo estas referentes a posição superior e inferior respectivamente. Empregou-se velocidades de soldagem superiores a 1 m/min e foram avaliados os aspectos morfológicos dos cordões de solda obtidos. Como resultado, foi verificado que o posicionamento da tocha de soldagem possui influência significativa na geometria do cordão e que com ângulos de ataque e de trabalho adequados é possível conferir maior robustez ao processo sem, contudo, perder em produtividade

Resumo em Inglês:

Abstract: In terms of welding with addition of material, as in the case of GMAW process, the obtaining of shorter welding times implies the search for higher deposition rates, since by increasing the deposition rate it is possible to increase the welding speed keeping constant the rate of material deposited per unit of weld bead length. As an alternative, in applications that require high welding speeds, it is currently common to consider the use of hybrid processes or modern welding techniques derived from processes considered as traditional. However, this impliesinvestment that is often not available. The aim of the present work is to analyze the effects of welding torch positioning on the formation of discontinuities and, above all, on geometry of the weld beads produced by the conventional GMAW process at high speeds. For this purpose, welds were welded in overlapping joints, in the horizontal position, at welding speeds over 1 m/min with the conventional GMAW process, and the morphological aspects of weld beads. As a result, it was verified that the positioning of the welding torch has a significant influence on the geometry of the weld bead and that with suitable angles of attack and work it is possible to give greater robustness to the process, even at high welding speeds, without losing productivity

Resumo em Português:

Resumo: A estrutura de ferrovias dos sistemas Metro é normalmente composto do trilho de aço que, quando os defeitos aparecem, eles devem ser reparados no local usando processos de soldagem. Este trabalho mostra o desenvolvimento de procedimentos de soldagem para reparar trilhos tratados termicamente R350HT com recargas de superfície e a avaliação de sua soldabilidade usando as diretrizes da norma UNE-EN 15594: 2009. Testes de cordão único, camada única e multicamada foram realizados em seções de trilho de perfil 54E1 usando eletrodos SMAW DUR 300, DUR 350 e E11018. A avaliação das soldas foi realizada para que as propriedades mecânicas das soldas da superfície de reparo se aproximassem das do trilho (metal de base), a fim de garantir que seu desempenho em serviço também seja semelhante. Os resultados dos testes de laboratório indicam que apenas o eletrodo DUR 350 pode ser usado como consumível para reparar superfícies de trilhos de grade R350HT, pois atende aos critérios de aceitação para trilhos de cordão único, camada única e multicamadas estabelecidos nas normas UNE-EN 13674-1:2012 e 15594: 2009.

Resumo em Espanhol:

Resumen: La estructura ferroviaria de los sistemas Metro está típicamente compuesta de rieles de acero que, cuando aparecen defectos, se deben reparar en sitio mediante procesos de soldeo. Este trabajo muestra el desarrollo de procedimientos de soldeo para reparar rieles tratados térmicamente grado R350HT con recargues superficiales y la evaluación de su soldabilidad usando los lineamientos de la norma UNE-EN 15594:2009. Se realizaron pruebas del tipo cordón único, capa única y multicapas sobre secciones de rieles con perfil 54E1 usando electrodos de SMAW DUR 300, DUR 350 y E11018. Las evaluaciones de las soldaduras se realizaron para que las propiedades mecánicas de las soldaduras superficiales de reparación se aproximen a las del riel R350HT con miras a garantizar que su desempeño en servicio sea también similar. Los resultados de las pruebas de laboratorio indican que únicamente el electrodo DUR 350 podría ser usado como consumible para reparar superficies de rodadura de rieles grado R350HT ya que cumple los criterios de aceptación para cordón único, capa única y multicapas establecidos en las normas UNE-EN 13674-1:2012 y 15594:2009.

Resumo em Português:

Resumo: A diferença de potencial entre dois eletrodos resulta em corrente elétrica ao romper a barreira dielétrica do gás neste espaço e ocasionar uma descarga de plasma chamada de arco elétrico. Como resultado se tem luminosidade e aumento de temperatura. Usualmente em soldagem a arco, um eletrodo é cilíndrico de menor diâmetro e o seu oposto é a área de soldagem de maior dimensão. Com isso, a seção lateral deste arco elétrico tem um perfil de sino e forma uma impressão circular no contato com a peça. Com o uso de forças eletromagnéticas é possível alterar essa impressão circular, alterando completamente o comportamento e consequentemente a geometria da poça de soldagem. Este artigo apresenta o desenvolvimento e a construção de um dispositivo para constrição eletromagnética do arco elétrico, capaz de alterar a seção transversal da impressão de circular para elíptica. As etapas realizadas foram a de simulação dos campos eletromagnéticos gerados para alterar a forma do arco elétrico, o desenvolvimento do dispositivo para constrição do arco e a aplicação desta constrição eletromagnética em cordões sobre chapa. Os resultados mostram que as forças eletromagnéticas alteram o perfil transversal do arco de circular para elíptico, possibilitando o aumento da potência específica e uma orientação mais precisa deste arco elétrico. Adicionalmente, ao modificar a orientação da elipse, resulta em diferente penetração e largura do cordão.

Resumo em Inglês:

Abstract: The difference of potential between two electrodes results in electric current breaking the dielectric barrier of the gas in this space causing a plasma discharge called electric arc. As a result, there is luminosity and an increase in temperature. Electric arc is used for welding and usually one of the electrodes is cylindrical with small diameter and the other with large area. Because of this configuration, the side section of the electric arc has a bell shape and forms a circular impression in contact with the work piece (the weld pool). With the use of electromagnetic forces, it is possible to change this circular impression, completely changing the behavior and consequently the geometry of the weld pool. This article presents the development and construction of a device for the electromagnetic constriction of the electric arc, capable of changing the cross section of the impression from circular to elliptical. The steps performed in the article were the simulation of the electromagnetic fields generated to change the electric arc shape, the development of the arc constriction device and the application of this electromagnetic constriction in beads on plate. The results show that the electromagnetic forces change the transverse profile of the arc from circular to elliptical, enabling the increase in specific power and a more precise orientation of the electric arc. Also, changing the orientation of the ellipse results in different penetration and width of the bead.

Resumo em Português:

Resumo: A Soldagem Subaquática Molhada com Eletrodo Revestido (SMER) tem sido vastamente utilizada devido ao seu baixo custo em relação a outros processos aplicados debaixo d'água e por alcançar resultados de boa qualidade. Um dos principais problemas encontrados é a perda de ductilidade na Zona Termicamente Afetada (ZTA) devido ao rápido resfriamento. Uma opção para a redução da dureza e consequente aumento da ductilidade é a aplicação de um Tratamento Térmico Pós-Soldagem (TTPS). Entretanto, sua utilização por vezes se torna impraticável no ambiente subaquático. Uma alternativa é a utilização do próprio calor proveniente de passes subsequentes, promovendo o revenimento de regiões endurecidas (técnica do passe de revenimento). Neste trabalho foi estudado o efeito do esmerilhamento do cordão de solda após cada passe, visando otimizar o calor de passes subsequentes e controlar a dureza da ZTA no processo de soldagem molhada. Todas as soldas foram realizadas em um tanque hiperbárico simulando a profundidade de 10 m. Os resultados demonstraram que quando utilizada a técnica do esmerilhamento, o calor do passe subsequente é melhor utilizado e o revenimento promove o amaciamento de toda a extensão da ZTA, alcançando menores valores de dureza em relação ao processo convencional e dentro dos limites estabelecidos por normas reguladoras.

Resumo em Inglês:

Abstract: Wet Welding with Coated Electrode (UWW-SMAW) has been widely used due to its low cost in relation to other processes applied underwater and for achieving good quality results. One of the main problems is loss of ductility in the Heat-Affected Zone (HAZ) due to the rapid cooling. An option to reduce hardness and consequent increase in ductility is the application of a Post Welding Heat Treatment (PWHT). However, its use becomes impractical in an underwater environment. An alternative is the use of the heat from subsequent passes, promoting tempering of hardened regions (temper bead technique). In this work, the effect of grinding the weld bead after each pass was studied in order to optimize the heat of subsequent passes and to control the hardness of the HAZ in the wet welding process. All welds were carried out in a hyperbaric tank simulating a depth of 10 m. The results showed that when the grinding technique is used, the heat of the subsequent pass is better used and the tempering promotes the softening of the entire length of the HAZ, reaching lower hardness values in relation to the conventional process and within the limits established by regulatory standards.

Resumo em Português:

Resumo: Trilhos longos soldados por centelhamento elétrico (Flash Butt Welding - FBW) apresentam características desejáveis do ponto de vista do comportamento dinâmico da via, no entanto, as soldas são regiões de descontinuidade estrutural e mecânica onde se originam tensões residuais, e que estão associadas a falhas prematuras por fadiga. Ensaios de dilatometria foram empregados para simular os efeitos do tamanho de grão austenítico sobre a evolução microestrutural pós-soldagem. Simulações numéricas termomecânicas, não-lineares, no domínio do tempo, pelo Método dos Elementos Finitos (MEF), foram empregadas para avaliar os efeitos de modificações de parâmetros do processo de soldagem sobre as tensões residuais. Os resultados apresentados permitem compreender os mecanismos das alterações morfológicas da perlita na Zona Termicamente Afetada (ZTA) em termos de transformações de fases e podem ser utilizados para sistematicamente orientar mudanças nos parâmetros do processo ou controlar a taxa de resfriamento de modo a obter melhores condições metalúrgicas/mecânicas. Ademais, os resultados dos modelos numéricos mostram como a adoção de ZTA estreita influencia nas taxas de resfriamento e no desenvolvimento de tensões residuais em regiões críticas do componente.

Resumo em Inglês:

Abstract: Long rails, welded by the Flash-Butt Welding process present desirable characteristics concerning the dynamic behavior of the track, however flash-butt-welded joints are regions of structural and mechanical discontinuity where high residual stresses originate, and, consequently, premature-fatigue failures may take place. This paper employs dilatometric analysis to simulate the austenitic grain size effects on the postweld microstructural evolution. Finite Element Method (FEM) is used to carry out transient, physically non-linear thermo-mechanical analyses to evaluate the effects of the welding parameters on residual stresses. The results allow understanding the mechanisms associated with the morphological changes of the pearlite in the HAZ in terms of phase transformation and can be used to systematically guide changes in the process parameters or to control the cooling rate in order to obtain better metallurgical/mechanical conditions. In addition, from the results of the numerical models, it is demonstrated how the adoption of narrow HAZ influences cooling rates and the development of residual stresses in critical regions of the welded component.