Resumo em Português:

Neste trabalho estudou-se a morfologia de solidificação da zona de fusão, numa junta formada a partir de materiais dissimilares, composta por aço inoxidável austenítico AISI 304 e por liga de níquel Inconel 600, soldada com laser pulsado de Nd:YAG. Os parâmetros do feixe laser e do sistema óptico foram selecionados, visando obter uma solda com penetração total e bom acabamento superficial. A caracterização microestrutural foi realizada por microscopia ótica, onde se observou uma zona de fusão com penetração total do tipo keyhole, a presença de pequenos poros e a ausência de trincas. As juntas soldadas foram caracterizadas também, por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Medidas realizadas por espectrometria de raios X por dispersão de energia na zona de fusão indicaram uma distribuição levemente heterogênea de níquel e ferro. Observou-se que o início de solidificação da zona de fusão ocorreu por meio de crescimento epitaxial. A morfologia de solidificação da ZF foi basicamente dendrítica e celular sendo, influenciada pelo gradiente de temperatura, velocidade de solidificação e composição química. As variações de composição química e da morfologia de solidificação não alteraram significativamente os valores de microdureza Vickers na zona de fusão. Resultados obtidos nos ensaios de tração indicaram valores de eficiência de soldagem adequados.

Resumo em Inglês:

An autogenous laser welding of dissimilar materials involving AISI 304 austenitic stainless steels and Inconel 600 nickel alloy was investigated in this study. Hence, the aim of this investigation was to study the solidification and microstructure of fusion zone when using a pulsed Nd:YAG laser. The laser and optical beam parameters were chosen to achieve a good weld with total penetration. Optical microscopy pictures showed a typical keyhole weld with total penetration, small pores and free of cracks. The x-ray spectrometry by energy dispersion (EDX) carried out in the melting zone showed a heterogeneous distribution of the nickel and iron. Fusion zone solidification began by epitaxial growth of the base metal along the fusion boundary. The solidification behavior is influenced by thermal gradient, solidification rate and chemical composition. The results of Vickers microhardness carried out in the joint were reasonably homogeneous. Tensile strength measurements showed high values of weld efficiency.

Resumo em Português:

O objetivo desse trabalho é avaliar o efeito da soldagem TIG orbital sobre o nível de tensões residuais da junta, sobre a microestrutura resultante e sobre o aspecto superficial do cordão de solda, considerando os efeitos da energia de soldagem, do número de passes e do tipo de pulsação (corrente e rotação) em tubos de pequeno diâmetro e contribuir para a análise de decisões de se aplicar ou não testes hidrostáticos ou TTPS. Os corpos de prova soldados com diferentes níveis de energia, pulsação e número de passes foram submetidos à medição de tensões residuais em um difratômetro de Raios-X. As amostras também foram submetidas a análises metalográficas. Conclui-se que as tensões residuais na superfície externa dos tubos são de caráter compressivo. O nível de tensões residuais nos tubos cai com o aumento da energia de soldagem e é menor para tubos soldados utilizando pulsação do que com os soldados sem pulsação e, para esse trabalho, não foi influenciado substancialmente pelo número de passes. As amostras analisadas apresentaram microestruturas convencionais para o aço empregado.

Resumo em Inglês:

This work aims in evaluate the effect of orbital TIG welding on the joint's residual stress level, the final microstructure and the superficial aspect of the weld filet, observing the welding energy, number of passes and the type of pulsation effects in small diameter pipes. The test specimens were welded with different energy, pulsation and number of passes levels and after that it were submitted to residual stress measurement in a X-Ray diffractometer, samples were extracted from the test specimens and it were submitted to metallographic analysis. The ending of this work is that: residual stress in the pipes outer surface are compressive, residual stress level in pipes goes down with increasing welding energy, it is smaller for pipes welded with pulsation and in this work it were not effectively influenced by number of passes. Metallographic analyses have shown expected microstructures for the employed material.

Resumo em Português:

A utilização de corrente pulsada para a soldagem MIG do alumínio, apesar de ser uma das tecnologias mais indicadas, em virtude de proporcionar melhores resultados, apresenta dificuldades no início do processo, principalmente no que concerne à abertura do arco. Visando desenvolver um processo mais adequado de abertura do arco, foram estudadas duas novas técnicas: a primeira baseada na imposição de elevada corrente, combinada à interrupção do avanço do arame, e uma segunda, com aplicação de baixa corrente, associada ao recuo do arame, que demandou o aperfeiçoamento do cabeçote alimentador de arame. A primeira técnica, apesar de assegurar a ignição do arco, resultou em duas formas de abertura condicionadas à geometria da ponta do arame. Uma delas é explosiva com ignição próxima ao comprimento médio do arame eletrodo, e outra suave com ignição próxima ao ponto de contado do arame eletrodo com o metal de base. A segunda técnica, independentemente da geometria da ponta do arame, promoveu abertura suave, com baixo aporte térmico e ignição do arco sempre próxima ao ponto de contado do arame eletrodo com o metal de base, sendo considerada mais adequada que a primeira.

Resumo em Inglês:

The use of pulsed current in aluminum Gas Metal Arc Welding (GMAW-P), despite to be one of the most indicated technology for providing excellent results, it presents serious arc starting problems, sometimes resulting in starting arc process failure. In order to develop a guaranteed arc initiation process, two techniques were considered and examined: the first using high current level associated to wire feed stopping, and a second using low current level associated to wire return, to which a wire feeder development was carried out. Conditioned by the wire tip geometry the first technique, although assures the arc initiation, it is obtained by two different ways, an exploded ignition close to the wire middle length, or a soft ignition close to the wire tip contact with work piece. The second technique, for any wire tip geometry, assured soft arc ignition, low heat input and ignition always close to the wire tip contact with work piece, Being considered more appropriate than the first.

Resumo em Português:

Neste trabalho, experimentos foram conduzidos para determinar o comportamento de fusão do alumínio 1200 diante do aumento do tempo de atuação da polaridade positiva na soldagem TIG CA deste metal. Para atingir este objetivo, foi desenvolvido um conjunto de experimentos, de tal forma que a intensidade da corrente elétrica na polaridade positiva e negativa foi a mesma; apenas os tempos de duração de cada polaridade eram modificados. Durante os experimentos foram realizadas aquisições dos sinais de corrente e tensão. Por intermédio destes foi possível determinar a tensão e a potência de arco para cada condição testada. No aspecto comportamento de fusão, um aumento na penetração e nas áreas de fusão foi verificado à medida que maiores tempos de polaridade positiva eram utilizados. Este comportamento difere daquele indicado comumente pela literatura sobre processos de soldagem com eletrodos nãoconsumíveis, que infere uma diminuição na penetração com o aumento do tempo de atuação da polaridade positiva. Entretanto, esta tendência crescente constatada durante os experimentos ocorre a partir de um determinado ponto, onde os tempos de atuação da polaridade positiva são maiores do que 4,0 ms em um período total de 20,0 ms. O uso de um tempo mínimo de polaridade positiva (1,3 ms) mostrou-se eficiente em realizar a limpeza catódica, produziu soldas com características de fusão satisfatórias e com desgaste mínimo do eletrodo de tungstênio. A boa capacidade de fusão obtida em soldas realizadas com altos tempos de atuação da polaridade positiva foi atribuída a fenômenos decorrentes da emissão de elétrons por efeito de campo que ocorre durante as fases de eletrodo positivo.

Resumo em Inglês:

In this work, experiments were carried out to determine the fusion behavior of 1200 aluminum with an increase in the positive polarity time in the VP-GTAW of this metal. To achieve this objective, a set of experiments was developed, in such way that the electrical current intensity was the same in both the positive and negative polarity; only the lengths in each polarity were modified. During the experiments the acquisition of the current and voltage signals was performed. Through these it was possible to determine the arc voltage and power for each condition tested. In relation to the fusion behavior there was an increase in the weld depth and fusion zones when longer positive polarity times were used. This behavior differs from the literature relating to welding processes with non-consumable electrodes, which suggest a decrease in the weld depth with an increase in the positive polarity acting time. However, the increase noticed during the experiments occurs from a certain point, when the positive polarity time is longer than 4.0 ms over a total period of 20.0 ms. The use of a minimal electrode positive time (1.3 ms) was found to be sufficient to perform the oxide removal, yielding weld beads with satisfactory fusion characteristics and with minimal wear of the tungsten electrode. The good melt capacity obtained in the welds carried out with high positive polarity times, was attributed to phenomena related to the field emission of electrons which takes place in the current positive half cycles.

Resumo em Português:

O setor sucroalcooleiro tem apresentado um expressivo crescimento nos últimos anos no Brasil, entretanto, a manutenção das indústrias apresenta um elevado custo devido à perda de metal dos equipamentos por mecanismos de desgaste. O objetivo deste trabalho é avaliar a resistência ao desgaste abrasivo e a microestrutura de revestimentos duros depositados em camada única. Foram utilizados quatro tipos de consumíveis utilizados na indústria sucroalcooleira: um eletrodo revestido da liga FeCrC de 4,0 mm de diâmetro e três arames tubulares autoprotegidos de 1,6 mm de diâmetro, de ligas FeCrC, FeCrCNb, FeCrCTiMo. O metal de base utilizado foi um aço SAE 1020. As soldagens com os arames tubulares foram efetuadas no modo de transferência por curto-circuito, com mesmos valores de corrente e tensão de soldagem. Para o ensaio de desgaste utilizou-se o abrasômetro Roda de Borracha, segundo a norma ASTM G65-91. Os corpos de prova de desgaste foram retirados da região central das chapas de testes e da mesma região retirou-se dois conjuntos de amostras para análise microestrutural (microscopia ótica). Os resultados dos ensaios com a roda de borracha mostrou que a liga FeCrCNb apresenta maior resistência ao desgaste, seguida do eletrodo revestido e com pior desempenho a liga FeCrCMoTi e a liga FeCrC. A liga FeCrC (tanto para o eletrodo revestido como para o arame tubular) apresentou microestrutura formada por carbonetos primários M7C3 distribuídos em uma matriz de menor dureza; a liga contendo Nb apresentou microestrutura similar além da presença de carbonetos NbC; por sua vez, a liga com adição de Ti e Mo apresentou a presença de grandes carbonetos primários de titânio.

Resumo em Inglês:

The Brazilian sugar/alcohol sector presented expressive growth in recent years. However, maintenance cost is high due to metallic losses by wear. This paper studies the application of hardfacing by flux cored arc welding on the wear resistance and microstructure of single layer weld beads. Four types of consumable were used: three selfshielded flux cored wires of 1.6 mm diameter of alloys FeCrC, FeCrCNb, FeCrCMoTi and a covered electrode of FeCrC alloy of 4 mm diameter. The base metal was SAE 1020 steel. Test specimens were evaluated using Rubber Wheel Abrasion Test (ASTM G65). The selfshielded flux cored wires were welded in short-circuit transfer mode with the same current and voltage values. Wear evaluation was by mass loss and microstructure analysis by optic microscopy. The results of the trials with Rubber Wheel Test showed that the FeCrCNb alloy presented the largest wear resistance, followed by the covered electrode. The FeCrC+Ti alloy and the FeCrC alloy presented the worst performance. The FeCrC alloy (for both covered electrode and tubular wire) presented microstructure formatted by primary M7C3 carbides distributed in a smaller hardness matrix; the alloy containing Nb presented a similar microstructure apart from its carbides that were mainly NbC. The alloy with Ti and Mo addition presented large titanium primary carbides.

Resumo em Português:

Realizou-se um estudo comparativo entre os processos eletrodo revestido e arame tubular, considerando-se as propriedades mecânicas e microestruturais de metais de solda de aço de alta resistência, nas condições de como soldado e com tratamento térmico de alívio de tensões (TTAT). Os resultados mostram que os procedimentos adotados para soldagem com arame tubular e eletrodos revestidos possibilitaram obter níveis de resistência mecânica satisfatórios, com exceção do valor de alongamento percentual para o arame tubular, na condição de como soldado. Os ensaios de impacto mostram que ambos os metais de solda apresentam tenacidade ao impacto satisfatória, tanto na condição de como soldado quanto na de TTAT, observando-se que, para o arame tubular, a tenacidade ao impacto é inferior a do eletrodo revestido em ambas as condições, situando-se próximo ao limite do critério de aceitação aplicado de 50 joules a 0ºC, na condição de TTAT. Verificou-se que a produtividade propiciada pelo processo arame tubular foi aproximadamente duas vezes superior ao processo eletrodo revestido. Desta forma, a vantagem inerente ao processo arame tubular deve ser complementada pela consideração do conjunto das propriedades mecânicas obtidas, orientando a seleção adequada do processo de soldagem em particular para aplicação em equipamentos que operam sob condições de fadiga.

Resumo em Inglês:

A comparative study of FCAW and SMAW processes was performed considering the mechanical and microstructural properties of high strength steel weld metals in the as welded and post weld heat treated (PWHT) conditions. The results showed that the welding procedures adopted for FCAW and SMAW processes produced satisfactory mechanical properties levels with exception of the percentage elongation for FCAW in the as welded condition. The impact test results show that both weld metals had good impact toughness in the as welded and PWHT conditions. It was observed that the FCAW weld metal showed lower impact toughness in relation to the SMAW weld metal in both conditions, being close to the lower acceptance limit of 50 joules at 0ºC for the PWHT condition. It was verified that the productivity offered by the FCAW process was about two times higher than that obtained by the SMAW process. The advantage inherent to the FCAW process must therefore be complimented by taking into consideration the overall mechanical properties obtained, thereby permitting an adequate selection of the most appropriate welding process, particularly when the structures operates under fatigue conditions.

Resumo em Espanhol:

Las formaciones de poros y grietas en los cordones de soldadura durante la soldadura subacuatica mojada son las principales causas que impiden alcanzar las propiedades mecánicas requeridas en el metal de soldadura para que estas possam ser utilizadas em aplicações de responsabilidade. Estos defectos están estrechamente asociados a la descomposición de la molécula de agua en las condiciones del arco eléctrico. En el presente trabajo se expone los cálculos termodinámicos sobre el complejo proceso de la descomposición del agua en las condiciones de las altas temperaturas de arco eléctrico a una presión de una atmósfera de vapor. Los valores de las presiones parciales de los cinco principales productos de la evaporización y descomposición del agua (H2O(g), H2, O2, H y O) son calculados a temperaturas entre 1870 y 4000 K. Debido a que el hidrógeno atómico es el principal responsable de la formación de poros en el metal de soldadura es que se expresa finalmente su presión parcial en función de las presiones parciales del oxígeno atómico y vapor de agua. Se expone valores de la solubilidad del hidrógeno en el metal líquido en las condiciones de la soldadura subacuatica mojada a 50 y 100 m de profundidad y finalmente se compara los resultados obtenidos por cálculos termodinámicos con las mediciones efectuadas en soldaduras realizadas a 50 y 100m de profundidad.

Resumo em Inglês:

The pores and cracks formations in weld bead during underwater wet welding are the main cause that prevent to reach the required mechanical properties of the weld metal. These defects are closely associated with the decomposition of the water molecule under conditions of electric arc. In this paper the thermodynamic calculations of the complex process of the water decomposition under the conditions of high temperatures of electric arc to a pressure of one atmosphere of steam is exposed. The values of the partial pressures of the five main products of the vaporizations and decomposition of the water (H2O(g), H2, O2, H and O) are calculated for temperatures among 1870 and 4000 K. Due to the fact that atomic hydrogen is the main responsible for the pore formation in the weld metal its partial pressure as function of partial pressures of atomic oxygen and steam (water vapor) is expressed. Values of hydrogen solubility in the liquid metal in conditions of underwater wet welding at 50 and 100 m of depth and, a comparison between the thermodynamic calculation and porosity measurement results are presented.

Resumo em Espanhol:

En el trabajo es estudiado el efecto del tratamiento con explosivos sobre las tensiones residuales de uniones soldadas de aceros al carbono. Se analizan dos modos de disposición de la carga explosiva (disposición lineal y disposición sinusoidal). Como resultado se obtiene que el tratamiento con explosivo por cualquiera de los dos métodos de colocación de carga ofrece un alivio de tensiones en el entorno de 50 - 60 %, demostrándose así la viabilidad del método para aumentar la fiabilidad de las uniones soldadas. Se concluye también que la disposición sinusoidal resulta más ventajosa al requerir de menor cantidad de carga explosiva.

Resumo em Inglês:

In this paper, the effect of explosive charges as a method to reduce the residual stresses in the heated zone of welded unions was studied. A comparative analysis of two geometries of the explosive charge applied on welded unions was made: linear and sinusoidal. The comparative results obtained before and after the explosive treatment demonstrate its effectiveness by the reduction of the residual stresses. Residual stress reduction ranged in the order of 50 and 60%, confirming that explosive treatment offers a viable solution to extend the life of the welded unions.

Resumo em Espanhol:

El sonido del proceso de soldadura es una consecuencia de la modulación en amplitud de la corriente por la tensión del arco. Experimentaciones pasadas demostraron que un soldador experimentado tiene una dependencia absoluta de la acústica en el control del proceso de soldadura. En este trabajo se presenta una nueva técnica de detección de defectos de soldadura basada en la estabilidad de la acústica aerotransportada del proceso MIG/MAG para el modo de transferencia por corto-circuito. Se determinaron parámetros estadísticos de la presión acústica generada por el arco eléctrico del proceso de soldadura MIG/MAG en el modo de transferencia por corto-circuito a partir de múltiples soldaduras en posición plana sobre cuerpos de ensayo libres de defectos. Con estos resultados se desarrollo un algoritmo de detección de defectos basado en una ventana móvil que se desplaza a través de las señales estadísticas calculadas a partir de la acústica del proceso. Finalmente sobre un conjunto de cuerpos de prueba con y sin defectos fueron hechas soldaduras en posición plana para la evaluación del desempeño de la técnica de detección de defectos propuesta. El algoritmo de detección de defectos basado en la acústica aerotransportada del proceso, mostró resultados satisfactorios.

Resumo em Inglês:

The welding process's sound is a consequence of the modulation in amplitude of the current for the voltage of the electric arc. Previous experiments demonstrated that an experienced welder has an absolute dependence of the acoustics in the control of the welding process. In this work a new technique of detection of welding defects is presented based on the stability of the airborne acoustics of the process MIG/MAG for the transfer for short circuit mode. Statistical parameters of the acoustic pressure were determined and of the level of acoustic pressure for welding without defects from multiple tests; with these results have been development an algorithm of defects detection based on a mobile window that moves through the statistical signals calculated from the acoustics process. Finally a group of test plates within and without defects were tested; the algorithm based on the airborne acoustics of the developed process, showed satisfactory results for the detection of defects.

Resumo em Português:

Galvanização a quente é um meio muito efetivo de proteção contra a corrosão. Recomendações relativas a qualidade do aço são geralmente conhecidas e aceitas. O processo consiste de limpar (decapagem ou jateamento) e mergulhar as estruturas ou partes destas em um banho de zinco líquido. O presente trabalho apresenta casos de falhas recentes em estruturas soldadas e em parafusos de aços de alta resistência galvanizados a quente. As estruturas foram fabricadas com aço do grau S355 e o processo MIG/MAG foi usado para a soldagem. Os parafusos foram fabricados com aço de alto carbono. Grandes trincas foram observadas nas proximidades das soldas após o processo de galvanização a quente. A ocorrência de fragilização tanto por hidrogênio como por metal líquido foi identificada e associada com a dureza elevada tanto da ZTA como dos aços temperados e revenidos. Os possíveis mecanismos de fissuração são discutidos. A influência da composição química e processo de fabricação (soldagem e tratamento térmico) é analisada de acordo com dados publicados na literatura. Soluções e recomendações para evitar a falha em estruturas galvanizadas a quente são propostas.

Resumo em Inglês:

Hot dip galvanizing is very effective means of protection against corrosion. Some recommendation concerning the steel quality are generally known and accepted. The process consists of cleaning (pickling or sand blasting) and dipping the structures or pieces into liquid zinc bath. The case study of hot dip galvanized steels is presented. Some recent failures of hot dip galvanized welded structures and hot dip galvanized high strength steel screws are presented. Structures were made of S355 grade steel and MIG/MAG process was applied for welding. Large cracks were observed in the vicinity of welds after hot dip galvanizing process. The presence of both hydrogen and liquid metal embrittlement was identified and associated mainly with higher hardness of HAZ or the quenched and tempered steels. Possible cracking mechanisms are discussed. The influence of chemical composition and production process (welding, heat treatment) was analyzed according to data published in literature. The solutions and recommendations for avoiding the failure in hot dip galvanized structures are proposed.