Resumo em Português:

Este trabalho avalia, na soldagem em operação, a influência do arrefecimento causado por um líquido fluindo em contato com a parede interna de uma tubulação sendo soldada por TIG (GTAW) e eletrodo revestido (SMAW). A soldagem foi realizada na ligação de conexões de aço ASTM A105 a um tubo API 5L Gr X60 com espessura de 11 mm e de 6 mm. A circulação do fluido foi feita com água potável em duas faixas de temperatura, de 6 a 10ºC e 26 a 36ºC. Foram simuladas quatro juntas soldadas, avaliadas por meio de ensaios não destrutivos (inspeção visual, líquido penetrante, partículas magnéticas e ultrasom). Esta parte do trabalho apresenta os resultados dos ensaios destrutivos (tração, dobramento, impacto, fratura e dureza) e análise macrográfica e micrográfica para o tubo de 11 mm de espessura. As juntas soldadas não apresentaram os problemas típicos da soldagem em operação, como trincas a frio e risco de perfuração. Os procedimentos de soldagem puderam ser qualificados, atendendo os critérios de aceitação das normas pertinentes. Foi possível concluir que o resfriamento acelerado causado pelo fluido em circulação, elevou consideravelmente a taxa de resfriamento na superfície interna do tubo. O efeito do arrefecimento causado pelo fluido no interior do tubo foi mais significativo que a temperatura deste fluido, tendo provocado o aumento na dureza da zona fundida e zona termicamente afetada e reduzido o alongamento no ensaio de tração, porém ainda em valores adequados para o tubo de 11 mm de espessura.

Resumo em Inglês:

This work evaluates for in-service welding, the influence of cooling caused by a liquid flowing in contact with the inner wall of a pipe being welded by TIG (GTAW) and stick electrode (SMAW). The welding was done to join connections of an ASTM A105 to an 11mm and 6 mm thick API 5L Gr X60 steel pipe. The fluid circulation was made with potable water within two temperature ranges, of 6 to 10ºC and 26 to 36ºC. Four welded joints were simulated, evaluated by non destructive testing (visual, penetrant, magnetic and ultrasonic). This part of the work shows for 11 mm thick pipe the results for destructive testing (tensile, bending, impact Charpy V, fracture and hardness) and by macrographic and micrographic analysis. The welded joints did not presented typical problems of inservice welding, such as cold cracks and the risk of burn through. It was possible to conclude that freezing caused by the circulation fluid significantly increased the cooling rate in the inner wall of the pipe. The freezing effect of the fluid itself inside the pipe was more significative than the temperature of this fluid, having promoted increase in hardness of the fusion zone and heat affected zone and reduced elongation in the tensile testing, but still with adequate values for 11 mm thick pipe.

Resumo em Português:

No campo da soldagem, a preocupação com fatores ergonômicos e de usabilidade deve-se à crescente incorporação de tecnologias computacionais e à conseqüente transformação das atividades executadas pelos soldadores. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a usabilidade de um sistema interativo destinado à soldagem robotizada aplicando-se métodos e técnicas de engenharia de usabilidade. Assim, foram realizados, em laboratório, testes de interação com o equipamento em uma bancada especialmente construída para simular atividades típicas envolvendo a configuração de parâmetros e processos de soldagem. A amostra da pesquisa foi constituída por treze participantes envolvidos em atividades de pesquisa em soldagem. Para a coleta de dados foram utilizados questionários específicos para avaliar a satisfação dos participantes com a usabilidade do sistema. Ainda, para avaliar o desempenho dos participantes durante a realização das tarefas foram registrados os tempos e as taxas de conclusão. Dessa forma, verificou-se que o sistema interativo atendeu ou superou as expectativas dos usuários quanto à utilidade, facilidade de uso, facilidade de aprendizado e qualidade da interface. Por fim, a avaliação de usabilidade forneceu um diagnóstico dos fatores que representaram obstáculos para os usuários, e informações que poderão ser usadas no aprimoramento das próximas versões do equipamento.

Resumo em Inglês:

In the field of welding, the concern with ergonomic and usability factors due to the increasing incorporation of computer technologies and the consequent transformation of the activities performed by welders. Therefore, the objective of this study was to evaluate the usability of an interactive system for the robotic welding by applying methods and techniques of usability engineering. So were performed in the laboratory tests of interaction with the equipment in a specially constructed bench to simulate typical activities involving the configuration parameters and welding processes. The survey sample consisted of thirteen participants involved in welding research. To collect data specific questionnaires were used to assess participants' satisfaction with the usability of the system. Yet, to evaluate the performance of participants during the tasks were recorded times and completion rates. Thus, it was found that the interactive system met or exceeded the expectations of users regarding the usefulness, ease of use, ease of learning and quality of the interface. Finally, the usability evaluation has provided a diagnosis of the factors that represent obstacles for users, and information that may be used in improving future versions of the equipment.

Resumo em Português:

Em soldagem subaquática molhada, a ocorrência de poros e trincas a frio pode ter um efeito bastante prejudicial nas propriedades mecânicas da junta soldada. O hidrogênio contribui diretamente para o aparecimento destas duas descontinuidades. A quantidade de hidrogênio difusível (Hdif) no metal de solda pode ser influenciada por diversos fatores. Todavia, pouco se sabe sobre a influência da profundidade de soldagem (pressão) sobre a quantidade de Hdif no metal de solda. Neste trabalho, diversas medições de hidrogênio difusível foram feitas nas profundidades de 0,30 m, 10 m e 20 m e 30 m em soldagem molhada. O consumível utilizado foi o eletrodo comercial E6013 envernizado. As medições de hidrogênio difusível foram feitas através do método da cromatografia. Para medição de porosidade foi utilizado o método macrográfico e um programa analisador de imagem. O hidrogênio residual também foi medido. Os resultados mostraram que o hidrogênio difusível reduziu significativamente com o aumento da pressão hidrostática ao contrário da porosidade, que aumentou com o aumento da pressão hidrostática. Não se observou alterações apreciáveis no hidrogênio residual do metal de solda. Desta forma, é possível concluir que a profundidade de soldagem afeta diversos aspectos da soldagem subaquática molhada, em especial, o hidrogênio difusível e porosidade, conforme foi observado neste trabalho.

Resumo em Inglês:

In underwater wet welding, cold cracking and pores might have a deleterious effect in the mechanical properties of welded joint. The hydrogen might act in the occurrence of theses discontinuities. The amount of diffusible hydrogen in the weld metal can be influenced by several factors. However, not yet known whether the depth of welding (pressure) affects the amount of diffusible hydrogen in weld metal. In this work, several measurements of diffusible hydrogen were made at following depth: 0.30 m, 10 m, 20 m and 30 m atwet welding. The electrode used was commercial waterproofed E6013. The diffusible hydrogen measurements were made through the gas chromatography method following the AWS D3.6M procedure. The porosity was measured using the macrographic method and an image analyser program. The residual hydrogen also was measured. The results showed that diffusible hydrogen reduced substantially as the hydrostatic pressure increased. The porosity increased as the hydrostatic pressure increased. It was not observed changes in the residual hydrogen of the weld metal. So, it is possible to conclude that the welding depth affects several aspects of the underwater wet welding, in special, the diffusible hydrogen and porosity.

Resumo em Português:

Os aços inoxidáveis duplex (AID) vêm se apresentando como uma excelente alternativa para aplicações em que alta resistência à corrosão e alta resistência mecânica são requeridas. Contudo, os AID, incluindo os aços inoxidáveis lean duplex, apresentam soldabilidade inferior em relação aos aços inoxidáveis austeníticos. Nesse sentido, esse trabalho tem como objetivo a avaliação da soldagem multipasse de chapas 22 mm de espessura da liga inoxidável lean duplex UNS S32304, utilizando-se os processo SMAW, GMAW e FCAW e consumíveis com dois tipos de composição química, 22%Cr9%Ni3%Mo e 23%Cr7%Ni, totalizando seis experimentos. Foram empregados chanfros em V com 60º e suporte cerâmico para soldagem do passe de raiz, sendo que o aporte térmico foi mantido praticamente constante em 1,6 kJ.mm-1. Determinou-se os tempos de soldagem e a seqüência de passes, objetivando uma análise de produtividade, em seguida as juntas soldadas foram submetidas à END por raios x. Foram extraídos corpos de prova para ensaios de tração, dobramento, Charpy a -30 ºC e microdureza. A produtividade dos processos semi-automáticos se mostrou pelo menos 63 % maior que a do processo SMAW, enquanto o processo FCAW se mostrou de 6 a 18% mais rápido que o GMAW. Foram encontradas descontinuidades (porosidade) consideradas aceitáveis segundo ASME B31.3 em alguns dos experimentos, que não influenciaram negativamente os resultados mecânicos, os quais se apresentaram acima requerimento do metal de base e especificado por normas de fabricação.

Resumo em Inglês:

The duplex stainless steels (DSS's) have been placed as an excellent alternative for applications where high corrosion resistance and high mechanical strength are required. However, DSS's, including the lean duplex, present lower weldability than the austenitic stainless steels. Thus, this study aims to evaluate the multipass welding of 22 mm plates of lean duplex stainless steel alloy UNS S32304, using the process SMAW, GMAW and FCAW with consumables with two types of chemical composition, 22%Cr9%Ni3%Mo and 23%Cr7%Ni giving a total of six experiments. V-grooves with 60º and ceramic backing for welding the root pass were used and the heat input was maintained constant at 1.6 kJ.mm-1. It was determined the time and sequence of welding passes, aiming an analysis of productivity. The welded joints were subjected to x-ray END and specimens for tensile, bending, Charpy at -30ºC and microhardness were extracted. The productivity of the semi-automatic processes proved to be at least 63% greater than the SMAW process while the process FCAW showed 6-18% faster than the GMAW. It was found discontinuities (porosity) acceptable according to ASME B31.3 in some experiments that did not affect negatively the mechanical results, which stayed above the parent material requirement and meet fabrication standards.

Resumo em Português:

O principal objetivo deste artigo foi apresentar um novo dispositivo para o processamento de materiais. Ele consiste em uma tocha de plasma híbrida, a qual é caracterizada pela formação simultânea de dois arcos plasma em apenas um dispositivo, gerando jato (de plasma) com elevada densidade de energia. A tocha foi submetida aos seguintes testes experimentais: de funcionamento para verificar possíveis problemas de projeto e seus limites de operação; de caracterização, consistindo em determinar o comprimento do jato de plasma; de sua viabilidade para processamento de materiais (soldagem e corte). Com base nestes testes iniciais, alguns problemas de isolamento elétrico e térmico foram encontrados e resolvidos. Quanto aos resultados dos testes de caracterização, os parâmetros de funcionamento da tocha de plasma híbrida apresentaram influência significativa sobre o comprimento do jato de plasma. Os resultados obtidos nos testes de processamento de materiais foram satisfatórios, ou seja, é possível realizar soldagem e corte com esta tocha de plasma híbrida.

Resumo em Inglês:

The main aim of this paper was to present a new device for materials processing. It consist of a hybrid plasma torch which is characterized by the simultaneous formation of two plasma arcs in one device only, generating a (plasma) jet with high energy density. The torch was submitted to the following trials: of operation to identify possible design problems and its operational torch limits; of characterization, consisting in plasma jet length determination; and of viability for materials processing (welding and cutting). Based on these initial trials, some electrical and thermal insulation problems were found and solved. Concerning the results of the characterization trials, the hybrid plasma torch parameters had a significant influence over the plasma jet length. The results obtained in the materials processing trials were satisfactory, i.e., it is possible to carry out welding and cutting with this hybrid plasma torch.

Resumo em Espanhol:

Las tensiones residuales pueden ser un aspecto de relevancia en la integridad estructural de componentes en servicio, pudiendo presentar una importante influencia sobre la vida a la fatiga, entre otros mecanismos de falla. El proceso de soldadura por fricción-agitación (FSW) ha revolucionado en los últimos años el campo de la tecnología de la soldadura. Su mayor aplicación se ha dado en las aleaciones de aluminio, aunque hoy en día se utiliza para prácticamente todos los materiales. Una de las ventajas enunciadas de este proceso es el menor nivel de tensiones residuales resultantes, debido a que se produce en estado sólido por lo que los gradientes térmicos durante la soldadura son menores. Entre las aleaciones de aluminio de uso estructural, las aleaciones termoenvejecibles de la serie 7XXX se utilizan habitualmente en la industria aeronáutica y aeroespacial debido a su alta resistencia mecánica. El objetivo del presente trabajo es analizar el efecto de la velocidad de avance en FSW sobre las tensiones residuales en juntas de aluminio AA7075-T651, mediante la técnica de seccionamiento. Se soldaron probetas de dicha aleación de 150x150x4mm mediante FSW, variando la velocidad de avance entre 51 y 206 mm.min-1. Durante la soldadura se adquirieron los ciclos térmicos. Posteriormente se midieron las tensiones residuales longitudinales a distintas distancias del cordón de soldadura, en cada caso. A partir de los ciclos térmicos adquiridos se obtuvieron los gradientes térmicos en la zona de medición. Las tensiones residuales máximas se encontraron entre 52 y 78 MPa, correspondiente entre 10 y 15 % del límite de fluencia del material. Las mismas aumentaron con la velocidad de avance, consistentemente con un aumento en el gradiente térmico observado. Dichos valores de tensiones residuales son menores que los obtenidos para la soldadura de estos materiales mediante procesos del tipo GMAW.

Resumo em Inglês:

Residual stresses could be a relevant issue in the structural integrity of a component in service and usually have a major influence on their fatigue life, among other failure mechanisms. In recent years Friction-Stir Welding (FSW) has revolutionized the welding technology. Its main application has been given in aluminum alloys, but nowadays can be applicable to different materials. One of the several advantages of this process is a lower level of residual stresses, because the thermal gradients introduced during welding are lower. Among aluminum alloys used for structural applications, 7XXX strain-aged series are usually employed in the aerospace industry, because of their high strength. The aim of this paper is to analyze the effect of welding speed of FSW on residual stresses in aluminum AA7075-T651 joints, using sectioning technique. Coupons were welded AA7075-T651 FSW of 150x150x4 mm by varying the welding speed between 51 and 206 mm.min-1. During the welding thermal cycles were acquired. Subsequently, longitudinal residual stresses measured at different distances from the weld, in each case. Based on the acquired thermal cycling thermal gradients were obtained in the measurement area. Maximum residual stresses ranged from 52 to 78 MPa, corresponding to a range of 10 and 15% of the yield strength. They increased with increasing welding speed, consistent with an increase in the thermal gradient observed. These residual stresses values are lower than those obtained for the welding of these materials by type GMAW processes.

Resumo em Português:

Este trabalho apresenta uma metodologia para modelar empiricamente o modo de transferência goticular projetada em processos de soldagem GMAW utilizando algoritmos de processamento de imagens digitais e a metodologia de superfície de resposta. Modelos correspondentes ao tamanho e à frequência de destacamento das gotas são obtidos em relação às entradas de tensão e velocidade de alimentação do arame. Os dados experimentais de tamanho e frequência de destacamento das gotas, com os quais foram desenvolvidos os modelos, foram calculados a partir de imagens de transferência metálica adquiridas com uma câmera de alta velocidade e a técnica de iluminação conhecida como perfilografia. As técnicas utilizadas na coleta dos dados e os modelos encontrados validaram a metodologia proposta por apresentar uma correta representação do modo de transferência. O empescoçamento produzido pelo efeito pinch se apresentou como um parâmetro adequado para rastrear a formação das gotas e calcular a sua frequência de destacamento.

Resumo em Inglês:

This paper presents a methodology to get empirical models of projected spray transfer mode in GMAW processes. Digital image processing algorithms were used together with the surface response methodology. Droplet size and transfer rate models were obtained in relation to voltage and wire feed rate. To develop the models, experimental data collection of droplet size and transfer rate were calculated from metal transfer images acquired with a high-speed camera and backlighting illumination. The techniques for data collecting and the models constructed validated the proposed methodology presenting a correct transfer mode representation. The "neck-shrink" produced by the pinch effect proved to be an appropriate parameter to track and for calculating the droplets transfer rate.

Resumo em Português:

As capas de eletrodos utilizados na soldagem por resistência por pontos (solda ponto) sofrem desgaste durante a soldagem de chapas galvanizadas, devido ao elevado aquecimento e pressão na sua superfície. Neste trabalho avaliou-se a influência do desgaste sofrido por diferentes tipos de capas de eletrodos sobre as propriedades mecânicas e acabamento do ponto de solda. Observou-se que o desgaste varia de acordo com a capacidade de retenção de dureza a quente, e que a superfície das capas sofre intensa reação com o zinco da chapa galvanizada. Como conseqüência do desgaste das capas de eletrodo, o ponto de solda sofre redução progressiva do seu diâmetro (o que pode comprometer sua integridade estrutural), além de uma piora significativa do seu acabamento superficial.

Resumo em Inglês:

Electrodes caps used in RSW wear out during the welding of galvanized sheets, caused by the high heating and pressure. In this work was evaluated the wearing influence of different kinds of electrodes caps over mechanical properties and surface finish of the spot weld. Was also observed that the wearing varies according to the hot hardness retention capacity, and the electrode caps surface suffer an intense reaction with zinc from the galvanized sheet. As a result of the electrodes caps wearing, the spot weld diameter is progressively reduced, that can compromise it's structural integrity.

Resumo em Português:

O desenvolvimento de fontes de soldagem com processos derivativos MIG/MAG com transferência por curto-circuito, também conhecidos como curto-circuito controlado, tem-se tornado uma tendência na busca de soldas de qualidade e produtividade, principalmente na união de dutos, pois acredita-se que, o controle da corrente permite melhorar a transferência metálica, proporcionando estabilidade ao processo de soldagem e a poça de fusão. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é determinar envelope operacional e estabelecer vantagens e limitações operacionais dos processos MIG/MAG com transferência por curto-circuito convencional e derivativos (STT - SurfaceTensionTransfer, RMD - Regulated Metal Deposition e CMT - Cold Metal Transfer), para a união de dutos de aço carbono com diâmetro nominal de 2 ½"e parede fina com passe único, nas progressões ascendente e descendente. Para tal, optou-se por variar os parâmetros de regulagem de cada processo e a velocidade de alimentação do arame, além das técnicas de soldagem, procurando manter a mesma quantidade de material depositado por comprimento de solda. Os resultados encontrados mostraram que o curto-circuito convencional apresentou um envelope operacional constante para a progressão ascendente e para a descendente quanto ao número de ensaios. Ao passo que, o STT e o RMD apresentaram um maior envelope operacional na progressão descendente. Por outro lado, o CMT, com envelope operacional maior na ascendente, trabalha com valores de tensão de soldagem muito mais baixos, o que justifica o baixo aporte térmico do processo.

Resumo em Inglês:

The development of power sources towards the MIG/MAG derivative processes with short-circuit metal transfer (also known as controlled short-circuit) has become a trend in the search for high productivity and high quality weldments, especially in pipe welding. It is believed that the control of current achieved in such processes improves the metal transfer, reaching stability on both process and weld pool. Therefore, this work aims to establish operational envelopes and also both advantages and limitations of MIG/MAG processes with conventional short-circuit transfer and derivatives (STT, RMD and CMT) for pipe welding. The weldments were carried out in thin-wall carbon-steel pipes with nominal diameter of 2 ½" using single pass and both upward and downward progressions. The parameter sets for each process were varied together with wire-feed speed, keeping the same amount of deposited material, enough to fill up the joint in a single-pass bead. The results show that the conventional short-circuit MIG/MAG process presents a operational envelope more constant about the number of runs for both progressions, .Whereas STT and RMD processes present a larger envelope for downward progression. On the other side, CMT process has a more robust envelope for upward progression and works with lower voltages and, therefore, lower heat input.

Resumo em Português:

Revestimentos poliméricos vêm sendo crescentemente considerados como solução na proteção de materiais metálicos contra corrosão e desgaste. A tecnologia de aspersão térmica permite a aplicação de polímeros sobre diversos materiais de substrato, em diversas espessuras, para várias condições ambientais. Polímeros depositados por este processo têm potencial, tanto para reduzir custos com materiais, como para melhorar o desempenho do revestimento em ambientes agressivos. Neste trabalho, foram aplicados revestimentos poliméricos poli-éter-éter-cetona (PEEK) e Poliamida 12 sobre substratos de aço carbono, utilizando o processo de aspersão térmica a chama de baixa velocidade. Revestimentos de alta qualidade foram obtidos por esta técnica. Foram avaliadas as características dos materiais e dos revestimentos obtidos, especialmente quanto às propriedades mecânicas, de desgaste e corrosão. De acordo com os resultados obtidos, pode-se afirmar que os revestimentos estudados podem ser utilizados com sucesso em aplicações que envolvam desgaste e corrosão, com uma pequena vantagem para o polímero PEEK.

Resumo em Inglês:

Polymer coatings have been widely considered as a solution in the protection of metallic substrates against both wear and corrosion. Thermal spray technology allows the deposition of polymers onto several substrate materials for various thicknesses at several environmental conditions. Thermal sprayed polymers have high potential for material cost reduction as well as to improve coating performance in drastic environments. In this work, poly-ether-ether-ketone (PEEK) and Polyamide 12 were flame sprayed on carbon steel substrates. High quality coatings were obtained. Several tests were carried out to evaluate the coatings mainly related to wear and corrosion performance. According to the obtained results, it can be stated that the studied coatings can be successfully used in applications involving wear and corrosion, with a slight edge for the PEEK polymer.