Resumo em Português:

Resumo Neste trabalho realizou-se um estudo das interações entre as variáveis do processo de soldagem por atrito, conhecido como Continuous Drive Friction Welding (CDFW) em junção de tubos de alumínio AA6063, com diâmetro de 12,7 mm e espessura de 1,59 mm. Foi analisada a influência das variáveis: rotação, pressão de atrito e tempo de atrito nas dimensões finais da rebarba e comprimento da peça soldada. O número de experimentos realizados foi definido por planejamento fatorial completo (3k), onde cada variável de entrada recebeu três níveis. Os corpos de prova foram produzidos de acordo com as combinações de parâmetros e medidos para obter os valores finais do comprimento final e das dimensões da rebarba. Os dados foram analisados por um software de ferramentas estatísticas, utilizando gráfico de Pareto, análise das interações e variância. Observou-se que a variável de entrada que apresentou menor influência nos resultados foi a velocidade de rotação. Os melhores resultados ocorreram nos corpos de provas com menor diminuição no comprimento e rebarbas mais uniformes, foram obtidos com combinações do menor valor de pressão.

Resumo em Inglês:

Abstract In this paper presents a study of the interactions between the variables of the friction welding process, known as Continuous Drive Friction Welding (CDFW), at the junction of AA6063 aluminum tubes, with a diameter of 12.7 mm and a thickness of 1.59 mm. The influence of the variables: rotation, friction pressure and friction time on the final dimensions of the flash and length of piece welded. The number of experiments performed was defined by full factorial design (3k), where each input variable received three levels. The specimens were produced according to the combinations of parameters and measured to obtain the final values ​​of the length and flash dimensions. The data were analyzed by statistical software tools, using Pareto chart, analysis of interactions and variance. It was observed that the input variable that presented the smallest influence on the results was the rotation speed. The best results, which occurred in the specimens with lowest reduction in length and more uniform flashs, were obtained with combinations of the lowest pressure value with reference values ​​for time and pressure.

Resumo em Inglês:

Abstract The mechanical behavior of API 5L X52 steel with planar type laminations was studied in the present work. Planar laminations were proposed in the base metal (BM), heat affected zone (HAZ) and welding bead (WB). Three-dimensional finite element (FE) models, kinematic hardening and mechanical properties for BM, HAZ, and WB were activated in the finite element program. The results showed that crack propagation corresponds to the direction of the main stress. For a crack length (2a) of 10.01 mm, crack propagation may occur at the right crack tip towards the outer wall of the BM. For 2a of 15.12 mm, crack propagation was located on the right crack tip and propagates to the inner wall. For 2a of 17.12 mm, crack propagation was observed at the left crack tip and propagates to the outer wall in the BM. The results achieved by FEM agree when compared with real laminations in API 5L pipelines.

Resumo em Português:

Resumo No presente trabalho são comparadas as soldabilidades de duas ligas de alumínio: a liga AA6082-T6, tratável termicamente, e a liga AA5754-H22, não-tratável termicamente. Foram produzidas soldaduras, em chapas finas, pelo processo Friction Stir Lap Welding (FSLW). Concluiu-se que apesar da utilização dos mesmos parâmetros e procedimentos de soldadura, as soldaduras produzidas nas duas ligas apresentavam diferenças morfológicas consideráveis. A resistência mecânica das soldaduras foi avaliada através da realização de ensaios de tração e de fadiga. Por se tratar de uma liga tratável termicamente, as soldaduras produzidas na liga AA6082-T6 foram também testadas após tratamento térmico. Concluiu-se que a liga tratável termicamente tem maior propensão para a formação de defeitos, na ligação em junta sobreposta, do que a não-tratável termicamente. A presença de defeitos tem uma grande influência no comportamento das soldaduras, nos ensaios de tração e fadiga. Observou-se que, para as cargas de solicitação mais elevadas, a liga tratável termicamente apresentou uma maior resistência à fadiga do que a não-tratável termicamente.

Resumo em Inglês:

Abstract The weldability in Friction Stir Lap Welding (FSLW) of heat and non-heat treatable aluminium alloys, the AA6082-T6 and the AA5754-H22 aluminium alloys, respectively, are compared. For both alloys, welds were produced in very thin sheets, using the same welding parameters and procedures, and strong differences in welds morphology were found. The strength of the welds was evaluated by performing tensile-shear tests under monotonic and cyclic loading conditions. As-welded and heat-treated samples of the AA6082- T6 were tested. It was found that the heat-treatable alloy is more sensitive to defects formation, in lap welding, than the non-heat-treatable alloy. The presence of defects has a strong influence on the monotonic and fatigue behaviour of the welds. In spite of this, for very high-applied stresses, the heat-treatable alloy welds perform better in fatigue than the non-heat-treatable alloy welds.

Resumo em Português:

Resumo Os aços inoxidáveis ferríticos vêm ganhando cada vez mais espaço na indústria, devido principalmente a sua grande durabilidade e aplicabilidade. Nos últimos anos, o crescente avanço tecnológico da indústria metal mecânica, possibilitou o desenvolvimento de novas ligas e processos de soldagem deste metal. Em meio a estes processos, a soldagem por resistência tem sido muito utilizada por possibilitar rapidez com custo baixo. Muito embora existam poucas informações disponíveis na literatura, é reconhecido que a união pela mescla da atuação simultânea de calor e deformação, presentes no processo de soldagem por resistência, podem interferir diretamente nas propriedades magnéticas e mecânicas dos aços inoxidáveis ferríticos. Assim, uma avaliação destas características em produtos manufaturados torna-se importante em determinados setores industriais, notadamente nos de equipamentos eletrônicos e metrológicos. O objetivo desse artigo é a observação das tensões residuais e propriedades magnéticas em diferentes níveis de energia de soldagem e deformação no processo de soldagem a ponto por resistência elétrica em chapas de aço AISI 444. Os resultados mostraram que a energia de soldagem e deformação afetam as propriedades magnéticas, por outro lado não existe influência substancial na tensão residual.

Resumo em Inglês:

Abstract Ferritic stainless steel has been gaining space in the industry, due mainly to its durability and applicability. In recent years, the growing technological advances of the metalworking industry, enabled the development of new alloys and welding processes of this metal. In the midst of these processes, resistance spot welding has been largely used due to the very short process time with low cost. Although there is a lack of available information in the literature, the union of materials by the mixture of the simultaneous action of heat and deformation, present in the resistance spot welding, can affects the mechanical and magnetic properties directly of ferritic stainless steels. Thus, an evaluation of these characteristics in manufactured products becomes important in certain industrial sectors, especially in electronic and metrological equipment. The main objective of this article is the observation of residual stresses and magnetic properties at different levels of welding energy and deformation in the resistance spot welding process steel AISI 444. The results showed that welding and deformation energy affect magnetic properties, on the other hand there is no substantial influence on the residual stress.

Resumo em Português:

Resumo Ligas leves apresentam uma importante função na indústria, na redução de peso na indústria automotiva e aeroespacial. No entanto, poucos métodos de união garantem a resistência mecânica e de fadiga necessárias para aplicações de alto desempenho. Inclusive, processos convencionais de soldagem a arco, nem sempre fornecem juntas soldadas de qualidade. Portanto, este estudo usa um processo de soldagem alternativo em estado sólido, conhecido por soldagem por atrito com pino não consumível (SAPNC). São analisadas as microestruturas após soldagem, a resistência mecânica e de fadiga. Chapas de magnésio da liga AZ31B foram soldadas com diferentes parâmetros em uma máquina dedicada para SAPNC. Foram estudados os efeitos da velocidade de soldagem (ν), velocidade de rotação (ω) na microestrutura, resistência mecânica e de fadiga. A zona misturada (ZM) das juntas por SAPNC mostrou microestruturas compostas por grãos homogêneos e equiaxiais, refinados por recristalização dinâmica. Foi observado um aumento do tamanho de grão, largura do cordão, resistência mecânica e de fadiga com o aumento da relação de velocidade (ω/ν). Os resultados da resistência mecânica e fadiga apresentados ultrapassaram resultados de juntas similares realizadas em máquinas fresadoras convencionais.

Resumo em Inglês:

Abstract Light-alloys play a significant role in saving weight in automotive and aerospace industries; however, a few joining methods guarantee mechanical and fatigue strengths for high performance application. Even conventional arc welding processes do not offer constant quality joints. Therefore, this study uses an alternative solid-state welding process, friction stir welding (FSW), to analyze post processing microstructures and assess mechanical and fatigue strength. Magnesium alloy AZ31B plates were welded using different welding parameters in a dedicated FSW machine. The effect of the spindle speed (ω) and welding speed (ν) on the microstructure, the tensile strength and fatigue were studied. The stirred zone (SZ) at the FS-welded joints presented a microstructure composed by homogeneous equiaxial grains, refined by dynamic recrystallization. A rise in grain size, weld bead width, tensile and fatigue strengths with the increase of speed ratio (ω/ν) were observed. Results of the fatigue and mechanical strength here presented outperformed results from welds made with conventional milling machines.

Resumo em Inglês:

Abstract Fusion welding is widely used to join different parts to each other in various industries. However, welding-induced distortions sometimes cause problems such as misalignment during assembling and impose costs for their removal. Thus, it is imperative to predict and mitigate these problems to improve weldment quality and also reduce fabrication costs. In this study, a dissimilar welded structure was first simulated with 3D solid and shell elements in ANSYS finite element software, and welding-induced deformations were then calculated. Afterwards, the constructed weldment was simulated using an inherent deformation method, and its results were compared with experimental measurements and 3D answers. This comparison showed that it was possible to simulate a dissimilar welded joint using an inherent deformation method in order to reduce the time and cost of modeling even at the expense of a small error.

Resumo em Português:

Resumo Apesar de muito comum em diversos processos de soldagem, não se encontra nas aplicações industriais, tampouco na literatura especializada, qualquer referência ao uso do movimento de oscilação transversal do eletrodo na soldagem a arco submerso. Em vista disso, neste trabalho foi realizada uma investigação quanto ao emprego da técnica de tecimento no processo SAW. Para tanto, foram realizados ensaios de soldagem com amplitudes de tecimento (triangular) entre 0 e 30 mm para três níveis diferentes de energia de soldagem e avaliadas a penetração, largura, reforço, área do reforço e da área fundida dos cordões de solda obtidos, além da estabilidade do processo. Como resultado, verificou-se que, além de perfeitamente viável, a aplicação da citada técnica no processo SAW resultou em maior eficiência de fusão no processo, sem, entretanto, acarretar em instabilidades no processo ou problemas relacionados à inclusão de escória.

Resumo em Inglês:

Abstract Although very common in many welding processes, there is no reference in the industrial applications, nor in the specialized literature, to the use of transverse oscillation movement of the electrode in submerged arc welding. In view of this, in this work an investigation was made regarding the use of the weaving technique in the SAW process. Therefore, welding tests with amplitudes of weaving (triangular) between 0 and 30 mm were carried out for three different levels of welding energy and the penetration, width, reinforcement, reinforcement area and melt area of the weld beads obtained were evaluated, besides the stability of the process. As a result, it was found that, in addition to being perfectly feasible, the application of cited technique in the SAW resulted in higher process melt efficiency, without, however, process instabilities or problems related to the inclusion of slag.

Resumo em Português:

Resumo Analisou-se a eficácia de um “kit” de limpeza e lubrificação para arames de solda em relação à alimentabilidade do processo MIG/MAG. Soldagens comparativas de simples deposição sobre chapa na posição plana foram feitas, utilizando-se diferentes bicos de contato, assim como diferentes condições da superfície dos arames (normal e não conformes, oxidado e contaminado com detritos). Usou-se para qualificar a alimentabilidade um sistema dedicado constituído de uma célula de carga assistida por um sensor de queda de tensão no bico de contato. A eficácia do “kit” foi verificada pela variação da resistência elétrica do bico de contato e da força de alimentação, assim como pela aparência visual do arame na saída da tocha sem arco. O “kit” demonstrou ser eficaz, fazendo reduzir a força de alimentação sem aumentar a resistência elétrica dos bicos testados. Porém, não foi eficaz quando aplicado sobre um arame oxidado. Conclui-se que o “kit” é eficaz em casos onde o arame está em condições normais de uso ou apenas contaminado com detritos, reduzindo a fricção arame-tocha e facilitando a alimentabilidade do arame, mas não é suficiente para corrigir uma anomalia séria do arame (oxidação).

Resumo em Inglês:

Abstract The efficacy of a cleaning and lubrication kit for welding wires was analysed in relation to the wire feedability in MIG/MAG process. Comparative bead-on-plate welds on flat position were carried out, using different contact tips, as well as different wire surface conditions (normal and non-conforming, oxidized and contaminated with debris). A dedicated system, consisting of a load cell assisted by a voltage drop sensor for the contact tip, was used to qualify the feedability. The effectiveness of the kit was verified by the variation of the contact tip electric resistance and the feeding force, as well as by the visual appearance of the wire without arc . The “kit” showed to be effective, reducing the feeding force without increasing the electrical resistance of the contact tip. However, it was not effective when applied over oxidized wires. It is concluded that the kit is effective in cases where the wire is in normal use or only contaminated with debris, reducing the wire-torch friction and facilitating wire feedability, but it is not sufficient to correct serious anomalies of the wire (oxidation).

Resumo em Português:

Resumo Encontram-se muitos exemplos na literatura onde se faz suposições relativas às tensões residuais que raramente são confirmadas na prática. Para validar esse enunciado, neste trabalho é apresentada uma visão crítica sobre o assunto através de uma revisão bibliográfica. Verificou-se uma série de resultados antagônicos quando pesquisadores tentaram, tanto experimentalmente, como por simulação, definir, quantificar, ou mesmo qualificar, o efeito separado de cada fator sobre a geração de tensões residuais. Concluiu-se que a razão para tal seria a falta de uma visão holística para estudar o assunto. Por isto, é proposto um diagrama que lista e classifica os fatores governantes na geração de tensões residuais como independentes e secundários, visando facilitar o entendimento do efeito de cada fator. Verificou-se também uma não harmonização, tanto na simbologia, como na terminologia, dos eixos e componentes das tensões residuais nas publicações. Dessa forma, se apresenta também uma proposta de simbologia e terminologia, com a intenção de facilitar a compreensão e transportabilidade de resultados. Espera-se, assim, ter este trabalho contribuído para um melhor entendimento das razões para que as suposições da literatura nem sempre sejam confirmadas na prática

Resumo em Inglês:

Abstract There are several examples in current literature where assumptions regarding residual stresses are made, yet rarely confirmed in practice. To validate this statement, this work presents a critical view on the subject through a bibliographic review. A series of conflicting results were found when researchers attempted, both experimentally and by simulation, to define, quantify, or even qualify, the individual effect of each factor on residual stress generation. It was concluded that the reason for this would be the lack of a holistic view to study the subject. Therefore, a diagram is proposed, which lists and classifies as primary and secondary the governing factors related to the generation of residual stresses, to facilitate the understanding of the effect of each factor. It was also observed a lack of harmonization in publications, both in symbology and in terminology, of the residual stress axes and components. Therefore, a symbology and terminology proposal, with the intention of facilitating the comprehension and transportability of results, is presented. Eventually, from this work is therefore expected a better understanding of the reasons for the literature assumptions to be not always confirmed in practice.

Resumo em Português:

Resumo Aços classificados segundo a norma do American Petroleum Institute (API) enfrentam o problema de trincamento a frio decorrente da soldagem. Neste trabalho foi estudado, por meio do ensaio de implante, o efeito da resistência mecânica do metal de solda sobre a susceptibilidade de um aço API-5L-X70 ao trincamento pelo hidrogênio. As soldas foram realizadas com dispositivo de soldagem por gravidade, usando-se dois eletrodos celulósicos, AWS-E6010 e AWS-E8010. O hidrogênio difusível dos eletrodos foi determinado por cromatografia gasosa. Como resultado do ensaio de implante, observou-se uma tendência maior à fissuração quando foi utilizado o eletrodo AWS-E6010. Isso pode ser relacionado à menor resistência mecânica apresentada pela solda resultante do mesmo e ao fato de o eletrodo ser menos ligado. Assim, o metal de solda pode ter se transformado a temperaturas mais elevadas, o que levou a uma maior migração do hidrogênio para a ZTA. Observou-se, ainda, que mesmo as soldas que não falharam no ensaio apresentaram trincas. Isso pode ser devido às condições de resfriamento do cordão que levaram ao aparecimento ilhas com estruturas frágeis e susceptíveis ao trincamento. Para as menores cargas usadas (0,8.σe), contudo, estas trincas não atingiram um tamanho crítico para a ruptura final do pino sendo ensaiado.

Resumo em Inglês:

Abstract Steels classified according to the American Petroleum Institute (API) standard face the problem of cold cracking due to welding. In this work, the effect of the mechanical resistance of the weld metal on the susceptibility of an API-5L-X70 steel to the cracking by hydrogen was studied, through the implant test. The welds were made with gravity welding device, using cellulosic electrodes, AWS-E6010 and AWS-E8010. The diffusible hydrogen of the electrodes was determined by gas chromatography. As a result of the implant test, a greater cracking tendency was observed when the AWS-E6010 electrode was used. This can be related to the lower mechanical resistance presented by its weld metal and also to the fact that the electrode is less chemically bonded. Thus, the weld metal may have been transformed in higher temperatures, which led to a greater migration of the hydrogen to the HAZ. It was also observed that, even welds that didn’t fail showed a big amount of cracks. This may be due to the cooling condition of the weld bead, which led to the appearance of brittle and susceptible cracking microstructures. For the smaller loads used (0,8.σe), however, these cracks did not reach a critical size for the final break of the specimen test being tested.