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Soldagem & Inspeção
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ISSN (Print) 0104-9224 - ISSN (Online) 1980-6973
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  • Operational Parameters Optimization of FCAW Welding Process for Hardfacing
           Applications

    • Abstract: 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.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.
       
  • Use of Low Cost Vision System for Monitoring Distortions During Multilayer
           Deposition in GMAW Welding Process

    • Abstract: 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.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.
       
  • Errata: Influência do Regime Transiente Sobre a Microdureza e
           Microestrutura nos Aços ASTM-A36 e SAE-1045 Soldados pelo Processo MAG

    • Abstract: 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.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.
       
  • Erratum: Analysis of Interlayer Idle Time as a Temperature Control
           Technique in Additive Manufacturing of Thick Walls by Means of CMT and CMT
           Pulse Welding Processes

    • Abstract: 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.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.
       
  • Microstructural and Crystallographic Analysis of the Charpy-V Impact
           Specimens Fracture of Simulated Coarse Grain HAZ Region of TMCP Steel

    • Abstract: 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.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
       
  • Analysis of Negative Polarity Parameters of the MAG-VP Process on Angular
           Distortions

    • Abstract: 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% 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%.
       
  • Evaluation of Magnetic Field Generation in MIG/MAG Welding in Conventional
           and Controlled Short Circuit Mode

    • Abstract: 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.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.
       
  • Hybrid Friction Stir Welding Process with Plasma-assisted of 5052 H34
           Aluminum Alloy and SAE 1020 Steel: Analysis of Mechanical Strength, Tool
           Wear and Welding Stresses

    • Abstract: 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.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.
       
  • Addition of TiO2, CaCO3 and CaF2 as a Flux of Tubular Wire Applied for TiC
           In-situ Reaction

    • Abstract: 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.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.
       
  • Brazing of Martensitic Stainless Steels Using Nickel Based Paste in Vacum
           Furnace

    • Abstract: 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.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.
       
  • Effect of Heat Input and Number of Passes on Microstructural Evolution of
           Duplex Stainless Steel Overlay Welds

    • Abstract: 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.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.
       
  • Influence of Heat Input on the Characteristics and Properties of AISI 316
           and AISI 316L Steels Weld Beads

    • Abstract: 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.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.
       
  • Tribocorrosion of Similar and Dissimilar Welded Joints Using a Martensitic
           Steel and a SAE 1010 Steel: a Preliminary Study

    • Abstract: 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.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.
       
  • Residual stress analysis using CPD method in ASTM A131 AH36 steel
           multipass welding by SMAW and FCAW processes

    • Abstract: 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.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.
       
  • Co-based Superalloy (Stellite 6) Powder with Added Nanoparticles to be
           Molten by PTA

    • Abstract: 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.
       
  • Nitrogen Addition to the Shielding Gas for Welding Hyper-duplex Stainless
           Steel

    • Abstract: 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%.
       
  • Effect of Laser Remelting on Tribological Performance of Ni-Cr-B-Si
           Coatings Deposited by Laser Metal Deposition

    • Abstract: 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.
       
  • Statistical Analysis in GTAW Welding Application Using Full Factorial
           Design Experiment

    • Abstract: 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.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.
       
  • Application of Controlled Magnetic Oscillation to the GMAW Arc, Following
           Lissajous Patterns as a Weaving Forming the Bead, to Promote Oriented
           Distribution of Heat and Mass During the Welding Process

    • Abstract: 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.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.
       
  • Analysis of Interlayer Idle Time as a Temperature Control Technique in
           Additive Manufacturing of Thick Walls by Means of CMT and CMT Pulse
           Welding Processes

    • Abstract: 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 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.
       
  • Effects of Active Flux on GMAW Welding Applied to a Steel AISI/SAE 1020

    • Abstract: 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. 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.
       
 
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