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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: O efeito da espessura da chapa sobre a qualidade do reparo por atrito
Other Titles: The effect of plate thickness on the friction hydro pillar processing quality
metadata.dc.creator: Gontijo, Márcio Ferreira
metadata.dc.contributor.advisor1: Franco, Sinésio Domingues
metadata.dc.contributor.referee1: Raslan, Alberto Arnaldo
metadata.dc.contributor.referee2: Goncalves, Rafael Ariza
metadata.dc.contributor.referee3: Silva, Flávio José da
metadata.dc.description.resumo: O reparo por atrito (em inglês Friction Hydro Pillar Processing FHPP) é um processo de soldagem no estado sólido surgido na década de 1990. Neste caso, um pino é colocado em rotação e pressionado contra um furo. Com este método é possível reparar defeitos nas estruturas através de uma sequência de pinos soldados ao longo do mesmo. Para isso deve haver uma sobreposição de reparos de modo a preencher todo o defeito. Esta técnica tem potencial para reparar estruturas de aço das indústrias offshore, uma vez que o processo reduz fortemente a fragilidade pelo hidrogênio e a porosidade. Neste trabalho foram investigados os efeitos da espessura da chapa na qualidade do reparo por atrito. Para isso foram realizados ensaios em chapas de aço com três espessuras (25,4, 38,1 e 50,8 mm), duas intensidades de forças axiais (60 kN e 120 kN) e duas velocidades de rotação (1400 rpm e 1700 rpm). Os materiais utilizados foram aço ASTM A36 para os blocos e aço ABNT 1010 para os pinos. As geometrias dos pinos e dos blocos tiveram como referência trabalhos desenvolvidos no próprio Laboratório de Tecnologia em Atrito e Desgaste (LTAD). Para determinar as dimensões dos blocos foi feita simulação em elementos finitos, definindo com isso que, a única variável a influenciar na condução de calor fosse às espessuras dos blocos O equipamento utilizado nos ensaios de reparo foi a Unidade de Processamento de Pinos por Atrito 3 (UPPA 3), desenvolvido pela equipe do LTAD. A Unidade é equipada com sistema de controle e aquisição de dados que permite trabalhar com parâmetros prefixados de ensaio, controlar todo o processo e traçar gráficos da variação dos parâmetros em tempo real de ensaio. Os parâmetros de ensaio são: força axial, rotação, comprimento de queima, força de forjamento e tempo de forjamento. Para interpretar o efeito da espessura da chapa no processamento de pinos por atrito é necessário conhecer a temperatura durante o processamento. Para isso foram especificados termopares compatíveis com as temperaturas obtidas, construída uma placa com componentes eletrônicos para soldar o termopar no bloco, num ponto o mais próximo possível da região de aquecimento e desenvolvido pelos técnicos do LTAD um programa computacional para a aquisição de temperatura. Após os ensaios foram feitas análises metalográficas e medição de dureza nos blocos para avaliar a qualidade dos reparos e verificar a influencia da espessura. Não foram detectadas falhas de preenchimento indicando que os parâmetros de ensaio escolhidos foram adequados. A verificação da influência do efeito das espessuras das chapas sobre a qualidade do reparo por atrito foi prejudicada em virtude de variações de composição química ao longo da seção transversal das chapas, mas em locais onde os carbonos equivalentes são próximos pôdese verificar o efeito da espessura. Foi observado que nas chapas com maiores espessuras, houve maiores velocidades de resfriamento e maiores valores de dureza.
Abstract: The Friction Hydro Pillar Processing is friction welding process introduced in the early 90s. It is a solid-state welding process in which a hole is drilled and filled with a consumable rod of the same material. This method is capable of repairing long structure defects by a number of studs, welded sequentially along the defect, whereby a minimum in overlapping between two consecutive studs is assumed. This is a potential technique to repair steel structures in the offshore industry, since porosity and hydrogen embrittlementare strongly reduced in this process. In this work, the effects of the welded plate on the welding quality were studied. FHPP tests were carried out using steel plates of one, one and half and two inches. The axial stud load was 60 and 120 kN. The stud rotation was 1,400 and 1,700 rpm. Blocks studs and were machined out form ASTM A36 and AISI 1010 steels, respectively. The stud and base geometries were based on previous work conducted in the Laboratory for Friction and Wear Technology (LTAD). The block geometry was determined so that the block dimensions did not have any significant effect on the cooling rate. The welding tests were carried out using a welding system designed and built by LTAD. The unit consists of a hydraulic unit, a welding head and a control system. The unit is able to acquire and control the whole process according to the selected welding parameters. The main welding parameters are axial force, rotation, burn-off-length, forging force and duration. In order to evaluate the effects of the steel plate thickness on the cooling rate, thermocouples were welded close to the welding interface. The temperature as function of the time during the welding process for different plate thickness was acquired. The microstructure was characterized by using conventional metallographic techniques. The mechanical properties across the interface were evaluated by means hardness profiles. No welding defect was observed in metallographic sections for the selected welding parameters. Analysis of the effects of the welding plate thickness was complicated due to the fact that the selected welding plates showed chemical composition variations along their cross sections. Although, considering the equivalent carbon content it was possible to verify the effects of the plate thickness on the welding quality. It was observed that the higher the steel plate thickness the higher the cooling rate and the hardness.
Keywords: Reparo por atrito
Espessura da chapa
Força axial
Temperatura
Hydro pillar processing
Plate thickness
Axial force
Temperature
Soldagem
Materiais
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Citation: GONTIJO, Márcio Ferreira. The effect of plate thickness on the friction hydro pillar processing quality. 2012. 130 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2012.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14909
Issue Date: 23-Aug-2012
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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