Publicação: Uma visão holística da geração de tensões residuais em soldagem a arco e da medição por difração de raio X
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO::PROCESSOS DE FABRICACAO, SELECAO ECONOMICA
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Resumo
As tensões térmicas causadas por aquecimento e resfriamento não uniforme de um pequeno
volume de metal dão origem às tensões residuais em soldagem. Tensões residuais são um dos
principais problemas relacionados à fabricação de componentes metálicos onde se envolve
processos de soldagem. Apesar de crescimento constante das técnicas computacionais, ainda há
necessidade de trabalhos experimentais voltados para estabelecer princípios gerais de relação
causa-efeito na geração de tensões residuais. Entretanto, há uma grande discordância na literatura
entre resultados experimentais. Um das prováveis razoes seria a dificuldade de identificar e
discretizar o efeito de cada variável que governa o fenômeno.
O objetivo do presente trabalho foi propor uma abordagem metodológica para se conseguir
avaliar de maneira isolada, porém sob uma visão holística, a influência dos fatores envolvidos na
geração de tensões residuais e, em seguida, fazer a própria avaliação experimental dos mesmos
através da Difração de Raio X (DRX). Inicialmente se propôs um diagrama em que se classifica
os fatores que influenciam a geração de tensão térmica em diferentes níveis (efeito primário e
secundário). Em seguida, uma metodologia original para se avaliar a influência de fatores
primários (volume de metal aquecido e transformação metalúrgica) sobre a geração de tensões
residuais foi aplicada e avaliada. Avaliou-se, também, de maneira sistemática todo o processo de
medição das tensões residuais por DRX e se propôs uma série de recomendações para medição.
A metodologia proposta mostrou ser capaz de demonstrar que a energia de soldagem não
é um parâmetro primário, ou seja, capaz de governar diretamente a geração de tensões residuais
em aço avaliado. A avalição sistemática do processo de medição das tensões residuais por DRX
demonstrou que é necessário quantificar o estado prévio das TR contidas na chapa antes de efetuar
uma soldagem para se chegar a resultados mais confiáveis, mas esta abordagem só dever ser feita
em regiões em que o aquecimento do metal é abaixo da sua transformação metalúrgica. Além
disso, demonstrou-se que a restrição da chapa tem influência sobre evolução temporal das tensões
residuais e que é uma boa prática usar uma fixação rígida para garantir a qualidade dos resultados.
Abstract
Thermal stresses caused by heating and non-uniform cooling of a small volume of metal
give rise to residual stresses in welding. Residual stresses are one of the main problems related to
the manufacture of metal components where welding processes are involved. Despite constant
growth of computational techniques, there is still a need for experimental work aimed at
establishing general principles of cause and effect relationship in the generation of residual
stresses. However, there is great disagreement in the literature among experimental results. One of
the likely reasons would be the difficulty of identifying and discretizing the effect of each variable
that governs the phenomenon.
The objective of the present work was to propose a methodological approach to be able to
evaluate in an isolated way, but under a holistic view, the influence of the factors involved in the
generation of residual stresses and then to make the own experimental evaluation of the same
through the Diffraction of X-ray (XRD). Initially, a diagram was proposed to classify the factors
that influence the generation of thermal stress at different levels (primary and secondary effects).
Then, an original methodology to evaluate the influence of primary factors (heated metal volume
and metallurgical transformation) on the generation of residual stresses was applied and evaluated.
The whole process of measuring residual stresses by XRD was also systematically evaluated and
a series of recommendations were proposed.
The proposed methodology showed to be able to demonstrate that the welding energy is
not a primary parameter, that is, able to govern directly the generation of residual stresses in steel
evaluated. The systematic evaluation of the process of measurement of residual stresses by XRD
has shown that it is necessary to quantify the previous state of the RT contained in the sheet before
welding to obtain more reliable results, but this approach should only be done in regions where
the metal heating is below its metallurgical transformation. In addition, it has been shown that
sheet restraint influences the temporal evolution of residual stresses and that it is good practice to
use a rigid fixation to ensure the quality of the results.
Palavras-chave
Tensão residual, Soldagem a arco, Difração de Raio X, Residual stress, Arc welding, X-ray diffraction
Citação
MISHCHENKO, Andrii. Uma visão holística da geração de tensões residuais em soldagem a arco e da medição por difração de raio X. 2018. 200 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2019.9
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