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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/45050
ORCID: | ![]() |
Document type: | Tese |
Access type: | Acesso Aberto |
Title: | Avaliação numérica-experimental do alívio de tensões residuais de soldagem por vibração e tratamento térmico |
Alternate title (s): | Numerical-experimental evaluation of welding residual stresses relief through vibration and heat treatment |
Author: | Serrati, Douglas Silva Marques |
First Advisor: | Vilarinho, Louriel Oliveira |
Second Counselor: | Araujo, Douglas Bezerra de |
First member of the Committee: | Vilarinho, Louriel Oliveira |
Second member of the Committee: | Araujo, Douglas Bezerra de |
Third member of the Committee: | Silva, Cleiton Carvalho |
Fourth member of the Committee: | Bose Filho, Waldek Wladimir |
Fifth member of the Committee: | Teixeira, Paulo Roberto de Freitas |
Summary: | Durante o processo de soldagem, devido ao elevado aporte térmico, é observada a ocorrência de dilatações e contrações não uniformes no metal base. Estas resultam em esforços internos no material, conhecidos como tensões residuais, que permanecem mesmo após a conclusão do processo. A depender da intensidade destas tensões residuais, podem surgir complicações que comprometam o desempenho adequado do componente soldado. Para aliviar as tensões residuais, entre diversos métodos existentes, neste trabalho são abordados o tratamento térmico, que é amplamente normatizado e considerado o método mais eficiente para essa finalidade, e o tratamento vibracional, cuja aplicação ainda é limitada devido à escassez de estudos e normas. Além de explorar experimentalmente o alívio de tensões residuais, o objetivo deste estudo é também desenvolver simulações numéricas dos processos envolvidos, uma vez que estas foram utilizadas em 40,3 % dos estudos sobre a soldagem publicados em 2023. Assim, foram conduzidas medições pelo método do furo-cego para avaliar as tensões residuais de soldagem e constatou-se que, ao realizar o tratamento térmico, houve uma redução máxima de 84,9 % em um dos pontos de medição. Já com o tratamento vibracional, foi observado uma redução máxima de 25,1 %. Todas as simulações numéricas desenvolvidas, e suas respectivas metodologias, estão corretas e foram validadas experimentalmente. Além das tensões residuais, são realizados ensaios não-destrutivos e, também, avaliadas as propriedades mecânicas e as distorções utilizando um escâner 3D°. Conclui-se que o tratamento vibracional para alívio de tensões é um método alternativo ao tradicional tratamento térmico, e seu emprego ocorre em situações em que não é exigida redução expressiva das tensões residuais. |
Abstract: | During the welding process, due to the high thermal input, non-uniform expansions and contractions are observed in the base metal. These result in internal stresses in the material, known as residual stresses, which remain even after the completion of the process. Depending on the intensity of these residual stresses, complications may arise that compromise the proper performance of the welded component. To relieve residual stresses, among various existing methods, this work addresses thermal treatment, which is widely standardized and considered the most commonly used method for this purpose, and vibrational treatment, whose application is still limited due to the scarcity of studies and standards. In addition to experimentally exploring the relief of residual stresses, the objective of this study is to develop numerical simulations of the involved processes, as these were used in 38.7 % of the welding studies published in 2022. Thus, measurements were conducted using the blind-hole method to assess welding residual stresses, and it was found that by performing the thermal treatment, there was a maximum reduction of 84.9 % at one of the measurement points. With the vibrational treatment, a reduction of 25.1 % was observed. All numerical simulations developed, along with their respective methodologies, are correct and have been experimentally validated. In addition to residual stresses, non-destructive tests are performed, and mechanical properties and distortions are also evaluated using a 3D scanner. It is concluded that vibrational stress relief treatment is an alternative method to traditional heat treatment, and its use occurs in situations where significant reduction of residual stresses is not required. |
Keywords: | Tensões residuais Distorções Ensaios Mecânicos Simulação Soldagem Alívio de tensões |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO |
Subject: | Engenharia Mecânica Tensões residuais Soldagem Metais - Tratamento térmico |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica |
Quote: | SERRATI, Douglas Silva Marques. Avaliação numérica-experimental do alívio de tensões residuais de soldagem por vibração e tratamento térmico.2024. 101 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2024.263 |
Document identifier: | http://doi.org/10.14393/ufu.te.2024.263 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/45050 |
Date of defense: | 22-Mar-2024 |
Sustainable Development Goals SDGs: | ODS::ODS 8. Trabalho decente e crescimento econômico - Promover o crescimento econômico sustentado, inclusivo e sustentável, emprego pleno e produtivo, e trabalho decente para todos. ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação. ODS::ODS 12. Consumo e produção responsáveis - Assegurar padrões de produção e de consumo sustentáveis. |
Appears in Collections: | TESE - Engenharia Mecânica |
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Avaliacao Numerica-Experimental do Alivio de Tensoes Residuais de Soldagem por Vibracao e Tratamento Termico.pdf | Tese | 6.59 MB | Adobe PDF | ![]() View/Open |
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Simulacao-Estrutural-TTAT-_-Acelerado.mpeg | Simulação Estrutural do Tratamento Térmico | 12.43 MB | MPEG | View/Open |
Simulacao-Estrutural-VSR.mpeg | Simulação Estrutural do Tratamento Vibracional | 47.36 MB | MPEG | View/Open |
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