Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/45050
ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-1020-8388
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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Simulacao-Termica-Soldagem-_-Acelerado.mpegSimulação Térmica de Soldagem11.48 MBMPEGView/Open
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