Projeto e desenvolvimento de células robotizadas para soldadura e cladding

A utilização de equipamentos robóticos para o processo de soldadura por arco elétrico teve um forte crescimento nas décadas de 80 e 90, altura em que o custo e fiabilidade da tecnologia passou a permitir a integração de robôs em linhas de produção ou em células de fabrico. Depressa cresceram as exigências de uma produção com qualidade repetitiva e facilmente ajustável, e as restrições ao uso de processos manuais ou de tecnologias com pouca flexibilidade. Desde o início do século XXI que a renovação de uma estação de fabrico de peças soldadas para produção em série, especialmente no setor automóvel, parece forçada à integração de robôs industriais, que assim se tornaram símbolos de produtividade. A KAMAZ encontra-se atualmente a renovar alguns dos seus processos de fabrico, incluindo as áreas de soldadura por arco ou cladding. Esta Dissertação aborda o trabalho elaborado, depois de contratualizada com a ABB Rússia a instalação de novas células de fabrico robotizado nesta empresa. Este projeto tem início com o levantamento das necessidades, a verificação do processo existente, e a procura da solução tecnológica que se adapte a essas condições e cumpra os requisitos acordados. São realizadas modelações e simulações off-line em 3D, usando o software RobotStudio da ABB, que permitiram testar cada solução e analisar a sua adequação e viabilidade. Para maior garantia de se obter a qualidade esperada na fusão e deposição do material por processo com arco elétrico revestido a gás, foram realizados testes reais utilizando equipamento robótico em condições baseadas nos testes feitos no ambiente virtual. Por último, são ajustadas as localizações dos postos de trabalho ao layout existente e é feito o balanceamento do tempo de operação manual com o tempo do processo robotizado. Este projeto de Tese termina com a aceitação do cliente para a solução encontrada e para os resultados dos testes reais de ambos os processos.

Estudo de avaliação de emissões de nanopartículas na soldadura por fricção linear de ligas de alumínio

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Influência dos Ciclos Térmicos na Soldadura do Aço GRAU 91- SA213 T91 / SA 335 P91

A indústria metalomecânica nacional possui uma larga tradição no fabrico de equipamentos de elevada qualidade nas mais diversas vertentes. Seja em moldes, colunas de geradores de energia eólica, torres de telecomunicações, equipamento para a agropecuária, básculas de camiões ou simplesmente em silos, a indústria metalomecânica portuguesa é reconhecida internacionalmente pela sua competitividade e qualidade. Sectores como o da maquinagem, estampagem e soldadura mantêm viva a economia nacional, exportando produtos e serviços de engenharia que são largamente reconhecidos pelas empresas estrangeiras, tanto na Europa como em África e na América. O sector da construção soldada teve sempre uma forte tradição no nosso país, conhecendo um novo impulso com o fabrico de estruturas metálicas para geradores de energia eólica e torres de telecomunicações. Atualmente esta indústria mantém viva a sua atividade devido a um forte ’know-how’ nesta matéria e a uma qualidade invejável. Apesar do forte ‘know-how’ já existente, esta indústria está constantemente a ser solicitada para novos desafios, passando pela necessidade da aplicação de novos materiais os quais trazem sempre requisitos específicos aos processos, necessitando ser estudados com pormenor. Este estudo baseia-se na necessidade de uma empresa industrial portuguesa precisar de realizar equipamentos em construção soldada com base em aço do tipo Cr-Mo, grau 91, cuja soldadura é tradicionalmente bastante complicada. A realização dos adequados tratamentos ao material, quer antes, quer depois da soldadura, são a garantia de que a qualidade final do produto atinge os níveis exigidos pelos clientes. Assim, o presente estudo, com uma forte componente experimental, permitiu determinar com sucesso quais as melhores condições para o ciclo térmico na soldadura que podem ser aplicadas a esta liga, para que os resultados obtidos possam exibir a qualidade desejada.

Reposição de espessura por soldadura em tubos de paredes de água de caldeiras de recuperação química

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia da Soldadura

Determinação das tensões residuais e deformações resultantes do processo de soldadura TIG através do método dos elementos finitos

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Soldadura por fricção linear assistida por corrente elétrica

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Avaliação de emissões de nanopartículas resultantes do processo de soldadura MAG.

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia da Soldadura

Concepção e teste de eléctrodos para pacemaker de estimulação diafragmática

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Soldadura por fricção linear assistida por corrente eléctrica das ligas AA 6082-T6 a Ti6Al4V

A ligação dissimilar de ligas de alumínio a ligas de titânio tem elevado potencial para aplicações nas indústrias aeroespacial, automóvel e naval, devido à sua baixa razão peso/resistência mecânica. Contudo, soldar ligas de alumínio a ligas de titânio apresenta-se como um grande desafio, principalmente devido à formação de fases intermetálicas frágeis que têm um efeito negativo nas propriedades mecânicas da junta. Neste estudo, foram realizadas ligações dissimilares das ligas AA6082-T6 a Ti6Al4V, por Fricção Linear assistida por Corrente Eléctrica. Para a utilização de corrente eléctrica na Soldadura por Fricção Linear foram desenvolvidas, produzidas e testadas duas novas ferramentas. A estrutura da ligação foi analisada, por microscopia óptica e electrónica de varrimento. Controlando os parâmetros de soldadura foi possível obter soldaduras topo a topo e sobrepostas com um bom aspecto superficial e com continuidade metálica na interface. Nas ligações topo-a-topo observaram-se defeitos na raiz do cordão. As estruturas na zona soldada dependem fortemente da posição do pino em relação à interface. O uso da corrente eléctrica permitiu reduzir os defeitos na raiz, como vazios e falta de ligação na mesma, sem afectar as características metalúrgicas da interface. A utilização da corrente eléctrica permite aumentar a viscoplasticidade do material e facilitar a deformação plástica à volta do pino.

Desenvolvimento experimental e simulação numérica em soldadura por fricção linear assistida por corrente elétrica

A soldadura por fricção linear (SFL) é um processo de ligação no estado sólido com capacidade para soldar materiais dissimilares e ligas metálicas de baixa soldabilidade. Contudo, nas juntas soldadas com uma configuração topo-a-topo é possível o aparecimento de defeitos na raiz do cordão, nomeadamente, de falta de penetração e de alinhamentos de óxidos. Estes defeitos são responsáveis pela diminuição da resistência mecânica das juntas, sobretudo quando sujeitas a esforços de fadiga. Existem variantes do processo para eliminar este tipo de defeitos, no entanto, verificam-se algumas dificuldades tecnológicas e a competitividade do processo é afetada. No âmbito deste trabalho desenvolveu-se uma variante do processo designado soldadura por fricção linear assistida por corrente elétrica (SFLAE). Esta variante consiste em introduzir uma corrente elétrica de elevada intensidade na zona da raiz do cordão, por forma a que o calor gerado por efeito de Joule aqueça o material e aumente o fluxo visco-plástico nessa zona, tendo em vista atenuar ou eliminar os defeitos na raiz. Foram concebidas e produzidas ferramentas de SFL dedicadas, melhorado um modelo analítico do processo, realizadas simulações numéricas para permitir compreender alguns fenómenos físicos envolvidos no processo, e realizados ensaios experimentais de validação. A análise aos cordões permitiu observar uma diminuição da espessura dos defeitos na raiz em três ensaios realizados na liga AA1100 e AA6084-T6 usando intensidades de corrente de 300 A. Dos resultados de microdureza e de medição de condutividade elétrica é possível concluir que a microestrutura do material não é significativamente alterada pela passagem de corrente elétrica.

Design e fabrico de novos eléctrodos impressos em papel para desenvolvimento de biossensores enzimáticos com aplicações biomédicas

Num mundo em crescente evolução é necessário tentar melhorar as condições de saúde global. Um factor importante para a prevenção e tratamento de doenças é o seu correcto diagnóstico. Uma vez que nem todos os países têm a mesma capacidade económica, existe a necessidade de se criar testes rápidos e baratos que possam ser acessíveis no mundo inteiro. Os point-of-care tests, como é o caso dos biossensores de glucose vastamente utilizados na monitorização da diabetes, apresentam uma solução para este problema. Os biossensores impressos em papel, em particular, são uma ferramenta que pode vir a ser muito útil na construção destes testes rápidos tornando-os mais “amigos do ambiente” e reduzindo os seus custos. O objectivo deste trabalho foi desenvolver biossensores enzimáticos, de segunda geração, impressos em papel e baseados na enzima glucose oxidase, para a detecção da glucose. Inicialmente foi feito um estudo de possíveis mediadores a utilizar, tendo-se escolhido o ferroceno por apresentar um limite de detecção adequado, ter apresentado um valor de potencial de redução relativamente baixo, 0.232 V vs pseudo ref. Ag/AgCl, ser um composto fácil de obter e com custos reduzidos. Os dispositivos baseiam-se em canais microfluídicos, eléctrodos e ligações eléctricas fabricadas em substrato de papel, utilizando as técnicas de impressão a cera, screen printing e inkjet printing. O circuito constituinte destes dispositivos foi feito recorrendo a tintas condutoras, sendo que, à tinta utilizada para o eléctrodo de trabalho foi incorporado o ferroceno. Sobre o eléctrodo de trabalho foi impressa glucose oxidase, utilizando a técnica de inkjet printing. Os eléctrodos fabricados apresentaram resposta à glucose, muito embora com baixa reprodutibilidade, podendo esta ser causada pela falta de controlo na preparação dos mesmos (manufactura manual e variabilidade da viscosidade da pasta usada no eléctrodo de trabalho). A técnica de inkjet printing em enzimas é ainda muito recente, existindo ainda alguns aspectos, como o seu efeito na actividade da enzima, que não foram avaliados neste projecto, mas que no futuro deverão ser estudados. Podemos concluir que, os eléctrodos deram uma resposta electroquímica consistente à adição de glucose, 8 mM- 30 mM, sendo que os mesmos foram reconhecidos no glucómetro comercial TRUETrackTM blood glucometer; no entanto, os valores de corrente dos dispositivos estavam abaixo do limite de detecção do instrumento.

Caracterização da resistência dinâmica na soldadura por resistência por pontos de varões de aço A500EL

A soldadura por resistência por pontos (SRP) é um processo que está implementado num campo diversificado de indústrias e envolve uma vasta gama de materiais, sendo um dos processos mais usados na ligação de chapas de metais. Existe uma vasta bibliografia deste processo relativamente à sua aplicação em chapas, contudo é praticamente inexistente em relação à aplicação em varões. A indústria de redes eletrossoldadas é uma das áreas onde este processo de soldadura é empregue em varões. A SRP é um processo extremamente rápido e a sua monitorização é muito importante para estimar a qualidade da soldadura. A monitorização da resistência dinâmica é uma das formas mais fidedignas de monitorizar o processo. A parte experimental deste trabalho foi conduzida em ambiente industrial, na Codimetal Industries, SA. Neste estudo foram soldados varões de aço A500 EL com diâmetros de 6 mm e 8 mm onde se variou a intensidade da corrente e força de aperto por forma a analisar a variação da resistência dinâmica em função da força de aperto no processo de soldadura por resistência por pontos na produção de redes eletrossoldadas. Os resultados deste trabalho constituem um contributo para a consolidação do conhecimento nesta área específica, pela verificação e quantificação da importância da relação entre a resistência dinâmica e a força de aperto. Com efeito, a resistência dinâmica tende a diminuir com o aumento da força de aperto e da intensidade de corrente. Verificou-se ainda que a área deformada tende a aumentar com o aumento do número de ciclos de soldadura, com a intensidade da corrente e com a força de aperto, e que maiores deformações nos varões conduzem a menores resistências dinâmicas. O diâmetro dos varões é também um factor determinante na análise da influência dos parâmetros de soldadura por resistência por pontos na qualidade da soldadura. Finalmente concluiu-se que o comportamento das curvas de resistência dinâmica é diferente na soldadura de varões quando comparado com as das chapas.

Correlação entre macro e nanopartículas emitidas em fumos de soldadura MAG de aços inoxidáveis com diferentes gases de protecção

A soldadura é o processo mais utilizado na ligação de materiais. Os efeitos na saúde dos trabalhadores expostos a fumos de soldadura estão normalmente associados a danos pulmonares agudos e crónicos, mas também a outras condições médicas e doenças. O principal objectivo deste estudo foi correlacionar as emissões de macro e nanopartículas libertadas durante o processo de soldadura MIG/MAG de aços inoxidáveis com diferentes gases de protecção. Usando diferentes misturas gasosas utilizadas industrialmente com diferentes entregas térmicas, determinaram-se taxas de formação de fumos e áreas superficiais de nanopartículas com capaciade de deposição alveolar por volume pulmonar. Verificou-se como os diferentes modos de transferências e tipos de protecção gasosa, em particular, a percentagem de elementos activos na composição química do gás, afectam a quantidade de fumos gerados bem como a existência de nanopartículas com uma elevada capacidade de deposição alveolar. O modo de transferência por spray apresenta sempre valores superiores de área de superfície das partículas por volume pulmonar, ao contrário da taxa de formação de fumos. A mistura 82% Ar + 18% gera maiores emissões de nanopartículas bem como de fumos formados. A extracção na fonte e a regeneração do ar ambiente são a solução mais segura e eficiente de controlo das emissões de macro e nanopartículas em soldadura.

Impacto do azoto no processo de soldadura reflow

Dissertação de mestrado em Engenharia Industrial (área de especialização em Qualidade, Segurança e Manutenção)

Estudo prospectivo e randomizado de pacientes tratados com e sem stents revestidos com carbeto de silício amorfo para a prevenção da reestenose coronariana. Avaliação ultra-sonográfica

OBJETIVO: A reestenose intra-stent é a maior limitação das intervenções coronárias percutâneas. O carbeto de silício amorfo (SiC-a), substância antitrombótica e antiinflamatória capaz de reduzir a deposição de fibrina, plaquetas e leucócitos sobre o stent, apresenta potencial de prevenir a hiperplasia neo-intimal e a reestenose. MÉTODOS: Estudo prospectivo, randomizado e tipo rótulo aberto comparando pacientes com doença coronariana tratados com e sem stents revestidos com o SiC-a, utilizando a angiografia quantitativa e o ultra-som intracoronário. Foram incluídos 100 pacientes (50 em cada grupo) a fim de mensurar o volume de hiperplasia neo-intimal intra-stent/extremidades. Como os stents comparados apresentavam extensões diferentes, o volume de hiperplasia foi analisado em valores absolutos (por paciente) e relativos (por milímetro de extensão do stent). Avaliaram-se ainda os eventos cardíacos maiores e os resultados da angiografia quantitativa. RESULTADOS: Os grupos apresentaram características de base semelhantes. Todos os pacientes foram tratados com sucesso. No 6° mês de evolução foram reestudados 94% dos casos dos dois grupos, obtendo-se ultra-som em 92%. O volume de hiperplasia neo-intimal absoluto foi significativamente maior nos tratados com os stents revestidos (51.2 DP 18.8 mm³ vs 41.9 DP 16.4 mm³; p=0.014), porém o relativo foi semelhante (2.9 DP 1.0 mm³/mm stent vs 2.5 DP 0.9 mm³/mm stent; p=0.108). A obstrução volumétrica da luz também foi similar (36.4 DP 11.1% vs 37.9 DP 10.9%; p=0.505). O diâmetro mínimo da luz (1.9 DP 0.7 mm vs 1.8 DO 0.6 mm; p=0.552), a reestenose (19.1% vs 17%; p>0.999) e a revascularização do vaso-alvo (16% vs 14%; p>0.999) não diferiram. CONCLUSÃO: Os stents revestidos apresentaram resultados clínicos, angiográficos e ultra-sonográficos similares aos controles.