Fatigue Behavior of Weld Repaired AISI 4130 Aeronautic Steel Used in Critical Flight Safety Structures

Since the 1950s, fatigue is the most important project and operational consideration for both civil and military aircrafts. For some aircraft models the most loaded component is one that supports the motor: the Motor Cradle. Because they are considered critical to the flight safety the aeronautic standards are extremely rigorous in manufacturing them by imposing a zero index of defects on the final weld quality (Safe Life), which is 100% inspected by Non-Destructive Testing/NDT. This study has as objective to evaluate the effects of up to four successive TIG welding repairs on the axial fatigue strength of an AISI 4130 steel. Tests were conducted on hot-rolled steel plate specimens, 0.89 mm thick, with load ratio R = 0.1, constant amplitude, at 20 Hz frequency and in room temperature, in accordance with ASTM E466 Standard. The results were related to microhardness and microstructural and geometric changes resulting from welding cycles.

Aplicação de cavacos de titânio para produção de revestimentos resistentes ao desgaste

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Identificação da fase sigma em uma junta soldada pelo processo TIG manual autógeno de um aço hiperduplex SAF 2707HD (UNS S32707) por difração de raios-x.

O aço inoxidável hiperduplex possui alta resistência a corrosão por pite em ambientes contendo cloretos, quando comparado a outros aços inoxidáveis comercialmente conhecidos. Possui boas propriedades mecânicas, com limite de escoamento superior a 700MPa e limite de resistência a tração em torno de 1000MPa. Essas propriedades o tornam muito atrativos para aplicações em ambientes contendo cloretos, e por isso tem tido destaque na indústria de óleo e gás, refinarias, plataformas offshore, etc. A liga hiperduplex é composta por uma estrutura bifásica, contendo proporções aproximadamente iguais de ferrita e austenita. Esse material possui boa soldabilidade, mas por ser termodinamicamente metaestável, em altas temperaturas pode ocorrer a precipitação de fases intermetálicas não desejáveis, o que resulta em perda de propriedades mecânicas e diminuição da resistência a corrosão. A fase sigma tem sido fortemente estudada, pois é comum sua precipitação nos aços inoxidáveis da família duplex durante o procedimento de soldagem se este não for muito bem controlado. A fase sigma precipita preferencialmente na fase ferrítica, devido a maior concentração de Cr e Mo, que são os elementos formadores da fase. A resistência a corrosão é reduzida e as propriedades mecânicas do material são alteradas o tornando frágil devido a presença da fase sigma. É formada entre 600C e 1000C e possui uma estrutura tetragonal complexa. O objetivo do trabalho foi identificar a possível presença da fase sigma na junta soldada do aço inoxidável hiperduplex SAF 2707 HD (UNS S32707) pelo processo TIG autógeno manual através da difração de raios-x. Nessa pesquisa, foram analisadas uma junta soldada do material pelo processo TIG autógeno manual com arco pulsado. Complementando o estudo foram analisadas seis amostras do aço inoxidável superduplex, sendo que cinco amostras sofreram tratamento térmico para a proposital formação da fase sigma. O refinamento do resultado da difração das amostras foi feito utilizando o método de Rietveld no software Topas Academic versão 4.1. O resultado da amostra soldada de hiperduplex apresentou as fases austenita, ferrita e alguns prováveis óxidos. Os resultados das amostras de superduplex tratadas termicamente apresentaram a fase sigma, conforme esperado na pesquisa, e as fases austenita e ferrita.

Relacao entre o angulo da ponta do eletrodo e a geometria do cordao de solda no processo de soldagem tig

No processo de soldagem TIG (Tungstênio Inerte Gás), um dos fatores que influenciam o formato do cordão de solda é o ângulo da extremidade do eletrodo. Para estudar o comportamento do arco elétrico em função da geometria de ponta do eletrodo e suas conseqüências nos cordões de solda, efetuaram-se soldagens sobre corpos de prova sem deposição de material (bead-on-plate) através de parâmetros controlados e a mecanização do processo. Parâmetros tais como vazão do gás, velocidade de avanço da tocha e comprimento do arco foram testados para verificar a atuação em conjunto com o ângulo do eletrodo. Pela análise metalográfica (macrografia) estudaram-se os perfis dos cordões de solda, verificando-se que o ângulo exerce uma influência significativa na característica do arco tensão-corrente, na largura e profundidade de penetração da solda. Para maiores ângulos de extremidade do eletrodo obteve-se aumento na penetração, diminuição da tensão e largura do cordão de solda para uma mesma intensidade de corrente.

Repair Welding Effects on the Bending Fatigue Strength of AISI 4130 Aeronautical Steel used in a Critical to the Flight-Safety Structure

The aim of this study was to analyze the effect of successive TIG (tungsten inert gas) welding repairs on the reverse bending fatigue strength of AISI 4130 steel, which is widely used in components critical to the flight-safety. In order to simulate the abrupt maneuvers, wind bursts, motor vibration and helixes efforts, which generate cyclic bending loadings at the welded joints of a specific aircraft component called motor cradle, experimental reverse bending fatigue tests were carried out on specimens made from hot-rolled steel plate, 1.10 mm (0.043 in) thick, by mean of a SCHENK PWS equipment, with load ratio R = -1, under constant amplitude, at 30 Hz frequency and room temperature. It was observed that the bending fatigue strength decreases after the TIG (Tungsten Inert Gas) welding process application on AISI 4130 steel, with subsequent decrease due to re-welding sequence as well. Microstructural analyses and microhardness measurements on the base material, heat-affected zone (HAZ) and weld metal, as well as the effects of the weld bead geometry on the obtained results, have complemented this study.

Effects of several TIG weld repairs on the axial fatigue strength of AISI 4130 aeronautical steel-welded joints

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Estudo Comparativo de Juntas Soldadas a TIG e Laser Empregando-se Ti com Pureza Comercial Utilizado em Prótese sobre Implantes

Welding in the dentistry has been used for great part of the specialized dentist-surgeons in the implants area to solve prosthesis supported by implant adaptation problems. The development of new equipments Laser and TIG allowed a larger use of these processes in the prosthesis production. In this work, it was studied welded joints made by Laser and TIG, using commercial purity titanium, cpTi, applied in prosthesis supported by implants. The weld characterizations were carried out by light microscopy, EDS_elementary mapping, microhardness and tensile test. Through metallographic characterization, the weld bead presented a martensitic microstructure in the Laser welding process, originated from shear provoked by deformations in the lattice. This caused structural changes of the transformed area, which determines a fine plate-like morphology. In the weld bead from TIG, besides presenting higher hardness, was observed formation of Widmansttaten structure, which is characteristic of a geometric model, resulted of new phase formation along of the crystallographic plans. The martensitic structure is more refined than Widmansttaten structure, due to the high-speed cooling (10(3)degrees C/s) imposed by the Laser process.

Soldagem TIG-AC onda retangular: efeitos da velocidade de soldagem sobre as propriedades mecânicas da Liga AA 6063-T6

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Alterações microestruturais decorrentes dos sucessivos reparos de solda TIG aplicados ao longo da vida útil de uma estrutura aeronáutica crítica à segurança de vôo

The steel type AISI 4130 (ultra-high strength steel) is an alloy of low carbon and its main alloying elements are chromium and molybdenum, which improves the toughness of the weld metal. It has numerous applications, especially where the need for high mechanical strength. It is widely used in equipment used by the aviation industry, such as cradle-tomotor, and this is the motivation for this study. Cots are of fundamental importance, because the engine supports and maintains balance in the fixed landing gear. This equipment is subjected to intense loading cycles, whose fractures caused by fatigue are constantly observed. Will be determined the effects caused by re-welding the structure of aeronautical equipment, and will also study the microstructure of the metal without welding. The studies will be done on materials used in aircraft, which was given to study. The results provide knowledge of microstructure to evaluate any type of fracture that maybe caused by fatigue. Fatigue is a major cause of aircraft accidents and incidents occurred, which makes the study of the microstructure of the metal, weld and re-solder the knowledge essential to the life of the material. The prevention and control of the process of fatigue in aircraft are critical, since the components are subjected to greater responsibility cyclic loading

Análise da pulsação térmica do processo TIG na soldagem da liga AA6063T6

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEB