On the selective removal of steel by laser-assisted vortex machining

Of all laser-based processes, laser machining has received little attention compared with others such as cutting, welding, heat treatment and cleaning. The reasons for this are unclear, although much can be gained from the development of an effcient laser machining process capable of processing diffcult materials such as high-performance steels and aerospace alloys. Existing laser machining processes selectively remove material by melt shearing and evaporation. Removing material by melting and evaporation leads to very low wall plug effciencies, and the process has difficulty competing with conventional mechanical removal methods. Adopting a laser machining solution for some materials offers the best prospects of effcient manufacturing operations. This paper presents a new laser machining process that relies on melt shear removal provided by a vertical high-speed gas vortex. Experimental and theoretical studies of a simple machining geometry have identifed a stable vortex regime that can be used to remove laser-generated melt effectively. The resultant combination of laser and vortex is employed in machining trials on 43A carbon steel. Results have shown that laser slot machining can be performed in a stable regime at speeds up to 150mm/min with slot depths of 4mm at an incident CO2 laser power level of 600 W. Slot forming mechanisms and process variables are discussed for the case of steel. Methods of bulk machining through multislot machining strategies are also presented.

Modelagem do comportamento dinâmico e análise de fadiga de pontes rodoviárias mistas (aço-concreto).

Considerando-se os diversos carregamentos que solicitam a estrutura de uma ponte rodoviária, ao longo de sua vida útil, alguns possuem um comportamento essencialmente dinâmico, ou seja, variam com o tempo, diferentemente do que é considerado na prática corrente de projeto desse tipo de obra de arte. Em geral, os projetistas desse tipo de estrutura têm tratado carregamentos como o de vento, tráfego de veículos e de pedestres como ações de natureza estática, ignorando seu perfil cíclico. Tal consideração, em diversas situações de projeto, tende a minorar os efeitos das ações dinâmicas sobre o sistema estrutural. Além disso, estruturas submetidas a solicitações cíclicas, sob uma carga inferior à caga máxima suportada pelo material, estão sujeitas ao fenômeno da fadiga. A consideração adequada de todos estes aspectos mostra-se fundamentalmente importante para correta avaliação dos níveis de esforços solicitantes do sistema estrutural e, bem como, para a identificação de fenômenos importantes como o da fadiga que pode vir a provocar, por exemplo, a ruptura de componentes estruturais sem aviso prévio ou motivo aparente. Para tal, nesta dissertação as técnicas para a contagem de ciclos de tensão e a aplicação das regras de dano acumulado foram analisadas através de curvas do tipo S-N, associadas a diversas normas de projeto. A ponte rodoviária mista (aço-concreto) investigada neste estudo é constituída por seis vigas de aço longitudinais com enrijecedores transversais, oito transversinas e por um tabuleiro de concreto armado. O modelo numérico-computacional, desenvolvido para a análise dinâmica da ponte, foi elaborado com base em técnicas usuais de discretização através do método dos elementos finitos. As mesas e almas das vigas, assim como os enrijecedores , foram modelados por elementos de casca e laje de concreto armado, por elementos sólidos. O carregamento dinâmico avaliado no presente estudo diz respeito ao tráfego de veículos, cuja representação se dá a partir de sistemas "massa-mola-amortecedor". Os comboios formados são adotados como sendo semi-infinitos, deslocando-se com velocidade constante sobre a ponte. As conclusões da presente investigação versam acerca da vida útil de serviço dos elementos estruturais de pontes mistas (aço-concreto).