Simulación del proceso de forja de codos sin costura y evolución de la herramienta de formado por el método de elementos finitos

Tesis ( Maestro en Ciencias de la Ingeniería Mecánica con Especialidad en Materiales ) U.A.N.L.

Caracterização microestrutural de uma estrutura tubular aeronáutica submetida a sucessivos reparos de solda TIG

This work examines the possible effects of successive repair procedures on the microstructure of welded steel SAE 4130 by TIG welding process. Discussions and results were made about the metallographic analysis , non-metallic inclusions and microhardness tests , which were conducted on samples taken from the cradle engine component after the end of its life , a model airplane T-27 Tucano , made by EMBRAER and belonging were performed FAB . The choice of such component is due to the fact that this is critical to flight safety since it provides support for the aircraft engine . Thus regions of the weld metal , base metal and heat affected , with samples of the original weld bead , free of weld bead and also with four rework procedures for TIG welding zone were analyzed . It was found that after the fourth rework there is an increase in the amount of martensite , which may weaken the material with respect to resistance to fatigue. It was also found that the regions of the heat affected zone and weld metal have higher microhardness values when compared to those found in the base metal due to favoring the formation of ferritic and tempered martensite microstructures . Moreover, a welding process promotes a region with less non-metallic inclusions than metal base , which also explains the difference in the results obtained

Avaliação de juntas soldadas em tubos de aço carbono submetidos a altas temperatura e pressões

The welding process in industrial piping is still the most effective way to ensure the durability and quality of the wide range of industrial process, although because of the high demand for energy and quality of the produced products, the piping has been constantly tested for high pressure applications and still high temperature. The welding method analyzed is the TIG (Tungsten Inert Gas) welding or GTAW (Gas-Shielded Tungsten Arc Welding), which ones have as principal feature the utilization of a not consumable tungsten electrode in the torch extremity , in this process is necessary a protective atmosphere of inert gas. The welding TIG advantage is the obtaining of a welded seam clean and with quality for not has slag after the welding. This work has as objective show the variability in the carbon steel piping welding parameters and by the tests in four proof bodies will be shown the influence of the variation of the welding methods in a welded seam. The tests will vary since the piece to be welded preparation, till penetrating liquid tests, welding macrography, welding x-ray and traction tests. Even been a clean and with quality welding is necessary a final inspection in the seam welded looking for defects almost inevitable resulted of the welded process, the obtained results have the objective of indicate and minimize the defects to ensure quality and durability of the welded seam

Aumento da velocidade de soldagem para processo de arco submerso em juntas de um tubo de aço API X70

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Investigação experimental da tenacidade em tubos de aço API 5L X70 soldados pelo processo HF/ERW

Studies about structural integrity are very important when it desires to prevent disasters associated with flaws inherent in materials used in structural components. The welded joints in steel pipes used to conduction and distribution of oil and gas correspond to the regions most susceptible to flaw. Aiming to contribute to this research line, the present study was designed to assess experimentally the structural integrity of welded joints in steel pipes API 5L X70 used in pipeline systems. This assessment is given from tests of CTOD, whose aim is simulate in laboratory the real behaviour of crack from of his propagation on the welded joint obtained by high frequency electric resistance welding. In this case, the analyses are performed from specimens SE(B) obtained directly of steel pipe API 5L X70. The proposed methodology involves tests of CTOD at lower temperature, in order to assess the toughness of material in critical operation conditions. From performance of CTOD tests, was possible assess the toughness of welded joints in terms of quantity through CTOD parameter and in terms of quality from behaviour of curve load versus CMOD. In this study, also, sought to compare CTOD’s results obtained through rules ASTM E1820 (2008) and BS 7448 (1991). Although the two standards cited previously have adopted different parameters to calculated the value of CTOD, concluded that the values of CTOD tend to converge for a common value

Análise microestrutural de tubos API P110, para prospecção de petróleo e gás, soldados pelo processo HF/ERW

On the grounds of the great advances achieved over recent years, the process HF/ERW (High-Frequency/Electric Resistance Welding)welded pipe have played an active role in the oil and gas industry for deep water applications, at high and extremely low temperatures, under high pressure and in highly corrosive environments, gradually replacing manufactured pipes by other processes. However, studies have shown that defects in the welded joints are a the leading causes of pipelines failures, which has required the determination of toughness values in this region, in compliance with the strict recommendations of the codes and standards with manufacturers and construction companies, on the oil and gas sector. As part of the validation process required toughness values, this research project focuses on a microstructural analysis in HF / ERW tubes microalloyed, steel grade API 5CT P110, designed to explore oil and gas in deep waters, the subject of strategic relevance to the country because of the recent discoveries in the Santos mega fields: Tupi and Libra (pre-salt). In this scientific work will be presented and discussed the results of mechanical tensile and Charpy, a few CTOD tests curves (showing the trend of toughness values to be obtained), and the microstructures of the base material obtained by optical microscopy, with special emphasis on the formation of nonmetallic inclusions in the welded joint

Análise microestrutural de tubos API N80 soldados pelo processo HF/ERW para prospecção de petróleo e gás

On the grounds of the great advances achieved over recent years, the process HF/ERW (High-Frequency/Electric Resistance Welding)welded pipe have played an active role in the oil and gas industry for deep water applications, at high and extremely low temperatures, under high pressure and in highly corrosive environments, gradually replacing manufactured pipes by other processes. However, studies have shown that defects in the welded joints are a the leading causes of pipelines failures, which has required the determination of toughness values in this region, in compliance with the strict recommendations of the codes and standards with manufacturers and construction companies, on the oil and gas sector. As part of the validation process required toughness values, this research project focuses on a microstructural analysis in HF / ERW tubes microalloyed, steel grade API 5CT N80, designed to explore oil and gas in deep waters, the subject of strategic relevance to the country because of the recent discoveries in the Santos mega fields: Tupi and Libra (pre-salt). In this scientific work will be presented and discussed the results of mechanical tensile and Charpy, a few CTOD tests curves (showing the trend of toughness values to be obtained), and the microstructures of the base material obtained by optical microscopy, with special emphasis on the formation of non-metallic inclusions in the welded joint

Procedimento de avaliação de integridade estrutural de juntas soldadas circunferenciais em tubulações submarinas rígidas submetidas à flexão.

A demanda crescente por energia tem motivado a procura por petróleo e gás natural em ambientes com condições extremas, como operações em águas profundas e o transporte de fluídos corrosivos. Avanços tecnológicos recentes favorecem o uso de tubos de aço contendo uma camada interna resistente a corrosão (comumente chamados de Lined ou Clad Pipes) para o transporte de tais fluidos agressivos. Além disso, as tubulações submarinas são sujeitas a condições de instalação muito severas e, um caso de interesse, é o procedimento de reeling que permite com que a fabricação e inspeção da tubulação seja feita em terra. Apesar de possuir vantagens econômicas, a avaliação da integridade estrutural e especificação dos tamanhos toleráveis de trinca em juntas soldadas, nestas condições, torna-se uma tarefa complexa, devido a natureza dissimilar dos materiais e ao grande nível de deformação plástica no processo. Dessa maneira, este trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de um procedimento de avaliação de forças motrizes elasto-plásticas em tubos contendo juntas soldadas circunferenciais sujeitos a flexão, para uma extensa gama de configurações geométricas. Dois métodos distintos foram desenvolvidos e analisados: a metodologia EPRI e o procedimento que utiliza a curva de tensão vs. deformação equivalente. As análises numéricas 3D fornecem os parâmetros de fratura necessários para a resolução do problema e a acurácia dos procedimentos é verificada a partir de estudos de casos e análises paramétricas.

Estudo in vitro da resistência ao cisalhamento da colagem direta de tubos ortodônticos em molares

INTRODUÇÃO: apesar da colagem direta despender menor tempo clínico, com maior preservação da integridade gengival, ainda hoje se observa uma alta incidência de bandagem dos molares. Portanto, torna-se interessante a idealização de recursos para o aumento da eficiência desse procedimento para dentes submetidos a maiores impactos mastigatórios, como, por exemplo, os molares. OBJETIVO: esse estudo teve o propósito de avaliar se a resistência à adesão com a aplicação de uma camada de resina adicional na região oclusal da interface tubo/dente aumenta a qualidade do procedimento de colagem direta de tubos em molares. MÉTODOS: selecionou-se uma amostra composta por 40 terceiros molares inferiores, que foram aleatoriamente divididos em 2 grupos: Grupo 1 - colagem direta convencional, seguida pela aplicação de uma camada de resina na oclusal da interface tubo/dente; e Grupo 2 - colagem direta convencional. O teste de resistência ao cisalhamento foi realizado 24 horas após a colagem, utilizando-se uma máquina de ensaio universal, operando a uma velocidade de 0,5mm/min. Os resultados foram analisados por meio do teste t independente. RESULTADOS: os valores médios obtidos nos testes de cisalhamento foram: 17,08MPa para o Grupo 1 e 12,60MPa para o Grupo 2. O Grupo 1 apresentou uma resistência ao cisalhamento estatisticamente significativa mais alta do que o Grupo 2. CONCLUSÃO: a aplicação de uma camada adicional de resina na oclusal da interface tubo/dente aumenta a qualidade da adesão do procedimento de colagem direta de tubos ortodônticos em molares.

Seqüelas de tubos de ventilação em crianças com otite média com efusão: um seguimento de três anos

A inserção de tubos de ventilação (TV) é um dos procedimentos mais comuns em otorrinolaringologia. Otorréia, timpanoesclerose, retração, perfuração e colesteatoma após a colocação de tubos de ventilação são complicações citadas na literatura. OBJETIVOS: Determinar o tipo e a incidência de seqüelas/complicações de TV em crianças com otite média recorrente e otite média com efusão crônica que foram submetidas a miringotomia com colocação de TV. FORMA DE ESTUDO: Estudo de coorte, longitudinal prospectivo. MATERIAL E MÉTODO: Setenta e cinco crianças (150 orelhas) entre 11 meses e 10 anos de idade foram monitoradas regularmente durante até 38 meses após a colocação de TV. RESULTADOS: Incidência de seqüelas/complicações: otorréia - 47,3% das orelhas; perfuração - 2,1%; retração do tímpano - 39,7%; timpanoesclerose - 23,3%. Tempo médio de permanência do TV: 12,13 meses. Idade média na primeira cirurgia de quem não foi re-operado = 35,9 meses e idade média na primeira cirurgia de quem sofreu re-inserção = 25,6 meses (P=0,04). O TV permaneceu mais tempo nas orelhas com mais episódios de otorréia (P=0,01). A colocação de TV com adenoidectomia associou-se a uma freqüência menor de otorréias (P=0,02). CONCLUSÕES: Otorréia foi a complicação de colocação de TV mais incidente. A colocação de TV com adenoidectomia associou-se a um menor número de otorréias. O TV permaneceu mais tempo nas orelhas com maior freqüência de otorréias. Pouca idade na ocasião da primeira colocação de TV está associada a uma incidência maior de re-inserção de TV. Um em cada seis pacientes provavelmente necessitará uma segunda inserção de TV.

Comportamento e mecanismos de falha à fluência em aços P91 e juntas soldadas

A presente dissertação expõe os conhecimentos adquiridos ao longo da experiência acumulada a nível profissional na Alstom Portugal, conjuntamente com os que foram transmitidos durante a frequência do curso de Mestrado de Engenharia Mecânica – Perfil de Manutenção e Produção. O tema da tese aborda o estudo do aço X10CrMoVNb9-1 (P91), com particular incidência em juntas soldadas, que têm estado associadas nos últimos anos ao aparecimento de falhas em centrais termoeléctricas numa fase prematura do seu funcionamento, designadas por fissuração do tipo IV, que ocorrem na zona termicamente afectada pela soldadura onde o grão é mais refinado. A optimização de parâmetros de soldadura e tratamento térmico é essencial para que se consigam obter tempos de resistência à rotura por fluência que estejam em consonância com o definido em fase de projecto. Tendo em consideração a durabilidade dos ensaios de fluência, optou-se para este estudo por efectuar-se uma recolha de dados relativos a estes ensaios realizados em materiais base e juntas soldadas nos últimos quinze anos, com o objectivo de optimização de parâmetros de soldadura e tratamentos térmicos associados. Como conclusões, verificou-se que os diferentes processos de soldadura utilizados não têm uma influência significativa no que corresponde à variação do tempo de rotura por fluência. A utilização de um tratamento térmico de normalização e revenido após soldadura permite uma melhoria de valores de resistência à fluência comparativamente ao tratamento térmico convencional, que é normalmente aplicado em fabrico de componentes sob pressão que utilizam este material. Dada a dimensão e complexidade da maioria destes componentes, estes tratamentos térmicos só podem ser utilizados quando as dimensões dos mesmos possibilitarem a sua colocação em fornos de tratamento térmico habitualmente existentes nos fabricantes. Uma opção viável a ser tomada , no caso de utilização destes materiais, passa por uma redução da tensão de serviço por aumento de espessura dos respectivos componentes. No entanto, este aumento de espessura deve ter em consideração mecanismos de fadiga térmica que devem ser equacionados conjuntamente com os mecanismos de fluência, com o objectivo de se obter os melhores compromissos para cada situação.

Análise computacional de juntas adesivas simples e duplas em materiais compósitos

Na presente dissertação tem-se como objectivo estudar dois dos métodos mais comuns de união adesiva de materiais compósitos laminados. Os métodos referidos são a junta sobreposta simples e a junta sobreposta dupla. A dissertação foi realizada usando o método de elementos finitos recorrendo ao software ABAQUS. Esta encontra-se dividida numa análise de tensões e numa análise dos modos de falha e da resistência das juntas. No que diz respeito à análise de tensões, são estudadas as distribuições de tensões e deformações para os dois tipos de juntas referidas, ao longo da linha média do adesivo. Esta análise de tensões tem em consideração a influência de vários parâmetros, como a espessura do adesivo, a espessura do aderente, o filete no aderente, o comprimento de sobreposição e a sequência de empilhamento, na distribuição de tensões na camada de adesivo. São também comparados as análises na qual se define o comportamento do adesivo como sendo elástico e noutra como sendo elasto-plástico. Relativamente à análise dos modos de falha e resistência da junta, além do modelo numérico que inclui elementos de interface, em conjunto com o ABAQUS, no sentido de prever a tensão de rotura e de simular o início e a propagação do dano que leva à rotura, é também efectuado uma análise analítica usando o critério de cedência para prever a força de rotura da junta. A validação de ambos os estudos foi efectuada comparando os resultados com artigos científicos ou relatórios já publicados.

Juntas mecânicas em material compósito

O âmbito da presente tese é o estudo de juntas mecânicas em material compósito realizado com fibra de vidro. Os materiais compósitos são a solução procurada pela generalidade dos sectores da indústria, devido essencialmente à sua grande capacidade estrutural e à sua resistência mecânica específica, ou seja, a resistência mecânica versus peso ser em geral maior que nas ligações metálicas. O estudo efectuado neste trabalho é referente à delaminação presente na furação de materiais compósitos, sendo esta um dos problemas de maior gravidade, existente quando se realiza a furação do material. Este problema influência a integridade estrutural do material bem como a sua fiabilidade a longo prazo. Foram usados dois métodos de furação, o primeiro conhecido por furação convencional e o segundo habitualmente designado método KTH ou por furação orbital. Foi feita uma comparação entre estes dois métodos e verificado qual deles apresenta menor delaminação em torno do furo e melhor qualidade de furo. Conclui-se que a furação orbital apresenta uma delaminação inferior relativamente à furação convencional, e que esta é preferível para a realização de furação em material compósito.

Prensa electromagnética com recuperação de energia para corte e moldagem de chapas e tubos de AL

Foi desenvolvido um conversor de potência e atuador mecânico para a moldagem e corte, por ação de pressão magnética, de chapas e tubos de Al, com uma energia máxima de descarga de 10kJ. O conversor é composto por duas malhas de descarga em paralelo e duas malhas de recuperação de energia. O circuito é capaz de gerar uma corrente de pico de 50kA com uma taxa de variação máxima de 2kA/s através de um atuador, recuperar até 32% da sua energia inicial e diminuir o tempo de carga dos bancos de condensadores no mesmo valor, reduzindo assim a potência da fonte de alimentação primária Foram construídos vários atuadores de forma a otimizar o processo, considerando as várias funções pretendidas, como a deformação ou corte de chapas e compressão de tubos. O circuito elétrico aproximado desenvolvido em Matlab/Simulink foi validado, considerando apenas o funcionamento da malha primária sem o atuador e a dinâmica associada, sendo capaz de simular as respostas do sistema para várias situações específicas, tornando-se numa ferramenta para otimização do mesmo. Experimentalmente, os resultados obtidos provam ser possível cortar chapas Al de 0,5 e 0,8mm, com apenas 13% da energia total do circuito, e comprimir tubos de Al com 2mm de espessura e 50mm de diâmetro com apenas 2,4kJ. A topologia do circuito e a construção da máquina tiveram em conta vários aspetos que melhoram a proteção de pessoas e equipamentos e devida à sua configuração este é capaz de suportar variações de capacidade nos bancos de condensadores e variações de indutância nas bobinas de recuperação de energia sem se danificar.

Análise da resistência à fadiga de tubos de aço API 5CT N80 Tipo Q soldados via processo de indução magnética de alta frequência (HFIW)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)