Uma visão holística da geração de tensões residuais em soldagem a arco e da medição por difração de raio X

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Mishchenko, Andrii
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/26609
http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2019.9
Resumo: Thermal stresses caused by heating and non-uniform cooling of a small volume of metal give rise to residual stresses in welding. Residual stresses are one of the main problems related to the manufacture of metal components where welding processes are involved. Despite constant growth of computational techniques, there is still a need for experimental work aimed at establishing general principles of cause and effect relationship in the generation of residual stresses. However, there is great disagreement in the literature among experimental results. One of the likely reasons would be the difficulty of identifying and discretizing the effect of each variable that governs the phenomenon. The objective of the present work was to propose a methodological approach to be able to evaluate in an isolated way, but under a holistic view, the influence of the factors involved in the generation of residual stresses and then to make the own experimental evaluation of the same through the Diffraction of X-ray (XRD). Initially, a diagram was proposed to classify the factors that influence the generation of thermal stress at different levels (primary and secondary effects). Then, an original methodology to evaluate the influence of primary factors (heated metal volume and metallurgical transformation) on the generation of residual stresses was applied and evaluated. The whole process of measuring residual stresses by XRD was also systematically evaluated and a series of recommendations were proposed. The proposed methodology showed to be able to demonstrate that the welding energy is not a primary parameter, that is, able to govern directly the generation of residual stresses in steel evaluated. The systematic evaluation of the process of measurement of residual stresses by XRD has shown that it is necessary to quantify the previous state of the RT contained in the sheet before welding to obtain more reliable results, but this approach should only be done in regions where the metal heating is below its metallurgical transformation. In addition, it has been shown that sheet restraint influences the temporal evolution of residual stresses and that it is good practice to use a rigid fixation to ensure the quality of the results.
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One of the likely reasons would be the difficulty of identifying and discretizing the effect of each variable that governs the phenomenon. The objective of the present work was to propose a methodological approach to be able to evaluate in an isolated way, but under a holistic view, the influence of the factors involved in the generation of residual stresses and then to make the own experimental evaluation of the same through the Diffraction of X-ray (XRD). Initially, a diagram was proposed to classify the factors that influence the generation of thermal stress at different levels (primary and secondary effects). Then, an original methodology to evaluate the influence of primary factors (heated metal volume and metallurgical transformation) on the generation of residual stresses was applied and evaluated. The whole process of measuring residual stresses by XRD was also systematically evaluated and a series of recommendations were proposed. The proposed methodology showed to be able to demonstrate that the welding energy is not a primary parameter, that is, able to govern directly the generation of residual stresses in steel evaluated. The systematic evaluation of the process of measurement of residual stresses by XRD has shown that it is necessary to quantify the previous state of the RT contained in the sheet before welding to obtain more reliable results, but this approach should only be done in regions where the metal heating is below its metallurgical transformation. In addition, it has been shown that sheet restraint influences the temporal evolution of residual stresses and that it is good practice to use a rigid fixation to ensure the quality of the results.Tese (Doutorado)As tensões térmicas causadas por aquecimento e resfriamento não uniforme de um pequeno volume de metal dão origem às tensões residuais em soldagem. Tensões residuais são um dos principais problemas relacionados à fabricação de componentes metálicos onde se envolve processos de soldagem. Apesar de crescimento constante das técnicas computacionais, ainda há necessidade de trabalhos experimentais voltados para estabelecer princípios gerais de relação causa-efeito na geração de tensões residuais. Entretanto, há uma grande discordância na literatura entre resultados experimentais. Um das prováveis razoes seria a dificuldade de identificar e discretizar o efeito de cada variável que governa o fenômeno. O objetivo do presente trabalho foi propor uma abordagem metodológica para se conseguir avaliar de maneira isolada, porém sob uma visão holística, a influência dos fatores envolvidos na geração de tensões residuais e, em seguida, fazer a própria avaliação experimental dos mesmos através da Difração de Raio X (DRX). Inicialmente se propôs um diagrama em que se classifica os fatores que influenciam a geração de tensão térmica em diferentes níveis (efeito primário e secundário). Em seguida, uma metodologia original para se avaliar a influência de fatores primários (volume de metal aquecido e transformação metalúrgica) sobre a geração de tensões residuais foi aplicada e avaliada. Avaliou-se, também, de maneira sistemática todo o processo de medição das tensões residuais por DRX e se propôs uma série de recomendações para medição. A metodologia proposta mostrou ser capaz de demonstrar que a energia de soldagem não é um parâmetro primário, ou seja, capaz de governar diretamente a geração de tensões residuais em aço avaliado. A avalição sistemática do processo de medição das tensões residuais por DRX demonstrou que é necessário quantificar o estado prévio das TR contidas na chapa antes de efetuar uma soldagem para se chegar a resultados mais confiáveis, mas esta abordagem só dever ser feita em regiões em que o aquecimento do metal é abaixo da sua transformação metalúrgica. Além disso, demonstrou-se que a restrição da chapa tem influência sobre evolução temporal das tensões residuais e que é uma boa prática usar uma fixação rígida para garantir a qualidade dos resultados.Universidade Federal de UberlândiaBrasilPrograma de Pós-graduação em Engenharia MecânicaScotti, AméricoAraújo, Douglas Bezerra deGurova, TetyanaSantos, Antônio Adel dosVilarinho, Louriel OliveiraMishchenko, Andrii2019-08-08T18:51:50Z2019-08-08T18:51:50Z2018-11-06info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfMISHCHENKO, Andrii. Uma visão holística da geração de tensões residuais em soldagem a arco e da medição por difração de raio X. 2018. 200 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2019.9https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/26609http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2019.9porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2019-08-09T06:07:23Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/26609Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2019-08-09T06:07:23Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false
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