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As ligas de alta entropia (LAE) são compostos metálicos com pelo menos cinco elementos principais, cujas percentagens atómicas variam entre os 5 e os 35 %. Estas novas ligas de engenharia apresentam propriedades notáveis, tais como bom desempenho mecânico quando estão sujeitas a condições severas a diferentes temperaturas, e também, estabilidade microestrutural durante longos períodos de tempo. Deste modo, estas ligas surgem como soluções rápidas para várias aplicações estruturais e funcionais. Avaliar a soldabilidade destas ligas para que se tornem um componente permanente de uma estrutura, é um ponto crucial para se garantir a sua viabilidade. A maioria dos estudos realizados sobre soldadura por fusão de ligas de alta entropia, até à data, foram sobre o sistema da liga de Cantor (CrMnFeCoNi) uma vez que esta foi a primeira a surgir. No entanto, é necessário explorar outros sistemas de ligas de forma a expandir as potenciais aplicações deste tipo de material. Neste estudo foram realizadas soldaduras autogéneas em chapas da LAE Cr29.5Co29.5Ni35Al4Ti2, através da técnica de soldadura TIG e foram avaliados os efeitos desta técnica na microestrutura e nas propriedades mecânicas desta LAE. Relativamente aos resultados obtidos, verificou-se que a LAE Cr29.5Co29.5Ni35Al4Ti2 apresentou boas características de soldabilidade. Foram obtidos cordões de soldadura com penetração total e sem defeitos. A evolução microestrutural dos cordões de soldadura é apresentada e discutida nesta dissertação. Os cordões obtidos apresentaram menor resistência à tração e menor ductilidade que o material base. Ainda assim, os cordões de soldadura apresentaram elevada resistência mecânica e ductilidade. A fratura dos cordões de soldadura ocorreu na zona de fusão, devido ao elevado tamanho de grão e a menor dureza dessa região. High entropy alloys are metallic compounds with at least five principal elements, with the atomic percentage of each component varying between 5 and 35 %. These novel engineering alloys presents remarkable properties such as good mechanical performance under severe conditions in different temperatures, and also microstructural stability over long time periods. Thus, these alloys emerge as quick solutions for many structural and functional applications. To ensure the viability of these alloys it’s important to study their weldability so they turn into a permanent feature of a component or structure. To date, most research works about fusion welding of high entropy alloys focused on the Cantor’s alloy system (CrMnFeCoNi) due to this was the first to be created. However, it is important to explore other alloys systems to expand the potential applications. In this work, autogenous welds were performed through TIG Welding and the effects of this technique on the microstructure and mechanical properties of Cr29.5Co29.5Ni35Al4Ti2 high entropy alloy were evaluated. The results show good weldability of Cr29.5Co29.5Ni35Al4Ti2 high entropy alloy. Full penetration and defect-free joints were obtained. The microstructural evolution of the welded joints is presented and discussed in this dissertation. The welded joints presented lower strength and ductility than the base material. Nonethelss, the welded joint still present high mechanical strength and ductility. The fracture of the welded joints occurred in the fusion zone due to the large grain size and the low hardness of this region.

Recentemente, as ligas de alta entropia (LAE) têm suscitado a atenção e a curiosidade por parte dos investigadores que se dedicam a esta matéria, devido às suas notáveis caraterísticas e propriedades mecânicas. Estas, podem ter aplicação nas mais diversas áreas, tal como na indústria aerospacial, construção de plataformas petrolíferas, indústria da energia e construção naval. Das diferentes classes existentes de LAE, a CrMnFeCoNi, foi a primeira a ser apresentada e consequentemente, a mais estudada. Deste modo, as LAE estão a surgir como principais substitutas dos aços austeníticos inoxidáveis e dos aços com alto teor de níquel (9%) para aplicações criogénicas. Assim, e por forma a aumentar as potenciais aplicações de qualquer liga de engenharia, existe a necessidade de desenvolver técnicas avançadas de união de materiais. Portanto, existe um grande interesse de promover a união de LAE sem comprometer as suas caraterísticas e propriedades. O presente estudo, incide sobre a produção de cordões de soldadura autogéneos de uma LAE – CrMnFeCoNi, através do processo de soldadura TIG (Tungsten Inert Gas). Os cordões foram avaliados, de forma a compreender o impacto da soldadura nas propriedades microestruturais e mecânicas dos mesmos. Foi possível verificar que a LAE – CrMnFeCoNi apresenta uma boa soldabilidade e não foram observados defeitos. Os resultados obtidos, mostram que, a tensão de cedência (𝜎𝐶) e de rotura (𝜎𝑅), assim como, a ductilidade, são inferiores em comparação com o material base.

[ES] Los aceros inoxidables se caracterizan por contener cromo que, al contacto con el oxígeno, forma óxido de cromo. Esta capa protectora evita la oxidación del hierro. Al laminar en frío las chapas de acero inoxidable, se producen dislocaciones en las estructuras internas del material. Esto provoca deformaciones que dificultan la formación de la capa protectora de óxido de cromo, lo que hace que el hierro contenido se corroa y oxide en mayor grado. En el presente proyecto, pretendemos estudiar dos aceros inoxidables (el AISI 304 y el AISI 316) soldados con soldadura TIG heterogénea con el material de aporte AISI 308L. Someteremos las probetas a laminación en frío a distintos espesores para, después, estudiar las modificaciones de sus características mecánicas y a corrosión provocadas por las alteraciones de la estructura., [CA] Els acers inoxidables es caracteritzen per contindre crom que en contacte amb l'oxigen forma òxid de crom, esta capa protectora evita que el ferro puga arribar a oxidar-se. Al laminar en fred xapes d'acer inoxidable es produïxen dislocacions en les estructures internes del material, la qual cosa provoca deformacions que dificulten la formació de la capa protectora d'òxid de crom fent que el ferro contingut es corroïsca i oxide en major grau. En el següent projecte estudiarem dos acers inoxidables (AISI 304 i AISI 316) soldats amb soldadura TIG heterogènia amb material d'aportació AISI 308L. Sotmetrem les provetes a laminació en fred a distintes grossàries i estudiarem les modificacions de les seues característiques mecàniques i a corrosió provocades per les alteracions en la seua estructura., [EN] Stainless steels are characterized by the fact that they contain Chromium which, in touch with oxygen, forms chromium oxide. This protective layer prevents iron oxidation. When stainless steels are cold rolled, dislocations occur in the internal structures of the material. This causes a series of deformations which prevent the formation of the chromium oxide protective layer, thus corroding and oxidizing iron to a greater degree. In this project, we will study of two different stainless steels (AISI 304 and AISI 316) heterogeneously TIG-welded with the material of contribution AISI 308L. After this, we will submit the samples to cold rolling in different thickness in order to study the modifications of its mechanical and corrosion characteristics resulted from the structural alterations.

Dissertação de mestrado em Engenharia e Gestão da Qualidade, A globalização do mundo industrial e os novos contornos das pressões competitivas constituem um desafio para a indústria da metalomecânica. A indústria metalomecânica e, especialmente aquela ligada a processos de soldadura em tubagens para a indústria petrolífera, procura constantemente formas de controlar os seus métodos e procedimentos de soldadura com o objetivo de reduzir os custos ao minimizar as reparações por deficientes aplicações dos parâmetros usados aquando das soldaduras. Face à necessidade de realizar soldaduras, reparações e ligações em tubagens usadas na indústria petroquímica, tornou-se vantajoso a execução destes trabalhos com a qualidade necessária por forma a se evitar reparações, cortes nas tubagens, emendas, etc. Tal implica a execução da soldadura na tubagem em aço carbono de modo a manter o conjunto estanque para a máxima pressão de operação. Esta dissertação aborda os problemas relacionados com os diversos parâmetros identificados na operação de soldadura TIG que influenciam a qualidade da mesma, baixando o risco de intervenções futuras, potencialmente perigosas. Nela são abordadas dois aspetos fundamentais para a integridade dos materiais após as operações de soldadura, a entrega térmica e os valores de durezas do material. Para validar as diversas práticas operativas destinadas a minimizar o impacto destes dois fatores, foram efetuados vários ensaios para verificação dos valores que mais afetam a entrega térmica, e dureza. Finalmente, elaboraram-se tabelas destinadas a diminuir a incidência dos problemas identificados., The globalization of the industrial world and the new approaches of competitive pressures are a challenge for the metal industry. The metal industry and especially those linked to welding processes in pipes for the oil industry is constantly seeking ways to control their methods and welding procedures in order to reduce costs by minimizing repairs due to incorrect application of the parameters used during the welding. Given the need for welding, repairs and connections in pipes used in the petrochemical industry, it has become advantageous to the execution of these works with the necessary quality in order to avoid repairs, cuts in pipes, amendments, etc. This involves performing welding on carbon steel pipes to maintain the assembly for the maximum operating pressure. This Master thesis addresses the issues related to the various parameters identified in TIG welding operation that influence the quality of it, lowering the risk of future interventions, potentially dangerous. Two fundamental aspects to the integrity of the materials after welding operations, the “heat input” and “hardness values” of the material. To validate the different operating practices to minimize the impact of these two factors were carried out several tests to check the values that most affect the heat input and hardness. Finally, they elaborated up tables designed to reduce the incidence of problems identified.

Hoy en día la sociedad es consciente de que los hábitos alimenticios tienen un efecto directo en la salud y es importante que la comida sea de buena calidad, a las horas apropiadas y en las cantidades adecuadas. Sin embargo, en la sociedad el problema del exceso de peso está incrementando y esta tendencia parece no tener final, siendo el 25% de la población mundial obesa. Este problema no sólo afecta a las personas, ya que en el caso de los animales los datos son incluso más preocupantes, pues el porcentaje alcanza el 50%. Como solución para este problema se ha diseñado y construido un sistema para alimentar a un perro de manera adecuada dependiendo del tamaño y la raza de la mascota. Además, el dueño no tiene que estar preocupado por estar en casa para alimentarlo o dejarle una gran cantidad de comida que el perro se come de una sola vez. Se ha diseñado un sistema automático de alimentación para perros haciendo una investigación y analizando los requerimientos del cliente para el alimentador a través de encuestas a propietarios y tiendas especializadas. Además, se han investigado las necesidades de los perros, focalizando los tamaños y razas para los cuales el sistema estaba dirigido. Posteriormente, se generaron múltiples ideas y se evaluaron las ventajas e inconvenientes de cada una. Se diseñaron las partes mecánicas y electrónicas de manera teórica basadas en cálculos y subsiguientemente se simularon. Un prototipo con el mismo concepto que el diseño teórico fue construido para entender el principio de funcionamiento de este sistema haciendo las modificaciones apropiadas a lo largo de su desarrollo. El prototipo fue comprobado y ensayado con comida real.

La finalidad y su parte científica del presente proyecto es conocer las características de la fundición nodular y estudiar su resistencia mecánica, soldabilidad, realizando una serie de ensayos en laboratorio del Departamento de Ingeniería Mecánica y de Materiales. El mecanizado y la preparación de las probetas fueron realizados manualmente con ayuda de las herramientas disponibles en el taller. Esta parte del proyecto pudo presentar alguna dificultad. El ensayo de las probetas preparadas se ha realizado según procedimiento normalizados, tales como el ensayo de tracción y doblado. Nuestro objetivo final, es ver el comportamiento mecánico del propio acero cuando es soldado mediante soldadura TIG en raíz y rellenado con SMAW y también ver que tratamiento térmico es el que tiene un mejor comportamiento frente a distintos ensayos. Aparte y como efectos de la soldadura, buscar problemas o defectos problemas derivados de una mala soldabilidad o falta de penetración de la so

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica Actualmente, os processos de soldadura têm um papel fundamental em várias indústrias, tais como a aeronáutica, automóvel, aeroespacial, metalomecânica, naval, civil, etc. No entanto, devido às elevadas variações de temperaturas a que os materiais são geralmente sujeitos, os detalhes soldados vão apresentar empenos, que são resultado das tensões residuais geradas pela distribuição da temperatura transiente e do arrefecimento subsequente. As tensões residuais resultantes podem ser responsáveis por potenciar fenómenos de corrosão, fadiga, fractura frágil e alterações na geometria do componente, justificando-se a importância do seu controlo durante a fase de fabrico e pós-fabrico de componentes soldados. Ao longo dos anos, vários engenheiros têm vindo a desenvolver tecnologias inovadoras para fazer a medição das tensões residuais presentes em detalhes estruturais soldados. A presente dissertação tem como objectivo calcular as tensões residuais e as distorções geradas por um processo de soldadura TIG (Tungsten Inert Gas) de duas placas fabricadas num aço inoxidável austenítico AISI 316L. Este tipo de processo de soldadura é frequentemente utilizado em aços inoxidáveis e ligas de alumínio. Para alcançar o objectivo da dissertação, utilizou-se o Método dos Elementos Finitos (MEF), de modo a simular o processo de soldadura e, consequentemente, se obter as distribuições de tensões residuais e as distorções existentes nas ligações soldadas. Contudo, devido à natureza complexa de um processo de soldadura, a sua simulação numérica é uma tarefa bastante complicada e a modelação do processo de soldadura foi feita tendo em consideração várias técnicas e simplificações sugeridas por diversos autores referidos na bibliografia. Em primeiro lugar, realizou-se uma análise térmica, com o intuito de se obter os campos de temperatura transientes na placa e, consequentemente, de se utilizarem os resultados térmicos na análise estrutural subsequente. A modelação do processo de soldadura por via do MEF foi validada através de dados experimentais inclusos na bibliografia deste trabalho. No final, compararam-se os resultados obtidos da análise estrutural, obtida por simulação numérica, com os resultados experimentais das tensões residuais medidos pelo método do furo. Paralelamente, fez-se a medição dos empenos da placa soldada através da utilização de um scanner com capacidade de digitalização tridimensional.

In this work the influence of main parameters that take part during TIG welding process are analyzed. Some of these parameters belong to the welding process, as for example the welding speed, intensity and voltage while others are from the material and tooling features, as for example foaming material and tooling design. The result of this work shows a strong dependence on these parameters of the TIG welding process for metallic foams. En este trabajo se analiza la influencia de los principales parámetros que intervienen en el proceso de soldadura TIG. Algunos de estos parámetros pertenecen al proceso de soldadura, velocidad de soldadura, intensidad y tensión, mientras otros son propios de las características del material y el utillaje, material precursor y forma de implementar la instalación de ensayo. El resultado de este trabajo muestra una fuerte dependencia de estos parámetros con el proceso de soldadura TIG para las espumas metálicas de aluminio.

The paper treats studies of TIG gas-shielded arc welding using pure nitrogen, N2+ 5-20 % Ar gas mixtures and N2 + 2-10 % H2 gas mixtures. A weld root shielding was provided by nitrogen gas. Welding in N2 requires by 40 % lower welding current than welding in argon. The study showed that porosity was an issue due to overalloying of N2 in the weld pool; it can, however, be avoided with adequate welding parameters, particularly sufficiently high welding speed and controlled low heat input. The microstructure of all-weld metal is fully austenitic (γ). Hydrogen reduces nitrogen solubility in the weld pool and produces an austenitic-ferritic (γ+δ) microstructure. Titanium increases nitrogen solubility in the weld pool and strongly reacts with nitrogen. Consequently, there is a high fraction of TiN inclusions in the weld metal.Hemos efectuado las investigaciones de la soldadura TIG en nitrógeno puro, las mezclas de gas N2 + 5 hasta un 20 % Ar, así como también N2 + 2 hasta un 10 % H2. Para la protección se utilizó nitrógeno. Para la soldadura se necesitan aproximadamente un 40 % menos de corriente de soldadura, comparado con la soldadura de argón. La investigación ha mostrado que la porosidad es un problema de absorción excesiva de la fundición con nitrógeno y que es posible suprimir la porosidad mediante parámetros adecuados de soldadura, sobre todo con una suficiente velocidad de soldadura y, con ella, una pequeña emisión controlada de calor. El hidrógeno reduce la solubilidad del nitrógeno en la fundición y acciona la segregación de ferrita. El titanio aumenta la solubilidad del nitrógeno en la fundición y reacciona fuertemente con el nitrógeno, de tal modo que en la soldadura hay una gran parte de inclusiones TiN.

En el present projecte es realitza una simulació a un arc de seguretat d’un vehicle de competició, seguint la reglamentació de la FIA, per tal de poder ser homologat. S’exposen breument les característiques del vehicle en el qual es muntarà l’estructura, donat que aquesta condiciona les dimensions i el muntatge de l’arc. Un cop observada l’estructura comencem a realitzar l’estudi per tal de comprovar si els resultats són adequats per la pertinent homologació. Dissenyem l’estructura en un potent programa d’altes prestacions, CATIA V5, que basant-se en el mètode dels Elements Finits (FEM) permet realitzar anàlisis de tensions i deformacions. El reglament dicta tres assajos, dos aplicats a l’arc principal, de major diàmetre que la resta de barres, i un tercer aplicat en l’arc lateral; tots tres simulen el bolcament del vehicle. S’ha cregut convenient fer un quart assaig, en cas d’impacte lateral, ja que el reglament de la FIA no en menciona cap. Es pot observar que un impacte lateral és una situació molt freqüent en les competicions. Els resultats en els assajos que marca el reglament de la FIA han estat favorables per a la seva homologació, però, en alguns els assajos l’estructura de seguretat ha quedat en estat de deformació plàstica. En els resultats el que ens ha marcat el màxim no ha estat el desplaçament, com es podria pensar a priori, sinó que han estat les tensions màximes adquirides per l’estructura. En el cas d’impacte lateral s’han observat unes petites zones on les tensions resultants són més elevades que les tensions de límit elàstic de l’acer S-450, és a dir, les podríem classificar en la zona de transició entre el límit elàstic i el límit plàstic. Donat que els valors són molt propers al límit elàstic del material () s’han ignorat. Vist que el comportament resistent està entre els límits de la FIA, segons les simulacions, però a falta d’un estudi físic, podem dir que l’arc de seguretat per un Peugeot 205 de ral·lis és apte per ser homologat.

En el present projecte es dissenya el xassís per a un automòbil tot terreny de competició complint amb la reglamentació que l’ateny per tal de poder ser construït i homologat posteriorment per la FIA. S’exposen breument les especificacions tècniques del vehicle que condicionen el disseny del xassís i es defineix el vehicle per al que es projecta el xassís. Seguidament es presenten les diferents solucions constructives referents al xassís per tal de considerar les més adients i viables. En base a aquestes, es procedeix al disseny detallat i a l’optimització de l’estructura amb el programa CATIA V5. Després d’especificar el plec de condicions, iniciem el procés de comprovació i verificació del xassís dissenyat mitjançant alguns càlculs preliminars i l’estudi pel mètode d’elements finits amb el mateix CATIA V5. En aquest, l’apartat més significant del projecte, es consideren varis estudis de resistència estructural com són; l’anàlisi de modes de vibració i freqüències pròpies, l’anàlisi estàtic i el càlcul de la rigidesa a torsió. Finalment, un cop validat el disseny, es redacta un pressupost per determinar la viabilitat econòmica del xassís tubular projectat. Com a apunt final, dir que s’ha pogut emprar un mallat tridimensional per al càlcul d’elements finits gràcies a la utilització d’un ordinador d’última generació, innovant així respecte a projectes anteriors en que es feia ús de mallats simplificats en una o dues dimensions.

Physical properties of gases as density, thermal and electric conductivity and ionization potential determine, to a great extent, the operational characteristics of welding arcs. These properties can vary strongly for different gases. As a result, arc voltage, heat output, mean radius, thermal profile, efficiency and other are characteristics that influence bead geometry (shape, depth, etc.) depend on chemical composition of the shielding gas. Complex physical models have being proposed to explain and to quantify the effects of shielding gas chemical composition on the welding are performance. The influence of are atmosphere can also be readily observed empirically. However, only changes in arc operational parameters and weld bead geometry due to variations in gas composition are well registered in the literature. In this work, an optical study of the gas tungsten are is presented, based on a digital system for image capture and welding parameters register, during are operation. The results were related to physical properties of gases and mixtures used and models in literature. Las propiedades físicas de los gases como densidad, conductividades térmica y eléctrica, potencial de ionización, entre otras, determinan en gran parte las características operacionales de los arcos de soldadura. Estas propiedades pueden variar bastante para diferentes gases. Así, parámetros como la tensión de la operación, el calor generado, el radio medio, el perfil térmico y el rendimiento del arco, que a su vez afectan la geometría (forma, anchura y penetración) del cordón de soldadura, están muy influidos por la composición química del gas de protección utilizado. Se han propuesto modelos físicos más o menos complejos y completos para explicar y cuantificar los efectos de las variaciones de composición química del gas de protección sobre el comportamiento del arco de soldadura. Empíricamente, la influencia de la atmósfera del arco de soldadura y sus efectos sobre la geometría del cordón pueden ser fácilmente predecibles. Sin embargo, en la bibliografía no aparecen referencias aparte de las referidas a variaciones de los parámetros de la operación y de la geometría del cordón en relación con la composición química del gas de protección. En este trabajo se presenta un estudio óptico del arco de soldadura TIG llevado a cabo mediante un sistema digital para toma y análisis de las imágenes y registro de los parámetros de la operación. Se observaron variaciones en el aspecto y dimensiones del arco y en los parámetros eléctricos, y los resultados se relacionaron con las propiedades físicas de los diferentes gases y mezclas empleados, con las variaciones bien conocidas de la geometría del cordón resultante y con las previsiones de los modelos teóricos.