Abstract: Este trabalho teve como objetivo avaliar as propriedades mecânicas da solda a ponto, em um aço 22MnB5 em sua condição de fabricação e pós obtenção de estrutura martensítica por meio de tratamento térmico. Esta avaliação foi efetuada por meio de ensaio mecânico de tração em corpos de prova normalizados pela norma JIS (Japonese industrial Standard), através de extensometria aliada ao método de correlação de imagens digitais, através do software Gom Correlate. A soldagem a ponto é um processo com muita aplicação na união de chapas na indústria automobilística. Com a crescente necessidade do mercado automobilístico, com foco na redução de peso dos veículos, no aumento dos níveis de segurança dos passageiros e da necessidade de cumprimento de exigências normativas quanto a impactos laterais no Brasil em 2018, foi necessário o estudo de uniões destes aços através deste tipo de solda, que é o mais utilizado no segmento automotivo, em virtude de sua alta produtividade, relativa facilidade de execução e qualidade adequada das regiões de união. Conforme literatura, a microestrutura inicial desse aço, na condição de recozido, é formada basicamente por ferrita e perlita. Seu limite de resistência nessa condição fica em torno de 600 MPa. Após o processo de tratamento térmico, esse material apresenta microestrutura completamente martensítica e resistência à tração próxima a 1500 MPa. Para o estudo destes corpos de prova, foram produzidos corpos de prova soldados em material lâmina em sua condição de fabricação e após tratamento térmico, sendo este ultimo a condição de uso na Indústria automobilística. Para se efetuar a correlação de imagens digitais através do software, os corpos de prova foram pintados obtendo-se manchas (ou pontos) de forma aleatória. Os corpos de prova foram então, submetidos a ensaio mecânico de tração até a deformação e ruptura. Os ensaios foram digitalmente filmados e os fotogramas sequenciados foram analisados utilizando-se o método chamado de correlação de imagens digitais (CID). Utilizando- se o CID, foi possível efetuar a caracterização das deformações bidimensionais das superfícies das amostras em aço 22MnB5 soldadas a ponto, durante o ensaio mecânico de tração. Foram geradas imagens com coloração característica para cada zona deformada, possibilitando a análise dos resultados obtidos pelo software e ter entendimento parcial do que acontece na região da soldagem. Os resultados experimentais indicam o critério de fratura dos corpos de prova. Com o tratamento térmico utilizado foi obtida a dureza requerida, o que indica a formação de microestrututa totalmente martensitica. Para os corpos de prova com tratamento térmico, a tendência de ruptura na zona afetada pelo calor (ZAC ou HAZ) foi confirmada nestes aços de alta resistência, devido à formação de material recozido em torno da pepita soldada. Também foi caracterizada a presença de defeitos formados durante o processo de soldagem. Para os materiais base, sem tratamento térmico, foi caracterizado que o rompimento ocorre fora da área soldada, justificado pela formação de microestruras mais resistentes, resultando no aumento de características mecânicas na região soldada, em virtude de que após a soldagem houve endurecimento na região do botão de solda e a ruptura se desenvolveu na região mais externa ao botão de solda e com menor dureza. Foi caracterizado pequena alteração nos dados de rompimento dos corpos de prova que foram soldados com a utilização de espaçadores, o que sugere que afastamentos entre os materiais a serem soldados, interferem no resultado da solda. Todos os métodos utilizados para se efetuar a geração das manchas aleatórias, foram satisfatórios, mas cada uma com certas características de qualidade e restrições. Quanto a qualidade de leitura pelo software os melhores resultados são os que promovem maior contraste entre o fundo e os pontos aleatórios. Quanto ao tempo de análise das imagens pelo software, durante o período do teste de tração, os melhores resultados foram obtidos pelos métodos que promovem geração dos pontos aleatórios diretamente sobre a superfície do corpo de prova.

Palavras-Chave: mechanical properties; welded joints; welding; hardening; tensile properties; performance testing; japanese organizations; standardization; boron compounds; steels; angular correlation; image processing

ROSSI, ANDRE. Caracterização mecânica da solda a ponto em chapa de aço 22MnB5 utilizando ensaio de tração e análises de correlação de imagem digital. Orientador: Cristiano Stefano Mucsi. 2021. 106 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-18112021-112034. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/32711. Acesso em: $DATA.

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Abstract: No campo de materiais para o setor automotivo, o uso do aço avançado de primeira geração bifásico de 1,3 GPa de resistência mecânica, cuja microestrutura ferrita/martensita confere ultra-alta resistência à tração, pode ser soldado a ponto por resistência elétrica ou unido à frio por conformação plástica e ancoramento (clinching). Algo benéfico é que isto pode ser executado com equipamentos já existentes coadunando para a construção leve. A aplicação do aço avançado de primeira geração bifásico 1,3 GPa de até 1,50 mm de espessura se mostra atrativa para substituir componentes obtidos por estampagem a quente no setor automotivo como barras de proteção lateral, reforços no assoalho e outros componentes relevantes no sistema de gerenciamento da segurança ativa. O presente trabalho visou correlacionar aspectos das uniões por clinching e por solda a ponto por resistência elétrica, quanto à resistência à tração para cisalhamento e para destacamento de corpos de prova preparados em corte por laser. As alterações na região de ancoramento do clinching e da zona afetada pelo calor na solda a ponto foram avaliadas em termos microestruturais e de microdureza. As cargas observadas durante os ensaios de destacamento do clinching com ruptura completa da região de estricção ou zona de estricção se mostraram mais elevadas do que quando ocorreu o desenbricamento da união mecânica. Quanto à solda ponto, apesar das variações adicionadas pelo processo térmico como queda da microdureza e da ruptura na região subcrítica no ensaio de resistência ao destacamento, ainda assim a resistência mecânica à ruptura foi 62% superior ao clinching na média. Os resultados permitiram concluir que, nas condições experimentais do presente trabalho, o clinching é exequível para materiais de ultra-alta resistência e permitiu uma correlação de 3 clinchings para cada 2 pontos de solda para ensaio quase estático.

Palavras-Chave: sheets; steels; duality; phase transformations; resistance welding; joining; strength functions; mechanical properties; materials working

BASTOS, VANDERLEI M. O clinching e a solda a ponto em aço avançado bifásico de 1,3 GPa de resistência mecânica. Orientador: Jesualdo Luiz Rossi. 2022. 66 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2022.tde-19102022-170258. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/33600. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Este estudo tem como objetivo a investigação e análise das propriedades mecânicas antes e depois dos processos de soldagem e estiramento (repuxo por revolução), do aço utilizado na fabricação de rodas para caminhões e ônibus. O estiramento na fabricação de rodas é utilizado para aumentar a largura do componente aro com a redução de espessura, e na conformação do componente disco, que devem atender aos perfis determinados em projeto, de modo a resistir aos esforços de fadiga por ciclagem e de momentos de flexão e torção, alternados. A presente proposta é estudar os efeitos do processo de estiramento no material da roda, pois com o melhor entendimento destes efeitos, pode-se maximizar a otimização da massa da roda, um grande objetivo a ser alcançado para o setor de fabricação de rodas de aço. Os métodos propostos para a identificação dos efeitos do estiramento no aço empregado para a fabricação de rodas foram ensaios de tração, análise metalográfica, análise do comportamento das deformações do material utilizando a técnica de correlação de imagens digitais (DIC), e medidas de tensões residuais por difração de raios X (SAE HS 784, 2003), somados a mapas de dureza, executados no material antes e após o processo de estiramento. As variações dos percentuais de redução de espessuras no processo de estiramento foram correlacionadas com as variações de resistência a tração. Isto para verificação da relação da variação de espessura com a variação dos valores de resistência a tração. E observou-se um aumento na tensão de ruptura a tração a cada aumento de percentual de redução de espessura do material no estiramento, chegando a um aumento de 50% na resistência a tração, numa redução de 55% na espessura da matéria prima, com a consequente perda de deformação. Nas regiões soldadas e afetadas pela solda foram identificadas somente tensões residuais compressivas, de grande importância para o aspecto funcional do componente.

Palavras-Chave: mechanical properties; fatigue; welding; fibers; steels; process control; fabrication; processing; wheels; vehicles; industry; residual stresses; tensile properties; design; correlations; digital systems; image processing; x-ray diffraction

ALENCAR, MILTON A. Efeito do estiramento à frio no aço utilizado na fabricação de rodas avaliado por propriedades mecânicas e por tensões residuais. Orientador: Cristiano Stefano Mucsi. 2020. 82 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-23122020-122456. Disponível em: http://200.136.52.105/handle/123456789/31727. Acesso em: $DATA.

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