Estudo comparativo de soldagem entre os processos TIG automatizado e o processo TIG manual na fabricação de tanques com espessura de chapa reduzida
| dc.contributor.advisor-co1 | Afonso, Conrado Ramos Moreira | |
| dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/2176215981291453 | por |
| dc.contributor.advisor-co1orcid | https://orcid.org/0000-0001-7505-846 | por |
| dc.contributor.advisor1 | Araujo, Luis Antonio Oliveira | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/3639906702064630 | por |
| dc.contributor.advisor1orcid | https://orcid.org/0000-0002-1117-0094 | por |
| dc.contributor.author | Cherubim, Sandro | |
| dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/5490300738624535 | por |
| dc.date.accessioned | 2025-01-24T12:34:26Z | |
| dc.date.available | 2025-01-24T12:34:26Z | |
| dc.date.issued | 2024-08-29 | |
| dc.description.abstract | Automation in welding processes has been growing since the 1970s. The technical benefits, when compared to the manual welding process, are numerous: productivity, quality, operator safety, and other things. This project addresses TIG welding (Tungsten Inert Gas), also known as GTAW (Gas Tungsten Arc Welding), developed between the late 1930s and the early 1940s, during a period of significant industrial and technological transformation driven by World War II. This historical context was marked by an intense demand for new manufacturing processes, especially to meet the needs of the growing aeronautical and military industries, which required more sophisticated and precise welding methods. Currently, this process is of utmost importance in the manufacturing and maintenance of parts in different sectors, such as automotive, railway, aerospace, civil, among others. The advantage of TIG welding includes the high quality of the welds produced, the possibility of joining different materials, and dimensional precision. The general objective of this work was to develop a study to verify the feasibility of the automated (orbital) TIG welding process, in relation to the manual TIG process, applied in the production of water reservoirs in AISI 304 stainless steel. The reservoirs are part of solar heating systems and are designed to have sheets up to 2 mm thick. The established method was to compare the appearance, structure, and functionality of the weld beads through visual analysis, tensile mechanical testing, liquid penetrant testing, and magnetic particle testing. The study used samples taken from water reservoirs (body and lid) made of AISI 304 stainless steel. The tensile mechanical tests demonstrated that the automated welds had moderate results, with 7 out of 12 test specimens breaking in the base material instead of the weld, indicating that the weld was not the weakest point. The stress versus strain graphs, comparing the manual and automated processes, indicate that the base material has a tensile strength between 600 and 675 MPa, with a deformation of 0.6 to 0.7. The automated weld, on the other hand, exhibited higher tensile strength, between 800 and 900 MPa, but with lower deformation (0.3 to 0.4). The results of the Liquid Penetrant and Magnetic Particle tests revealed discontinuities in both manual and automated welds, suggesting the need for improvements in the sheet preparation process. The design and construction of an automated orbital TIG welding machine was primarily motivated by the increase in productivity, with a 25% improvement in speed compared to the manual process. This increase in speed impacts quality factors, such as weld penetration, highlighting that the automated process is viable but still requires improvements. | eng |
| dc.description.resumo | A automação nos processos de soldagem está em crescimento desde a década dos anos 70. Os benefícios técnicos, quando comparado ao processo manual de soldagem, são inúmeros: produtividade, qualidade, segurança do operador, etc. Este projeto aborda a soldagem TIG (Tungsten Inert Gas), também conhecido como GTAW (Gas Tungsten Arc Welding), desenvolvido entre o final da década de 1930 e o início da década de 1940, em um período de grande transformação industrial e tecnológica impulsionado pela Segunda Guerra Mundial. Esse contexto histórico era marcado por uma intensa demanda por novos processos de fabricação, especialmente para atender à crescente indústria aeronáutica e militar, que necessitava de métodos de soldagem mais sofisticados e precisos. Atualmente, este processo é de extrema importância na fabricação e manutenção de peças em diferentes segmentos, como automobilístico, ferroviário, aeronáutico, civil, entre outros. A vantagem da solda TIG inclui a alta qualidade das soldas produzidas, a possibilidade de união de diferentes materiais e a precisão dimensional. O objetivo geral deste trabalho foi desenvolver um estudo para verificar a viabilidade do processo de soldagem TIG automatizado (orbital), em relação ao processo TIG manual, aplicado na produção de reservatórios de água em aço inoxidável AISI 304. Os reservatórios fazem parte de sistemas de aquecimento solar e são projetados para possuírem chapas de até 2 mm de espessura. O método estabelecido foi comparar a aparência, estrutura e funcionalidade dos cordões de solda, a partir de análise visual, ensaio mecânico de tração, líquido penetrante e partículas magnéticas. O estudo utilizou amostras retiradas dos reservatórios de água (corpo e tampo) fabricados em aço inoxidável AISI 304. Os ensaios mecânicos de tração demonstraram que as soldas automatizadas tiveram resultados moderados, com 7 dos 12 corpos de prova rompendo no material base em vez da solda, indicando que a solda não foi o ponto mais frágil. Os gráficos de tensão versus alongamento, comparando o processo manual e automatizado, indicam que o material base possui uma resistência à tração entre 600 e 675 MPa, com uma deformação de 0,6 a 0,7. Já a solda automatizada apresentou maior resistência à tração, entre 800 e 900 MPa, mas com menor deformação (0,3 a 0,4). Os resultados dos ensaios de Líquido Penetrante e Partícula Magnética revelaram descontinuidades tanto nas soldas manuais quanto automatizadas, sugerindo a necessidade de melhorias no processo de preparação das chapas. O projeto e a construção de uma máquina automatizada de solda TIG orbital foi motivado principalmente pelo aumento de produtividade, com uma melhoria de 25% na velocidade em relação ao processo manual. Este aumento de velocidade impacta fatores de qualidade, como a penetração da solda, evidenciando que o processo automatizado é viável, mas ainda requer melhorias. | por |
| dc.identifier.citation | CHERUBIM, Sandro. Estudo comparativo de soldagem entre os processos TIG automatizado e o processo TIG manual na fabricação de tanques com espessura de chapa reduzida. 2024. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/21283. | por |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/21283 | |
| dc.language.iso | por | por |
| dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
| dc.publisher.address | Campus São Carlos | por |
| dc.publisher.initials | UFSCar | por |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica - PPGEMec | por |
| dc.rights | Attribution-ShareAlike 3.0 Brazil | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/br/ | * |
| dc.subject | Processo TIG | por |
| dc.subject | Soldagem manual | por |
| dc.subject | Soldagem automatizada | por |
| dc.subject | Aços inoxidáveis | por |
| dc.subject | Ensaios destrutivos | por |
| dc.subject | Ensaios não destrutivos | por |
| dc.subject | TIG process | eng |
| dc.subject | Manual welding | eng |
| dc.subject | Automated welding | eng |
| dc.subject | Stainless steels | eng |
| dc.subject | Destructive testing | eng |
| dc.subject | Non-destructive testing | eng |
| dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA | por |
| dc.title | Estudo comparativo de soldagem entre os processos TIG automatizado e o processo TIG manual na fabricação de tanques com espessura de chapa reduzida | por |
| dc.title.alternative | Comparative study of welding between the automated TIG process and the manual TIG process in the manufacturing of tanks with reduced sheet thickness | eng |
| dc.type | Dissertação | por |
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