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Tipo: Dissertação de Mestrado
Título: Simulação numérica das deformações e tensões residuais na fabricação de um componente soldado
Autor(es): Andre Cesar Martins de Miranda
Primeiro Orientador: Paulo Jose Modenesi
Primeiro membro da banca : Alexandre Queiroz Bracarense
Segundo membro da banca: Dagoberto Brandao Santos
Resumo: Na indústria metal-mecânica, os processos de soldagem representam uma parcela fundamental do processo de fabricação, sendo em alguns casos o fator diferencial do sucesso. No segmento de vagões ferroviários, distorções e tensões residuais devido ao processo de soldagem podem impactar na montagem, funcionamento e vida útil do equipamento, ocasionando custos indesejáveis de reparo e garantia. Devido à complexidade do processo de soldagem, normalmente adota-se conhecimento empírico para o pré-estudo do efeito das distorções. Com base neste cenário, a presente dissertação tem como objetivo estudar as distorções e tensões residuais geradas pelo processo de soldagem utilizando o método de elementos finitos. O objeto de estudo deste trabalho foi um componente de vagão ferroviário, fabricado em aço estrutural Usiminas classe USI SAC-350 e caracterizado pela presença de reforços axiais e transversais soldados pelo processo FCAW. Esta peça apresenta tolerância geométrica rigorosa, exigência esta que torna este estudo importante para esta aplicação. Para a realização das simulações foi utilizado o software Simufact Welding® versão 4.0.1, fornecido pela Simufact Americas LCC. A fim de avaliar a influência da sequência e parâmetros de soldagem, e do tamanho do filete de solda no desenvolvimento das distorções, três condições distintas foram simuladas variando estes parâmetros e os resultados validados com dados experimentais. A fabricação e inspeção dos modelos foram realizadas utilizando recursos fornecidos pela empresa Usiminas Mecânica S/A, situada em Ipatinga, Minas Gerais. Os resultados numéricos coincidem parcialmente com os resultados experimentais, mostrando que a metodologia adotada pode ser uma ferramenta viável para prever distorções ocasionadas pelo processo de soldagem.
Abstract: In the metal industry, welding processes are an essential part of the manufacturing process, and in some cases the key factor of success. In the railcars segment, distortions and residual stresses due to the welding process can impact the manufacturing assembling, operation and service life of the equipment, causing undesirable costs of repair and warranty. Due to the complexity of the welding process, normally empirical knowledge is used to pre-study the effect of the distortions. Based on this scenario, this thesis aims to study the distortions and residual stresses generated by the welding process using the finite element method. The part of study in this work was a railcar component, made of Usiminas structural steel class USI SAC-350 and featuring axial and transverse ribbing welded by FCAW process. This piece demands a strict geometric tolerance, which makes important this study for this application. To carry out the simulations, the software Simufact Welding® version 4.0.1 was used, provided by Simufact Americas LCC. In order to evaluate the influence of the welding sequence and parameters, and the size of fillet weld on the development of distortions, three different conditions were simulated modifying these parameters and the results were validated with experimental data. The manufacturing and inspection of the models were performed using resources provided by the company Usiminas Mecânica S/A, located in Ipatinga, Minas Gerais. The numerical results were partially consistent with the experimental data, showing that the methodology used can be a viable tool to predict distortions caused by the welding process.
Assunto: Engenharia metalúrgica
Método dos elementos finitos
Tensões residuais
Metalurgia de transformação
Idioma: Português
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Instituição: UFMG
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-A9DFTQ
Data do documento: 15-Dez-2015
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