Estudo e desenvolvimento do processo TIG multi-cátodo para operações de revestimento metálico
Descrição: O objetivo geral do projeto é estudar e desenvolver o processo TIG multi-cátodo, visando aplicações de revestimento com ligas metálicas. Trata-se de um processo de soldagem inovador, que tem sido objeto de estudo nos últimos anos pelo LABSOLDA. Esses estudos foram conduzidos no âmbito de trabalhos de pós-graduação, construindo a base teórica e experimental para a realização de novas etapas de pesquisas. Os trabalhos anteriores mostraram que o processo possui elevado potencial de originar soluções para a indústria de petróleo e gás, mineração, etc, como descrito no plano de trabalho do projeto. Do ponto de vista acadêmico o TIG multi-cátodo ainda é um tema de pesquisa novo e desafiador, e de grande interesse para a comunidade científica da área. São poucas as publicações sobre a técnica e não existem trabalhos publicados que mostrem resultados ou descrevam o comportamento e a interação eletromagnética entre o arco formado em cada cátodo quando submetido ao campo magnético induzido arame quente. A compreensão dos fenômenos mais importantes que governam essas interações é um dos objetivos do projeto com potencial de gerar produção científica de grande impacto. Isso já ficou comprovado por meio das publicações geradas nos trabalhos iniciais realizados com esse tema. É possível citar diferentes etapas que devem ser alcançadas no escopo do presente projeto. Do ponto de vista experimental, é necessário realizar a construção e adaptação de alguns equipamentos (tocha e fonte de soldagem) para que os mesmos possam operar na modalidade de adição de arame. Também é necessário o projeto de um sistema de direcionamento do arame com capacidade de regulagem de posição, e conexão elétrica para aquecimento do arame por efeito Joule (técnica conhecida como hot-wire). São vários os aspectos que devem ser estudados, principalmente com relação à interação eletromagnética dos arcos com o arame que também está conduzindo corrente e induz seu próprio campo eletromagnético. Nesse ponto, é necessário definir a melhor estratégia de controle e sincronização dos pulsos de corrente em cada um dos três circuitos. A caracterização do comportamento do arco híbrido seria realizado usando técnicas de filmagem em alta velocidade em conjunto com a análise dos oscilogramas de tensão nos diferentes casos. Além disso, o próprio posicionamento relativo entre o ponto de injeção do arame e a posição dos eletrodos também deve ser estudada, principalmente porque o arco formado não apresenta simetria. Também será projetada e construída uma tocha com triplo cátodo, onde o sistema de alimentação de arame será coaxial aos cátodos. Esse é um passo importante, pois até o presente momento, não existe relatos na literatura do desenvolvimento de processo semelhante, sendo então, totalmente inédito. Com o desenvolvimento dos equipamentos, será possível realizar o estudo do processo tendo como objetivo final a produção de procedimentos para realização de revestimentos, visando elevada produtividade e baixa diluição. As atividades estão apresentadas de forma mais detalhada no texto do plano de trabalho do projeto..
Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Graduação: (1) / Mestrado acadêmico: (1) .
Integrantes: Mateus Barancelli Schwedersky - Coordenador / Régis Henrique Gonçalves e Silva - Integrante / DUTRA, JAIR CARLOS - Integrante.
Desenvolvimento de metodologias e definição de parâmetros para soldagem de ligas de Alumínio 6082 T6 e avaliação de sua influência nas propriedades mecânicas
Projeto certificado pelo(a) coordenador(a) Régis Henrique Gonçalves e Silva em 29/02/2016.
Descrição: O uso do alumínio em construção naval tem crescido a largo passo em decorrência de suas características, materializadas, de fato, por suas ligas. Sua baixa densidade (com boa relação resistência mecânica / densidade) é responsável por ganhos em velocidade das embarcações, maior estabilidade, maior capacidade de carga, economia de combustível, e, com crescente importância, menor índice de emissões para o meio ambiente. Sua alta resistência à corrosão mesmo sem tratamentos de revestimento, não inflamabilidade e habilidade de resistir a condições climáticas extremas também contribuem para sua atratividade em construções offshore ligadas à exploração e produção de petróleo e gás. Em termos de fabricação, a maior vantagem do alumínio em relação ao aço é sua elevada capacidade de ser extrudado, que lhe confere alta flexibilidade em termos de geometrias e elementos de construção. Estruturas de proteção, superestruturas, construções subaquáticas, helidecks, módulos de embarcações e plataformas (habitação, escritórios, laboratórios, salas de operação...), guarda-corpos, pontes de acesso, escadarias e corrimões, e outros elementos são vantajosamente compostos de peças de alumínio extrudado. Neste cenário, uma das ligas de alumínio mais aplicadas é a 6082, objeto de estudo da presente proposta. Apesar de se tratar de uma liga considerada soldável, é notório o desconhecimento científico e tecnológico sobre a soldabilidade da classe a que pertence, série 6000 T6, que são suscetíveis ao super envelhecimento, característica que promove uma perda de resistência mecânica. No que tange à Soldagem, principal processo de fabricação em construção naval, coisas que no passado eram impossíveis de ser realizadas se tornam realidade sob a luz de novas interpretações e novas disponibilidades tecnológicas. Principalmente a soldagem do alumínio impõe dificuldades relativas a suas características físico-químicas, configuradas por sua elevada condutividade e difusividade térmicas (transitórios bruscos e alta dinâmica do comportamento térmico da peça e da solda), elevada condutividade elétrica (dificuldades de manutenção de comprimento de arco em soldagem a arco voltaico), presença de óxido superficial de elevada estabilidade (exigindo técnicas para sua eliminação), propriedades metalúrgicas desfavoráveis (para algumas ligas). Tecnologias modernas, antes não praticadas, permitem melhor abordagem desta problemática. Este é o caso de novas tecnologias de soldagem MIG/MAG e TIG. O presente projeto objetiva, portanto, desenvolver conhecimento científico e tecnológico na soldabilidade de ligas de alumínio e ênfase será dada na liga 6082 T6 devido à sua excelente resistência à corrosão. A literatura disponível, a ser amplamente verificada e documentada, deverá ser confrontada com as novas técnicas de soldagem, mediante experimentação e concomitantemente deverá ser produzida literatura própria. Processamentos acessórios, como inspeção, manuseio e armazenamento da liga de Alumínio 6082 T6 também serão abordados na revisão da literatura. Para tanto, será utilizado o potencial que o Laboratório de Soldagem (LABSOLDA) possui para empreender procedimentos especiais baseados em novas versões de processos TIG e MIG/MAG, sejam os de origem do próprio LABSOLDA, sejam os de origem de outros fabricantes. Como principal resultado do projeto, é esperado que se possam definir os parâmetros e técnicas de soldagem comprovadamente adequados para a liga 6082 T6, para diferentes configurações / condições de aplicação relevantes para o setor offshore e construção naval..
Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Graduação: (3) / Mestrado acadêmico: (1) / Doutorado: (1) .
Integrantes: Mateus Barancelli Schwedersky - Integrante / regis henrique gonçalves e silva - Coordenador / Jair Carlos Dutra - Integrante / Rafael Costa Barbosa - Integrante.
Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Cooperação.
Desenvolvimento de um Sistema Automatizado para Soldagem Circunferencial Interna em Tubos de Aço Cladeados com Liga 625
Projeto certificado pelo(a) coordenador(a) Régis Henrique Gonçalves e Silva em 01/03/2016.
Descrição: Desenvolvimento de um Sistema Automatizado para Soldagem Circunferencial Interna em Tubos de Aço Cladeados com Liga 625
O revestimento interno de tubos fabricados em aços C-Mn com ligas resistentes à corrosão (CRAs - corrosion resistance alloys), é uma aplicação muito comum na indústria, pelo baixo custo dos aços C-Mn e maior resistência mecânica, e pela muito superiror resistência à corrosão dos CRAs. Os revestimentos com superligas a base de níquel 625) em risers rígidos de produção vêm se tornando uma prática técnica/econômica bem estabelecida, e comumente adotada com o advento da exploração na camada de pré-sal, caracterizada pela produção de hidrocarbonetos em ambientes cada vez mais agressivos, muitas vezes na presença de CO2 e H2S. A soldagem de união de tubos cladeados envolve algumas condições críticas e, caso a o resultado não atenda os requisitos de qualidade e estrutura, a resistência à corrosão e a tenacidade do componente podem ser comprometidas. Outra questão de elevada relevância é o fato de que, uma vez iniciada a soldagem da junta (passe de raiz) com consumível CRA, não se pode mais empregar aços C-Mn para o preenchimento, sob o risco de fragilização de toda a extensão da junta soldada em virtude da diluição de elementos de liga no metal de solda. Como consequência, toda a junta circunferencial deve ser soldada com consumíveis em CRA, o que caracteriza uma condição de under-matching. Em face do exposto, a proposta consiste em desenvolver um dispositivo que permita a realização da soldagem circunferencial de união de tubos, através do emprego de um sistema e procedimento automatizados de soldagem circunferencial interna, permitindo uma equalização das propriedades mecânicas da junta soldada a partir do emprego de consumíveis similares ao substrato e à camada de revestimento, respectivamente. O projeto de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação proposto tem como objetivo global a disponibilização de um sistema orbital automatizado para soldagem circunferencial interna em tubos de aço C Mn cladeados internamente com CRAs na produção de dutos (risersrígidos), via processo TIG alimentado (arame quente ou frio), dotado de sistemas de controle de posição e correção de trajetória e correção de parâmetros de soldagem (soldagem adaptativa) por sensoriamento via arco e via LASER. A aplicação do processo PTA-P (Plasma Transferred Arc - Powder; Plasma de Arco Transferido alimentado com Pó metálico) será também avaliada..
Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Graduação: (6) / Mestrado acadêmico: (4) / Doutorado: (2) .
Integrantes: Mateus Barancelli Schwedersky - Integrante / regis henrique gonçalves e silva - Coordenador / Cleber Marques - Integrante / Alberto Bonamigo Viviani - Integrante / Jair Carlos Dutra - Integrante / Luiz Eduardo dos Santos Paes - Integrante / Francisco Sartori - Integrante / Felippe Kalil Mendonça - Integrante.
Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Cooperação.
DESENVOLVIMENTO DE TECNOLOGIA PARA SUPORTE A EXPEDIÇÕES CIENTÍFICAS EM CIÊNCIAS DO MAR
Descrição: Descrição: Formação de recursos humanos de alto nível na área naval e oceânica, a partir de projetos de pesquisa focados no desenvolvimento de equipamentos submarinos para suporte às expedições científicas oceânicas e a tecnologia de solda subaquática...
Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Mestrado acadêmico: (2) .
Integrantes: Mateus Barancelli Schwedersky - Integrante / Orestes Estevam Alarcon - Coordenador.
Avanços no Processo TIG Aplicado à Soldagem Orbital Automática e Semi-automática de Tubulações
Projeto certificado pelo(a) coordenador(a) Jair Carlos Dutra em 12/08/2015.
Descrição: Descrição: O projeto de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação proposto tem como objetivo global a disponibilização e adequada implementação de novas tecnologias de soldagem semi-automática e automática orbital nas operações de soldagem inseridas na Construção e Montagem de dutos e tubulações, que permitam aumento de produtividade. As inovações serão baseadas no processo TIG (maior qualidade e menor susceptibilidade a defeitos) em duas de suas variantes modernas (injeção tangencial de arame e arame pulsado) alternativamente aos processos MIG/MAG e Eletrodo Revestido, para aplicação principalmente na soldagem de tubulações de aços inoxidáveis e ligas de Níquel. Visa-se, assim, gerar tecnologia própria nacional para aplicação das variantes do processo TIG, englobando os sistemas integrados e procedimentos de soldagem.
Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Graduação: (5) / Mestrado acadêmico: (3) / Doutorado: (2) .
Integrantes: Mateus Barancelli Schwedersky - Integrante / jair carlos dutra - Coordenador / regis henrique gonçalves e silva - Integrante / Cleber Marques - Integrante.
Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio
financeiro.
SISASOLDA - Sistema Avançado de Soldagem para o Setor de Petróleo e Gás com Ênfase em Estruturas de Alumínio
Projeto certificado pela empresa IMC - Engenharia de Soldagem Instrumental e Automação em 11/08/2015.
Descrição: O objetivo geral do presente projeto é o desenvolvimento de um sistema avançado de soldagem, que permita a fabricação de componentes estruturais e de dutos focado na indústria naval e de petróleo e gás, com ênfase na soldagem do alumínio. O intuito é dotar o sistema com tecnologias inovadoras para se obter o máximo de autonomia nas operações de soldagem, aliando ao mesmo tempo:
inteligência, através de sensoriamento, como visão e orientação;
conhecimento, através de uma base de dados com informações sobre modalidades e procedimento de soldagem;
comunicação, uso de tecnologias de informação para interconexão, acesso remoto, conexões web e controle wirelles;
memória, por meio de monitoramente de sinais permitindo inspeção e rastreabilidade.
Além de todas estas tecnologias operando de forma integrada, o SISA conterá um móldulo de controle de corrente e tensão de soldagem de resposta elevada para suprir as necessidades das modalidades de soldagem mais recentes..
Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Graduação: (6) / Mestrado acadêmico: (3) / Doutorado: (2) .
Integrantes: Mateus Barancelli Schwedersky - Integrante / jair carlos dutra - Coordenador / regis henrique gonçalves e silva - Integrante / Renan Medeiros Kindermann - Integrante / Cleber Marques - Integrante / Raul Gohr Jr - Integrante / Alberto Bonamigo Viviani - Integrante.
Desenvolvimento de uma Tecnologia Nacional Automatizada para o Revestimento e Fabricação por Soldagem de Tubos de Caldeiras e Tecnologias de Soldagem Associadas
Projeto certificado pelo(a) coordenador(a) Jair Carlos Dutra em 12/08/2015.
Descrição: O presente projeto representa a terceira fase da inovação - desenvolvimento experimental de produto, e se deve ao êxito das fases anteriores em que foram desenvolvidas tecnologias de soldagem e protótipos de equipamentos para solucionar uma das deficiências da manutenção das usinas termelétricas. Nesta fase, busca-se o desenvolvimento de um sistema integrado constituído de um manipulador robótico com cinco graus de liberdade e equipamentos de soldagem de revestimento para a recuperação de tubos de caldeira deteriorados por corrosão e erosão, bem como para aumento da vida útil de tubos novos..
Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Graduação: (4) / Mestrado acadêmico: (1) / Doutorado: (1) .
Integrantes: Mateus Barancelli Schwedersky - Integrante / jair carlos dutra - Coordenador / regis henrique gonçalves e silva - Integrante.
Financiador(es): Tractebel Energia - Matriz - Auxílio
financeiro.
SOLDADUTO - Sistema Multifuncional para Soldagem Automática de Dutos - Acoplamento e Manipulação Robótica
Projeto certificado pelo(a) coordenador(a) Jair Carlos Dutra em 11/08/2015.
Descrição: O projeto tem como objetivo o desenvolvimento de sistema integrado que permita a plena automação da soldagem orbital de união de dutos na construção de tubulações de médio e grande porte, aumentando a qualidade e produtividade do resultado destas operações. O sistema incluirá fonte de soldagem, manipulador robótico e periféricos com alimentadores de arame, tochas de soldagem e equipamento para correção em malha fechada da posição da tocha. Também a formulação de procedimentos de soldagem, dedicados a condições específicas de aplicação, será executada. Como parte integrante do sistema, não diretamente ligada ao controle de energia de soldagem e movimentação da tocha, mas igualmente importante para robustez do procedimento, visa-se também o desenvolvimento de sistemas de alinhamento, fixação e apoio para passe de raiz das soldas, chamadas de acopladeiras..
Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Graduação: (4) / Mestrado acadêmico: (1) / Doutorado: (1) .
Integrantes: Mateus Barancelli Schwedersky - Integrante / jair carlos dutra - Coordenador / regis henrique gonçalves e silva - Integrante.
Tecnologias Limpas para a Soldagem de Alta Produtividade
Projeto certificado pelo(a) coordenador(a) Jair Carlos Dutra em 12/08/2015.
Descrição: Não há dúvida que os processos de soldagem a arco possuem papel significativo como etapa do processo produtivo de grande parte dos setores industriais. A busca por processos de maior produtividade e menor custo, de maneira limpa e sustentável é a principal motivação para o desenvolvimento científico e tecnológico que ocorre incessantemente. Em se tratando de processos de soldagem, centenas de trabalhos são publicados anualmente, mostrando diferentes aspectos do estado da arte de determinado processo ou técnica. Considerando o Laboratório de Soldagem da UFSC (LABSOLDA - Instituto de Mecatrônica), nos últimos anos também foram realizados muitos desenvolvimentos com os diferentes processos de soldagem a arco. Na maior parte desses trabalhos, o desenvolvimento estava totalmente ligado a aplicações reais da indústria brasileira, os quais buscavam soluções de aumento de produtividade, mantendo-se a qualidade e integridade da solda, seja de revestimento ou de união. O presente projeto propõe o aprofundamento de estudos científicos em variantes modernas de processos de soldagem que já possuem relevância industrial, mas que ainda não possuem satisfatória quantidade de informações na literatura, a análise e avaliação de tecnologias existentes e a geração de inovações tecnológicas que baseiem um novo panorama dos limites de produtividade do processo TIG, tradicionalmente considerados de baixa velocidade, viabilizando técnica e economicamente sua aplicação industrial, aproveitando suas notórias vantagens ambientais sem detrimento à produtividade da empresa..
Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Graduação: (5) / Mestrado acadêmico: (2) / Doutorado: (1) .
Integrantes: Mateus Barancelli Schwedersky - Integrante / jair carlos dutra - Coordenador / regis henrique gonçalves e silva - Integrante / Raul Gohr Jr - Integrante.
Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Auxílio
financeiro.
Desenvolvimento de Técnicas para Soldagem a Arco de Peças em Cobre para o Setor Aeroespacial
Projeto certificado pela empresa Orbital Engenharia em 01/03/2016.
Descrição: O projeto tem como objetivo desenvolver tecnologia para a soldagem de peças fabricadas em cobre utilizando processos de soldagem a arco. A soldagem de peças em cobre apresenta grande dificuldade quando realizada por processos convencionais, sendo necessário o desenvolvimento de equipamentos e técnicas de soldagem específicas e inovadoras para a obtenção de juntas soldadas que atendam aos requisitos de projeto. Também estão sendo estudadas técnicas para soldagem dissimilares para permitir união entre cobre e aço inoxidável. Esse projeto de desenvolvimento de técnicas de soldagem especiais é realizado em parceria com a empresa Orbital Engenharia Ltda, a qual possui convênios para desenvolvimento de tecnologia de fabricação de componentes aeroespaciais junto ao IAE (Instituto de Aeronáutica e Espaço)..
Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Graduação: (3) / Mestrado acadêmico: (1) .
Integrantes: Mateus Barancelli Schwedersky - Integrante / regis henrique gonçalves e silva - Coordenador.
Desenvolvimento de Ligas Específicas e Tecnologias em Soldagem a Plasma com Pó Metálico para Aplicação em Regiões de Turbinas Hidráulicas Sujeitas à Erosão por Cavitação
Descrição: Soldagem a Plasma com Pó Metálico
O objetivo do presente projeto é o desenvolvimento de ciência e tecnologia para a recuperação de partes erodidas de turbinas hidráulicas mediante a utilização do processo PTAP (Plasma Transfer Arc with Powder). Pretende-se, não só o desenvolvimento do sistema de soldagem (Equipamentos e procedimentos), mas também o desenvolvimento do consumível metálico de soldagem..
Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Graduação: (6) / Mestrado acadêmico: (2) / Doutorado: (2) .
Integrantes: Mateus Barancelli Schwedersky - Integrante / regis henrique gonçalves e silva - Integrante / Augusto José de Almeida Buschinelli - Integrante / Fernando Ribas - Integrante / Jair Carlos Dutra - Coordenador.
Financiador(es): Tractebel Energia - Matriz - Cooperação / Agência Nacional de Energia Elétrica - Cooperação.