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dc.creatorColaco, Fernando Henrique Gruber-
dc.date.accessioned2021-04-08T00:56:06Z-
dc.date.available2021-04-08T00:56:06Z-
dc.date.issued2021-02-05-
dc.identifier.citationCOLACO, Fernando Henrique Gruber. Estudo do comportamento à abrasão e formação de revestimentos aplicados por GTAW com dupla alimentação de arames tubulares. 2021. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2021.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/24691-
dc.description.abstractThe present work investigates the formation of coatings using double feeding of tubular wires and the role of the microstructure against the mechanisms of abrasive wear. This study presents an original method, Flux-Cored-Double-Wire GTAW (FCDW-GTAW), where wires of different compositions were used simultaneously to obtain different microstructures. The study was divided by the steps of manufacturing the bead and the performance of the obtained microstructures. For this, a matrix of Central Composite Design (CCD) of five factors and five levels was used to conduct experiments with GTAW: welding current, welding speed, standoff distance, torch angle, and feed pulse frequency wire. As a result of the manufacturing step, models to determine the geometry and dilution were obtained. The importance of the welding current and speed have on the effects on the weld bead. Six coatings were deposited on AISI1020 steel substrate in the performance step by combining the Fe-Cr-C, Fe-Cr-Cnb, Fe-Cr-C-Mo-Nb and Fe-Cr-C-Mo-Ti tubular wires. The result of the combination of these wires was a hypoeutectic microstructure with niobium and titanium carbides, with an average hardness of 650 HV0,3 and hypereutectic microstructures formed by different levels of niobium, with a microhardness variation from 820 to 1020 HV0,3. These microstructures’ performance was verified in abrasion tests on a macroscopic scale (linear scratching) and microscopic scale (microabrasion). In the scratch tests, a progressive load between 20 and 180 N was used in an HRC geometry penetrator to check the wear mechanisms and width. The coefficient of friction and cross-sectional images confirmed that the hypoeutectic microstructure showed more significant deformation than the hypereutectic ones. The average free path of carbide did not increase the abrasion resistance on a macroscopic scale. However, the hardness of the coating was decisive to minimize the wear width caused by the penetrator. In order to carry out the microabrasion tests, SiO2 and Al2O3 abrasives were used in the fraction of 2% diluted with distilled water, using conditions to reproduce the scratching mechanism with the “free sphere” test method and the normal load of 0.8 N. The wear results confirm the scratching mechanism in all samples tested with alumina and silica, except for the hypoeutectic microstructure worn with silica. The wear coefficient resulting from the alumina tests was higher than the results obtained with the abrasive silica. Wear resistance was determined mainly by the mean free path and by the fraction of MC type carbides and not by the matrix hardness. In conclusion, the resistance to linear scratching for microstructures composed of hard second phase depends on the degree of deformation imposed by the abrasive agent. In the case of tests on a microscopic scale, wear resistance was mainly affected by the coating’s hardness and started to depend on the hardness and fraction of the second hard phase when adequately supported by the matrix.pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/pt_BR
dc.subjectRevestimentospt_BR
dc.subjectDesgaste mecânicopt_BR
dc.subjectAbrasivospt_BR
dc.subjectMicroestruturapt_BR
dc.subjectPreparação de superfíciespt_BR
dc.subjectSolda e soldagempt_BR
dc.subjectCoatingspt_BR
dc.subjectMechanical wearpt_BR
dc.subjectAbrasivespt_BR
dc.subjectMicrostructurept_BR
dc.subjectSurface preparationpt_BR
dc.subjectSolder and solderingpt_BR
dc.titleEstudo do comportamento à abrasão e formação de revestimentos aplicados por GTAW com dupla alimentação de arames tubularespt_BR
dc.title.alternativeStudy of abrasion behavior and formation of coatings applied by GTAW with double feeding of tubular wirespt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR
dc.description.resumoO presente trabalho tem por objetivo investigar a formação de revestimentos usando dupla alimentação de arames tubulares e o papel da microestrutura frente aos mecanismos de desgaste abrasivo. Este estudo apresenta um método original, Flux-Cored-Double-Wire GTAW (FCDWGTAW), onde arames de diferentes composições foram usados simultaneamente para obter microestruturas diversas. O estudo foi dividido pelas etapas de fabricação do cordão e desempenho das microestruturas obtidas. Para isso, uma matriz de Projeto Composto Central (CCD) de cinco fatores e cinco níveis foi usada para conduzir experimentos com GTAW, sendo: corrente de deposição, velocidade de deslocamento, distância de afastamento, ângulo da tocha e frequência de pulso de alimentação do arame. Como resultado da etapa de fabricação, modelos para determinar a geometria e diluição foram obtidos, e a importância que a corrente e velocidade de deslocamento tem sobre os efeitos no cordão. Na etapa de desempenho, seis revestimentos foram depositados em substrato de aço AISI1020 pela combinação entre os arames tubulares: Fe-Cr-C, Fe-Cr-C-Nb, Fe-Cr-C-Mo-Nb, Fe-Cr-C-Mo-Ti. O resultado da combinação destes arames foi uma microestrutura hipoeutética com carbonetos de nióbio e titânio, com dureza média de 650 HV0,3 e microestruturas hipereutéticas formada por diferentes teores de nióbio, com variação de microdureza de 820 a 1020 HV0,3. O desempenho destas microestruturas foi verificado em ensaios de abrasão em escala macroscópica (riscamento linear) e escala microscópica (microabrasão). Nos ensaios de riscamento foi utilizado carga progressiva entre 20 e 180 N em um penetrador de diamante com geometria HRC para verificar os mecanismos e a largura do desgaste. O coeficiente de atrito e imagens da seção transversal confirmaram que a microestrutura hipoeutética apresentou maior deformação que as hipereutéticas. O caminho livre médio de carbonetos não aumentou a resistência à abrasão em escala macroscópica, mas a microdureza do revestimento foi determinante para minimizar a largura de desgaste causada pelo penetrador. Para a realização dos ensaios de microabrasão foram empregados os abrasivos SiO2 e Al2O3 na fração de 2% diluídos com água destilada, usando condições para reproduzir o mecanismo de riscamento com o método de ensaio “esfera livre” e carga normal de 0,8 N. Os resultados de desgaste confirmam o movimento de deslizamento das partículas em todas as amostras ensaiadas com alumina e sílica, exceto para a microestrutura hipoeutética desgastada com sílica. O coeficiente de desgaste resultante dos ensaios com alumina foi maior que os resultados obtidos com o abrasivo sílica. A resistência ao desgaste foi determinada principalmente pelo caminho livre médio e pela fração de carbonetos do tipo MC e não pela dureza da matriz. Como conclusão, a resistência ao riscamento linear para microestruturas compostas de segunda fase dura depende do grau de deformação imposto pelo agente abrasivo. No caso dos ensaios em escala microscópica, a resistência ao desgaste foi afetada principalmente pela dureza do revestimento e passou a depender da dureza e da fração da segunda fase dura, quando devidamente suportada pela matriz.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0000-0001-5485-5635pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/1546934572967109pt_BR
dc.contributor.advisor1Pintaude, Giuseppe-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0001-8215-4481pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1793127692371314pt_BR
dc.contributor.referee1Oliveira, Ana Sofia Climaco Monteiro de-
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-9736-6652pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3779022347677794pt_BR
dc.contributor.referee2Silva, Carlos Henrique da-
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-2897-4347pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/6218847264452522pt_BR
dc.contributor.referee3Godoy, Geralda Cristina Duraes de-
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0001-9587-9350pt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/4329386108329268pt_BR
dc.contributor.referee4Pintaude, Giuseppe-
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000-0001-8215-4481pt_BR
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/1793127692371314pt_BR
dc.contributor.referee5Borges, Paulo Cesar-
dc.contributor.referee5IDhttps://orcid.org/0000-0002-9622-6412pt_BR
dc.contributor.referee5Latteshttp://lattes.cnpq.br/2389356434049800pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiaispt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICApt_BR
dc.subject.capesEngenharia Mecânicapt_BR
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