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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.97.2023.tde-12012024-125235
Document
Author
Full name
Fábio Cavassani Notz
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Lorena, 2023
Supervisor
Committee
Baptista, Carlos Antonio Reis Pereira (President)
Ruchert, Cassius Olivio Figueiredo Terra
Siqueira, Rafael Humberto Mota de
Title in Portuguese
Investigação da Influência do Processo de Soldagem GMAW na Vida em Fadiga do Aço ARBL LNE 380
Keywords in Portuguese
Aço ARBL
Fator de concentração de tensão dinâmica
Soldagem GMAW
Strain gages
Vida em fadiga
Abstract in Portuguese
A redução de massa, por meio de projetos inovadores, é um dos principais objetivos da indústria automotiva para contribuir com a redução de consumo de combustível. Em meio a isso, o processo de solda tem sido um aliado para a criação desses projetos. Em contrapartida, é conhecido que tal processo é deletério para a vida em fadiga do componente. No tocante ao material, destaca-se a utilização do LNE 380 por seu custo benefício e facilidade na conformabilidade e soldabilidade. Mesmo disponíveis na literatura, métodos para a estimativa de vida em fadiga dos aços, ainda são escassos estudos realizados com essa liga. Sendo assim, o trabalho visa obter uma curva de fadiga para o aço LNE 380 e compará-la com o efeito da solda. Para tal, foram definidos os parâmetros de soldagem, de acordo com a norma da Volkswagen Caminhões e Ônibus. Posteriormente foram confeccionados corpos de prova com juntas soldadas do tipo T com ângulo de 90º, bem como corpos de prova do material conforme recebido para a realização dos ensaios de fadiga. Os ensaios foram realizados sob carregamento axial de amplitude constante e razão R = 0,1. Para esta condição, as resistências à fadiga para 106 ciclos, em termos da tensão máxima, do metal base e das amostras soldadas foram de 400 e 296 MPa, respectivamente. A influência da solda representou uma redução de 35,13% na resistência à fadiga do material. A redução de vida em número de ciclos representou no mínimo 73%. Por meio da equação proposta por Morrow para o efeito da tensão média, calculou-se a curva de fadiga para R = -1.Com as curvas de fadiga de R = -1, foi possível comparar o fator de concentração de tensão dinâmica (), por meio de dados disponíveis na literatura, da curva estimada com a ensaiada, encontrando um erro de 8,77% entre elas. Ademais, foram realizados ensaios com aquisição de dados empregando corpos de prova instrumentados com strain gages para avaliar a deformação nas regiões próximas às trincas, ao longo da vida em fadiga. Analisando os dados e comparando com as imagens de fractografia, percebeu-se uma possível nucleação de trinca no corpo de prova soldado com aproximadamente 20.000 ciclos, representando 9% da vida total obtida no ensaio.
Title in English
Investigation of the Influence of the GMAW Welding Process on the ARBL Steel LNE 380 Fatigue Life
Keywords in English
Dynamic stress concentration factor
Fatigue life
GMAW Welding
HSLA Steel
Strain gages
Abstract in English
Mass reduction, through projects innovation, is one of the main objectives in the automotive industry to contribute with fuel consumption reduction. In the middle of it, the weld process has been an ally for these projects creation. On the other hand, it is known that this process is deleterious to component fatigue life. with regard to the material, the LNE 380 is highlighted due to its cost-effectiveness and ease of formability and weldability. Even methods available in the literature to estimate steels fatigue life, there are still few studies carried out with this alloy. Therefore, the work aims to obtain a fatigue curve for the LNE 380 steel and compare it with the weld effects. For such, the welding parameters were defined, according to Volkswagen Caminhões e Ônibus standard. Posteriorly, they were made welded specimens joined T-type format gaskets with 90° angle and tested by axial load and constant amplitude with R = 0,1. For this condition, the fatigue resistance of 106 cycles in terms of maximum stress for the base steel and welded samples were estimated in 400 MPa and 296 MPa, respectively. The weld influence represented 35,13% reduction in the material fatigue limit. The reduction in useful life in number of cycles represented at least 73%. Through Morrow`s proposed equation for the mean stress effect, the fatigue curve was calculated for R = -1. With the R = -1 fatigue curves, it was possible to compare the dynamic stress concentration factor (), through data available in the literature, of the tested curve with the calculated, presenting an error of 8,77% between both. Moreover, they were performed tests with data acquisition employing specimens instrumented with strain gages to evaluate the deformation in regions close to the cracks throughout the fatigue life. Analyzing the data and comparing it with the fractography images, it was verified a possible crack nucleation in the welded specimens with approximately 20.000 cycles, representing 9% of the total life obtained in the test.
 
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Publishing Date
2024-01-12
 
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