ResumoTrabalhos recentes têm demostrado que filmes com células bacterianas (CB) podem ser usados como uma nova técnica de Ensaios Não Destrutivos (END) fiável para a deteção e caracterização de micro e nano defeitos superficiais. As CB podem ser usadas também numa perspetiva de caracterização da textura e topografia de superfícies. Esta nova técnica de END pretende explorar a intencionalidade e os atributos de vida das CB, nomeadamente: a sua reduzida dimensão, elevada capacidade de penetração, mobilidade, aderência, fluorescência, sensibilidade a campos elétricos e magnéticos, morte e reprodutibilidade. Neste trabalho descreve-se a metodologia usada para aplicação desta nova técnica de END, e é realizada a sua validação experimental em diferentes materiais com distintas morfologias de defeitos. Os resultados mostram que as CB permitem detetar eficazmente os defeitos presentes no bloco padrão Tipo1 ISO 3452-3 com 0,5 µm de espessura, defeitos do tipo fissura em soldadura laser de titânio, micro indentações em INCONEL, e nano indentações em ouro. Demonstrou-se assim a viabilidade desta técnica e o seu grande potencial para revelar defeitos em peças para diferentes aplicações industriais.

AbstractRecent work showed that bacteria cell films (CB) can be used as a new feasible non destructive testing technique (NDT), capable to detect and characterize micro and nano surface defects. Bacterial cells can also be used to characterize the surface texture and topography. This new NDT technique aims to exploit cells intentionality and life attributes, namely: their very small dimension, high penetration capacity, motility, adherence, fluorescence, sensitivity to electric and magnetic fields, death and reproducibility. This paper describes the methodology adopted to apply this technique, and the experimental validation in different materials with distinct defect morphologies. Results show that bacterial cells can effectively detect existing defects in ISO 3452-3 type 1 reference blocks with 0.5 µm thick defects, crack type defects in laser welds in titanium, microindentations in INCONEL and nano indentations in gold. Thus, it was proven the feasibility of this technique, as well as its potential to detect defects in components for industrial applications.

Este estudo consistiu na caracterização de partículas ultrafinas emitidas durante a soldadura de arco de aço ao carbono e inoxidável, utilizando diferentes misturas como protecção gasosa por forma a avaliar a influência dos modos de transferência, medidos pelos parâmetros operacionais e pela composição das misturas gasosas, na quantidade e na morfologia das partículas ultrafinas. Verificouse que a quantidade de partículas ultrafinas emitidas (medida como o número de partículas e como a área superficial das partículas depositadas ao nível dos alvéolos pulmonares) depende fortemente dos principais parâmetros de soldadura, em particular, da intensidade de corrente e da entrega térmica. A emissão de partículas ultrafinas aumenta com a intensidade de corrente, do mesmo modo que a emissão de fumos. Quando se comparam diferentes misturas de gases de protecção, observam-se maiores emissões para misturas mais oxidantes, ou seja, com maior teor de CO2, e maiores valores de áreas superficiais depositadas ao nível dos alvéolos pulmonares, o que origina situações mais gravosas em termos da exposição dos trabalhadores

The present study aims to characterize ultrafine particles emitted during gas metal arc welding of mild steel and stainless steel, using different shielding gas mixtures, and to evaluate the effect of metal transfer modes, controlled by both processing parameters and shielding gas composition, on the quantity and morphology of the ultrafine particles. It was found that the amount of emitted ultrafine particles (measured by particle number and alveolar deposited surface area) are clearly dependent from the main welding parameters, namely the current intensity and the heat input of the welding process. The emission of airborne ultrafine particles increases with the current intensity as fume formation rate does. When comparing the shielding gas mixtures, higher emissions were observed for more oxidizing mixtures, that is, with higher CO2content, which means that these mixtures originate higher concentrations of ultrafine particles (as measured by number of particles by cubic centimeter of air) and higher values of alveolar deposited surface area of particles, thus resulting in a more hazardous condition regarding welders exposure.

O processo de Soldadura por Impulso Magnético aplica os princípios do electromagnetismo postulados no século XIX e verificados mais tarde experimentalmente. Recentemente, o processo tem sido alvo de desenvolvimentos de modo a satisfazer requisitos do mercado, envolvendo ligações dissimilares ou de materiais difíceis de soldar. É um processo de elevada produtividade com tempos de soldadura muito curtos que usa a força electromagnética para acelerar um material contra o outro, resultando numa ligação no estado sólido sem calor adicionado externamente, nem distorções de origem térmica. Uma fonte de alta potência, um interruptor de descarga e uma bobina constituem os elementos fundamentais do equipamento. Uma corrente de elevada intensidade circulando através de uma bobina próxima de um material condutor produz uma corrente induzida, que por sua vez origina um campo magnético intenso que se opõe ao campo magnético original. O efeito desta segunda corrente movendo-se no campo magnético inicial é a geração de uma força de Lorentz que acelera o elemento "voador" a alta velocidade. Se se colocar um material no campo do elemento voador, no impacto produz-se uma ligação a nível atómico no estado sólido entre os dois elementos. Este artigo discute os fundamentos do processo em termos fenomenológicos, de modelação analítica e simulação numérica. Apresenta aplicações na industria em termos de materiais, configuração de juntas, vantagens e desvantagens do processo.

Magnetic Pulse Welding (MPW) applies the electromagnetic principles postulated in the XIXth century and later demonstrated. In recent years the process has been developed to meet highly demanding market needs involving dissimilar material joining, specially involving difficult-to-weld materials. It is a very high speed joining process that uses an electromagnetic force to accelerate one material against the other, resulting in a solid state weld with no external heat source and no thermal distortions. A high power source, the capacitor, a discharge switch and a coil constitute the minimum equipment necessary for this process. A high intensity current flowing through a coil near an electrically conductive material, locally produce an intense magnetic field that generates eddy currents in the flyer according to Lenz law. The induced electromotive force gives rise to a current whose magnetic field opposes the original change in magnetic flux. The effect of this secondary current moving in the primary magnetic field is the generation of a Lorentz force, which accelerates the flyer at a very high speed. If a piece of material is placed in the trajectory of the flyer, the impact will produce an atomic bond in a solid state weld. This paper discusses the fundamentals of the process in terms of phenomenology and analytical modeling and numerical simulation. Recent industrial applications are presented in terms of materials, joint configurations and real examples as well as advantages and disadvantages of the process.

A ligação dissimilar entre ligas de memória de forma e ligas de Ti tem sido tentada por vários investigadores devido ao potencial de aplicação industrial que estes materiais apresentam. No entanto as diferente propriedades termo-físicas dos dois matérias criam sérias dificuldades. A brasagem pode ser uma solução para ligar estes materiais uma vez que estes são submetidos a um ciclo térmico menos drástico. No presente estudo analisou-se a possibilidade de ligar chapas com 1 mm de espessura em NiTi equiatómico e Ti6Al4V utilizando nano partículas de prata, em formas diferentes, como materiais de adição. Analisam-se as superfícies obtidas para determinar o tipo de fractura e discutem-se os mecanismos envolvidos com vista a determinar a possibilidade de se conseguir uma ligação eficaz com esta técnica.

Dissimilar joining of shape memory alloys to Ti alloys has long been attempted by several research groups due to the foreseen potential industrial applications. However, the very dissimilar thermo-physical properties of both materials place several difficulties. Brazing can be a solution since the base materials are subjected to a less sharp thermal cycle. In the present study brazed overlap joints of 1 mm thick plates of equiatomic NiTi and Ti6Al4V were produced using nano silver based filler materials. Surfaces were analyzed to assess the type of fracture and the capability of achieving bonding and involved mechanisms are discussed.

A utilização de técnicas avançadas de controlo não destrutivo como o Time of Flight Detection (ToFD) e o Phased Array para inspeção em manutenção de reservatórios de pressão permite a caracterização de numerosos defeitos não detectados durante a construção, como defeitos planares, cuja detecção por radiografia depende da sua orientação. Estas técnicas têm conduzido a um aumento substancial da fiabilidade dos equipamentos, uma vez que a detecção de defeitos num estágio inicial de desenvolvimento permite planear as intervenções, reduzir paragens e tempos não produtivos. Os defeitos de fabrico são identificados nas inspeções de manutenção pelo fato das técnicas usadas serem mais precisas e as áreas inspecionadas maiores do que as requeridas após construção. Alguns defeitos são facilmente classificados como tendo origem no fabrico e construção, mas outros não conseguem distinguir-se dos provocados pelas condições de serviço. Neste sentido, a decisão importante a tomar é a de avaliar se a evolução do defeito é possível de ocorrer, baseada no conhecimento das condições de serviço, do material, da dimensão e localização do defeito. Este artigo pretende fazer uma proposta de metodologia de avaliação de defeitos baseada num conjunto substancial de casos industriais de modo a apoiar o pessoal técnico nas fases de decisão em manutenção, inspeção e reparação de defeitos em juntas soldadas em reservatórios de pressão de processo.

The use of advanced non-destructive techniques like ToFD and Phased Array to perform maintenance inspections of pressure vessels enables the characterization of numerous defects not detectable during the construction, as planar defects, whose detection by radiography is highly dependent on its orientation. These techniques lead to a substantial increase in reliability of equipments, since, the early detection of defects under development allows the planning of interventions, reducing down times, or non-productive times, and the number of unscheduled shutdowns. The deficiencies of fabrication are usually identified in maintenance inspections, because the techniques used are more sensitive and the tested areas are more extensive than required after construction. Some defects can be easily classified as manufacturing defects, but some are indistinguishable from the ones related to service conditions. Regarding its origin, the critical decision to take is to assess if future evolution is likely to occur, based on the application, material, service conditions and size of defect. This study envisages a proposal of a methodology for technical evaluation based on a large amount of industrial cases, aiming to assist personnel in decision steps in maintenance, inspection and repair of weld defects detected on pressure vessels from process.