Estudo, desenvolvimento e conceção de um sistema de aplicação de carga cíclica de um forno de vazio para soldadura por pressuring diffusion welding

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia MecânicaEste trabalho apresenta o estudo, desenvolvimento e conceção de um sistema de aplicação de carga para um forno de vazio para soldadura por pressuring diffusion welding. Com este trabalho pretende-se efetuar um upgrade a um forno de vazio já existente. O processo de união conduzido no estado sólido, designado por pressuring diffusion welding (PDW), é uma variante da soldadura por difusão (SD). Nas juntas obtidas por PDW, a força aplicadas aos materiais a ligar varia sinusoidalmente no decorrer do processo, em vez de ser mantida constante como na SD. O PDW produz juntas de elevada resistência mecânica, em virtude de promover a rotura da película de óxidos durante os instantes iniciais do processo. Como foi referido anteriormente, pretende-se efetuar um upgrade a um forno de vazio já existente, que é utilizado para SD, para que efetue PDW, devendo ser capaz de aplicar cargas cíclicas de 70 N a 15 kN a uma frequência de operação de 0,5 a 5 Hz. A execução deste trabalho levou à realização de várias fases, as quais serão descritas de seguida. Inicialmente, tendo em conta as especificações e a ergonomia, efetuou-se o estudo e a conceção da solução mais adequada para a estrutura do forno de vazio. Posteriormente, realizou-se uma pesquisa em torno dos componentes necessários para o sistema de aplicação de carga e sistema de medição. Esta pesquisa resultou na seleção dos componentes que se mais se adequam às especificações exigidas. Uma vez já selecionados os componentes, foi necessário montá-los na estrutura de forma correta. De seguida, desenvolveu-se um programa no editor LabVIEW®, com a funcionalidade de comandar e controlar todo o equipamento. Assim, torna-se possível alterar variáveis como a força a ser aplicada e a frequência de operação. Finalmente, realizaram-se uma série de ensaios com os quais se pretendia verificar se para uma determinada frequência e um determinado intervalo de forças é possível a carga ser aplicada de forma cíclica e sinusoidal. É importante salientar, que a altura do atuador pneumático foi um fator de grande influência nos resultados obtidos, uma vez que foi sendo alterada desde a altura normal de trabalho a 6 bar até à altura mínima de trabalho. (Anexo – A) Com isto pretende-se obter um sistema de aplicação de carga que obedeça as especificações e garanta que a carga é aplicada de forma cíclica e sinusoidal.This essay presents the study, development and conceptions of one application charge system to a vacuum furnace to welding by pressuring diffusion welding. With essay we pretend to make upgrade in an existing vacuum furnace. The bonding process conducted in the solid state, designated by pressuring diffusion welding (PDW) is a variant of diffusion welding (SD). PDW joints obtained, by the force applied to the materials to connect varies sinusoidally throughout the process, rather than being held constant as in SD. The PDW joints, produces high mechanical strength due to promote rupture of the oxide film during the early stages of the process. As previously stated, is intended to make an upgrade to an existing vacuum furnace, which is used to SD that make PDW and should be capable of applying the cyclic loads of 70 N to 15 kN an operating frequency of 0.5 to 5 Hz. The execution of this essay led to several stages, which will be described. Initially, taking in concern the specifications and ergonomics, we performed a conception study and the most appropriate solution for the structure of the vacuum furnace. Subsequently, a research was conducted around the system components necessary for the load application and measuring system. This research resulted in the selection of the components that best fit the specifications required. After we have selected the components, it was necessary to mount them in the structure correctly. Then, we developed a program in LabVIEW ® editor with the command and control functionality of all equipment. So, it becomes possible to change variables as the force being applied and the operating frequency. Finally, we performed a series of tests, to which it was intended to verify for a given frequency and a given range of loading forces can be applied cyclically and sinusoidal. Importantly, the height of the pneumatic actuator was a factor of great influence on the results once that has been changed since the height of normal working hours to 6 bar minimum working height. (Annex - A