Title

DESENVOLVIMENTO, PROJETO E CONSTRUÇÃO DE UMA UNIDADE DE PROCESSAMENTO DE PINOS POR ATRITO (UPPA)

DEVELOPMENT OF A FRICTION WELDING MACHINE TO REPAIR STEEL STRUCTURES

Authorship

Paes, Marcelo Torres Piza; Neto, Francisco F. Ramos; Pereira, Henrique Lucas; Cabral, Gustavo Vieira; Sousa, Robson José de; Franco, Vera Lúcia D. S.; Franco, Sinésio Domingues

Paes, Marcelo Torres Piza

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Neto, Francisco F. Ramos

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Pereira, Henrique Lucas

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Cabral, Gustavo Vieira

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Sousa, Robson José de

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Franco, Vera Lúcia D. S.

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Franco, Sinésio Domingues

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DOI

10.5151/2594-5327-0358

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Abstract

Dificuldades na manutenção de equipamentos utilizados nas extrações de petróleo, através de solda convencional, levaram ao desenvolvimento de um processo conhecido por Processamento de Pinos por Atrito. O processo consiste na execução de um furo na superfície danificada, o qual é preenchido por um material submetido a altas rotações e forças axiais, resultando no reparo do local. Para possibilitar a realização destes reparos de forma automatizada, foi desenvolvido um equipamento e um sistema de controle aplicado, que estão apresentados neste trabalho. Para o desenvolvimento do equipamento, foram utilizadas técnicas de projeto mecânico, tais como: solução analítica, elementos finitos e modelagem tridimensional da unidade. Desta forma, tornou-se possível a construção do equipamento, bem como o processamento de alguns pinos, e posteriores análises micrográficas das junções metálicas.

In the offshore industry, the use of conventional process of arc welding processes is frequently used to repair structure defects, such as cracks. These repairs are carried out under water to reduce risks of explosion. Under water welds are subjected to hydrogen embrittlement and severe porosity. An alternative is offered by the friction hydro pillar processing (FHPP), which may be regarded as a process in which a hole is drilled and filled with a consumable rod of the same material. Despite its wide applicability, this technique has not been widely investigated. Motivated by the potentialities of this method, an infrastructure to repair engineering structures by drilling and filling holes was designed and constructed. The equipment was designed with an axial force capacity of 50 kN, and a tangential force limited to 10 kN. The rotational speed was limited to 8000 rpm. The FHPP parameters were completely automated, so the user has only to provide them to the machine. To validate the infrastructure, repair tests were carried out in plain carbon steel plats. The results obtained showed that a metallic bond between the substrate and the rod were achieved and the test parameters may be optimized.

Keywords

Reparos por atrito; Elementos finitos; Sistema de controle.

Friction repair; Finite elements; Control systems.