DSpace/Manakin Repository

Extração e análise de características vibratórias para o diagnóstico de qualidade na soldagem CDFW

Mostrar registro simples

dc.creator ALCÂNTARA, Daniel Soares de
dc.date.issued 2024-09-05
dc.identifier.uri https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4199
dc.description.abstract Currently, several welding techniques join metallic materials, with solid-state welding, such as Rotary Friction Welding (RFW), standing out. This method generates heat and plastic deformation through the rotation of parts under compression, creating a bond at temperatures below the melting point, resulting in reduced distortions and residual stresses. Among the RFW variants, Inertia Friction Welding (IFW) and Continuous Drive Friction Welding (CDFW) stand out, differing in the method of generating frictional energy. Although CDFW is a proven process, it presents challenges such as uneven heating and low material diffusion in the heat-affected zone (HAZ), affecting roughness and the coefficient of friction. Traditional RFW quality control methods use destructive testing, which does not allow for real-time testing. As an alternative, monitoring vibration signals during the process provides information about the thermal, metallurgical, and deformation phenomena occurring. Although studies have already explored the use of vibration signals for quality diagnostics, there is still no specific approach applied to quality control in CDFW. This work aims to fill this gap by using vibration signals to monitor the quality of CDFW in cylindrical A36 carbon steel parts. For this, the Design of Experiments (DOE) was adopted, with experiments based on a factorial matrix. The vibration signals, acquired by an accelerometer, were normalized and filtered, and later analyzed using the Fast Fourier Transform (FFT) and Short-Time Fourier Transform (STFT). These techniques allowed the identification of the time-frequency-energy characteristics of the signals. In addition, a method of segmentation and decomposition of raw signals was proposed using Empirical Mode Decomposition (EMD), with statistical analysis of the resulting intrinsic mode functions (IMFs). A two-factor Analysis of Variance (ANOVA) correlated the signal data with process quality parameters, such as flash symmetry, axial shortening, thermomechanically affected zone (TMAZ) width, and the average grain diameter of the TMAZ. The results confirmed that changes in process parameters significantly affect vibration signals, allowing their use to characterize weld quality. This innovative approach not only enables rapid quality verification but also contributes to automation and advanced monitoring in Industry 4.0. pt_BR
dc.language por pt_BR
dc.publisher Universidade Federal de Itajubá pt_BR
dc.rights Acesso Aberto pt_BR
dc.subject Soldagem por fricção com movimento contínuo pt_BR
dc.subject Análise de sinais de vibração pt_BR
dc.subject Controle de qualidade pt_BR
dc.subject Decomposição de modo empírico pt_BR
dc.subject Características tempo frequência pt_BR
dc.title Extração e análise de características vibratórias para o diagnóstico de qualidade na soldagem CDFW pt_BR
dc.type Tese pt_BR
dc.date.available 2025-02-07
dc.date.available 2025-02-07T14:35:03Z
dc.date.accessioned 2025-02-07T14:35:03Z
dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/6171234912585785 pt_BR
dc.contributor.advisor1 BALESTRASSI, Pedro Paulo
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/8999535447828760 pt_BR
dc.description.resumo Atualmente, diversas técnicas de soldagem unem materiais metálicos, destacando-se as de estado sólido, como a soldagem por fricção rotativa (Rotary Friction Welding - RFW). Esse método gera calor e deformação plástica pela rotação de peças sob compressão, criando uma ligação em temperaturas inferiores ao ponto de fusão, resultando em menores distorções e tensões residuais. Entre as variantes do RFW, destacam-se o Inertia Friction Welding (IFW) e o Continuous Drive Friction Welding (CDFW), que se diferenciam pelo modo de geração de energia. Embora o CDFW seja um processo comprovado, apresenta desafios como aquecimento desigual e baixa difusão de materiais na zona afetada pelo calor (HAZ), impactando a rugosidade e o coeficiente de atrito. Os métodos tradicionais de controle de qualidade do RFW utilizam ensaios destrutivos, que não permitem testes em tempo real. Como alternativa, o monitoramento dos sinais de vibração durante o processo oferece informações sobre as deformações e fenômenos térmicos e metalúrgicos ocorridos. Apesar de estudos já terem explorado o uso de sinais de vibração para diagnóstico de qualidade, ainda não há uma abordagem específica aplicada ao controle de qualidade no CDFW. Este trabalho visa preencher essa lacuna ao utilizar sinais de vibração para monitorar a qualidade do CDFW em peças cilíndricas de aço carbono A36. Para isso, foi adotado o Design of Experiments (DOE), com experimentos baseados em uma matriz fatorial. Os sinais de vibração, adquiridos por um acelerômetro, foram normalizados e filtrados, e posteriormente analisados por meio da transformada rápida de Fourier (FFT) e da transformada de Fourier de curto prazo (STFT). Essas técnicas permitiram identificar as características tempo-frequência-energia dos sinais. Além disso, foi proposto um método de segmentação e decomposição dos sinais brutos utilizando a decomposição do modo empírico (EMD), com análise estatística das funções de modo intrínseco (IMFs) resultantes. A Análise de Variância (ANOVA) de dois fatores correlacionou os dados dos sinais com parâmetros de qualidade do processo, como simetria do flash, encurtamento axial, largura da zona termomecanicamente afetada (TMAZ) e o diâmetro médio dos grãos da TMAZ. Os resultados confirmaram que as mudanças nos parâmetros processo afetam significativamente os sinais de vibração, permitindo sua utilização para caracterizar a qualidade da solda. Essa abordagem inovadora não apenas possibilita uma verificação rápida da qualidade, mas também contribui para a automação e monitoramento avançado da Indústria 4.0. pt_BR
dc.publisher.country Brasil pt_BR
dc.publisher.department IEPG - Instituto de Engenharia de Produção e Gestão pt_BR
dc.publisher.program Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia de Produção pt_BR
dc.publisher.initials UNIFEI pt_BR
dc.subject.cnpq CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUÇÃO pt_BR
dc.relation.references ALCÂNTARA, Daniel Soares de. Extração e análise de características vibratórias para o diagnóstico de qualidade na soldagem CDFW. 2024. 241 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Produção) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2024. pt_BR


Arquivos deste item

Este item aparece na(s) seguinte(s) coleção(s)

Mostrar registro simples