Orientador: Marcelo Ferraz Mesquita

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba

Resumo: Este estudo avaliou a resistência à ciclagem mecânica de estruturas confeccionadas em liga de Ti-6Al-4V e em Ti cp, submetidas à soldagem a laser (L) e ao procedimento TIG de soldagem (TIG), com variação de design das uniões, e correlacionar esses resultados com dados obtidos na análise...

Resumo: Este estudo avaliou a resistência à ciclagem mecânica de estruturas confeccionadas em liga de Ti-6Al-4V e em Ti cp, submetidas à soldagem a laser (L) e ao procedimento TIG de soldagem (TIG), com variação de design das uniões, e correlacionar esses resultados com dados obtidos na análise radiográfica dessas soldas. Para o primeiro ensaio, foram obtidos 70 corpos de prova (halteres) usinados em liga de Ti-6Al-4V, com 3,5 mm de diâmetro de secção transversal e, para o segundo ensaio, outros 70 foram fundidos em Ti cp. Os corpos de prova foram seccionados em duas partes iguais e as partes a serem unidas foram limpas e alinhadas, segundo os designs da união: em "I", variando as distâncias de soldagem (0,0mm (I00) ou 0,6mm (I06)), ou em "X" (X). As variáveis design da união e tipo de soldagem foram cruzadas entre si formando um total de 6 grupos, que associadas ao grupo controle (intactos) totalizaram 7 grupos (n=10): G1- Intacto; G2- L/I00; G3- L/I06; G4- L/X; G5- TIG/I00; G6- TIG/I06; G7- TIG/X, para cada ensaio. Os corpos de prova foram soldados a laser utilizando-se 360V/8ms (X) e 390V/9ms (I00 e I06), com foco e freqüência regulados em zero. As soldas TIG foram realizadas utilizando-se os seguintes parâmetros de soldagem: 2:2 (X) e 3:2 (I00 e I06). As uniões receberam acabamento, polimento e foram submetidas à análise radiográfica (90 kV, 15 mA, 0,6 seg e 12 mm de distância), para verificação de poros no interior das soldas. Posteriormente, foi realizado o ensaio de resistência à ciclagem mecânica, e o número de ciclos até a fratura foi registrado. As superfícies de fratura foram analisadas em microscópio eletrônico de varredura. Os testes de Kruskal-Wallis e Dunn (?=0,05) mostraram que para ambos os procedimentos de soldagem, a pior maneira de se realizar a união se dá com I00, e a melhor, com X (p<0,05), para ambos os metais. Apenas para L, I06 foi tão resistente quanto X, tanto para o Ti cp quanto para Ti-6Al-4V. Quando são comparados os dois procedimentos de união, para os dois materiais, o teste de Mann-Whitney (?=0,05) mostrou haver diferença entre as soldas para I00 e I06, sendo que a união soldada a laser foi a mais resistente. Quando foram comparados os grupos com seus respectivos controles, notou-se que para o Ti-6Al-4V, nenhum grupo soldado foi tão resistente quanto os intactos; já para o Ti cp, os grupos com design X, para as duas soldas, foram tão resistentes quanto o controle, assim como o I06 soldado a laser. O coeficiente de correlação de Spearman (?=0,05) indicou correlação negativa entre número de ciclos resistidos e presença de poros nas radiografias das uniões dos materiais testados. Pode-se concluir que a união soldada com design em "X" dev0e ser empregada quando se pretende soldar a TIG corpos de prova de 3,5 mm de diâmetro de secção transversal. Quando é empregada a solda a laser, pode ser utilizado o design em "I" com 0,6 mm de espaçamento entre as partes, além do design em "X".

Abstract: The aim of this study was to evaluate the fatigue strength of Ti-6Al-4V alloy and pure titanium (cp TI) structures, submitted to laser (L) and TIG (TIG) welding procedures, varying the design of the joints, and correlate these results with joints radiographic analyses data. For the first...

Abstract: The aim of this study was to evaluate the fatigue strength of Ti-6Al-4V alloy and pure titanium (cp TI) structures, submitted to laser (L) and TIG (TIG) welding procedures, varying the design of the joints, and correlate these results with joints radiographic analyses data. For the first test, 70 dumbbell rods with central diameters of 3.5 mm were obtained by lost-wax casting procedure in cp Ti, and others 70 were machined in Ti-6Al-4V alloy, for the second test. The specimens were sectioned in 2 equal parts, perpendicular to the rods long axis. The parts to be weld were cleaned and aligned according to joint designs: "I" design, varying welding distances (0.0 mm (I00) or 0.6 mm (I06)), or "X" (X) design. The variables joint design and type of welding were crossed creating 6 groups, that associated to the control group (intact), totaled 7 groups (n=10): G1- Intact; G2- L/I00; G3- L/I06; G4- L/X; G5- TIG/I00; G6- TIG/I06; G7- TIG/X, to each test. Laser-welding was executed using 360V/8ms (X) and 390V/9ms (I00 e I06) with focus and frequency regulated at zero. The TIG welding were executed using 2:2 (X) and 3:2 (I00 and I06) as welding parameters. The joints were finished, polished and submitted to radiographic examination (90 kV, 15 mA, 0.6 second and 12 mm of distance), for pores verification within the joints. Later, the rods were submitted to mechanical cyclic tests, and the number of cycles until fracture was recorded. The fracture surface was examined with a scanning electron microscope. Kruskal-Wallis and Dunn test (?=0.05) indicated that for both welding procedures, the worst way to perform the joint occurs with I00, and the best, with X (p<0.05), for both metals. To L, I06 was as resistant as X. When both type of welding are compared, to both materials, the Mann-Whitney test (?=0.05) indicates difference to I00 and I06, being the laser-weld joint the better one. When groups were compared with their respective control groups, it was noticed for Ti-6Al-4V that none of the joint groups was as resistant as the intact; on the contrary to cp Ti the "X" design groups, welded by TIG or L were as resistant as control, even as I06 laser-welded. The Spearman correlation coefficient (?=0.05) indicated a negative correlation between number of cycles and presence of porosity in radiographies of both materials. It could be concluded that the "X" design can be employed to weld 3.5 mm in diameter structures by laser or TIG welding procedure. When laser welding procedure is used, the "I" design with a space of 0.6 mm between parts can also be employed.