FUNDAO OSWALDO ARANHA CENTRO UNIVERSITRIO DE VOLTA REDONDA

CURSO DE GRADUAO EM ENGENHARIA MECNICA TRABALHO DE CONCLUSO DE CURSO

JEFERSON DELGADO DA PAIXO EVERTON PEREIRA BRANDO

ANLISE MECNICA E METALOGRFICA DO AO SAE1040 SOLDADO PELO PROCESSO MAG

VOLTA REDONDA

2014

FUNDAO OSWALDO ARANHA CENTRO UNIVERSITRIO DE VOLTA REDONDA

CURSO DE GRADUAO EM ENGENHARIA MECNICA TRABALHO DE CONCLUSO DE CURSO

ANLISE MECNICA E METALOGRFICA DO AO SAE1040 SOLDADO PELO PROCESSO MAG

Monografia apresentada ao curso de Engenharia Mecnica do UniFOA como requisito a obteno do ttulo de bacharel em Engenharia Mecnica

Alunos:

Jeferson Delgado da Paixo Everton Pereira Brando

Orientador:

Prof. DSc. Carlos Roberto Xavier

VOLTA REDONDA

2014

FOLHA DE APROVAO

Aluno: Jeferson Delgado da Paixo

Aluno: Everton Pereira Brando

Ttulo: Anlise mecnica e metalogrfica do ao SAE1040 soldado pelo processo MAG

Orientador:

Prof. DSc Carlos Roberto Xavier

Banca Examinadora:

Prof. MSc Alexandre Fernandes Habibe

Prof. DSc Alexandre Alvarenga Palmeira

Prof. MSc Alexandre Roberto Soares

DEDICATRIA

A Deus, q s mostrou criador, q foi criativo. S flego d vida m mm m f sustento m d coragem para questionar realidades propor sempre m novo mundo d possibilidades.

AGRADECIMENTOS

Agradeo Deus pois sm ele n teria foras pr essa longa jornada, agradeo meus professores s meus colegas q m ajudaram n concluso da graduao.

RESUMO

Durante o processo de soldagem, surgem tenses residuais na pea soldada devido ao fenmeno de dilatao trmica, causada pelo calor gerado durante o processo de soldagem, isso causa expanso ou dilatao da pea.

Com o intuito de prevenir nucleao de trincas na zona de fuso e na ZTA, o material foi aquecido a uma temperatura de aproximadamente 397C, evitando uma temperatura elevada para no alterar as propriedades do material. Com isso reduziu a formao de martensita, diminuindo as tenses e distores residuais e assim, reduzindo sua tendncia a fissurao.

Para efeito de comparao, tambm foi realizado o processo de soldagem em peas que no foram pr-aquecidas. Onde a aplicao de calor devido o processo de soldagem produz uma alterao estrutural, efeitos trmicos e mecnicos no metal a ser soldado. Esse efeito inclui a expanso e contrao dos gros. Gerando trincas no metal de base e no metal de solda, mudanas nas propriedades do metal de base, tais como; Resistncia, ductilidade e tenacidade.

Os dois materiais foram analisados aps o processo de soldagem, atravs de ensaios mecnicos destrutivos (trao e dobramento) e tambm metalograficos.

PALAVRAS CHAVE: Martensita, ductilidade, metalogrficos.

ABSTRACT

During the welding process, there are residual stresses in the welded part due to thermal expansion phenomenon caused by heat generated during the welding process, this causes expansion or dilation of the piece.

In order to prevent nucleation of cracks in the fusion zone and the ZTA, the material was heated to a temperature of about 397C, avoiding an elevated temperature to do not change the properties of the material. With this reduced the formation of martensite, reducing tensions and residual distortions and them reducing their tendency to cracking.

For comparison, we also carried out the welding process parts that were not pre-heated. Where the application of heat because the welding process produces a structural change, thermal and mechanical effects on the metal being welded. This effect includes the expansion and contraction of the grains. Generating cracks in the base metal and weld metal, changes in the base metal properties such as; Strength, ductility and toughness.

The two materials were analyzed after the welding process, through destructive mechanical tests (tensile and bending) and also metallographic

KEYWORDS: Martensite, ductility, metallographic.

SUMRIO

1 INTRODUO ........................................................................................... 15 2 REVISO BIBLIOGRFICA ....................................................................... 16

2.1 - Definio de Soldagem .................................................................. 16

2.2 Terminologia da Soldagem ........................................................... 17

2.3 Junta Soldada ............................................................................... 18

2.4 Processos de Soldagem ............................................................... 22

2.5 Arco Eltrico ................................................................................. 22

2.5.1 Caractersticas Eltricas do Arco .................................... 23

2.5.2 Caractersticas Trmicas do Arco ................................... 24

2.5.3 Caractersticas Magnticas do Arco ................................ 25

2.5.4 Corrente Contnua e Corrente Alternada ......................... 26

2.6 Processo por Arco Eltrico MIG/MAG (GMAW) ........................... 28

2.6.1 Princpio do Processo ..................................................... 28

2.6.2 Gases Inertes e Ativos .................................................... 32

2.6.3 Metais de Adio ............................................................. 33

2.6.4 Generalidades ................................................................. 34

2.6.5 Equipamentos ................................................................. 35

2.6.6 Descontinuidades mais Frequentes no Processo MIG/MAG

.................................................................................................... 35

2.7 Metalurgia da Soldagem ............................................................... 39

2.7.1 Metais e Ligas Metlicas ................................................. 40

2.7.2 Classificao dos Aos ................................................... 41

2.7.3 Aos Carbono .................................................................. 42

2.7.4 Aos de Baixa Liga .......................................................... 42

2.7.5 Aos de Mdia Liga ......................................................... 42

2.7.6 Aos de Alta Liga ............................................................ 42

2.7.7 Tratamentos Trmicos .................................................... 43

2.7.8 Pr-aquecimento ............................................................. 43

2.7.9 Ps-aquecimento ............................................................ 44

2.7.10 Alvio de Tenses .......................................................... 45

2.7.11 Recozimento ................................................................. 46

2.7.12 Normalizao ................................................................ 46

2.7.13 Tmpera ........................................................................ 47

2.7.14 Revenimento ................................................................. 47

2.8 Diagrama de Equilbrio Fe-C ........................................................ 47

2.8.1 Estruturas do Diagrama .................................................. 48

2.9 Ensaios Destrutivos e No-Destrutivos ......................................... 48

2.9.1 Ensaio de Trao ............................................................ 52

2.9.2 Ensaio de Dobramento .................................................... 53

2.9.3 Ensaio de Lquido Penetrante ......................................... 54

2.9.4 Ultrassom ........................................................................ 55

2.10 Propriedades do Metal de Solda ................................................. 56

2.10.1 Poa de Fuso e Diluio ............................................. 56

2.10.2 Aporte Trmico .............................................................. 58

2.10.3 Ciclo Trmico de Soldagem .......................................... 59

2.10.4 Repartio Trmica ....................................................... 60

2.11 Zona Termicamente Afetada (ZTA) ............................................ 61

3 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL.......................................................... 63 3.1 Materiais Utilizado......................................................................... 63 3.2 Equipamentos ............................................................................... 63 3.3 Metodologia Experimental ............................................................ 66 3.4 Avaliao Microestrutural .............................................................. 69

3.4.1 Preparao das Amostras ............................................... 69 3.4.2 Ataque Qumico ............................................................... 70 3.4.3 Metalografia..................................................................... 70

3.5 Ensaios Mecnicos ....................................................................... 70 3.5.1 Ensaio de Trao ............................................................ 70 3.5.2 Ensaio de Dobramento .................................................... 71

4 RESULTADO ............................................................................................. 72 4.1 Imagem Macro ................................................................................. 72 4.2 Micrografia .................................................................................... 72 4.3 Ensaio de Dobramento ................................................................. 77 4.4 Ensaio de Trao .......................................................................... 77 4.5 Ensaio de Dureza ......................................................................... 80

5 CONCLUSES .......................................................................................... 81 6 REFERNCIAS .......................................................................................... 83

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 (Oliveira, 1993) Evoluo dos processos de soldagem ................... 16 Figura 2 (Modenesi, 2011, p. 31) Chanfros usados com diferentes tipos de juntas ................................................................................................................ 18 Figura 3 (Modenesi, 2011, p. 19) Evoluo dos processos de soldagem ..... 18 Figura 4 (Modenesi, 2011, p. 19) Formao terica de uma solda por aproximao de duas peas............................................................................. 19 Figura 5 (Modenesi, 2011, p. 20) Soldagem por deformao ....................... 20 Figura 6 (Modenesi, 2011, p. 21) Soldagem por fuso ................................. 20 Figura 7 (AGA The Linde Group) Classificao dos processos de soldagem a partir do mtodo utilizado .............................................................. 21 Figura 8 Arco eltrico de soldagem do processo TIG ................................... 23 Figura 9 Regies de um arco de soldagem ................................................... 24 Figura 10 (Modenesi, 2011, p. 57) Perfil trmico de um arco eltrico de soldagem .......................................................................................................... 25 Figura 11 Foras de Lorentz ......................................................................... 26 Figura 12 Principio de funcionamento do MIG/MAG ..................................... 29 Figura 13 (Dutra Mquinas) Representao de transferncia globular ......... 30 Figura 14 (Dutra Mquinas) Representao de uma transferncia spray ..... 30 Figura 15 (Dutra Mquinas) Representao de uma transferncia curto circuito .............................................................................................................. 31

Figura 16 Representao de uma transferncia arco pulsante ..................... 31 Figura 17 (Modenesi, 2011, p. 251) Gases de mistura usados no processo MIG/MAG ......................................................................................................... 33 Figura 18 Rolo de arame (metal de adio) do processo MIG/MAG ............. 34 Figura 19 Equipamento de soldagem MIG/MAG ........................................... 35 Figura 20 Diagrama Fe-C .............................................................................. 49 Figura 21 Estrutura Ferrita ............................................................................ 50 Figura 22 Estrutura Cementita ...................................................................... 50 Figura 23 Estrutura Perlita ............................................................................. 51 Figura 24 Estrutura Austenita ........................................................................ 51 Figura 25 Estrutura Martensita ...................................................................... 52 Figura 26 Estrutura Bainita ............................................................................ 52

Figura 27 Ensaio de trao ........................................................................... 54 Figura 28 Ensaio de dobramento .................................................................. 55 Figura 29 Ensaio de lquido penetrante ......................................................... 56 Figura 30 Equipamento de ultrassom ............................................................ 57 Figura 31 Estimativa de diluio a partir da geometria da solda ................... 59 Figura 32 Ciclos trmicos de soldagem em diversos pontos da junta soldada ............................................................................................................. 61 Figura 33 Repartio trmica ........................................................................ 61 Figura 34 Regies soldadas .......................................................................... 62 Figura 35 Croqui das chapas soldadas ......................................................... 64 Figura 36 Mquina PulsArc 6200 .................................................................. 65 Figura 37 Pirmetro FLUKE 62 MAX ............................................................ 65 Figura 38 Croquis dos corpos de prova de trao e dobramento ................. 66 Figura 39 Politriz lixadeira Arotec Aropol 2V ................................................. 66 Figura 40 Microscpio metalografico OPTON ............................................... 66 Figura 41 Mquina de trao EMIC linha DL................................................. 67 Figura 42 Corpos de prova para ensaio de trao ........................................ 68 Figura 43 Corpos de prova para ensaio de dobramento ............................... 68 Figura 44 Viso macro do corpo de prova com aquecimento ....................... 73 Figura 45 Viso macro do corpote de prova sem aquecimento .................... 73 Figura 46 Metal de base chapa 2 aumento de 400x .................................. 74 Figura 47 Metal de base chapa 1 aumento de 400x .................................. 74 Figura 48 Metal de adio chapa 2 aumento de 400x ................................ 75 Figura 49 Metal de adio chapa 1 aumento de 400x ................................ 75 Figura 50 Metal de base e ZTA chapa 2 aumento de 400x ........................ 76 Figura 51 Metal de base e ZTA chapa 1 aumento de 400x ........................ 76 Figura 52 ZTA e metal de adio chapa 1 aumento de 400x ..................... 77 Figura 53 Metal de base e ZTA chapa 1 aumento de 100x ........................ 77 Figura 54 Corpos de prova 1, 2, 3 e 4 de dobramento ................................. 78 Figura 55 Corpos de prova de trao ............................................................ 79

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 Resultados CCPI e CCPD .............................................................. 34 Tabela 2 Tempo e temperatura de alvio de tenses .................................... 46 Tabela 3 Aporte trmico e aplicaes para os principais processos de soldagem .......................................................................................................... 59 Tabela 4 Parmetros de soldagem utilizados ................................................ 68 Tabela 5 Clculo de aporte trmico ............................................................... 69 Tabela 6 Resultados do ensaio de trao ..................................................... 78 Tabela 7 Resultados do ensaio de dureza .................................................... 80

LISTA DE FORMULAS

Formula 1 Caractersticas trmicas do ao .......................................... 24 Formula 2 % de diluio da poa de fuso............................................ 57 Formula 3 Aporte trmico ...................................................................... 58

ABREVIATURAS E SIMBOLOS

O2 Oxignio CO2 Dixido de carbono C Grau Celsius HB Unidade de dureza Brinnel Kg Quilograma mm Milmetro J Joule A Ampere ZTA Zona termicamente afetada CNC Comando numrico computadorizado

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1 INTRODUO

Podemos dividir o mtodo de unio dos metais em duas importantes categorias, unio baseada na ao de foras microscpicas e tambm baseadas na ao de foras macroscpicas, ou seja, intermoleculares e interatmicas. No primeiro caso citado, a juno dada pela aproximao das molculas ou dos tomos de duas peas a serem unidas, ou tambm destes e de um material de adio adicionado a junta, at distncias pequenas o bastante para formarem ligaes qumicas. No segundo caso, podemos citar como exemplo a parafusagem e a rebitagem, a resistncia dessa mesma junta vai ser dada pela resistncia ao cisalhamento que este parafuso ou rebite possui mais as foras de atrito entre as superfcies.

Destes processos, podemos caracterizar a soldagem como sendo o mais importante utilizado industrialmente. Este mtodo tem uma aplicao importante que vai desde microeletrnica at fabricao de navios e estruturas de milhares de toneladas. utilizada na fabricao de simples estruturas e tambm em componentes de alto grau de importncia, podemos citar portes e indstria qumica respectivamente, alm tambm de auxiliar na criao de peas de artesanato.

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2 REVISO BIBLIOGRFICA

2.1 Definio de Soldagem

Atualmente existe uma grande gama de processos utilizados na fabricao e recuperao de peas ao qual denominado como SOLDAGEM. Este processo considerado como um procedimento de unio, porm, atualmente existem variaes que so usados para a deposio de material sobre uma superfcie, visando recuperao de peas desgastadas ou para realizar algum revestimento especial. Existem tambm os processos relacionados ao corte de peas metlicas, estes se assemelham em alguns aspectos com a operao de soldagem. [1]

Podemos definir soldagem como um processo de unio entre dois materiais, onde o aquecimento at determinada temperatura o fator responsvel por esta unio, podendo existir ou no a aplicao de presso e/ou material de adio. [1]

Figura 1 Evoluo dos processos de soldagem (Oliveira, 1993)

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Os processos de soldagem tem como principal finalidade fabricar produtos que possuem ou no estrutura metlica como, avies, navios, oleodutos, prdios, gasodutos, veculos espaciais, reatores nucleares, trocadores de calor, utilidade domstica, componentes eletrnicos, dentre diversas outras aplicaes.

Uma junta soldada deve possuir algumas caractersticas, so estas:

Produzir uma certa quantidade de energia que seja capaz de unir dois materiais, sejam estes similares ou no;

Retirar as contaminaes das superfcies a serem unidas; Evitar que o ar da atmosfera contamine o regio soldada; Propiciar o controle de transformao de fase, para que a solda consiga alcanar

propriedades, sejam elas fsicas, qumicas ou mecnicas. [2] [1]

2.2 Terminologia da Soldagem

Podemos chamar de junta a regio na qual peas sero unidas por soldagem. O posicionamento das peas para unio determina qual o tipo de junta utilizada. Todavia, na maior parte das vezes, a facilidade de mover as peas, as dimenses e as necessidades do projeto exigem que ocorra uma preparao das peas antes da soldagem, na forma de cortes ou de uma conformao especial da junta. Esses sulcos ou aberturas realizados na superfcie das peas a serem unidas determinam o espao de conteno da solda e so chamadas de chanfros. [2]

O processo de soldagem utilizado o principal fator para se escolher qual o tipo de chanfro utilizado, porm outros fatores como espessura das peas, suas dimenses, facilidade de acesso regio da junta, tipo de junta so outros fatores que ajudam a determinar qual tipo de chanfro utilizado.

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2.3 Junta Soldada

De uma forma simples, uma pea metlica formada por um grande nmero de tomos dispostos em um arranjo espacial caracterstico, denominado estrutura cristalina. Os tomos que so localizados no interior desta estrutura so cercados por um determinado nmero de vizinho mais prximos, estes so posicionados a uma distncia r0, como podemos ver na figura 3. [1]

Quando nesta situao, cada tomo est em sua condio de energia mnima, sendo assim, no tende a se ligar com nenhum tomo extra. Enquanto

Figura 3 Evoluo dos processos de soldagem (Modenesi, 2011, p. 19)

Figura 2 Chanfros usados com os diferentes tipos de juntas (Modenesi, 2011, p. 31)

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isso, na superfcie do slido esta situao no se mantem, pois os tomos esto ligados a menos vizinhos, sendo assim, possuindo um nmero mais elevado de energia do que os tomos que existem em seu interior. Esta energia pode ser reduzida quando os tomos superficiais se ligam a outros. Sendo assim, quando duas peas metlicas se aproximam a uma distncia suficientemente pequena para a formao de uma ligao permanente, uma solda entra as peas ser formada. Podemos obter este efeito se colocarmos, por exemplo, dois blocos de gelo em contato ntimo.

Porm, sabemos que este tipo de ligao no ocorre com metais, salvo condies muito especficas. A explicao para isso est na existncia de alguns obstculos que impossibilitam essa aproximao efetiva dessas superfcies at uma distncia de ordem r0. Podemos explicar estes obstculos de duas formas:

As superfcies metlicas, inclusive aquelas com menor coeficiente de acabamento superficial, apresentam uma grande rugosidade em escala microscpica e sub-microscpica. Mesmo possuindo timo acabamento essas superfcies apresentam irregularidades da ordem de 50nm de altura, cerca de 200 camadas atmicas. Estas irregularidades impedem uma aproximao efetiva das superfcies, o que ocorre somente em alguns pontos, de modo que o nmero de ligaes formadas insuficiente para garantir uma resistncia para a junta;

As superfcies metlicas esto recobertas por alguma camada de xido, umidade ou algum outro agente contaminante, o que impede um contato real entre duas superfcies metlicas, impedindo a formao da solda.

Figura 4 Formao terica de uma solda por aproximao de duas peas (Modenesi, 2011, p. 19)

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Estas camadas se formam rapidamente e resultam exatamente da existncia de ligaes qumicas incompletas na superfcie. [3]

So utilizados dois mtodos como principais meios de superar estes obstculos, os quais se originam dois grandes grupos de processos de soldagem. Um deles consiste em deformar a superfcie de contato das peas, permitindo a aproximao dos tomos a distncias da ordem de r0. Pode-se aquecer as peas localmente para facilitar a deformao das superfcies de contato como podemos ver na figura 5.

No outro mtodo baseado na aplicao localizada de calor na regio da junta at a fuso do metal de base e do metal de adio (quando for utilizado). Com esta fuso, as peas tem sua superfcie entre si eliminadas e, com a solidificao do metal fundido, a solda formada. [1]

Figura 6 Soldagem por fuso (Modenesi, 2011, p. 21)

Figura 5 Soldagem por deformao (Modenesi, 2011, p. 20)

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Sendo assim, podemos classificar os processos de soldagem em dois grandes grupos baseado no mtodo para produzir solda:

Processo de soldagem por presso ou deformao; Processo de soldagem por fuso.

O organograma abaixo demonstra os tipos de processos de soldagem e qual tipo eles pertencem.

Figura 7 Classificao dos processos de soldagem a partir do mtodo utilizado

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2.4 Processos de Soldagem

Como citado no capitulo 2.2, os processos de soldagem so classificados como processos de soldagem por presso (ou deformao) e processos de soldagem por fuso. [1]

Os processos de soldagem por presso inclui os processos de soldagem por ultra som, frico, forjamento, resistncia eltrica, difuso, exploso, entre outros. Diversos destes apresentam caractersticas intermedirias entre os processos de soldagem por fuso, como por exemplo, o de resistncia eltrica.

Os processos de soldagem por fuso so divididos em sub grupos de acordo com o tipo de fonte de energia utilizada para fundir uma pea, como, resistncia eltrica, gs, laser, feixe de eltrons, aluminotermia e arco eltrico. O processo de arco eltrico o mais utilizado atualmente na indstria. O material fundido possui uma tendncia de reagir com os gases da atmosfera, por este motivo, a maioria dos processos de soldagem por fuso utiliza de um meio para minimizar estas reaes. [2]

2.5 Arco Eltrico

O arco eltrico a fonte de calor mais utilizada na soldagem por fuso de materiais metlicos, pois possui melhores caractersticas e combinao adequada de energia para a fuso localizada do metal base, facilidade de controle, baixo custo relativo do equipamento e um nvel aceitvel de riscos sade dos seus operadores. Uma das consequncias dessas caractersticas que esses processos tm atualmente uma grande importncia industrial, onde so utilizados para realizar a fabricao de diversos componentes metlicos, alm de auxiliar na recuperao de um grande nmero de peas danificadas ou desgastadas.

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Podemos definir o arco eltrico como sendo a descarga eltrica mantida atravs de um gs ionizado, iniciada por uma quantidade de eltrons emitidos do eletrodo negativo (catodo) aquecido e mantido pela ionizao trmica do gs aquecido, ou seja, a passagem de uma corrente eltrica atravs de um gs.

Um destaque importante para se salientar no arco eltrico para soldagem que a descarga eltrica tem baixa tenso e alta intensidade. Sendo assim, existem trs conceitos importantes para o conhecimento do arco eltrico, so eles: Calor, ionizao e emisso. [4]

2.5.1 Caractersticas Eltricas do Arco

Na eltrica, o arco de soldagem pode ser caracterizado pela diferena de potencial eltrico entre suas extremidades e pela corrente eltrica que circula por este. Existe uma queda de potencial ao longo do arco eltrico e ela no uniforme, ela se separa em trs regies distintas: Queda andica, queda na coluna e queda catdica.

Figura 8 Arco eltrico de soldagem do processo TIG (AGA The linde group)

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Podemos visualizar que a queda de tenso que ocorre na coluna do arco baixa, se comparada com a queda catdica e andica. Estima-se que seu valor esteja entre 3 e 50 V/cm enquanto a catdica e andica tem seu valor estimado entre 102 a 104V/mm.

Existe uma diferena de potencial nessa regio, que varia de forma aproximadamente linear com o comprimento do arco. [5]

2.5.2 Caractersticas Trmicas do Arco

O arco eltrico em geral possui um elevada eficincia para transformar energia eltrica em energia trmica e depois transferir essa energia para a pea. O calor que gerado por um arco eltrico pode ser estimado, a partir de seus parmetros eltricos pela equao:

Q = V . l . t (1)

Onde:

Q a energia gerada (J); V a queda de potencial no arco (V);

Figura 9 Regies de um arco de soldagem

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l a corrente eltrica (A); t o tempo de operao (s).

Podemos observar na figura abaixo o perfil trmico de um arco de soldagem estabelecido entre uma pea cobre refrigerada e um eletrodo de tungstnio separados por uma distncia de 5mm em uma atmosfera de argnio. [4]

2.5.3 Caractersticas Magnticas do Arco

O arco de soldagem um condutor de corrente eltrica e sendo assim, sofre interao da corrente eltrica que ele transporta com os campos que ele geral, isso gera alguns efeitos que geralmente favorecem ou prejudicam a soldagem. Quando um condutor de comprimento l, percorrido por uma corrente i colocado numa regio de influncia de um campo magntico B, ento ele experimenta uma fora F, conhecida como Fora de Lorentz.

Um efeito magntico muito importante para o arco eltrico o chamado jato de plasma, que um dos responsveis pela penetrao do cordo de solda e que pode ser considerado um condutor eltrico gasoso de forma cnica e que ao passar a corrente por ele, induz um campo magntico de forma circular concntrico em seu eixo e ele se comporta como um condutor colocado em um

Figura 10 Perfil trmico de um arco eltrico de soldagem

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campo magntico, dessa maneira surgem foras de Lorentz na regio do arco, que tm sentido de fora para dentro. [5]

A intensidade do campo magntico diminui com o quadrado da distncia linha de centro do condutor. Como o dimetro do arco sempre menor na regio prxima ao eletrodo, as foras de Lorentz tendem a ser maiores nesta regio do que na proximidade da pea, formando assim na regio uma presso interna maior do que junto pea, esta diferena de presso causa um fluxo de gs no sentido eletrodo-pea que o jato de plasma. O campo magntico e as foras de Lorentz so proporcionais intensidade de corrente, portanto quanto maior for a corrente, maior ser o jato de plasma, promovendo assim uma maior penetrao do cordo de solda.

As foras de Lorentz so fracas para produzirem consequncias em um condutor slido, porm na extremidade dos eletrodos consumveis essas foras so capazes de deformar a ponta fundida e cisalhar a parte lquida, separando-a do fio slido.

At mesmo o dimetro do eletrodo influencia o campo magntico e por consequncia a intensidade das foras de Lorentz, bem como a tenso superficial, tenso esta que influenciada pelo material do eletrodo, da atmosfera do arco e da temperatura atingida. Portanto, o modo de transferncia do metal do

Figura 11 Foras de Lorentz (Modenesi, 2011, p. 57)

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eletrodo para a pea depende de todos esses fatores e tambm da tenso do arco, que est proporcionalmente ligada ao comprimento do arco e em consequncia ao dimetro mximo da gotcula. [3]

As foras de Lorentz promovem ainda o efeito indesejado que chamado de sopro magntico, que o fenmeno de desvio do arco de soldagem de sua posio normal, influenciado pela no simetria na distribuio das foras eletromagnticas devido s variaes bruscas na direo da corrente eltrica, este efeito tambm causado pelo arranjo assimtrico de material ferromagntico em torno do arco. Fisicamente o que se pode observar o desvio do arco da regio de soldagem, criando assim regies frias junto poa de fuso e provocando o aparecimento de defeitos tais como falta de fuso, falta de penetrao e instabilidade do arco. [1]

2.5.4 Corrente Contnua e Corrente Alternada

Se for mantida uma corrente constante entre dois pontos A e B ligados por um condutor eltrico, escoa entre eles uma corrente com intensidade constante e sempre com o mesmo sentido que chamada de corrente contnua, CC e quando representada em funo do tempo gera uma reta horizontal. A corrente que fornecida pelos retificadores dita contnua, mas na verdade ligeiramente ondulada, o que facilita a identificao em um osciloscpio, porm em termos prticos de soldagem possui um comportamento de corrente contnua.

Imaginemos agora os mesmo dois pontos A e B, porm ligados por um condutor onde cada um deles possui uma corrente alternadamente positiva e negativa em relao ao outro, entre esses pontos escoa uma corrente que muda de sentido na mesma frequncia que a tenso (60Hz). Esta corrente denominada corrente alternada, CA. Em relao polaridade, sabemos que os polos do arco eltrico no se comportam de maneira igual. O bombardeamento a que os eltrons sujeitam o eletrodo positivo (anodo) mais eficiente que o dos ons no ctodo em funo da energia cintica de cada eltron ser muito maior que a de cada on, bem como pelo fato da sada dos eltrons do ctodo consumir

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energia, enquanto a chegada do anodo se faz com entrega de energia. Isto significa que sempre a temperatura do anodo maior que a do ctodo. [1]

2.6 Processo por Arco Eltrico MIG/MAG (GMAW)

O processo MIG (metal inert gas) e MAG (metal active gas) conhecidos tambm como GMAW (gas metal arc welding) um processo de soldagem onde o aquecimento gerado pelo arco eltrico estabelecido entre o consumvel (metal de adio) e o metal base responsvel pela unio das peas.

O processo inicialmente foi baseado no processo TIG e se iniciou na soldagem de alumnio e posteriormente soldagem de aos inoxidveis, ao se notar que uma pequena adio de O2 ao gs inerte facilitava a abertura do arco.

O processo com o passar do tempo passou para o MAG com o objetivo de baixar os custos e poder ser competitivo com o eletrodo revestido em quase todas as aplicaes, utilizando CO2 e misturas de gases como gs de proteo, o primeiro processo de MAG ficou conhecido como subprocesso MACRO-ARAME.

Devido as grandes dificuldades desse subprocesso trabalhar com pequenas espessuras e soldar em todas as posies, foi desenvolvido o subprocesso MICRO-ARAME (utilizado para dimetros at 1,2mm). Aps isso, visando a minimizao dos respingos e melhoria do cordo, desenvolveu-se o subprocesso ARAME-TUBULAR (at o dimetro de 4mm). Todas esses aperfeioamentos permitiram o aumento da velocidade de soldagem do processo MIG/MAG em relao a outros processos, e isso vem refletindo na evoluo da utilizao do mesmo, comparando aos processos mais antigos. [1] [2]

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2.6.1 Princpio do Processo

A soldagem neste processo semiautomtica, onde a alimentao do consumvel feita mecanicamente, atravs de um alimentador motorizado, e o soldador somente necessita iniciar e interromper a soldagem, alm de mover a tocha ao longo da junta. A manuteno do arco definida pela alimentao do consumvel, que contnua, e o comprimento do arco mantido constante pelo prprio sistema, independente do movimento que o soldador realize, dentro de certos limites.

O calor gerado no arco responsvel por fundir as peas que sero unidas e um arame eletrodo transferido pra junta e constitui o metal de adio.

A transferncia do material do arco melhor se comparada com o processo TIG (GTAW) devido ao aumento da eficincia do ganho de calor causado pela presena no arco das partculas de material superaquecido. Essas partculas so elementos importantes na transferncia de calor, sendo que essa transferncia se processa a uma taxa de vrias centenas de gotculas por segundo. [1] [2] [3] [5]

Atualmente existem basicamente quatro tipos de transferncia de calor no processo MIG/MAG:

Figura 12 Principio de funcionamento do MIG/MAG

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a. Globular

Gotas com dimetro maior que o do arame e baixas velocidades.

b. Spray ou Aerossol

Gotas finas e em grande quantidade, utiliza altas correntes e voltagens.

c. Curto Circuito

Transferncias sucessivas por curto circuitos Utiliza baixa corrente e arcos curtos

Figura 14 Representao de uma transferncia spray (Dutra Mquinas)

Figura 13 Representao de transferncia globular (Dutra Mquinas)

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Uma gota de metal fundido formada no fim do eletrodo. Quando ela est gota atinge um tamanho suficiente para entrar em contato com a poa de fuso, o arco sofre um curto circuito. Isto eleva a corrente de soldagem e a corrente liberada permitindo que o arco seja ignitado novamente. Esse aumento de corrente causado pelo curto circuito, gera os respingos.

d. Arco Pulsante

Arco mantido com uma corrente baixa principal com sobreposio de pulsos de alta corrente e transferncia por spray durante os pulsos.

A soldagem MIG pode ser utilizada em grandes faixas de espessuras, em materiais ferrosos e no ferrosos como Alumnio, Cobre, Magnsio, Nquel e suas ligas. J o processo MAG utilizado apenas para materiais ferrosos, tendo como gs de proteo o CO2 ou misturas ricas nesse gs.

Figura 16 Representao de uma transferncia arco pulsante

Figura 15 Representao de uma transferncia curto circuito (Dutra Mquinas)

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De uma forma bem abrangente podemos citar como principais vantagens desse processo de soldagem: Alta taxa de deposio, grande versatilidade de espessuras aplicveis, alto fator de trabalho do soldador, inexistncia de fluxos de soldagem, ausncia de remoo de escoria e exigncia de menor habilidade do soldado quando comparado ao eletrodo revestido. [2] [4]

Tem como principal limitao a sensibilidade variao dos parmetros eltricos de operao de soldagem, que influenciam diretamente na qualidade do cordo de solda depositado. Alm disso, deve ser ressaltado o alto custo do equipamento, a grande emisso de radiao ultravioleta, maior necessidade de manuteno em comparao com os equipamentos para soldagem de eletrodos revestidos e menos variedade de consumveis. [1]

2.6.2 Gases Inertes e Ativos

O processo MIG/MAG utiliza dois tipos de gases, os inertes utilizados no processo MIG (Metal Inert Gas) e os ativos utilizados no processo MAG (Metal Active Gas). O tipo de gs e o processo selecionado influenciam diretamente nas caractersticas do arco e na transferncia de metal, na penetrao, na largura e no formato do cordo de solda.

Os gases inertes puros (processo MIG) so utilizados principalmente na soldagem de metais no ferrosos, de preferncia nos mais reativos, como o titnio, alumnio e o magnsio. Na soldagem de ferrosos, a adio de pequenas quantidades de gases ativos (contm oxignio) melhora sensivelmente a estabilidade do arco (xidos facilitam a emisso de eltrons) e a transferncia de metal. [5]

2.6.3 Metais de Adio

Para MIG/MAG, os eletrodos consumveis consistem de um arame continuo em dimetros que variam de 0,6 at 2,4 mm (no arame tubular vai at 4 mm), usualmente em rolos de 12 a 15 Kg, com rolos de atdesse processo so comumente revestidos pintuito de proporcionar um melhor contato eltrico e prevenir a corroso na estocagem.

Os arames para soldagem so constitudos de metais ou ligas metlicas que possuem composio qumica, dureza, dureza, condies superfdimenses bem controladas. Arames de m qualidadecitadas, podem produzir falhas de alimentao, instabilidade no arco e descontinuidades no cordo de solda.

Figura 17 Gases de mistura usados no processo MIG/MAG (Modenesi, 2011, p. 251)

Metais de Adio

Para MIG/MAG, os eletrodos consumveis consistem de um arame continuo em dimetros que variam de 0,6 at 2,4 mm (no arame tubular vai at 4

rolos de 12 a 15 Kg, com rolos de at 200 Kg. Os arames desse processo so comumente revestidos por uma fina camada de cobre

onar um melhor contato eltrico e prevenir a corroso na

Os arames para soldagem so constitudos de metais ou ligas metlicas que possuem composio qumica, dureza, dureza, condies superfdimenses bem controladas. Arames de m qualidade, referindo as propriedades

, podem produzir falhas de alimentao, instabilidade no arco e inuidades no cordo de solda. [1]

Gases de mistura usados no processo MIG/MAG (Modenesi, 2011, p. 251)

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Para MIG/MAG, os eletrodos consumveis consistem de um arame continuo em dimetros que variam de 0,6 at 2,4 mm (no arame tubular vai at 4

200 Kg. Os arames or uma fina camada de cobre, com

onar um melhor contato eltrico e prevenir a corroso na

Os arames para soldagem so constitudos de metais ou ligas metlicas que possuem composio qumica, dureza, dureza, condies superficiais e

, referindo as propriedades , podem produzir falhas de alimentao, instabilidade no arco e

Gases de mistura usados no processo MIG/MAG (Modenesi, 2011, p. 251)

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2.6.4 Generalidades

Ao contrrio do que ocorre na soldagem TIG, a maior parte dos casos de soldagem MIG/MAG utiliza CCPI, deixando a CCPD apenas para os casos de deposio superficial do material de adio e aplicao onde a penetrao no to importante. [4]

Corrente

RESULTADOS

Tamanho da gota

Penetrao Velocidade

de transferncia

Quantidade de

respingos

Disperso de xidos

CCPI Pequena Alta Alta Pouca Ocorre CCPD Grande Baixa Baixa Grande No ocorre

Tabela 1 Resultados CCPI e CCPD

Figura 18 Rolo de arame (metal de adio) do processo MIG/MAG

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2.6.5 Equipamentos

Os principais equipamentos utilizados no processo MIG/MAG so:

Fonte de energia; Alimentador de arame; Tocha de soldagem; Fonte de gs protetor; Cabos e mangueiras

2.6.6 Descontinuidades mais Frequentes no Processo MIG/MAG

Podemos definir uma descontinuidade como sendo uma interrupo das estruturas tpicas de uma junta soldada, em relao a homogeneidade de suas caractersticas fsicas, mecnicas ou metalrgicas. Uma descontinuidade pode ser considerado um defeito, exigindo aes corretivas. As descontinuidades mais comuns so:

Abertura do Arco uma imperfeio resultante da abertura do arco eltrico localizada na superfcie do metal de base.

Figura 19 Equipamentos de soldagem MIG/MAG

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Cavidade Alongada um vazio no arredondado com a maior dimenso paralela ao eixo da solda localizado na solda ou na raiz da solda, a causa mais comum a velocidade de soldagem excessiva.

ngulo Excessivo de Reforo um ngulo causado pelo excesso de material de solda no acabamento, localizado entre o plano da superfcie do metal de base e o plano tangente do reforo da solda, traado a partir da margem da solda.

Concavidade Reentrncia na raiz da solda, podendo ser: lateral, que situada nas laterais do cordo e central localizado ao longo do centro do cordo. Causada principalmente por movimentao rpida do eletrodo.

Deposio Insuficiente Insuficincia de metal na face da solda.

Desalinhamento Junta soldada de topo, onde superfcies das peas, embora paralelas, estejam desalinhadas, excedendo limites de projeto.

Embicamento Deformao angular de uma junta soldada de topo.

Falta de Fuso quando no ocorre a completa fuso entre o metal de base e a zona fundida, podendo estar localizada na raiz da solda, zona de ligao ou entre os passes.

Falta de Penetrao Metal insuficiente na raiz da solda. Causas mais comuns so: junta mal preparada, manipulao incorreta do eletrodo, corrente de soldagem insuficiente, velocidade de soldagem muito alta e dimetro do eletrodo muito grande.

Incluso de Escria Metal no metlico retido na zona fundida, pode ser: alinhada, isolada ou agrupada.

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Incluso metlica Metal estranho retido na zona fundida. A incluso de Tungstnio na soldagem TIG um exemplo.

Microtrinca Trinca com dimenses microscpicas.

Mordedura Depresso sob a forma de entalhe, no metal de base acompanhando a margem da solda.

Mordedura da Raiz Mordedura localizada na margem da raiz da solda.

Penetrao Excessiva Metal da zona fundida em excesso na raiz da solda.

Perfurao Furo ou penetrao excessiva resultante da perfurao do banho de fuso durante a soldagem.

Poro Vazio localizado na regio interna da solda. O poro causado pela evoluo de gases durante a solidificao da solda. causado por umidade, contaminantes em excesso durante a soldagem, corrente ou tenso excessiva e correntes de ar durante a soldagem.

Poro Superficial Poro que emerge a superfcie soldada.

Porosidade Conjuntos de poros no alinhados mas distribudos de maneira uniforme.

Porosidade Agrupada Conjunto de poros agrupados.

Porosidade Alinhada Conjunto de poros dispostos em linha.

Porosidade Vermiforme Conjunto de poros alongados situados na zona fundida.

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Rechupe de Cratera Falta de metal resultante da contrao da zona fundida, localizado na cratera do cordo de solda.

Rechupe Interdendrtico Vazio alongado localizado entre as dentritas da zona fundida.

Reforo Excessivo Excesso de metal na zona fundida. localizado na face da solda e causado por excesso de material no acabamento.

Respingos Glbulos de metal de adio transferidos durante a soldagem e aderidos superfcie do metal de base ou zona fundida j solidificada.

Sobreposio Excesso de metal da zona fundida sobreposto a margem da solda do metal de base sem estar fundido ao mesmo. Causado por uma alta taxa de deposio.

Fissura, Rachadura ou Trinca Descontinuidade produzida pela ruptura do material. Podem ser localizadas na zona fundida, no metal de base ou na ZTA. As causas mais frequentes so: altos valores de tenso residual, baixa temperatura da pea a ser soldada, formatos de cordo no apropriados, formao de eutticos de baixo ponto de fuso, teor elevado de carbono no metal de base e metal de adio no compatvel com metal de base.

Trinca de Cratera Trinca localizada na cratera do cordo de solda. Pode ser longitudinal, transversal ou em estrela.

Trinca Irradiante Conjunto de trincas que partem de um mesmo ponto, podendo estar localizadas na zona fundida, na zona termicamente alterada ou no metal de base.

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Trinca Longitudinal Trinca com direo aproximadamente paralela ao eixo longitudinal do cordo de solda, podendo estar localizada na zona fundida, na zona de ligao, na ZTA ou no metal de base.

Trinca da Margem Trinca localizada na margem da solda e na ZTA.

Trinca na Raiz Trinca que se inicia na raiz da solda, pode estar localizada na zona fundida ou na ZTA.

Trinca Sob Cordo Trinca localizada na ZTA e no se estende superfcie da pea.

Trinca Transversal Trinca perpendicular ao eixo longitudinal do cordo de solda, podendo ser localizar na zona fundida, no metal de base ou na ZTA. [2] [4]

2.7 Metalurgia da Soldagem

Existem dois tipos de minrio, os ferrosos e no ferrosos. O metal ferroso aquele que possui um alto teor de ferro e os no ferrosos so aqueles que possuem baixo teor ou nenhum de ferro.

O maior percentual de ferro produzido vem do processo com o alto forno, que consiste de uma reao qumica entre uma carga slida e uma coluna de gs, os materiais empregados no processo so minrios, fundentes e coque. [8]

A atividade bsica no processo do alto forno, reduzir xido de ferro para ferro metlico e remover as impurezas do metal. Os elementos reduzidos passam para massa de ferro e os elementos oxidados dissolvem-se na escria. [9]

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Em seguida realizado o processo de desoxidao que consiste em expulsar o oxignio atravs de aditivos na forma de gs. Assim dando origem em vrios tipos de ao. [3]

2.7.1 Metais e Ligas Metlicas

Os metais provm dos depsitos naturais de minrios na crosta terrestre. A maioria dos minrios contaminada com impurezas que devem ser removidas por meios mecnicos ou qumicos. O metal extrado no minrio purificado conhecido como metal primrio ou metal virgem, e o metal proveniente da ganga designado metal secundrio.

H dois tipos de minrios, os ferrosos e os no ferrosos. O termo ferroso provm do latim ferrum, significando ferro, um metal ferroso aquele que possui alto teor de ferro. Metais no ferrosos como o cobre e o alumnio, por exemplo, so aqueles que contm pouco ou nenhum ferro. A quantidade de ferro na crosta terrestre de aproximadamente vinte vezes a de todos os outros metais no ferrosos juntos, por isso o ferro o metal mais importante e o mais empregado. [9] [10]

O alumnio, por causa de sua aparncia atraente, resistncia relativamente alta e baixa densidade, o segundo metal mais usado. O minrio de alumnio comercialmente explorvel, conhecido como bauxita, um depsito formado prximo superfcie da crosta terrestre.

Alguns dos processos qumicos que ocorrem durante a fabricao do ao, ocorrem tambm durante a soldagem, de modo que a metalurgia da soldagem pode ser encarada imaginando-se a soldagem ao arco eltrico como a miniatura de uma siderrgica. [8]

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O maior percentual de ferro comercialmente produzido vem do processo com alto-forno, que realiza uma reao qumica entre uma carga slida e a coluna de gs ascendente resultante no forno. Os trs diferentes materiais empregados na carga so minrio, fundentes e coque. O minrio consiste de xido de ferro e o fundente principal o calcrio, que se decompe em xido de clcio e dixido de carbono. O cal reage com as impurezas do minrio de ferro e flutua sobre a superfcie na forma de escria. O coque que se constitui principalmente de carbono, o combustvel ideal para altos fornos porque produz o gs monxido de carbono, o principal a gente redutor do minrio de ferro para ferro metlico. [1] [2] [3] [4]

A atividade bsica do alto-forno reduzir o xido de ferro para ferro metlico e remover as impurezas do metal. Os elementos reduzidos passam para a massa de ferro e os elementos oxidados dissolvem-se na escria. O metal proveniente do alto-forno denominado ferro-gusa e empregado como um material intermedirio para posteriores processos de refino.

O ferro-gusa contm quantidades excessivas de elementos que devem ser reduzidos antes que o ao seja produzido. Reduzir um elemento significa receber eltrons: no caso do ferro, ele passa de Fe++ ou Fe+++ para Fe, onde cada tomo de ferro recebe dois ou trs eltrons. Para o refino do ao so empregados diversos tipos de fornos eltricos, conversores e outros, cada um desses realizando sua tarefa de remoo e reduo de elementos como carbono, silcio, fsforo, enxofre e nitrognio atravs da saturao do metal lquido com oxignio e ingredientes formadores de escria. O oxignio reduz os elementos formando gases que escapam para a atmosfera enquanto a escria reage com as impurezas e as separa do metal fundido. Depois de passar pelo forno de refino, o metal purificado em lingoteiras feitas de ferro fundido. Os lingotes obtidos possuem seo quadrada e so constitudos de ao saturado de oxignio. Para evitar a formao de grandes bolsas de gases no metal fundido, uma quantidade considervel de oxignio deve ser removida. Esse processo conhecido como

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desoxidao e realizado atravs de aditivos que expulsam o oxignio na forma de gases ou enviam-no em direo escria. [12] [13]

2.7.2 Classificao dos Aos

Os aos so classificados em: aos carbono e aos liga. [8]

2.7.3 Aos Carbono

So os aos basicamente formados por ligas de ferro e carbono, onde alcanam seu nvel de dureza e ferro atravs da adio de carbono. [8]

Os aos carbono so divididos em trs tipos:

Ao baixo carbono Possui at 0,20% de carbono; Ao mdio carbono Possui de 0,20% at 0,50% de carbono; Ao alto carbono Possui a partir de 0,50% de carbono.

2.7.4 Aos de Baixa Liga

Consiste em pequenas quantidades de elementos de liga que proporcionam considerveis melhorias em sua propriedade melhorando sua resistncia mecnica e tenacidade. [13]

2.7.5 Aos de Mdia Liga

Apresentam caractersticas semelhantes aos aos de baixa liga, mas requerem maiores cuidados em sua fabricao e soldagem, pois possuem elementos de liga entre 5% a 10%. [13]

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2.7.6 Aos de Alta Liga

Contm altos teores de carbono e mangans que do a capacidade de endurecer sob trabalho a frio e grande tenacidade. Seus elementos de liga ultrapassam os 10%, resultando em propriedades mecnicas e qumicas excelentes. [12]

2.7.7 Tratamentos Trmicos

o conjunto de operaes de aquecimento e resfriamento a que so submetidos os aos, com condies controladas de temperaturas, tempo, atmosfera e velocidade de resfriamento. [1]

Principais objetivos so:

Aumento ou diminuio da dureza; Aumento da resistncia mecnica; Melhora da ductilidade; Melhora da usinabilidade; Melhora da resistncia ao desgaste; Melhora das propriedades de corte; Melhora da resistncia corroso; Melhora da resistncia ao calor; Modificao das propriedades eltricas e magnticas. [12]

2.7.8 Pr-aquecimento

Geralmente os metais so timos condutores de calor. E como consequncia dessa caracterstica o calor na regio de soldagem rapidamente escoado por toda a massa envolvida no processo, acarretando um resfriamento relativamente rpido. Em alguns metais esse resfriamento rpido pode contribuir

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para a formao de microestruturas prejudiciais na regio de soldagem. O pr-aquecimento da junta a ser soldada uma maneira de reduzir a taxa de resfriamento do metal. A temperatura de pr-aquecimento pode variar de 50C a 540C, sendo a faixa de 200C sendo mais comumente aplicada. [12]

Durante a soldagem de aos de alto carbono ou de alta liga existe o perigo de que o depsito de solda e a zona termicamente afetada contenham altos percentuais de martensita, um constituinte duro do ao. Tais soldas possuem alta dureza e baixa ductilidade e podem mesmo vir a trincar durante o resfriamento. O objetivo do pr-aquecimento manter o teor de martensita da solda a um nvel mnimo. O resultado disso uma melhor ductilidade, baixa dureza e menor probabilidade de fissurao durante o resfriamento da solda e da ZTA. A quantidade de martensita formada pode ser limitada reduzindo-se a taxa de resfriamento da solda. O pr-aquecimento aumenta a temperatura do metal vizinho solda, de tal modo que o gradiente de temperatura entre a solda e sua vizinhana fique reduzido. O resultado que a zona de soldagem aquecida resfria-se mais lentamente, visto que a taxa de resfriamento diretamente proporcional ao gradiente de temperatura entre as massas quente e fria.

Em resumo, o pr-aquecimento reduz o risco de trincas por hidrognio, as tenses de contrao e a dureza na ZTA. [12] [13] [8]

Se esse tipo de tratamento deve ou no ser aplicado depende do teor de carbono e de outros elementos de liga no metal sendo soldado. Se corpos de prova soldados sem tratamento trmico apresentarem baixa ductilidade ou dureza muito alta, indicativo da necessidade de pr-aquecimento. Alm da composio qumica, a rigidez da junta a ser soldada e o processo de soldagem tambm influenciam a necessidade de ser realizar um pr-aquecimento.

A necessidade do pr-aquecimento aumenta com alguns fatores, so eles: Teor de carbono do material de base; Teor de ligas do material de base; Tamanho da pea; Temperatura inicial;

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Velocidade de soldagem; Dimetro do consumvel.

2.7.9 Ps-aquecimento

O ps-aquecimento significa o aquecimento da junta soldada imediatamente aps a solda ter sido realizada. bem diferente de outros tratamentos executados aps o resfriamento da solda tais como alivio de tenses, revenimento e recozimento. [12]

O ps-aquecimento tem a mesma funo do pr-aquecimento, mantm a temperatura da pea em um nvel suficientemente elevado de tal forma que a junta soldada resfria de forma mais lenta. No ps-aquecimento o resultado uma ductilidade maior na regio da solda e ele raramente aplicado de forma isolada, quase sempre conjugado com o pr-aquecimento.

O ps-aquecimento mais frequentemente empregado em aos altamente temperveis, mas algumas vezes utilizado em aos menos temperveis se for difcil a aplicao de um pr-aquecimento adequado devido dimenso das peas sendo soldadas. [12] [13]

2.7.10 Alvio de Tenses

Os metais se expandem quando aquecidos e se contraem quando resfriados. A dilatao diretamente proporcional variao de temperatura ou, de outro modo, quantidade de calor aplicada. Numa junta soldada o metal mais prximo da solda est sujeito s mais altas temperaturas e, medida que aumenta a distncia da solda, a temperatura mxima atingida diminui. O aquecimento heterogneo causa contrao-expanso tambm heterognea e pode causar distores e tenses internas no metal de solda.

Dependendo de sua composio e aplicao o metal pode no ser capaz de resistir a essas tenses e trincar ou pode ocorrer falha prematura da pea. Uma maneira de minimizar essas tenses ou de alivi-las pelo aquecimento

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uniforme da estrutura aps a soldagem ter sido realizada. O metal aquecido a temperaturas logo abaixo do ponto onde possa ocorrer alguma alterao microestrutural e ento resfriado lentamente.

O resfriamento e a contrao do metal de solda originam tenses na solda e nas regies adjacentes. O objetivo do alvio de tenses reduzir essas tenses. Esse tratamento leva a junta soldada a uma condio mais durvel, a ductilidade aumentada sobre maneira, embora a resistncia mecnica diminua ligeiramente. Certos cdigos permitem maiores tenses de projeto, desde que seja aplicado alvio de tenses. Tipicamente, o alvio de tenses consiste no aquecimento da pea a uma temperatura em torno de 600C e em sua manuteno por uma hora para cada 25 mm de espessura.

O conjunto ento resfriado lentamente em ar calmo at 300C. Se temperaturas altas como 600C forem impraticveis, podem ser empregadas temperaturas mais baixas com um tempo de encharcamento mais longo. [9] [12] [13]

Tempo e Temperatura de Alvio de Tenses Temperatura (C) Tempo (h/25 mm)

595 1 565 2 535 3 510 5 480 10

2.7.11 Recozimento

o tratamento trmico realizado com a finalidade de alcanar um ou vrios objetivos. Por exemplo:

Remover tenses devido aos tratamentos mecnicos a frio ou aquente. Diminuir a dureza para aumentar a usinabilidade do ao. Alterar as propriedades mecnicas Modificar as caractersticas eltricas e magnticas.

Tabela 2 Tempo e temperatura de alvio de tenses

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Ajustar o tamanho do gro. Regularizar a textura bruta de fuso. Remover gases. Eliminar os efeitos de quaisquer tratamentos trmicos ou mecnicos que o

ao foi submetido.

2.7.12 Normalizao

o aquecimento do ao a uma temperatura acima da zona crtica, e em seguida resfriado no ar. Tm o objetivo de refinar a granulao grosseira do ao, esse processo aplicado a peas depois de forjadas ou laminadas. [10]

Esse procedimento muito usado antes da tmpera e ao revenido, assim sua estrutura fica mais uniforme do que obtida por laminao.

Os constituintes que se obtm na normalizao so ferrita e perlita, ou cementita e perlita fina. [10]

2.7.13 Tmpera

Consiste no resfriamento rpido do ao de uma temperatura superior a sua temperatura crtica, em leo, gua, salmoura, ou mesmo ar. Tm como objetivo a obteno da estrutura martenstica. A velocidade de resfriamento depender do tipo de material, da forma e das dimenses. [10]

2.7.14 Revenimento

Normalmente acompanha a tempera, assim elimina vrias falhas e tambm alivia e remove as tenses internas, corrige as excessivas durezas e fragilidades do material, aumentando sua ductilidade e resistncia ao choque. realizado logo aps a tmpera, para diminuir a ruptura, que pode ocorrer se aguardar muito tempo para realizar o revenido. [10]

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2.8 Diagrama de Equilbrio Fe-C

O ao basicamente uma liga de Fe-C com no mximo 2% de carbono aproximadamente. O carbono unido ao ferro formando um composto denominado carboneto de ferro (Fe3C). Criando uma substncia dura, cuja sua resistncia mecnica se torna alta em contra partida sua ductilidade, resistncia ao choque e soldabilidade diminuem.

O ferro puro solidifica-se a 1535C em um sistema cristalino CCC chamado de ferro delta. A 1390C o sistema CCC transforma-se em CFC sendo conhecido como ferro gama. A estrutura CFC permanece at a temperatura de 910C quando volta a ser CCC, sendo ento denominada de ferro alfa.

A cada transformao corresponde a um desprendimento de calor latente de fuso, quando o ferro lquido se solidifica. A solidificao geram mudanas de energia que causam descontinuidade nas curvas de resfriamento e aquecimento.

A composio de um determinado ao passa por diversas variaes no resfriamento e que so variaes microestruturais, que so observadas pelo diagrama de equilbrio. [12] [13]

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2.8.1 Estruturas do Diagrama

Ferrita O ferro comercialmente puro a ferrita (ferro ) que tem como caractersticas ser dctil e pouco resistente; [8]

Figura 20 Diagrama Fe-C

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Cementita - um composto de ferro + carbono chamado tecnicamente de carboneto de ferro Fe3C que se deposita como lamelas na matriz do ao. Quanto maior a quantidade de cementita no ao maior ser sua resistncia mecnica; [8]

Perlita - formada pelo ferro alfa mais carboneto de ferro (Fe + Fe3C), quanto maior sua quantidade maior a resistncia mecnica do ao; [8]

Figura 22 Estrutura cementita

Figura 21 Estrutura ferrita

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Austenita denominada tecnicamente de ferro gama (Fe ), tem como caracterstica principal a elevada solubilidade de carbono em sua estrutura CFC; [8]

Martensita formada quando aos com elevado teor de carbono so resfriados de forma muito rpida, possuem elevada dureza e baixa ductilidade; [8]

Figura 24 Estrutura austenita

Figura 23 Estrutura Perlita

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Bainita formada atravs do resfriamento rpido da austenita, composta por cementita e ferrita e possuem maior resistncia a trao e elevada dureza. [8]

Figura 26 Estrutura bainita

Figura 25 Estrutura martensita

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2.9 Ensaios Destrutivos e No-Destrutivos

Todo tipo de solda produto que seja ou no soldado necessita passar por teste que avaliam se o produto est dentro dos conformes estipulados pelas normas. Estes testes, vo desde antes de o metal ser conformado at depois do produto pronto.

Existem basicamente dois tipos de ensaios mais utilizados, os ensaios destrutivos e os ensaios no destrutivos. [7]

Os ensaios destrutivos so aqueles que deixam algum sinal ou marca no corpo de prova ou pea que est sendo submetido ao ensaio, mesmo que estes no fiquem inutilizados.

Os ensaios no destrutivos so os que aps sua realizao nenhuma marca ou sinal deixada, ou seja, nunca inutilizam o corpo de prova ou a pea. So mais utilizados para detectar falhas em produtos acabados. [7]

2.9.1 Ensaio de Trao

A resistncia mecnica trao um dos mais importantes fatores na forma de seleo de um material, principalmente em casos no qual este material seja membro estrutural, parte de uma mquina ou de um vaso de presso.

O ensaio de trao funciona da seguinte maneira. O corpo de prova usinado para as dimenses exatas estabelecidas em normas e preso mquina de trao nas duas extremidades. Ele tracionado at o ponto de ruptura e as informaes so registradas num grfico. [7]

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O ensaio de trao mostra quatro informaes bsicas:

a) Limite de escoamento; b) Limite de resistncia; c) Alongamento; d) Reduo de rea

2.9.2 Ensaio de Dobramento

O dobramento, nada mais que um esforo que se caracteriza por induzir em uma pea tenses de compresso numa parte de uma seco transversal e tenses de trao na parte restante.

O ensaio de dobramento mais um ensaio qualitativo do que quantitativo e tem como principal objetivo verificar a ductilidade do material. [7]

Figura 27 Ensaio de trao

55

Pode-se notar que no incio o ensaio consiste em produzir um leve dobramento no corpo de prova, apes isso os corpos de prova so dobrados de forma mais acentuada em uma prensa, no ltimo estgio se utiliza um mandril para o dobramento definitivo. [7]

2.9.3 Ensaio de Lquido Penetrante

O ensaio de lquido penetrante um mtodo desenvolvido especialmente para a deteco de descontinuidades superficiais e que estejam abertas na superfcie do material, como trincas, poros, dobras etc. Ele pode ser aplicado em todos os materiais slidos desde que no sejam porosos ou com superfcie grosseira.

O mtodo consiste em fazer penetrar na abertura da descontinuidade um lquido. Aps a remoo do excesso de lquido da superfcie, aplica-se um lquido revelador que ir mostrar onde existe descontinuidade.

Figura 28 Ensaio de dobramento

56

O processo dividido em seis etapas: Preparao da superfcie, aplicao do penetrante, remoo do excesso de penetrante, revelao, avaliao e inspeo e limpeza ps ensaio. [6]

2.9.4 Ultrassom

O ensaio por ultrassom utiliza o princpio da propagao de uma onda mecnica de alta frequncia num material a ser inspecionado.

As ondas se propagam atravs do material, com suas propriedades e comportamento dependentes de suas caractersticas fsicas (velocidade, frequncia e comprimento de onda) e das caractersticas dos materiais por onde se propagam (tamanho de gros, orientao da rede cristalina, densidade, mdulo de elasticidade, dentre outras propriedades).

O principal objetivo deste ensaio detectar descontinuidades existentes nos materiais que possam trazer problemas em seu uso, podendo afetar uma atividade industrial, trazer danos s pessoas ou ao meio ambiente, mas tambm utilizado para determinar propriedades fsicas do material e medio de espessura e controle de corroso.

De um modo geral os equipamentos de ultrassom monitoram:

Figura 29 Ensaio de lquido penetrante

57

O tempo de propagao da onda snica desde a sua sada at a sua chegada ou retorno ao cabeote;

A quantidade de energia que retorna ao aparelho pelo cabeote, podendo tambm se analisar a perda de energia ou atenuao snica durante a propagao das ondas snicas num dado material.

2.10 Propriedades do Metal de Solda

2.10.1 Poa de Fuso e Diluio

Seria ideal se o metal de solda e a zona afetada pelo calor tivessem exatamente as mesmas propriedades e caractersticas que as do metal de base, entretanto, isto no ocorre, pois o metal de solda fundido, enquanto que a maioria dos metais de base utilizada no estado forjado ou laminado. Materiais conformados sempre apresentam maior resistncia, ductilidade e tenacidade que os materiais comparveis no estado fundido. O metal de solda um tipo de fundido que rapidamente resfriado, e suas propriedades frequentemente se assemelham s de um material conformado. Essa situao ocorre particularmente

Figura 30 Equipamento de ultrassom

58

com metais ferrosos, no entanto a combinao de propriedades menos satisfatria em alguns metais no ferrosos como ligas de alumnio e cobre. [10]

Devido s foras eletromagnticas do arco, a poa de fuso movimenta-se internamente em modelos variados de fluxo dependendo do tipo de junta, da corrente de soldagem e do ngulo que a tocha ou o eletrodo faz com a linha da solda. Essa turbulncia tem como consequncia a uniformidade de temperatura e composio dentro do metal lquido com exceo da regio mais aquecida nas imediaes da raiz do arco. A composio final do metal de solda o resultado de uma mistura do eletrodo ou do metal de adio fundido com o metal de base que fundido. O metal depositado do metal de adio chamado diludo pelo metal de base fundido. Quando nenhum metal adicionado, consistindo ento o metal de solda inteiramente de metal de base, a diluio definida como 100%. Na soldagem manual com eletrodo revestido, o passe de raiz pode ter 30% de diluio e os passes subsequentes tero uma diluio ligeiramente menor. Como resultado da uniformidade do metal de solda, possvel calcular sua composio se as propores de metal de base e de metal de adio fundido puderem ser estimadas. Isso pode ser feito frequentemente de uma observao da seo reta da solda.

Realizar esses clculos, que so simples e envolvem apenas propores, importante quando utilizado um metal de adio ou um eletrodo de composio diferente do metal de base, como em juntas dissimilares, em revestimento inoxidvel de aos carbono ou na soldagem de ligas de alumnio. Pode tambm ser necessrio considerar a diluio se o metal de base tiver alto teor de enxofre ou alumnio que, se adicionado poa de fuso, pode afetar o teor de oxignio e prejudicar a tenacidade do depsito de solda. [10]

(2)

%diluio = rea da parte hachurada x 100

rea do cordo de solda

59

2.10.2 Aporte Trmico

O aporte trmico (H), ou insumo de calor quantifica a energia gerada pelo processo de soldagem, e definido pela equao:

(3)

Nesta equao o V representa a voltagem, i representa a corrente e v a velocidade de avano do eletrodo. Na soldagem GMAW (MIG/MAG) a eficincia do processo = 0,8. O aporte trmico uma questo muito importante na adequao do material escolhido ao processo e aos parmetros de soldagem. A tabela abaixo mostra as faixas de insumo de calor para os principais processos de soldagem por fuso e indicando a adequao do processo ao tipo de material. [2]

H = V x i

v

Figura 31 Estimativa de diluio a partir da geometria da solda

60

Para uma determinada espessura e condutividade trmica da chapa, quanto maior o insumo de calor, menor a taxa de resfriamento da junta. O aporte de calor influencia diretamente o tempo de resfriamento e portanto a microestrutura da solda.

A ZTA a regio mais crtica de uma junta soldada. O ciclo trmico pode criar condies para a formao de martensita ou estruturas grosseiras. A situao torna-se mais crtica com o aumento do teor de carbono e de elementos de liga do metal base, ou seja, com uma maior temperabilidade do ao. Quando se soldam aos, existem requisitos claramente incompatveis, como: alta produtividade que exige o mais alto aporte trmico possvel, porm nesta condio, se promove maior tendncia de crescimento de gro e formao de outras estruturas grosseiras, de baixas propriedades mecnicas. [1] [2]

2.10.3 Ciclo Trmico de Soldagem

O ciclo trmico representa a variao da temperatura com o tempo, para um dado ponto da junta soldada. Ele est relacionado com a microestrutura nas diferentes regies da junta soldada. Na figura abaixo pode perceber-se diversos ciclos trmicos e a linha tracejada une as temperaturas mximas de cada um dos

Tabela 3 Aporte trmico e aplicaes para os principais processos de soldagem

61

ciclos. Percebe-se tambm que, o ciclo trmico experimentado por um determinado ponto da junta soldada, depende entre outras coisas da sua posio relativa fonte de calor. [4]

2.10.4 Repartio Trmica

Entende-se que a variao da temperatura mxima dos ciclos trmicos em funo da distncia ao centro do cordo de solda denominada repartio trmica. Ela determina a extenso da zona afeta pelo calor (ZAC). [5]

Figura 33 Repartio trmica

Figura 32 Ciclos trmicos de soldagem em diversos pontos da junta soldada

62

2.11 Zona Termicamente Afetada (ZTA)

a regio do metal de base que durante o processo no foi fundido, mas sua micro-estrutura e propriedades mecnicas foram alteradas devido ao calor da soldagem.

A natureza dos metais que esto sendo soldados, em geral, interfere no tamanho da zona termicamente afetada.

A ZTA um regio que pode se tornar o ponto fraco em uma junta soldada, ela pode ser fontes de defeitos originando grandes defeitos.

Os gros na ZTA crescem devido ao calor e ao pico de temperatura, o calor tambm favorece a coalescncia e esferoidizao dos componentes do ao, como a cementita, reduzindo a resistncia do material.

O ciclo trmico de soldagem e seu rpido resfriamento da ZTA pode aumentar a formao de uma estrutura cristalina frgil e dura chamada de martensita.

Uma solda de um nico passe pode se dividir e 5 regies, dependendo do pico de temperatura:

Regio parcialmente fundida (Temperatura prximo ao ponto de fuso);

Figura 34 Regies soldadas

63

Regio de granulao grosseira (Temperatura de pico acima 1100 C); Regio de granulao fina (Temperatura de pico acima da temperatura

crtica de transformao); Regio intercrtica (Temperatura de pico abaixo da temperatura crtica de

transformao); Regio sub-crtica (temperatura de pico abaixo da temperatura AC1 e AR1

do diagrama ferro-cementita).

A dimenso e a intensidade da mudana de propriedade que ocorre na regio soldada depende de alguns aspectos, como: Coeficiente de condutibilidade trmica; Material base; Quantidade e concentrao da entrada de calor pelo processo de

soldagem; Material base.

Existem alguns defeitos mais comuns que ocorrem na ZTA, so eles: Fissurao por hidrognio; Decoeso lamelar; Trincas de reaquecimento; Fissurao por corroso sob tenso; Trincas de liquao ou microfissuras. [12]

64

3 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

3.1 Materiais Utilizados

Foram utilizadas duas chapas de ao SAE1040 Conforme croqui abaixo, arame eletrodo consumvel com especificao AWS ER70S-6 e gs de proteo (75% Argnio e 25%CO2).

3.2 Equipamentos

O equipamento utilizado para soldar as amostras foi o conjunto PulsArc 6200 da Eutectic Castolin. O processo de soldagem foi manual.

Foi necessrio controlar a velocidade de soldagem para que no ocorressem grandes alteraes no valor do aporte trmico e no atingisse a microestrutura do metal de base e a ZTA.

Figura 35 Croqui das chapas soldadas

65

Para controle de temperatura mxima interpasse e temperatura de pr aquecimento foi utilizado um pirmetro.

Figura 37 Pirmetro FLUKE 62 MAX

Figura 36 Mquina PulsArc 6200

66

Na fabricao dos corpos de prova, foi utilizado um centro de usinagem CNC e fabricado conforme croqui abaixo, seguindo a norma ASMT seo IX e AWS D1.1.

O corpo de prova para metalografia foi cortado e usinado e os seguintes equipamentos utilizados:

Politriz lixadeira Arotec Aropol 2V (Figura 39); Microscpio metalografico OPTON com aumento de 100 e 400 vezes (Figura 40).

Figura 40 Microscpio metalogrfico OPTON Figura 39 Politriz lixadeira Arotec Aropol 2V

Figura 38 Croquis dos corpos de prova de trao e dobramento

67

Para realizao dos ensaios foi utilizada a mquina de trao EMIC Linha DL com capacidade de at 100KN.

3.3 Metodologia do Experimento

As chapas de ao foram soldadas em duas circunstancias, a primeira com um pr aquecimento de 397C e manuteno dessa temperatura entre os passes e a segunda sem nenhum pr aquecimento e manuteno entre passes de uma temperatura mxima de 50C. As soldas foram avaliadas com ultrassom e lquido penetrando e foram isentadas de falhas. Foram fabricados 6 corpos de prova para ensaio de trao, 4 corpos de prova para ensaio de dobramento e 2 corpos de prova para realizao da micrografia, conforme fotos abaixo.

Figura 41 Maquina de trao EMIC Linha DL

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Nos corpos de prova de ensaio de trao 1, 2 e 3 e de ensaio de dobramento 1 e 2 as chapas foram soldadas sem nenhum pr aquecimento. Nos

Figura 43 Corpos de prova para ensaio de dobramento

Figura 42 Corpos de prova para ensaio de trao

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corpos de prova de ensaio de trao 4, 5 e 6 e de ensaio de dobramento 3 e 4 as chapas foram soldadas com um pr aquecimento e manuteno de temperatura entre passes de 397C.

Os parmetros de soldagem usados e o clculo de aporte trmico esto na tabela 4 e 5.

Tabela 4 Parmetros de soldagem utilizados

70

3.4 Avaliao Microestrutural

3.4.1 Preparao das Amostras

Para analisar a microestrutura dos dois corpos de prova foram cortadas duas amostras transversais ao cordo de solda, que possui comprimento de 270 mm. As amostras foram lixadas com lixa dgua seguidamente diminuindo a granulao das lixas de forma gradativa, iniciamos com lixa 220, 400, 600, 100, 1200 e 1500. Aps serem lixadas, as amostras foram polidas com pasta de alumina.

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4567829

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46782:9

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Tabela 5 Clculo de aporte trmico

71

3.4.2 Ataque Qumico

As amostras sofreram ataque com Nital a 3% durante um perodo de tempo de cerca de 15 segundos, com a finalidade de se revelar a microestrutura resultante da falta de pr aquecimento antes da soldagem na primeira amostra e do pr aquecimento antes da soldagem na segunda amostra.

3.4.3 Metalografia

As amostras foram observadas em microscpio metalogrfico OPTON com um aumento de 100x e de 400x.

3.5 Ensaios Mecnicos

Os ensaios mecnicos realizados tiveram como finalidade avaliar as propriedades mecnicas da solda, foram realizados ensaios mecnicos de trao e dobramento.

Os corpos de prova foram retirados das duas chapas soldadas conforme descrito nos captulos 3.5.1 e 3.5.2 e foram preparados embasados na norma ASMT Seo IX e AWS D1.1 que especifica as dimenses dos corpos de prova, conforme figura 38.

3.5.1 Ensaio de Trao

Nos ensaios de trao temos a necessidade de medir a largura (L) e espessura (E) dos corpos de prova com micrometro.

O ensaio foi realizado na mquina de trao EMIC Linha DL com capacidade de at 100KN utilizando um plano xy para traar o grfico de tenso mxima e tenso de escoamento.

72

3.5.2 Ensaio de Dobramento

No ensaio de dobramento fazemos apenas uma anlise qualitativa da junta soldada.

Utilizamos a mquina para ensaio de flexo EMIC Linha DL com capacidade de at 100KN para dobrar os corpos de prova at cerca de 90. Aps isso foi utilizada uma prensa com capacidade 30KN e os corpos de prova foram dobrados at o aparecimento de trincas.

73

4 RESULTADO

4.1 Imagem Macro

Pela imagem macro pode ser observado a no penetrao total da solda nos corpos de provas, conforme figura 44.

A falta de penetrao nos dois corpos de prova so provenientes da utilizado de corrente de soldagem inadequada, ou seja, uma corrente muito alta primeiro passe causa a falta de penetrao, entretanto uma muito baixa tambm causa este tipo de falha.

A extenso total da ZTA definida pela corrente de soldagem, foram utilizadas correntes prximas, logo ZTA mantiveram tamanhos semelhantes.

4.2 Micrografia

As figuras 46 e 47 mostram a micrografia do metal de base.

Figura 45 Viso Macro do corpo de prova sem aquecimento

Figura 44 Viso macro do corpo de prova com aquecimento

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Foram realizados 6 passes na chapa 1 e 7 passes no corpo de prova 2, as figuras 48 e 49 representam a micrografia do metal de adio.

Figura 47 Metal de base chapa 1 aumento de 400x

Figura 46 Metal de base chapa 2 aumento de 400x

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As figuras 50, 51, 52 e 53 mostram a interface ZTA metal de base e ZTA metal de adio.

Figura 49 Metal de adio chapa 1 aumento de 400x

Figura 48 Metal de adio chapa 2 aumento de 400x

76

Figura 51 Metal de adio e ZTA chapa 2 aumento de 400x

Figura 50 Metal de base e ZTA chapa 2 aumento de 400x

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Como se pode observar as figuras que mostram o metal de adio, no houve uma mudana significativa na microestrutura dos corpos de prova,

Figura 53 Metal de base e ZTA chapa 1 aumento de 100x

Figura 52 ZTA e Metal de adio chapa 1 aumento de 400x

78

entretanto, em relao ZTA e ao metal de base, se pode observar que onde no foi realizado um pr aquecimento ocorreu um resfriamento rpido resultando na formao de placas de martensita.

4.3 Ensaio de Dobramento

Foram realizados os ensaios de dobramentos nos corpos de prova 1, 2, 3 e 4 conforme figura 54.

Os corpos de prova 1 e 2 so os provenientes da chapa 1 e os 3 e 4 so os provenientes da chapa 2.

4.4 Ensaio de Trao

Os ensaios de trao foram realizados nos corpos de prova 1, 2, 3, 4, 5 e 6, sendo do 1, 2 e 3 provenientes da chapa 1 (sem pr aquecimento) e 4, 5 e 6 provenientes da chapa 2 (com pr aquecimento) e todos os corpos de prova romperam dentro da rea til conforme figura 54 e 55.

Os corpo de prova foi usinado e no foram avaliadas falhas de solda como a de falta de penetrao.

Figura 54 Corpos de prova 1, 2, 3 e 4 de dobramento

1 2 3 4

79

Ensaio de Trao

Identificao Dimenses (mm) Resistncia (Mpa)

CP L E Lf (%) Tenso de

Escoamento Limite de

Resistncia 1 12,54 7,02 57,56 15,12 339 620 2 12,67 7,04 59,13 18,23 334 621 3 12,70 7,03 59,27 18,54 341 619 4 12,53 6,99 59,24 18,48 338 609 5 12,64 7,04 58,80 17,60 334 617 6 12,53 6,98 60,09 20,18 335 604

Pode ser observado na tabela 7 que os corpos de prova aquecidos tiveram uma pequena diferena no alongamento e romperam em reas diferentes.

Tabela 6 Resultados do ensaio de trao

Figura 55 Corpos de prova de trao

80

4.5 Ensaio de Dureza

O ensaio de dureza foi realizado no mesmo corpo de prova da figura 44 e 45. Foram obtidos os seguintes resultados.

CP's Sem Aquecimento

Medies 1 2 3 Mdia:

Metal Base 86HRB 86HRB 84HRB 85,3

Metal Adio 85HRB 86HRB 85HRB 85,3

ZTA 99HRB 99HRB 98HRB 98,6

CP's Com Aquecimento

Medies 1 2 3 Mdia:

Metal Base 82HRB 84HRB 82HRB 82,6

Metal Adio 82HRB 77HRB 84HRB 81

ZTA 97HRB 95HRB 95HRB 95,6

Tabela 7 Resultados do ensaio de Dureza

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5 CONCLUSES

5.1 Ensaios Mecnicos

O ensaio de dobramento no pode ser considerado para formar uma concluso, pois no foi avaliado o tipo de dobramento realizado (Face, raiz etc.).

Nos corpos de prova onde no ocorreu nenhum pr-aquecimento, o rompimento no metal de base pode ser decorrente de uma possvel formao de Martensita a rea soldada.

Nos corpos de prova onde ocorreu um pr-aquecimento, o rompimento no metal de adio decorrente dos gros se tornarem mais grosseiros, tendo como causa o aquecimento a uma temperatura elevada durante um longo perodo de tempo. Outra possvel explicao seria a no formao de Martensita nesta rea, e como consequncia uma menor resistncia mecnica.

Foi observado no ensaio de ultrassom e lquido penetrante que na soldagem das duas chapas no foram encontradas falhas que prejudicariam o estudo, concluindo que este tipo de ao pode ser soldado sem um pr aquecimento sem ocasionar trincas ou outros tipos de falhas.

Pode-se notar que a corrente de soldagem influncia diretamente na penetrao da solda. E tanto baixas como altas correntes podem prejudicar a soldagem da raiz.

Estrutura composta basicamente por ferrita e perlita nas duas chapas soldadas, porm, a chapa que foi soldada sem nenhuma tipo de pr aquecimento apresentou uma maior formao de martensita decorrente do resfriamento sem

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nenhum controle e como consequncia uma maior fragilidade e menor ductilidade em relao chapa aquecida.

Se pode notar tambm que devido a corrente e ao aporte trmico utilizado no processo terem sido relativamente prximos, no foi possvel notar grande diferena da extenso da ZTA, j que o aumento da corrente tem como consequncia, influenciar o tamanho da ZTA.

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6 REFERNCIAS

[1] - VILLANI, Paulo et al. Soldagem Fundamentos e Tecnologia. 3 ed. Belo Horizonte: UFMG, 2011.

[2] - WAINER, Emlio et al. Soldagem Processos e Metalurgia. 7 ed. So Paulo: Edgard Blcher LTDA, 2010.

[3] - SENAI/CST. Mecnica, Noes Bsicas de Processos de Soldagem e Corte. Vitria: 1996.

[4] - DEMARCHI, Dlcio et al. Processos de Fabricao II. Florianpolis: SENAI/SC 2010.

[5] - CHIAVERINI, Vicente. Tecnologia Mecnica Processos de Fabricao e Tratamento. 2 ed. So Paulo: McGraw-Hill, 1986.

[6] - ANDREUCCI, Ricardo. Lquidos Penetrantes. So Paulo: Andreucci, 2007.

[7] - CHIAVERINI, Vicente. Tecnologia Mecnica Materiais de Construo Mecnica. 2 ed. So Paulo: McGraw-Hill, 1986.

[8] - CHIAVERINI, Vicente. Tecnologia Mecnica Estrutura e Propriedades das Ligas Metlicas. 2 ed. So Paulo: McGraw-Hill, 1986.

[9] - FONSECA, Marcelo Alves. Efeito Do Insumo de Calor na Microestrutura da Solda do Ao NTU SAR50 Pelo Processo a Arco Submerso. 8 f. Artigo (Graduao do Curso de Engenharia de Materiais Unileste MG.

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[10] - LONDOO, A. J. R. Estudo da Precipitao de Nitreto de Cromo e Fase Sigma por Simulao Trmica da Zona Afetada pelo Calor na Soldagem Multipasse de Aos Inoxidveis Duplex. 1997. 176 f. DISSERTAO (Mestrado em Engenharia) Escola Politcnica da Universidade de So Paulo, So Paulo, 1997.

[11] - FERIGATI, M.V. Estudo Sobre as Caractersticas das Propriedades do Metal de Base AO SAR55 e Seu Comportamento no Processo de Soldagem MAG. Info Solda. Disponvel em . Acessado 20 set 2014.

[12] - WOLF, M.A. Soldabilidade dos Aos Dual-PHASE 600 e 800 Via Processo de Soldagem a Pontos Mdia Frequncia Corrente Contnnua (MFDC) e Corrente Alternada (AC). 2008. 149 f. Dissertao (Ps graduao em Engenharia Mecnica) Universidade Federal de Uberlndia, Minas Gerais, 2008.

[13] - LUCA, Rogrio. Descontinuidades na Soldagem. Info Solda. Disponvel em . Acessado 22 set 2014.