avaliaÇÃo da perda de massa de revestimento duro depositdado por soldagem com arame tubular de...

8/17/2019 AVALIAÇÃO DA PERDA DE MASSA DE REVESTIMENTO DURO DEPOSITDADO POR SOLDAGEM COM ARAME TUBULAR …

1/122

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERALDO PARANÁ

PR

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

CAMPUS DE CURITIBA

DEPARTAMENTO DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA

E DE MATERIAIS - PPGEM

FERNANDO HENRIQUE GRUBER COLAÇO

AVALIAÇÃO DA PERDA DE MASSA DE

REVESTIMENTO DURO DEPOSITADO POR

SOLDAGEM COM ARAME TUBULAR DE LIGA

FeCrC-Ti

CURITIBAJUNHO - !"#


2/122

FERNANDO HENRIQUE GRUBER COLAÇO




FeCrC-Ti

Dissertação apresentada como requisito parcial

à obtenção do título de Mestre em Engenharia,

do Programa de Pós-Graduação em

Engenharia Mecnica e de Materiais, !rea de

"oncentração em Engenharia de Materiais, do

Departamento de Pesquisa e Pós-Graduação,

do "ampus de "uritiba, da #$%P&'

Orie$%&'(r ( Pro)' *ssimar Maranho, Dr'

"#&+$+

JUNHO ) !"#


3/122

TERMO DE APROVAÇÃO

%E&..D* /E.&+0#E GE& "*12*




FeCrC-Ti

Esta Dissertação )oi 3ulgada para a obtenção do título de mestre em engenharia,

4rea de concentração em engenharia de Materiais, e apro5ada em sua )orma )inal

pelo Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecnica e de Materiais'

666666666666666666666666666666666 Pro)' Giuseppe Pinta7de, Dr'

"oordenador de "urso

B&$*& E+&,i$&'(r&

666666666666666666666666666666 666666666666666666666666666666 Pro)' *ssimar Maranho, Dr' Pro)' %4bio Martins, Dr'

#$%P& #$%P&

666666666666666666666666666666 666666666666666666666666666666 Pro)' Giuseppe Pinta7de, Dr Pro)' &amón 8' "ort9s Paredes, Dr

#$%P& #%P&

"uritiba, :; de :?'


4/122

iv

A minha família

Pela educação, apoio e lição de vidatransmitida.

A minha esposa Cláudia Colaço, peloeterno amor, apoio, compreensão e

carinho.


5/122


6/122

vi

“é muito melhor lançar-se em busca de

conuistas !randiosas, mesmo e"pondo-

se ao fracasso, do ue alinhar-se com os

pobres de espirito, ue nem !o#am muito

nem sofrem muito, porue vivem numa

penumbra cin#enta, onde não conhecem

nem a vit$ria, nem derrota.%

(Theodore Roosevelt)


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vii

"*12*, %ernando /' G', A&.i&/0( '& Per'& 'e M&11& 'e Ree1%i,e$%( D2r(

De3(1i%&'( 3(r S(.'&4e, *(, Ar&,e T252.&r 'e Li4& FeCrC-Ti6 =>:?,Dissertação FMestrado em Engenharia - Programa de Pós-graduação emEngenharia Mecnica e de Materiais, #ni5ersidade $ecnológica %ederal do Paran4,"uritiba, :==p'

RESUMO

.este trabalho estudou-se a perda de massa de re5estimento duro

aplicado pelo processo de soldagem com arame tubular com a 5ariação de energia

de soldagem, g4s de proteção e n7mero de camadas do re5estimento' "om arame

tubular autoprotegido de liga %e-"r-"-$i )oram depositados cordHes simples sobre

chapas de aço ao "arbono +8+ :>=> para a an4lise da mor)ologia, diluição e

dure@a' Para a an4lise da perda de massa )oram depositados cordHes sobreposto

)ormando camadas de re5estimento' Por meio de an4lise de imagem )oram )eitas

mediçHes do re)orço, largura e penetração do cordão de solda e, por consequCncia,

obtida a diluição' %oram reali@adas mediçHes de dure@a na secção trans5ersal dos

cordHes e na super)ície dos corpos de pro5a de desgaste' brasImetro tipo roda de

borracha )oi usado para determinar a perda de massa dos re5estimentos' *s

re5estimentos apresentaram microestrutura martensítica e austenita retida com

carbonetos )inamente dispersos na matri@' *s principais )atores que contribuíram

para o aumento na perda de massa )oram as trincas de5ido a maior taa de

res)riamento das amostras depositadas com baia energia de soldagem, a diluição

na primeira camada de todas as amostras tamb9m contribuíram para o aumento naperda de massa' s menores perdas de massa )oram dos re5estimentos de duas e

quatro camadas depositados com alta energia de soldagem' )ração 5olum9trica de

carbonetos de $itnio contribuíram para a diminuição do caminho li5re m9dio entre

as partículas de carbonetos aumentando a resistCncia ao desgaste dos

re5estimentos'

P&.&r&1-*7&e8 8oldagem com arame tubular, re5estimento duro, perda de massa'


8/122

viii

"*12*, %ernando /' G', E&.2&%i($ (9 M&11 L(11 (9 :e.'-De3(1i%e'

H&r'9&*i$4 ;i%7 C(re' :ire Ti-FeCrC A..(:?, Dissertação FMestrado emEngenharia - Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecnica e de Materiais,#ni5ersidade $ecnológica %ederal do Paran4, "uritiba, :==p'

ABSTRACT

+n this JorK Je ha5e studied the mass loss o) hard)acing applied bL )lu

cored arc Jelding' /eat input, shielding gas and number o) laLers coating' erechanged to application o) %e-"r-$i-" sel)-shielded tubular Jire' 8ingle beads Jere

deposited on plates o) carbon steel +8+ :>=> to analL@e the morphologL, hardness

and dilution' %or the analLsis o) mass loss Jere deposited beads )orming o5erlapped

laLers coatings' L means o) image analLsis measurements Jere made o) the

rein)orcement, Jidth and penetration and, consequentlL, the dilution obtained'

/ardness measurements Jere per)ormed on cross-section o) the beads and the

sur)ace o) the specimens o) Jear' &ubber Jheel abrasion tester Jas used to access

the mass loss o) coatings' $he coatings had retained austenite and martensite

microstructure Jith carbides )inelL dispersed in the matri' $he main )actors that

contributed to the increase in mass loss Jere the cracKs due to higher cooling rate o)

the samples deposited Jith loJ heat input, the dilution in the )irst laLer o) all samples

also contributed to the increase in mass loss' $he smallest mass losses Jere those

deposited coatings Jith high heat input the second and )ourth laLer, the samples

"=, "N and 8=' $he 5olume )raction o) titanium carbides contributed to the

decrease in the mean )ree path betJeen the particles o) carbides increase the Jear

resistance o) the coatings'

=e


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i"

SUMÁRIO

&E8#M*'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''vii

8$&"$'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''viii

1+8$ DE %+G#&8'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' "i

1+8$ DE $E18'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' "iv

1+8$ DE &EB+$#&8 E 8+G18'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' "v

" INTRODUÇÃO6666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666">

:': *b3eti5o''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''=>

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666"

=': +ntrodução à 8oldagem'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''=:

='= Processos de 8oldagem para plicação de &e5estimentos Duros''''''''''''''==

='? Processo de 8oldagem com rames $ubulares'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''==

='?': Equipamentos do Processo 8oldagem com rames $ubulares''''''''''''''=N='?'= "lassi)icação dos rames $ubulares''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''=O

='?'? Energia de 8oldagem''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''=

='?'N G4s de Proteção'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''?O

='?'O Diluição dos "ordHes de 8olda'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''?;

='N Desgaste brasi5o''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''?

='N': Mecanismo de Desgaste brasi5o''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''N:

='O Desgaste de &e5estimentos Duros plicados com rame tubular''''''''''''''N?

='O': +n)luCncia do .7mero de "amadas de &e5estimentos''''''''''''''''''''''''''''N?='O'= Microestrutura de &e5estimentos Duros plicados com rame $ubular'NO

='O'? Mecanismos de Desgaste dos &e5estimentos'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''O=

='O'N Ensaio de Desgaste por brasImetro Q&oda de orrachaR'''''''''''''''''''''OS

# MATERIAIS E M?TODOS6666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666@>

?': Materiais''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''O;

?'= Equipamentos''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''OT

?'=': ancada de Deposição dos "ordHes de 8olda''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''OT


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"

?'='= Equipamento para 5aliação do Desgaste'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''O

?'? Procedimento Eperimental''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''S>?'?': plicação dos "ordHes de 8olda''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''S:

?'?'= plicação dos &e5estimentos'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''S?

?'?'? n4lise da Mor)ologia dos "ordHes de 8olda'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''SO

?'?'N n4lise da Diluição Dos "ordHes de 8olda''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''SS

?'?'O n4lise da Dure@a dos "ordHes dos &e5estimentos'''''''''''''''''''''''''''''''S;

?'?'S n4lise do $eor de "arbono dos &e5estimentos'''''''''''''''''''''''''''''''''''''ST

?'?'; n4lise da Perda de Massa nos &e5estimentos''''''''''''''''''''''''''''''''''''''S

?'?'T n4lise da Microestrutura dos &e5estimentos'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''';>

?'?' n4lise dos Mecanismos de Desgaste''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''';:

RESULTADOS E DISCUSSÃO6666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666>

N': Mor)ologia dos "ordHes de 8olda''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''';=

N'= Diluição dos "ordHes de 8olda''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''';N

N'? Dure@a dos "ordHes de 8olda'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''';O

N'N Percentual de "arbono dos &e5estimentos'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''';S

N'N': E)eito da Energia de 8oldagem'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''';;N'N'= E)eito do g4s de Proteção''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''';

N'N'? E)eito do .7mero de "amadas'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''T:

N'O Dure@a dos &e5estimentos ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''T?

N'O': E)eito da Energia de 8oldagem''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''TN

N'O'= E)eito do G4s de Proteção''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''TO

N'O'? E)eito do .7mero de "amadas'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''T;

N'S Microestrutura dos &e5estimentos''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''TT

N'S': "ontagem de "arbonetos''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''':

N'; Perda de Massa dos &e5estimentos'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''S

N';': E)eito da energia de soldagem''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''';

N';'= E)eito do g4s de proteção'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

N';'? E)eito do n7mero de camadas'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''':>:

N'T Mecanismos de desgaste'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''':>N

@ CONCLUSES6666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666"""

O': 8ugestHes para $rabalhos %uturos'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''::=


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"i

LISTA DE FIGURAS

%igura =':( Equipamento semi-autom4tico para soldagem com arames tubulares' ''''''''''''''''''''''''''''=N

%igura ='=( E)eito dos parmetros da energia de soldagem na penetração de cordHes de solda''''''''?>

%igura ='?( E)eito da corrente de soldagem quanto a diluição, re)orço, penetração e largura do cordãode solda'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ?:

%igura ='N( E)eito da distncia entre o bico de contato e a peça na geometria do cordão''''''''''''''''''''?=

%igura ='O( E)eito da energia de soldagem na microdure@a do cordão de solda''''''''''''''''''''''''''''''''''?N

%igura ='S( E)eito da energia de soldagem na dure@a, diluição e perda de 5olume de re5estimentoduro F%e"r"''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''?N

%igura =';( Balores de Microdure@a dos cordHes de solda 5ariando o g4s de proteção'''''''''''''''''''''''?S

%igura ='T( &epresenta as 4reas Fre)orço e Fpenetração para o c4lculo da diluição''''''''''''''''''''?;

%igura ='( E)eito da interação entre a corrente e 5elocidade de soldagem'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''?T

%igura =':>( Esquema do sistema tribológico a abrasão a dois-corpos e b a trCs-corpos'''''''''''''''''N>

%igura ='::( Microssulcamento - sulcos )ormados por de)ormação pl4stica sem remoção de material''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''N=

%igura =':=( Microssulcamento com )ormação de proa pelo ac7mulo de material deslocado porde)ormação pl4stica para a )rente da partícula abrasi5a''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''N=

%igura =':?( Microcorte com )ormação de ca5aco pelo ac7mulo de material deslocado por de)ormaçãopl4stica para a )rente da partícula abrasi5a''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''N?

%igura =':N( Balores de desgaste para re5estimentos com uma e duas camadas'''''''''''''''''''''''''''''''NN

%igura =':O( Perda de massa dos re5estimentos de uma e trCs camadas para dois tipos de arame'''NO

%igura =':S( +lustração da importncia do tamanho e da )ração 5olum9trica dos carbonetos''''''''''''''N;

%igura =':;(Distribuição de partículas de $i" na camada de re5estimento duro' +magens demicroscopia a ótica e b eletrInica de 5arredura'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''N;

%igura =':T( Partículas de "arboneto $itnio em matri@ austenítica-martensítica''''''''''''''''''''''''''''''''NT

%igura =':( Microestrutura antes FaFbainita acicular e após Fb Fbainita es)eroidita a sobreposiçãodo cordão de solda, na mesma região'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''N

%igura ='=>( Microestrutura de re5estimento depositado com arame tubular( Fa camada 7nicaU Fb trCscamadas' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''O>

%igura ='=:( Microestrutura de re5estimento contendo $itnio( Fa camada 7nicaU Fb trCs camadas'''O:


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"ii

%igura ='==( Microestrutura dos cordHes de solda para Fa =>cmVmin, Fb N>cmVmin e Fc S>cmVmin' umento de =>>''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' O:

%igura ='=?( $rilhas desgastadas de re5estimentos duros depositados por soldagem'''''''''''''''''''''''''O=

%igura ='=N( $rilhas de desgaste da super)ície desgastada para Fa re5estimento com baio teor de $ie Fb com teor de $i mais ele5ado''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''O?

%igura ='=O( Microestrutura dos re5estimentos desgastados por roda de borracha em Fa camada7nica e Fb duas camadas com presença de trincas''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''ON

%igura ='=S( &iscos da partícula de quart@o na super)ície polida de )erro )undido causando trinca emum carboneto'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''OO

%igura ?':( ancada utili@ada para deposição dos cordHes e re5estimentos( a )onte de soldagem e b

mo5imentador da tocha''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''OT

%igura ?'=( brasImetro W&oda de orrachaW, pro3etado de acordo com a norma 8$M GSO''''''''''''S>

%igura ?'?( Esquema de deposição do cordão de solda'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''S:

%igura ?'N( &epresentação esquem4tica da deposição dos re5estimentos''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''SN

%igura ?'O( &epresentação esquem4tica da deposição das camadas de re5estimentos'''''''''''''''''''''SO

%igura ?'S( Esquema mostrando a região de retirada dos corpos de pro5a da secção trans5ersal doscordHes de solda''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''SO

%igura ?';( Esquema da mor)ologia do cordão apresentando largura F1, re)orço F&, penetração FP e4reas e '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''SS

%igura ?'T( &epresentação esquem4tica das indentaçHes da microdure@a na Xona %undida'''''''''''''S;

%igura ?'( Esquema de posição das mediçHes de Dure@a dos re5estimentos''''''''''''''''''''''''''''''''''''ST

%igura ?':>( Esquema de preparação dos corpos de pro5a para caracteri@ação dos re5estimentos'''S

%igura ?'::( &epresentação esquem4tica do per)il das imagens da microestrutura'''''''''''''''''''''''''''';:

%igura N':( 8eção trans5ersal dos cordHes de solda' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''';=

%igura N'=( Percentual de "arbono em )unção da energia de soldagem para re5estimentos com uma,duas e quatro camadas' a com g4s de proteção e b sem g4s de proteção''''''''''''''''''';T

%igura N'?( Percentual de "arbono em )unção da atmos)era gasosa de "*= para re5estimentos comalta e baia energia de soldagem' a com uma, b duas e c quatro camadas''''''''''''''''T>

%igura N'N( Percentual de "arbono em )unção do n7mero de camadas para re5estimentos com e sematmos)era gasosa' a com alta e b baia energia de soldagem''''''''''''''''''''''''''''''''''''''T=

%igura N'O( Dure@a Y/&cZ em )unção da energia de soldagem para re5estimentos com uma, duas equatro camadas' a com g4s de proteção e b sem g4s de proteção'''''''''''''''''''''''''''''''TO

%igura N'S( Dure@a Y/&cZ em )unção da atmos)era gasosa de "*= para re5estimentos com alta e

baia energia de soldagem' a com uma, b duas e c quatro camadas''''''''''''''''''''''''''TS


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"iii

%igura N';( Dure@a Y/&cZ em )unção do n7mero de camadas para re5estimentos com e sematmos)era gasosa' a com alta e b baia energia de soldagem''''''''''''''''''''''''''''''''''''''T;

%igura N'T( Microestrutura apresentada pelos re5estimentos' umento de O>>'''''''''''''''''''''''''''''''''TT

%igura N'( Microestrutura do re5estimento identi)icando os carbonetos de $itnio'''''''''''''''''''''''''''''T

%igura N':>( "aracteri@ação química dos carbonetos de $itnio por ED8'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''>

%igura N'::( Microestrutura do re5estimento identi)icando as regiHes brancas )ormada por austenitaretida''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''>

%igura N':=( "aracteri@ação química das regiHes brancas de austenita retida atra59s de ED8'''''''''':

%igura N':?( Microestrutura da seção trans5ersal das amostras depositadas com lta energia de

soldagem para uma, duas e quatro camadas de re5estimento, com e sem atmos)eragasosa' taque Bilella por : minuto e com aumento de :>>>''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''=

%igura N':N( Microestrutura da seção trans5ersal das amostras depositadas com baia energia desoldagem para uma, duas e quatro camadas de re5estimento, com e sem atmos)eragasosa' taque Bilella por : minuto e com aumento de :>>> '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''?

%igura N':O( Perda de massa em )unção da energia de soldagem para re5estimentos com uma, duase quatro camadas' a com g4s de proteção e bsem g4s de proteção''''''''''''''''''''''''''''';

%igura N':S( Perda de massa YmgZ em )unção da atmos)era gasosa de "*= para re5estimentos comalta e baia energia de soldagem' a com uma, b duas e c quatro camadas'''''''''''''':>>

%igura N':;( Perda de massa YmgZ em )unção do n7mero de camadas para re5estimentos com e sematmos)era gasosa' a com alta e b baia energia de soldagem'''''''''''''''''''''''''''''''''''':>=

%igura N':T( 8uper)ície de desgaste do re5estimento da liga %e"r"-$i com aumento de O> 5e@es':>N

%igura N':( mpliação da super)ície de desgastada mostrando riscos causados pelo abrasi5o'''''':>O

%igura N'=>( Marca de desgaste colidindo com um carboneto prim4rio de $itnio' ''''''''''''''''''''''''''':>S

%igura N'=:( $rincas paralelas sugerindo destacamento de material''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''':>;

%igura N'==( $rincas na super)ície de desgaste dos re5estimentos de alta energia de soldagem''' '':>T

%igura N'=?( $rincas na super)ície de desgaste dos re5estimentos de baia energia de soldagem'' ':>

%igura O':( "erti)icado de con)ormidade do g4s de proteção' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''::

%igura O'=( &esultados da an4lise química das amostras de re5estimentos Parte :''''''''''''''''''''''':=>

%igura O'?( &esultados da an4lise química das amostras de re5estimentos Parte =''''''''''''''''''''''':=:

%igura O'N( &esultados da an4lise química das amostras de re5estimentos Parte =''''''''''''''''''''''':==


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"iv

LISTA DE TABELAS

$abela =': - &epresentação do processo de soldagem'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''=;

$abela ='= - &epresentação do tipo de metal de adição'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''=;

$abela ='? - &epresentação do m9todo de produção dos arames consumí5eis''''''''''''''''''''''''''''''''''=T

$abela ='N - &epresentação da )aia de dure@a apresentada pelos consumí5eis aplicados''''''''''''''''=T

$abela ='O - &epresentação das propriedades do metal de adição''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''=

$abela ='S - Proposta de classi)icação de se5eridade para desgaste abrasi5o'''''''''''''''''''''''''''''''''''N:

$abela ?':( "omposição química nominal do arame-eletrodo''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''S:

$abela ?'=( Parmetros utili@ados para a deposição e identi)icação dos cordHes de solda'''''''''''''''''SS

$abela ?'?( .omenclatura dos corpos de pro5a dos re5estimento'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''S;

$abela N':( Balores de mor)ologia dos cordHes de solda''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''';;

$abela N'=( Balores de percentual de diluição dos cordHes de solda''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''';T

$abela N'?( Balores de dure@a da @ona )undida na seção trans5ersal dos cordHes de solda''''''''''''''T>

$abela N'N( Percentual de "arbono dos arames e das amostras dos re5estimentos'''''''''''''''''''''''''''T:

$abela N'O( Dure@a m9dia dos re5estimentos''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''TT

$abela N'S( Percentual de carbonetos de $itnio e austenita retida nos re5estimentos'''''''''''''''''''''''T

$abela N';( Perda de massa dos re5estimentos''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''':>>


15/122

"v

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

+8+ - American &ron and 'teel &nstitute

l - lumínio

r - rgInio

8$M - American 'ociet( for )estin! and *aterials

8 - American +eldin! 'ociet(

" - "arbono

"*= - Dióido de "arbono"r - "romo

"u - "obre

D"P - Distncia entre o ico de "ontato a Peça

D+. - eustches &nstitut fr ormun!

ED8 - Espectroscopia de Energia Dispersi5a

%" - %lu "ored rc elding

%e - %erroGM - /as *etal Arc +eldin!

/ - Dure@a rinell

/&c - Dure@a &ocKJell "

/B - Dure@a BicKers

M;"? - %ormação de "arbonetos

MG - *etal Active /as

M - Metal de ase

MEB - Microscópio EletrInico de Barredura

M+G - *etal &nert /as

Mn - ManganCs

Mo - MolibdCnio

Mo=" - "arboneto de MolibdCnio

.b - .ióbio

.b" - "arboneto de .ióbio

.i - .íquel


16/122

"vi

PPGEM - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecnica

&PM - &otaçHes por Minuto8 - 'ubmer!ed Arc +eldin!

8M - 'hielded *etal Arc +eldin!

8n - Estanho

$i - $itnio

$i" - "arboneto de $itnio

- $ungstCnio

[ - "oe)iciente de atrito


17/122

Capítulo 1 Introdução 17

" INTRODUÇÃO

umentar o tempo de 5ida dos componentes mecnicos 9 de grande

interesse na ind7stria, principalmente quando se )ala em desgaste abrasi5o' *

desgaste abrasi5o tem como consequCncia a perda de massa, que causa mudanças

de dimensHes e le5a a )alha dos componentes mecnicos FM+11E&, =>>O' +sso est4

ligado ao custo de reposição das peças de5ido a onerosidade dos materiais e as

paradas da produção FP$+8$U .8"+ME.$*, =>>' lguns m9todos )oram

desen5ol5idos e incorporados aos processos de )abricação 5isando prolongar a

durabilidade de componentes F"/ME&1+., =>>?' Entre eles as t9cnicas de

endurecimento super)icial ou hardfacin!, que trata da deposição por soldagem de

um material com ele5ada resistCncia ao desgaste sobre a super)ície da peça

FD\*1+BE+& et al., =>>= FM+11E&, =>>O'

#ma das principais aplicaçHes de re5estimentos depositados por

soldagem 9 a recuperação de peças desgastadas ou dani)icadas, que geram um

grande custo de manutenção, le5ando ao desen5ol5imento de um 5asto leque de

t9cnicas conhecidas como re5estimento duro, que pode restaurar as partes dando

condiçHes de reutili@ação F/*&8%+E1D, :T>' Muitos desses reparos tCm 5ida mais

longa que o componente original, de5ido à possibilidade de depositar re5estimentos

mais resistentes ao desgaste, impacto, abrasão ou corrosão que o material original'

Para redu@ir estes )enImenos, )oram estudadas soluçHes que 5isam à

aplicação de re5estimentos em super)ícies para pre5enir, minimi@ar ou recuperar aperda de material pelas di)erentes )ormas de desgaste de metais FP$+8$U

.8"+ME.$*, =>> F1+MU %E&&&E8+, =>:> F#"/E1] et' al', =>>O'

Em )ace de grande demanda por componentes com alto desempenho em

relação ao desgaste abrasi5o 9 preponderante a utili@ação de processos de

)abricação que proporcionem a obtenção dos mesmos com menor relação

custoVbene)ício' "omo, por eemplo, a aplicação de re5estimentos com maior

dure@a em relação ao material base utili@ando processos de soldagem' .esse


18/122


sentido, procura-se )abricar componentes bimet4licos, ou se3a, com n7cleo

constituído de materiais mais d7cteis e menos resistentes ao desgaste re5estidospor um material duro FP$+8$U .8"+ME.$*, =>>'

*s processos de soldagem mais utili@ados para a aplicação de

re5estimentos são aqueles que tCm como característica grande taa de deposição e,

se possí5el, menor diluição' "om isso obt9m-se alto rendimento e menor in)luCncia

do material base na composição do metal solidi)icado F+.E& et al., :=' Dentre

os processos, um dos quais se enquadra no quesito de produti5idade, 9 o processo

de soldagem com arame tubular F%" 0lu" Cored Arc +eldin! F"*&*.D* et

al., =>> F^...U M#G., =>>S'

1+M e %E&&&E8+ F=>:> estudaram a aplicação de re5estimentos

duros depositados por soldagem com arames tubulares em )acas picadoras de

cana-de-aç7car' #tili@aram quatro tipos de consumí5eis, sendo trCs arames

tubulares e um eletrodo re5estido com elementos b4sicos idCnticos de %e"r",

di)erenciados pela adição de $i e .b' Por outro lado #"/E1] et' al' F=>>O

a5aliaram re5estimentos de 54rias ligas contendo %erro, "romo, "arbono e outros

elementos depositados pelo processo eletrodo re5estido' "onstataram que a liga

rica em "r Fliga do $ipo %e"r" demostrou maior resistCncia ao desgaste abrasi5o

utili@ando brasImetro &oda de orracha que a liga rica em carbonetos compleos,

como Mo=", .b" e M;"? Fliga "-"r--.b-Mo-B'

5antagem da t9cnica de soldagem com arame tubular est4 na obtenção

de componentes com adequada resistCncia ao desgaste utili@ando quantidademenor de materiais mais onerosos' l9m disso, esses componentes, tamb9m,

podem ser recuperados 54rias 5e@es sem que ocorra a perda por danos nas suas

dimensHes, pois com o desgaste da super)ície 9 possí5el a aplicação de no5o

re5estimento duro' Yre)erenciaZ

.o estudo de desgaste, por ser um )enImeno de remoção indese345el de

material da super)ície, de5e-se considerar as características próprias do material em

)unção do tipo de solicitação atuante' Q* desgaste abrasi5o 9 caracteri@ado quando


19/122


partículas duras desli@am ou são )orçadas contra uma super)ície met4lica em

relação à qual estão em mo5imento, pro5ocando por de)ormação pl4stica ou )ratura)r4gil a remoção do materialR F/#$"/+.G8, :=' Especi)icamente, no caso do

desgaste abrasi5o, 9 interessante que os materiais possuam carbonetos duros

inseridos em uma matri@ d7ctil F$]1"X^U *&E.G*., := FX#M G/&, :T;'

#ma possibilidade de obtenção de carbonetos 9 quando da solidi)icação de

materiais com altos teores de "arbono e de elementos )ormadores de carbonetos

como Ban4dio, MolibdCnio, $ungstCnio e $itnio'

*s carbonetos podem ser obtidos pelo controle das 5ari45eis de processo

que proporcionam a solidi)icação em condiçHes tais que )a5oreçam a )ormação de

carbonetos duros em uma matri@ d7ctil F# et al., :S F*""1+.+U

G*1DE.8$E+., =>>:' .esses casos os re5estimentos podem ser aplicados por

processos de soldagem, nos quais tamb9m ocorre a )usão do material base

FM&0#E8 et al ', =>>O FM"/D*, :S'

#m dos )atores que in)luenciam sobre a )ração 5olum9trica dos

carbonetos )ormado no re5estimento 9 a diluição' diluição do material base no

re5estimento 9 respons45el pela perda de dure@a e possi5elmente aumento no

desgaste' &+E+&* et al. F=>>O 5eri)icaram maior perda de 5olume nos pontos que

registraram maior diluição' De )orma geral uma maior diluição tem in)luCncia

negati5a na resistCncia ao desgaste por abrasão' Este resultado, 9 eplicado pela

relação que eiste entre a diluição e a composição química do metal depositado e

consequentemente com a microestrutura )inal do re5estimento'

l9m da diluição 9 possí5el que a atmos)era protetora tamb9m tenha

in)luCncia na )ormação de carbonetos' Estudo reali@ado por "&D*8* et al. F=>>?,

mostrou que na aplicação de re5estimentos com arame tubular ocorre aumento do

teor de "arbono no metal de solda com a 5ariação do tipo de g4s de proteção'

.esse caso, )oi utili@ado arame e metal base de ligas de .i-"r, que são constituídos

de menor n7mero de elementos de liga com a)inidade para )ormar carbonetos' Por

outro lado, eistem arames tubulares )ornecidos por 54rios )abricantes que possuem


20/122


em sua composição química maior quantidade de elementos )ormadores de

carbonetos, similar aos aços r4pidos'

Diante disso, neste trabalho )oram 5eri)icadas as propriedades do material

depositado como dure@a, microestrutura e outros )atores que a)etam a resistCncia ao

desgaste, onde 5ariou-se a energia de soldagem, o g4s de proteção e o n7mero de

camadas' * propósito deste trabalho )oi medir a perda de massa dos re5estimentos

e caracteri@ar a super)icie desgastada, al9m do estudo da mor)ologia dos cordHes de

solda para um melhor depósito destes re5estimentos'

"6" O5e%i(

Este trabalho tem por ob3eti5o principal determinar a perda de massa de

re5estimentos duros aplicados pelo processo de soldagem com arame tubular

autoprotegido usando uma liga do sistema %e-"r-"-$i'

Para alcançar o ob3eti5o principal desse trabalho )oram reali@adas etapas

caracteri@adas pelos seguintes ob3eti5os secund4rios(

• Determinar a in)luCncia da energia de soldagem na mor)ologia, diluição e

dure@a dos cordHes de solda'

•

Determinar a in)luCncia do "*= como g4s de proteção adicional, nadure@a, mor)ologia e diluição dos cordHes de solda'

• Determinar a in)luCncia da energia de soldagem, do "*= como g4s de

proteção adicional e do n7mero de camadas na dure@a, na microestrutura

e na perda de massa dos re5estimentos'

• Determinar os mecanismos de desgaste na super)ície dos re5estimentos'


21/122

Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a 21

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

6" I$%r('2/0( S(.'&4e,

8oldagem 9 de)inida como a união de dois ou mais materiais, atra59s da

)usão dos mesmos, com ou sem adição de outro material )undido' união dos

materiais 9 uma tecnologia desen5ol5ida no )inal do s9culo _+_ e ganhou impulso

no inicio do s9culo __' De acordo com relatos de M"/D* F:S e M&0#E8

F=>>= os principais marcos da e5olução dessa t9cnica começaram a partir de :T>>

com a descoberta dos princípios da bateria por lessandro Bolta' #sando a bateria,

o inglCs /umphrL Da5L, produ@iu um arco el9trico entre dois eletrodos de car5ão'

"om o período da +` Guerra Mundial, de5ido às necessidades, a soldagem passou a

ser usada mais intensamente como processo de )abricação' partir desta 9poca, a

tecnologia da soldagem so)reu um grande impulso, os processos de soldagem 34

eistentes )oram aper)eiçoados e no5os processos )oram desen5ol5idos' Em tornode :=S )oram apresentados os princípios da alimentação contínua de um arame

)ormando um arco sob proteção gasosa'

Em :NT, o processo de soldagem M+G )oi desen5ol5ido no 1attelle

*emorial &nstitute' Em :O?, o processo de soldagem MG empregando somente

g4s oidante )oi desen5ol5ido por ^' B' 1Luba5sKii e .' M' .o5oshilo5 na Fe-

#&88, aplicando no arame nu continuamente alimentado com proteção gasosa de

"*=' Em :ON, rthur ' ernard desen5ol5eu o processo Eletrodo $ubular

protegido por g4s FQualshield R, patenteado em :O; nos Estados #nidos da

m9rica' * processo Eletrodo $ubular autoprotegido FQ&nnershield R )oi desen5ol5ido

por George G' 1andis e D' M' Patton nos Estados #nidos da m9rica em :O

FM"/D*, :S e M&0#E8, =>>=' l9m da união dos materiais na )abricação

de estruturas, utili@am-se muitos processos de soldagem para deposição de material

sobre uma super)ície, 5isando a )ormação de re5estimentos com características

especiais como re5estimento duro contra desgaste ou mesmo a recuperação de

peças desgastadas'


22/122


6 Pr(*e11(1 'e S(.'&4e, 3&r& A3.i*&/0( 'e Ree1%i,e$%(1 D2r(1

.a aplicação de re5estimentos super)iciais em materiais de grandes

dimensHes empregados na ind7stria são utili@ados processos de soldagem com

)ontes de energia a arco el9trico, que tamb9m são citados na literatura inglesa como

hardfacin! FG&EG*&]U &$1E, :T>' Estes processos apresentam altas taas

de deposição, alta e)iciCncia, entre outras características particulares FM&0#E8,

=>>=' *s processos mais utili@ados para a deposição de re5estimentos duros são(

soldagem a arco com eletrodos re5estidos F8M - 'hielded *etal Arc +eldin! ,

soldagem a arco submerso F8 - 'ubmer!ed Arc +eldin! , soldagem a arco com

arame sólido nu alimentado continuamente ou M+GVMG FGM /as *etal Arc

+eldin! e soldagem com arame tubular F%" 0lu" Cored Arc +eldin!

F8"*$$+U P*.*M&EB, =>>T FM&0#E8, =>>= FM"/D*, :S' Entretanto,

o processo de deposição com arame tubular possui características que di)erenciam

de outros processos a arco el9trico como os ingredientes do )luo inseridos

internamente no arame F1+MU %E&&&E8+, =>>;' Por isso ser4 mais detalhado

nos próimos itens'

6# Pr(*e11( 'e S(.'&4e, *(, Ar&,e1 T252.&re1

* processo de soldagem com arame tubular consiste na )ormação do

arco el9trico entre um tubo met4lico Farame-eletrodo alimentado continuamente e a

peça' * tubo met4lico 9 preenchido por um )luo que pode )ormar reaçHes

metal7rgicas durante a soldagem F8, :: '

Eistem duas 5ariaçHes b4sicas do processo arame tubular( uma em que

toda a proteção necess4ria 9 dada pelo próprio )luo contido no eletrodo, chamado

de arame autoprotegidoU outra em que a proteção 9 complementada por um g4s,geralmente o "*=, chamado de processo protegido por g4s eterno FME]E&, :?'


23/122

Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a 2%

* processo de soldagem com arame tubular se assemelha à soldagem

com eletrodos re5estidos, pois apresenta 5antagens como alto )ator de trabalho, alta

taa de deposição, alto rendimento' l9m disso, tem algumas das 5antagens

apresentada na soldagem com eletrodos re5estidos tais como alta 5ersatilidade,

possibilidade de a3ustes da composição química do cordão de solda e )acilidade de

operação em campo F8, ::'

8egundo M"/D* F:S, a taa de deposição do processo de

soldagem com arame tubular 9 ele5ada' "omparando com o processo de soldagem

com eletrodo re5estido a mesma 9 cerca de duas 5e@es maior na posição 5ertical eseis 5e@es na plana hori@ontal, alcançando at9 :: KgVh' De acordo com

&"&E.8E et al. F=>>S, o tempo de soldagem para um quilImetro de tubulação

de aço carbono 9 de aproimadamente :;O horas com o processo soldagem com

eletrodo re5estido, :=T horas com o processo de soldagem M+GVMG e ::= horas

com o processo de soldagem com arame tubular, para tubos com =ON mm F:>R de

dimetro nominal e ,O mm de espessura'

Di5ersos trabalhos )oram desen5ol5idos em relação à con)ecção de

re5estimentos utili@ando arames tubulares, para melhorar a resistCncia ao desgaste

abrasi5o de componentes mecnicos' Deste modo são a5aliadas as características

do processo de deposição em relação à qualidade dos re5estimentos, melhorando a

resistCncia ao desgaste abrasi5o'

Por eemplo, "*&*.D* et al. F=>> a5aliaram a resistCncia ao

desgaste abrasi5o de quatro di)erentes ligas depositadas atra59s de dois tipos deprocessos de soldagem( eletrodo re5estido e arame tubular, com o ob3eti5o de

determinar a resistCncia ao desgaste abrasi5o atra59s da perda de massa dos

re5estimentos utili@ando o equipamento brasImetro Q&oda de orrachaR' *s

autores 5eri)icaram que a perda de massa dos re5estimentos depositados pelo

processo de soldagem com os arames tubulares )oi menor em relação ao processo

de soldagem com eletrodo re5estido' Por outro lado, 1+M e %E&&&E8+ F=>:>

encontraram resultados semelhantes entre os processos de soldagem com arame

tubular e eletrodo re5estido com as ligas de %e-"r-" e com adição .b e $i'


24/122

Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a 2&

6#6"E2i3&,e$%(1 '( Pr(*e11( S(.'&4e, *(, Ar&,e1 T252.&re1

8egundo a 8ociedade mericana de 8oldagem - 8 F8, ::, o

processo de soldagem com arames tubulares utili@a sistemas da soldagem

semiautom4tica ou mecani@ada'

* equipamento b4sico, mostrado na %igura =':, para a soldagem inclui

)onte de alimentação, sistema da alimentação de arame e pistola de soldagem'

0uando o processo necessita de proteção gasosa 9 utili@ado um equipamento

auiliar de alimentação do g4s de proteção contendo cilindro de g4s, reguladores,

mangueiras e um dispositi5o de liberação do g4s acionado pelo gatilho no punho da

tocha de soldagem'

Fi42r& 6"8 E2i3&,e$%( 1e,i-&2%(,%i*( 3&r& 1(.'&4e, *(, &r&,e1 %252.&re16" *&5( 'e 1(.'& $e4&%i( re9ri4er&/0( '& %(*7& e$%r&'& # 41 'e3r(%e/0( 4&%i.7( '& %(*7& @ re9ri4er&/0( '& %(*7& re%(r$( *($'2K%e '(&r&,e > 41 'e 3r(%e/0( i$'( '( *i.i$'r( 1&K'& 'e 42& 'e re9ri4er&/0( e$%r&'& 'e 42& 'e re9ri4er&/0( "! e$%r&'& 'e V CA "" *&5( 'e 1(.'&

3(1i%i( " *($e+0( 3&r& & 9($%e 3ri,ri& !#!! V6F($%e8 A'&3%&'( 'e FORTES e VA !!@6


25/122

Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a 2'

Este equipamento 9 semelhante ao usado na soldagem soldagem a arco

com arame sólido nu alimentado continuamente, especialmente aquele que utili@a

g4s de proteção' 8egundo ME]E& F:?, M"/D* F:S e M&0#E8 F=>>=,

arames com dimetros at9 =,N mm geralmente são utili@ados com uma )onte que

possui cur5a característica tensão constante Fplana e um alimentador de arame

com 5elocidade constante'

)onte de alimentação tensão constante )ornece corrente su)iciente para

manter um arco na tensão que 9 pr9-a3ustada na )onte de alimentação' #ma

mudança na 5elocidade de alimentação do arame, condu@ a uma 5ariação nacorrente de soldagem, a qual permite a estabilidade do arco sem nenhum

equipamento adicional FM&0#E8, =>>=' Portanto, a3ustando-se a 5elocidade de

alimentação do arame eletrodo obt9m-se maior ou menor 5alor da corrente m9dia de

soldagem, considerando ainda a compatibilidade da tensão de operação para a

estabilidade do processo FME]E&, :?'

* sistema de alimentação de arame 9 composto por roletes tracionados

que impulsionam o arame para dentro da tocha na direção do bico de contato

atra59s de um condutor FM&0#E8, =>>= F8"*$$+U P*.*M&EB, =>>T' De

acordo com a ME]E& F:?, os arames autoprotegido são de)ormados )acilmente

pela pressão ecessi5a dos rolos de alimentação, neste caso utili@a-se rolos de

alimentação serrilhados'

8egundo M&0#E8 F=>>= pode ser usado uma tocha mais simples na

soldagem com arames do tipo autoprotegido, 34 que neste caso não 9 necess4rio ouso de g4s de proteção'

6#6C.&11i9i*&/0( '(1 Ar&,e1 T252.&re1

Para atender às necessidades das ind7strias melhorando suacompetiti5idade, atra59s do aumento da produti5idade e da redução de custos,


26/122


)oram desen5ol5idos arames tubulares combinando as melhores características da

soldagem com eletrodo re5estido e M+GVMG'

*s arames tubulares tem como proteção do arco e do cordão de solda

um )luo de material contido dentro do arame, e ainda pode ser suplementada por

um )luo de g4s )ornecido por uma )onte eterna FM&0#E8, =>>=' Esse )luo do

arame pode )ornecer uma proteção gasosa para o arco e poça de )usão al9m de

melhorar as propriedades do material, chamado de arame autoprotegido

FQ&nnershield R' *utra opção 9 o uso de armes tubulares que necessitam de proteção

gasosa, que são denominados arames tubulares com g4s de proteção eternaFQualshield R'

utili@ação de arames tubulares em re5estimentos de moinhos, dentes

de engrenagens, bordas de caçambas, p4s carregadeiras, dentre outros, necessitam

de boa resistCncia ao impacto e abrasão' 8egundo o )abricante FE8, =>::,

arames tubulares autoprotegido para re5estimento duro depositam atra59s da

soldagem uma liga de %e-"r-" )ormando carbonetos de $itnio em matri@

martensítica, que são indicados para estas aplicaçHes' Estes arames são

comercialmente disponí5eis em carret9is de :=,O Kg com dimetro de :,S> mm e

bobinas de =O Kg com dimetro de =,N> mm, utili@ando como parmetros de trabalho

uma gama de tensão de =S-=T B e corrente :T> =T> para arames com :,S> mm

e =N ?> B e =T> N>> para arames com =,N> mm de dimetro'

*s consumí5eis para re5estimento duro utili@ados neste trabalho são

classi)icados de acordo com a norma D+. TOOO, por eemplo M%-S-G%-OO-GP,especi)icados nas $abela =': at9 $abela ='O'

$abela =': representa em qual processo de soldagem se aplicam os

consumí5eis, de acordo com a norma D+. TOOO, na especi)icação do arame

consumí5el atra59s da primeira descrição na classi)icação'

$abela ='= representa o tipo de metal de adição, de acordo com a

norma D+. TOOO, na especi)icação do arame consumí5el atra59s da segunda

descrição na classi)icação'


27/122


T&5e.& 6" - Re3re1e$%&/0( '( 3r(*e11( 'e 1(.'&4e,6

E+e,3.( Si4.& Pr(*e11( 'e S(.'&4e,

G 8oldagem *iacetilCnica

E 8oldagem manual ao arco el9trico com eletrodo re5estidos

M% MF 8oldagem ao arco el9trico utili@ando-se arames tubulares

TIG 8oldagem ao arco el9trico com eletrodo não consumí5el de $ungstCnio

MSG 8oldagem ao arco el9trico com proteção gasosa

UP 8oldagem ao arco submerso

F($%e8 ESAB !""6

T&5e.& 6 - Re3re1e$%&/0( '( %i3( 'e ,e%&. 'e &'i/0(6

E+e,3.( Si4.& Ti3( 'e Me%&. 'e A'i/0(

" .ão ligado com >,N" ou baia liga com at9 >,N" e at9 um m4imode O dos elementos de liga "r, Mn, .i no total'

.ão ligado com at9 ou mais de >,N" ou baia liga com mais de >,N"e at9 um m4imo de O dos elementos de liga "r, Mn, Mo, .i no total'

# 1igado com as propriedades dos aços de trabalho à quente'

1igado, com as propriedades dos aços r4pidos'

@ 1igados, com mais de O"r, com um baio teor de " Fat9 mais oumenos >,='

S 1igados, com mais de O"r, com um teor maior de " Fat9 mais oumenos >,= a =,>'

> Martensíticos ao Mn com :: a :TMn, mais de >,O" e at9 ?.i'

usteníticos "r-.i-Mn

ços "r-.i Fresistente à oidação, 4cidos e calor

"! "om um alto teor de " e alto teor de "r e sem agentes adicionais)ormadores de carbonetos

! A base de "o, ligados a "r-, com ou sem .i e Mo'

" A base de carbonetos Fsinteti@ado, )undido ou tubular'

A base de .i, ligado ao "r, ligado ao "r-'

# A base de .i, ligado ao Mo, com ou sem "r'

#! A base de "u, ligado ao 8n

#" A base de "u, ligado ao l'

# A base de "u, ligado ao .i'

F($%e8 ESAB !""6


28/122


$abela ='? representa o m9todo de produção dos consumí5eis, de

acordo com a norma D+. TOOO, na especi)icação do arame consumí5el atra59s da

terceira descrição na classi)icação'

T&5e.& 6# - Re3re1e$%&/0( '( ,%('( 'e 3r('2/0( '(1 &r&,e1 *($12,Kei16

E+e,3.( Si4.& M%('( 'e Pr('2/0(

G: 1aminado

GO %undido

G% G Etrudado

GS 8interi@ado

GF $ubular

UM &e5estido

F($%e8 ESAB !""6

$abela ='N representa a )aia de dure@a apresentada pelos consumí5eis

aplicados, de acordo com a norma D+. TOOO, na especi)icação do arame consumí5el

atra59s da quarta descrição na classi)icação'

T&5e.& 6 - Re3re1e$%&/0( '& 9&i+& 'e '2re& &3re1e$%&'& 3e.(1 *($12,Kei1 &3.i*&'(16

E+e,3.( NKe. 'e D2re& F&i+& 'e D2re&

"@! :=O / :;O

!! :;O / ==O

@! ==O / =;O

#!! =;O / ?=O

#@! ?=O / ?;O

!! ?;O / N=O@! :=O / :;>

@!! NO> / O?>

! ?; /&" N=

@ N= /&" N;

@! N; /&" O=

OO @@ O= /&" O;

! O; /&" S=

@ S= /&" S;

>! /&" ST

F($%e8 ESAB !""6


29/122


$abela ='O representa propriedades dos consumí5eis aplicados, de

acordo com a norma D+. TOOO, na especi)icação do arame consumí5el atra59s da

quinta descrição na classi)icação'

T&5e.& 6@ - Re3re1e$%&/0( '&1 3r(3rie'&'e1 '( ,e%&. 'e &'i/0(6

E+e,3.( Si4.& Pr(3rie'&'e1 '( Me%&. 'e A'i/0(

C &esistCncia a corrosão

G &esistente ao desgaste abrasi5o

= "apa@ de endurecer em trabalho

N .ão magneti@45el

GP P &esistente ao impacto

R &esistente a )ormação de carepa

S /abilidade de corte Faços r4pidos, etc

T $ão resistente a altas temperaturas quanto os aços )erramenta para

trabalho a quente

&esistente ao calor Fnão )ormadores de carepa, para temperaturasacima de S>>"

F($%e8 ESAB !""6

6#6#E$er4i& 'e S(.'&4e,

energia de soldagem FEF


30/122

Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a %0

Energia de 8oldagem n ' B ' + v

Eq' =':

energia de soldagem 9 um )ator de grande importncia, pois tem

in)luCncia nos 5alores de mor)ologia dos cordHes, na microestrutura, na diluição, na

dure@a e na perda de massa dos re5estimentos depositados'

corrente de soldagem 9 diretamente proporcional e a principal

respons45el pela mudança na mor)ologia atra59s da penetração do cordão de solda

FM"/D*, :S'

Estudos reali@ados por M*/M$ et al. F=>:= mostraram a in)luCncia da

tensão, corrente e 5elocidade de soldagem na penetração e microestrutura de

re5estimentos aplicados por soldagem com arame tubular' .os resultados

mostrados na %igura ='= obser5a-se que a penetração do cordão de solda )oi mais

in)luenciada pela corrente de soldagem, os parmetros 5elocidade de soldagem e

tensão apresentaram pouca in)luCncia na penetração do cordão de solda'

Fi42r& 68 E9ei%( '(1 3&r,e%r(1 '& e$er4i& 'e 1(.'&4e, $& 3e$e%r&/0( 'e *(r'e1 'e 1(.'&6F($%e8 A'&3%&'( 'e MOHAMAT et al !"6


31/122


Eperimentos reali@ados por ^... e M#G. F=>>S, otimi@ando

combinaçHes dos parmetros do processo de soldagem com arame tubular,

a5aliaram os e)eitos da corrente de soldagem quanto a diluição, penetração, re)orço

e largura do cordão' *s resultados podem ser obser5ados na %igura ='? que mostra

o e)eito do aumento da corrente de soldagem utili@ando os parmetros( distncia

bico de contato - peça FD"P de =S mm, ngulo da tocha de :> e 5elocidade de

soldagem de S,SS mmVs' Percebe-se que h4 um aumento proporcional na inclinação

da reta entre penetração e re)orço, e consequentemente um aumento na diluição'

largura do cordão de solda )oi o )ator mais in)luenciado pelo aumento do parmetro

corrente de soldagem'

Esses resultados )oram con)irmados por P1.+ e M#G. F=>>;que estudaram o e)eito da corrente e da 5elocidade de soldagem na penetração do

Fi42r& 6#8 E9ei%( '& *(rre$%e 'e 1(.'&4e, 2&$%( & 'i.2i/0( re9(r/( 3e$e%r&/0( e .&r42r& '(*(r'0( 'e 1(.'&6

F($%e8 A'&3%&'( 'e =ANNAN e MURUGAN !!6


32/122


cordão de solda' *s autores perceberam que a penetração diminui com o aumento

da 5elocidade de soldagem para todos os ní5eis de corrente at9 =?> , para

correntes acima deste 5alor a penetração não apresenta di)erenças signi)icati5as,

pois, segundo os autores, a poça de )usão não amortece o arco em correntes mais

ele5adas'

#m dos parmetros que a)etam a tensão de soldagem 9 a 5ariação da

distncia bico de contato peça F+.E& et al., := tendo in)luCncia na

mor)ologia do cordão de solda' Ele5ados 5alores de D"P podem minimi@ar a

e)iciCncia da proteção gasosa e baios 5alores de D"P causam penetraçãopro)unda, altos re)orços e cordHes estreitos de5ido ao e)eito da 5ariação da distncia

entre o bico de contato e a peça promo5em uma 5ariação da tensão de soldagem'

Estudos reali@ados por ^... e M#G. F=>>S mostraram a

in)luCncia da D"P na mor)ologia dos cordHes de solda, como pode ser 5isto na

%igura ='N'

Fi42r& 68 E9ei%( '& 'i1%$*i& e$%re ( 5i*( 'e *($%&%( e & 3e/& $& 4e(,e%ri& '( *(r'0(6F($%e8 A'&3%&'( 'e =ANNAN e MURUGAN !!6


33/122

Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a %%

*bser5ando os resultados, percebe-se um aumento uni)orme nos 5alores

de largura e re)orço dos cordHes de solda, e uma redução da penetração quando se

aumenta a D"P' Estes resultados apresentam importante 5ariação no percentual

de diluição dos cordHes de solda, pois diminuindo a penetração e aumentando o

re)orço ocorre a redução do percentual de diluição'

8egundo os autores, o aumento na largura se d4 de5ido ao aumento da

4rea do arco na super)ície da solda' * aumento no re)orço 9 resultante de um

mesmo 5olume de material depositado com a diminuição da diluição, penetração e

aumento da largura do cordão' * aumento da D"P aumenta a resistCncia docircuito atra59s do e)eito 2oule, que aumenta a energia em )orma de calor para o

arame, diminuindo assim a corrente de solagem' De5ido ao aumento da tensão de

soldagem pelo aumento da D"P a penetração do arco 9 redu@ida e,

consequentemente, redu@ a diluição do cordão de solda F^...U M#G.,

=>>S'

^#M& e 8//+ F=>:: a5aliaram a in)luCncia de trCs di)erentes ní5eis

de energia de soldagem F=,OS? K>O a5aliaram o e)eito da energia de soldagem nadiluição, dure@a e perda de 5olume Fdesgaste abrasi5o reali@ado por brasImetro

&oda de orracha de re5estimentos duros depositados com eletrodo re5estido de

liga %e-"r-" em camada 7nica sobre um substrato de aço estrutural 8$M -?S' *s

autores relatam que hou5e um aumento na diluição e uma redução na dure@a do

re5estimento com o aumento da energia de soldagem, como pode ser 5isto na

%igura ='S' consequCncia do aumento da perda de massa )oi o resultado da

redução na dure@a de5ido ao aumento da diluição no re5estimento'


34/122

Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a %&

Fi42r& 68 E9ei%( '& e$er4i& 'e 1(.'&4e, $& '2re& 'i.2i/0( e 3er'& 'e (.2,e 'eree1%i,e$%( '2r( FeCrC6

F($%e8 RIBEIRO et al 6 !!@6

Fi42r& 6@8 E9ei%( '& e$er4i& 'e 1(.'&4e, $& ,i*r('2re& '( *(r'0( 'e 1(.'&6F($%e8 A'&3%&'( 'e =UMAR e SHAHI !""


35/122

Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a %'

6#6G1 'e Pr(%e/0(

.a soldagem a arco com eletrodo consumí5el o metal de adição )undido 9

trans)erido para poça de )usão, aquecido a temperaturas muito ele5adas

necessitando de uma proteção contra os gases da atmos)era' .as regiHes

superaquecidas ocorre uma interação do metal )undido com os gases e escórias

presentes na região do arco FM&0#E8, =>>='

atmos)era de proteção usada na soldagem com arames tubulares pode

ser )ormada por alguns tipos de gases, sendo os mais comuns "* = e misturas com

"*= e r podendo ser aplicado em di)erentes proporçHes de misturas' * tipo de g4s

de proteção in)luencia em 54rios aspectos na soldagem, como modo de

trans)erCncia met4lica, )ormato do arco, geometria do cordão de solda,

microestrutura e dure@a' F8, ::'

.a soldagem utili@ando o g4s de proteção "*=, o g4s pode in)luenciar

nas características dos cordHes como mor)ologia, dure@a e percentual de "arbono'

"&D*8* et al. F=>>? em seus eperimentos aplicaram re5estimentos com quatro

camadas utili@ando dois tipos de arames EN:>.iMo e E?>1$: para 5eri)icar a

in)luCncia da composição do g4s de proteção' * teor de "arbono das trCs

composiçHes de g4s utili@adas para o arame EN:>.iMo )oi( >,>?: Fr-T "*=,

>,>T: Fr-=> "*= e >,:N: F"*= puroU o mesmo comportamento aconteceu

para o arame E?>1$:( >,>NO Fr-T "*=, >,>?S Fr-=> "*

= e >,>S F"*

=puro' 8egundo os autores, a 5ariação do teor de " mostrou-se dependente do g4s

de proteção utili@ado' *s maiores teores de "arbono ocorreram nas amostras

soldadas com "*= puro para ambos os arames' Estes resultados apontam para a

tendCncia de incorporação de "arbono no metal de solda quando são utili@ados

gases de proteção com maiores teores de "*='

Em estudos reali@ados por 8$&1+.G et al. F=>:: a5aliou-se os e)eitos

do algumas 5ari4reis do processo, inclusi5e do g4s "*=, nas características do

cordão como mor)ologia, microestrutura e dure@a' *bser5ou-se que com o aumento


36/122

Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a %

do percentual de "*= hou5e 5ariação na mor)ologia principalmente na largura do

cordão de solda e na )ormação de uma microestrutura mais grosseira e de menordure@a'

^$/E&8. et al. F=>:? reali@aram trabalhos utili@ando arame tubular

?:S1$ para soldar metal de base +8+ ?:S1, para analisar a in)luCncia do percentual

de "*= no g4s de proteção' *s autores 5eri)icaram que com o aumento do

percentual de "*= no g4s de proteção ocorre redução no percentual de )errita, esse

comportamento pode ser eplicado pela presença de "arbono que 9 um

estabili@ador da austenita' .este caso a 4rea da austenita aumenta e redu@ o

percentual de )errita com o incremento no percentual de "*= no g4s de proteção e

que, segundo os autores, desacelera a taa de solidi)icação' redução no dure@a

atra59s do aumento do percentual de "*= pode estar associado como a redução do

percentual de )errita' *s 5alores de dure@a são apresentados na %igura =';'

Fi42r& 6>8 V&.(re1 'e Mi*r('2re& '(1 *(r'e1 'e 1(.'& &ri&$'( ( 41 'e 3r(%e/0(6F($%e8 =ATHERASAN et al !"#6


37/122


6#[email protected]/0( '(1 C(r'e1 'e S(.'&

Q.a soldagem por )usão chama-se diluição a parcela de metal de base

que entra na composição da @ona )undida Fmetal de solda F8, ::R' *

percentual de diluição 9 medido pela porcentagem do metal de base no cordão de

solda e pode ser calculado da seguinte equação ='=(

Diluição Y4rea

Z :>> YZ4reas f Eq' ='=

.a deposição de re5estimentos duros 9 dese345el baia diluição para que

a composição química e as propriedades do depósito de solda se3am minimamente

in)luenciadas pelas propriedades do metal de base, geralmente in)eriores quanto ao

requisito de resistCncia ao desgaste F1+M et al., =>>; F&+E+&* et al ', =>>O'

%igura ='T est4 representando as 4reas F4rea de re)orço do cordão de

solda e F4rea de penetração do cordão de solda utili@adas para o c4lculo do

percentual de diluição, al9m de indicar o que 9 penetração, re)orço e largura do

cordão de solda'

Fi42r& 68 Re3re1e$%& &1 re&1 A re9(r/( e B 3e$e%r&/0( 3&r& ( *.*2.( '& 'i.2i/0(6F($%e8 COLAÇO et al !"6


38/122


^... e M#G. F=>>S estudaram a interação entre a corrente e a

5elocidade de soldagem no percentual de diluição de cordHes de solda utili@ando

processo de soldagem com arame tubular, os resultados podem ser 5istos na %igura

='' Beri)ica-se que com o aumento da corrente obtCm-se maiores percentuais de

diluição de5ido ao aumento da energia de soldagem' Por9m para altas 5elocidades

de soldagem, o percentual de diluição deia de aumentar porque a energia de

soldagem empregada 9 menor'

.a deposição de re5estimentos, o consumí5el 9 quase sempre de

composição di)erente do metal de base e os elementos de liga presentes são bem

balanceados para garantir o e)eito dese3ado' * aço ao "arbono 9 normalmente

utili@ado como metal base, cu3o elemento em abundncia 9 o %erro, se hou5er

diluição ele5ada do metal de base serão pre3udicadas as características dore5estimento'

Fi42r& 68 E9ei%( '& i$%er&/0( e$%re & *(rre$%e e e.(*i'&'e 'e 1(.'&4e,6F($%e8 =ANNAN e MURUGAN !!6


39/122


"om relação a resistCncia ao desgaste abrasi5o, segundo eperimentos

reali@ados por &+E+&* F=>>N, obser5ou-se que o aumento da corrente de

soldagem resulta em um aumento da perda de 5olume de5ido ao aumento na

diluição, com isso propicia a )ormação de microestruturas com baia )ração

5olum9trica de carbonetos'

6 De14&1%e A5r&1i(

*s principais tipos de desgaste e os mais encontrados nos setores da

ind7stria )oram classi)icados de acordo com E]&E F:;T como desgaste abrasi5o,

encontrado em O> dos casos, :O são desgaste adesi5o, T erosi5o, T )ricção

e O químico'

De acordo com a 8$M GN> F8$M, =>>:, o desgaste abrasi5o 9

de)inido como Qa perda progressi5a de massa resultante da interação entrepartículas ou aspere@as duras que são )orçadas contra uma super)ície, ao longo da

qual se mo5emR' tra59s desta de)inição eistem duas situaçHes que originam

di)erentes terminologias para o desgaste abrasi5o sendo classi)icados como abrasão

a dois-corpos e abrasão a trCs-corpos'

De)ine-se a abrasão a dois-corpos F%igura =':> a como o sistema no qual

as partículas, aspere@as ou protuberncias duras estão rigidamente )ias no

segundo corpo ou contra-corpo, )a@endo com que penetrem e causem riscos no

primeiro corpo F/#$"/+.G8, := FP+.$DE, =>>=' de)inição para

interpretação usual de abrasão a trCs-corpos F%igura =':> b 9 dada como o sistema

no qual os abrasi5os estão li5res para rolarem F/#$"/+.G8, := FP+.$DE,

=>>=' Pode-se obser5ar na %igura =':> o esquema do sistema tribológico'


40/122

Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a &0

*utra classi)icação pode ser usada para descre5er o desgaste abrasi5o

considerando as tensHes en5ol5idas no processo, sendo o desgaste abrasi5o por

baia tensão e alta tensão' Para di)erenciar esta classi)icação de5e-se considerar se

a de)ormação das partículas )or ecedido at9 que se3am )raturadas, então 9

considerado como desgaste abrasi5o de alta tensão' .o caso das partículas

permanecerem intactas sem de)ormação considera-se desgaste abrasi5o de baia

tensão F/#$"/+.G8, :='

G$E8 F:T )a@ uma crítica em relação ao desgaste abrasi5o com aclassi)icação dois e trCs-corpos, usando ensaio roda de borracha, teste padroni@ado

pela 8$M GSO F8$M, =>>:, pois 9 classi)icado como desgaste abrasi5o a trCs-

corpos, por9m eiste a possibilidade dos abrasi5os incrustarem na roda de borracha

adquirindo uma con)iguração a dois-corpos'

De acordo com G$E8 F:T, de5ido a )alta de uni)ormidade na

abordagem da classi)icação, sugere-se que o desgaste abrasi5o pode ser

subdi5idido em trCs regimes de gra5idade( moderado, se5ero e etremo' 8endo queas 5ari45eis que de)iniriam esta classi)icação seriam( tamanho, angulosidade,

restrição ao mo5imento dos abrasi5os e os ní5eis de tensão aplicada' .a $abela ='S

9 mostrada a proposta de classi)icação de se5eridade para o desgase abrasi5o'

$&EX*. et al. 3 : sugeriram que os termos abrasão por riscamento,

partículas )ias FgroJing Jear e abrasão por rolamento, partículas em mo5imento

Frolling Jear, se3am usados como nomenclatura para classi)icação de abrasão a

dois ou a trCs-corpos, com 5ista ao tipo de mor)ologia obser5ada nas super)ícies

desgastadas'

Fi42r& 6"!8 E12e,& '( 1i1%e,& %ri5(.4i*( & &5r&10( & '(i1-*(r3(1 e 5 & %r1-*(r3(16F($%e8 HUTCHINGS "6


41/122


T&5e.& 6 - Pr(3(1%& 'e *.&11i9i*&/0( 'e 1eeri'&'e 3&r& 'e14&1%e &5r&1i(6

Si%2&/0( %K3i*&

M('( 'e 'e14&1%e &5r&1i(

M('er&'( Seer( E+%re,(

T&,&$7( '& 3&r%K*2.& Pequena M9dia Grande

Re1%ri/0( &(,(i,e$%(

1i5reParcialmente restringida

pela contra )ace%ortementeconstringida

Ge(,e%ri& '& 3&r%K*2.& rredondado nguloso nguloso

Te$10( 'e *($%&%(aia +nsu)iciente

para )raturar aspartículas

Moderada 8u)iciente para)raturar as partículas

Muito alta "ausade)ormação

macroscópica

Me*&$i1,(1 '(,i$&$%e Microssulcamento Micro corte Micro corte

Ter,(1 e2i&.e$%e1

- brasão baia tensão-brasão porriscamento

- aia tensão a trCs-corpos

-brasão a alta tensão-brasão por moagem

-lta tensão a trCs-corpos-aia tensão a dois-

corpos'

-brasão porgoi5adura

-lta tensão a dois-corpos

F($%e8 GATES "6

66"Me*&$i1,( 'e De14&1%e A5r&1i(

De acordo com /#$"/+.G8 F:=, os mecanismos de desgaste

abrasi5o podem ser controlados por de)ormação pl4stica eVou controlados por )ratura

)r4gil, que podem ocorrer separadamente ou em con3unto, mesmo em materiais

con5encionalmente considerados como )r4geis'

.o mecanismo de desgaste abrasi5o controlado por de)ormação pl4stica

ocorrem e5entos que podem remo5er ou não materiais da super)ície F/#$"/+.G8,

:=' * e5ento onde não ocorre remoção de material da super)ície 9 chamado de

microssulcamento que 9 caracteri@ado por deslocar o material por de)ormação

pl4stica para as bordas dos sulcos'

.a %igura ='::, pode se 5er a )ormação de sulcos causados por

de)ormação pl4stica sem remoção de material'


42/122


* caso mais etremo de microssulcamento 9 caracteri@ado quando ocorre

a sucessão de e5entos sob ação do mecanismo de microssulcamento' Esse

)enImeno resulta na perda de massa pela geração de ca5acos de5ido ao ac7mulo

sucessi5o de danos na super)ície de desgaste' .a %igura =':=, pode-se 5eri)icar o

ac7mulo de material deslocado por de)ormação pl4stica para a )rente da partícula

abrasi5a, este )enImeno 9 chamado de microssulcamento com )ormação de proa'

Fi42r& 6"8 Mi*r(112.*&,e$%( *(, 9(r,&/0( 'e 3r(& 3e.( &*,2.( 'e ,&%eri&. 'e1.(*&'( 3(r'e9(r,&/0( 3.1%i*& 3&r& & 9re$%e '& 3&r%K*2.& &5r&1i&6

F($%e8 TWLCA= e OREGON "6

Fi42r& 6""8 Mi*r(112.*&,e$%( - 12.*(1 9(r,&'(1 3(r 'e9(r,&/0( 3.1%i*& 1e, re,(/0( 'e,&%eri&.6



43/122

Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a &%

* microcorte ou microriscamento 9 caracteri@ado pela remoção de

material em um processo controlado por de)ormação pl4stica' "aracteri@ado pelas

se5eras condiçHes de desgaste, como o alto ngulo de ataque das partículas

abrasi5as e altas tensHes atuantes entre partícula e super)ície, promo5e um )luo de

material à )rente dessas partículas, que se destacam )ormando ca5acos, mostrado

na %igura =':?'

6@ De14&1%e 'e Ree1%i,e$%(1 D2r(1 A3.i*&'(1 *(, Ar&,e %252.&r

6@6" I$9.2$*i& '( N,er( 'e C&,&'&1 'e Ree1%i,e$%(1

"amadas de re5estimento são caracteri@adas pela deposição de cordHes

de solda com alguma sobreposição, )ormando uma cobertura de material com

características di)erentes do material de base' "omo 34 )oi obser5ado quando )alado

sobre percentual de diluição, não 9 interessante para a aplicação de re5estimentos

Fi42r& 6"#8 Mi*r(*(r%e *(, 9(r,&/0( 'e *&&*( 3e.( &*,2.( 'e ,&%eri&. 'e1.(*&'( 3(r'e9(r,&/0( 3.1%i*& 3&r& & 9re$%e '& 3&r%K*2.& &5r&1i&6



44/122

Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a &&

resistente a abrasão a mistura entre o metal de base com o material depositado,

pois pode alterar características dese3adas no re5estimento'

Então, segundo 8EB+11 et al. F=>>N, para minimi@ar o e)eito da diluição

na microestrutura do depósito 9 aconselh45el a deposição de pelo menos duas

camadas de re5estimento para melhorar a resistCncia ao desgaste abrasi5o' *s

autores a5aliaram a resistCncia ao desgaste abrasi5o por roda de borracha de cinco

di)erentes tipos de re5estimentos duros e 5eri)icaram que os melhores resultados

)oram obtidos em re5estimentos depositados em segunda camada com arames ricos

em "romo e $ungstCnio com percentual de "arbono acima de N'

Estes resultados corroboram os de &+E+&* F=>>N, onde obser5ou-se

que a perda de massa dos re5estimentos em camada 7nica 9 maior do que quando

depositada a segunda camada, e são mais acentuados com o aumento da corrente

de soldagem a partir de :N> , como pode ser 5isto na %igura =':N'

Fi42r& 6"8 V&.(re1 'e 'e14&1%e 3&r& ree1%i,e$%(1 *(, 2,& e '2&1 *&,&'&16F($%e8 RIBEIRO !!6


45/122

Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a &'

Este comportamento tamb9m 9 obser5ado por "*&*.D* et al. F=>>

em re5estimentos contendo %e-"r-", 5ariando o percentual de $itnio na

composição do material depositado em uma e trCs camadas de re5estimento'

Beri)icou-se a importncia da minimi@ação do e)eito da diluição, al9m do e)eito da

composição química na microestrutura do re5estimento' *s re5estimentos

depositados com trCs camadas apresentaram menor perda de masa tanto para o

arame QR como para QR, como pode ser 5isto na %igura =':O' "ontudo o arame QR,

que apresentou maior percentual de $itnio, )oi mais resistente ao desgaste

abrasi5o'

6@6Mi*r(e1%r2%2r& 'e Ree1%i,e$%(1 D2r(1 A3.i*&'(1 *(, Ar&,e T252.&r

microestrutura dos re5estimentos tem um papel importante no

desempenho em relação a resistCncia ao desgaste, principalmente a microestrutura

)ormada por )ases duras ou carbonetos duros' %atores como composição da liga e

Fi42r& 6"@8 Per'& 'e ,&11& '(1 ree1%i,e$%(1 'e 2,& e %r1 *&,&'&1 3&r& '(i1 %i3(1 'e&r&,e6

F($%e8 A'&3%&'( 'e CORONADO et al !!6


46/122

Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a &

do tratamento t9rmico in)luenciam na )ormação de distintos tipos de carbonetos,

como M", MS", M

;"

?, M

=?"

S e "r

="

?, onde M representa um ou mais tipos de

4tomos met4licos e " "arbono F1+MU %E&&&E8+, =>>'

8egundo G&EG*&] e &$1E F:T> a)irmam que o aumento da

dure@a não necessariamente aumenta a resistCncia ao desgaste' Eemplo disso 9 a

comparação de materiais di)erentes com a mesma dure@a( um aço de construção

tratado termicamente e um re5estimento duro apresentaram perda de massa

di)erentes sendo menor para o re5estimento duro, estando este comportamento

relacionado com a microestrutura' %atores como segunda )ase dura ou carbonetosduros são preponderantes na microestrutura para a melhoria da resistCncia ao

desgaste em re5estimentos'

*utro )ator importante 9 a quantidade de "arbono no material para a

con)ecção do re5estimento' "/.G et al ' F=>> 5eri)icaram que, em re5estimentos

hipereut9ticos de %e-"r-", o percentual de "arbono in)luencia na )ração 5olum9trica

de carbonetos de materiais com o mesmo percentual de elementos )ormadores de

carbonetos' %oi 5eri)icado que materiais com maior percentual de "arbono

apresentam mais carbonetos por unidade de 4rea, por9m com tamanhos menores e

materiais com menor percentual de "arbono apresentam carbonetos prim4rios de

tamanho maior' *s re5estimentos que apresentaram maior percentual de "arbono

)oram respons45eis por apresentar maior dure@a de5ido a maior quantidade de

carbonetos de F"r,%e;"?'

perda de massa 9 in)luenciada pela microestrutura que 9 composta pordi)erentes )ases e o modo em que são arran3adas' Entre as )ases os carbonetos

duros desempenham um papel )undamental na melhoria da resistCncia ao desgaste'

8egundo X#M G/& F:T; e /#$"/+.G8 F:= o tamanho e a )ração

5olum9trica de carbonetos in)luenciam diretamente na perda de massa, de5ido ao

aumento no caminho li5re m9dio com carbonetos grandes ou )raçHes muito baias,

possibilitando que o abrasi5o penetre mais na matri@ retirando mais material, como

pode ser 5isto na %igura =':S'


47/122


Pode-se perceber que con)orme aumenta o espaçamento entre os

carbonetos o abrasi5o tende a penetrar mais pro)undamente no material causando

mais perda de material, por9m se os carbonetos )orem muito pequenos o abrasi5o

ir4 simplesmente arranc4-lo da matri@' Então 9 importante con)eccionar

microestruturas de acordo com o tipo de de desgaste atuante no processo'

.G et al. F=>>O estudaram a deposição de re5estimento duro com

re)orço de carboneto de $itnio atra59s do )luo do eletrodo' *s autores 5eri)icaramque quantidade de %e$i e $i*= contida no )luo melhora as reaçHes metal7rgicas do

$i" no re5estimento, aumentando a dure@a e a resistCncia ao desgaste'

microestrutura mostrada na %igura =':; 9 )ormada por partículas es)9ricas

irregulares de carbonetos de $itnio F$i", distribuídas em uma matri@ martensítica

com austenita retida'

Fi42r& 6">8Di1%ri52i/0( 'e 3&r%K*2.&1 'e TiC $& *&,&'& 'e ree1%i,e$%( '2r(6 I,&4e$1 'e,i*r(1*(3i& & %i*& e 5 e.e%rX$i*& 'e &rre'2r&6

F($%e8 :ANG et al !!@6

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s partículas de $i" oriundas do )luo interno do arame tubular são

depositadas durante a soldagem e )undidas com o calor do arco, )ormando

carbonetos prim4rios ancorados na matri@ do re5estimento' .a %igura =':T pode ser

5isto a microestrutura de um re5estimento de %e-"r-" contendo carboneto de $itnio

em uma matri@ martensítica com austenita retida'

.os resultados de 1+M e %E&&&E8+ F=>> obser5ou-se uma matri@

austenítica-martensítica bastante homogCnea em todo o 5olume de depósito, com

dure@a 5ariando de S=; a ST: /B' l9m de carbonetos prim4rios de $itnio com

dimensHes 5ariando de =O [m Fnas regiHes de inter)ace com o metal de base e :O>

[m próimos a super)ície do cordão de solda' Estes resultados con)irmam os

descritos por /#$"/+.G8 F:= e E]&E F:;T onde a matri@ martensítica

apresenta )aia de dure@a de O>> a :>:> /B e os carbonetos de $itnio apresentam

)aia de dure@a entre =N;> a ?=>> /B'

"om relação à in)luCncia da austenita, estudando ligas %e-"r-", 1EE et

al ', :S Fapud "*&&, =>>O 5eri)icaram que à medida que a )ração de austenita

aumenta na matri@, a tenacidade aumenta substancialmente enquanto que a

resistCncia ao desgaste permanece ra@oa5elmente constante, al9m de que a

Fi42r& 6"8 P&r%K*2.&1 'e C&r5($e%( Ti%$i( e, ,&%ri &21%e$K%i*&-,&r%e$1K%i*&6F($%e8 LIMA e FERRARESI !!6


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austenita retida causa a trans)ormação indu@ida da austenita para martensita pela

de)ormação durante o desgaste abrasi5o F$*$$E.U _+E, =>>N'

microestrutura pode ser alterada de5ido a in)luCncia do tratamento

t9rmico dos cordHes posteriormente depositados' .os eperimentos reali@ados por

1*&+E& et al. F=>>S 5eri)icou-se o e)eito do percentual de sobreposição dos

cordHes de solda em re5estimento depositado pelo processo arame tubular, quanto

a dure@a e microestrutura na região de sobreposição dos cordHes de solda'

Percebeu-se que não hou5e 5ariação na dure@a com a 5ariação da sobreposição do

cordão posterior, por9m apresentou microestrutura re)inada' s microestruturasretiradas na mesma 4rea antes e após depositar o segundo cordão são mostradas

na %igura =': Fa bainita acircular )oi trans)ormado parcialmente bainita es)eroidita,

%igura =': Fb'

"*&*.D* et al. F=>> produ@iram re5estimentos com uma e trCs

camadas depositadas pelo processo arame tubular com duas ligas 5ariando alguns

parmetros, dentre eles o teor de $i' 8egundo o autor 9 possí5el obser5ar na %igura

='=> Fa que em camada 7nica o re5estimento apresenta microestrutura de

martensita maclada e )issuras propagadas de5ido a )ragilidade da matri@ e na %igura

='=> Fb re5estimento com trCs camadas que apresenta dentritas de austenita emmatri@ eut9tica'

Fi42r& 6"8 Mi*r(e1%r2%2r& &$%e1 &5&i$i%& &*i*2.&r e &31 5 5&i$i%& e19er(i'i%& &1(5re3(1i/0( '( *(r'0( 'e 1(.'& $& ,e1,& re4i0(6

F($%e8 ALORAIER et al !!6


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Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a '0

)ormação do grão austenítico est4 associado a menor taa de

res)riamento, apesar dos resultados em terceira camada apresentarem menor

dure@a em relação à camada 7nica, possuem maior resistCncia ao desgaste

abrasi5o de5ido à propagação de trincas e )ratura nos re5estimentos depositados em

camada 7nica' .a microestrutura de re5estimento depositado em camada 7nicapode ser 5isto n7cleos de martensita en5ol5idas por austenita, isto pode acontecer

de5ido a ele5ada taa de res)riamento na primeira camada trans)ormando a

austenita em martensita causado pelo contato direto com o substrato, criando

tensHes residuais' F"*&*.D* et al., =>>'

s microestruturas mostradas na %igura ='=: são das ligas com

percentual de $i entre =,NS em Fa camada 7nica e N,SS em Fb trCs camadas de

re5estimento' s microestruturas apresentaram carbonetos )inos F:-N [m rico em$itnio distribuídos uni)ormemente em matri@ eut9tica' )ração 5olum9trica de

carbonetos apresentou :N para a primeira camada e => para a terceira camada'

Percebeu-se um aumento na resistCncia ao desgaste a abrasão com trCs camadas

de re5estimentos F"*&*.D* et al., =>>'

Estes resultados mostram que a 5ariação na quantidade de camadas de

re5estimentos depositados pelo processo arame tubular resultam na diminuição da

perda de massa de re5estimentos duros contendo $itnio' 8endo a microestrutura a

maior respons45el pelo aumento da resistCncia ao desgaste abrasi5o de5ido ao

Fi42r& 6!8 Mi*r(e1%r2%2r& 'e ree1%i,e$%( 'e3(1i%&'( *(, &r&,e %252.&r8 & *&,&'& $i*&Y

5 %r1 *&,&'&16F($%e8 CORONADO et al !!6


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avaliaÇÃo da perda de massa de revestimento duro depositdado por soldagem com arame tubular de...

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