D7 T3 Tensões Residuais-ok

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<ul><li><p>Tenses residuais e deformaes em soldagem</p><p>_____________________________________________________________________________________ </p><p>FundaoBrasileiradeTecnologiadaSoldagem|FBTSEstetextocomplementarparteintegrantedomaterialonlinedisponibilizadoparaoCursodeInspetordeSoldagemPgina|1</p><p>Metalurgia da Soldagem Tenses Residuais e Deformaes em Soldagem </p><p>Neste texto voc conhecer os principais aspectos relacionados com as </p><p>tenses residuais e deformaes decorrentes do processo de soldagem. </p><p>Conhecer tambm a Analogia da Barra Aquecida, os efeitos de </p><p>Repartio Trmica e Plastificao, alm dos Tratamentos Trmicos de </p><p>Normalizao, Recozimento, Tmpera e Revenimento. </p><p>A soldagem, devido ao aquecimento localizado, provoca tenses </p><p>residuais e deformaes que devem ser levadas em conta no projeto e </p><p>fabricao das peas. </p><p>Analogia da Barra Aquecida </p><p>Considere um dispositivo constitudo de trs barras engastadas a </p><p>suportes fixos, inicialmente temperatura ambiente (Figura 1). Admita, </p><p>agora, que a barra B seja aquecida independentemente das outras duas. </p><p> A dilatao trmica restringida provoca tenses de compresso na barra B e de trao - para que o equilbrio seja mantido - nas barras A e C. </p></li><li><p>Tenses residuais e deformaes em soldagem</p><p>_____________________________________________________________________________________ </p><p>FundaoBrasileiradeTecnologiadaSoldagem|FBTSEstetextocomplementarparteintegrantedomaterialonlinedisponibilizadoparaoCursodeInspetordeSoldagemPgina|2</p><p> medida que a temperatura se eleva, as tenses nas barras aumentam, atingindo o limite de escoamento na barra B (ponto 1). A partir desse ponto a dilatao trmica absorvida com a deformao plstica da barra B. </p><p> As curvas indicam a variao do limite de escoamento com a temperatura. Continuando o aquecimento, a tenso na barra B evolui ao longo de 1, 2, onde a plastificao impede o estabelecimento de tenses superiores ao limite de escoamento. O ponto 2 corresponde temperatura mxima atingida (2). </p><p> Durante o resfriamento, a barra B se contrai tendendo para um comprimento livre menor do que L, em virtude da deformao plstica a que foi submetida. A tenso diminui, muda de sinal e atinge o limite de escoamento - trao - no ponto 3. </p><p> A partir do ponto 3 a contrao trmica absorvida por deformao plstica, no permitindo que a tenso na barra ultrapasse o limite de escoamento. Ao longo de 3, 4, o valor da tenso acompanha a variao do limite de escoamento com a temperatura. </p><p> Concluindo o resfriamento, as 3 barras ficam submetidas a um sistema de tenses residuais. Na barra B a tenso de trao e da ordem de grandeza do limite de escoamento do material. </p><p>Esse raciocnio evidentemente simplificado. No foi considerada a </p><p>variao do mdulo de elasticidade e do coeficiente de dilatao </p><p>trmica, com a temperatura. A fluncia do material ("creep") foi tambm </p><p>desprezada. </p></li><li><p>Tenses residuais e deformaes em soldagem</p><p>_____________________________________________________________________________________ </p><p>FundaoBrasileiradeTecnologiadaSoldagem|FBTSEstetextocomplementarparteintegrantedomaterialonlinedisponibilizadoparaoCursodeInspetordeSoldagemPgina|3</p><p> Figura 1: Variao da tenso na barra B. </p><p>Repartio Trmica e Plastificao </p><p>Uma pea soldada se assemelha ao sistema de trs barras. A repartio </p><p>trmica mostra que a zona aquecida acima de 1 sofre deformaes plsticas, analogamente barra B, determinando o aparecimento de </p><p>tenses residuais (figura 2). O nvel de tenses depende do grau de </p><p>restrio da estrutura, na direo considerada. Na maioria dos casos, a </p><p>restrio total na direo longitudinal do cordo de solda. Verificaes </p></li><li><p>Tenses residuais e deformaes em soldagem</p><p>_____________________________________________________________________________________ </p><p>FundaoBrasileiradeTecnologiadaSoldagem|FBTSEstetextocomplementarparteintegrantedomaterialonlinedisponibilizadoparaoCursodeInspetordeSoldagemPgina|4</p><p>experimentais confirmam que nessa direo as tenses so muito </p><p>prximas do limite de escoamento. </p><p>Figura 2: Distribuio de tenses residuais de uma solda entre peas. </p></li><li><p>Tenses residuais e deformaes em soldagem</p><p>_____________________________________________________________________________________ </p><p>FundaoBrasileiradeTecnologiadaSoldagem|FBTSEstetextocomplementarparteintegrantedomaterialonlinedisponibilizadoparaoCursodeInspetordeSoldagemPgina|5</p><p>No dispondo de rigidez suficiente, as peas se deformam tendendo a </p><p>aliviar as tenses residuais. As deformaes so proporcionais </p><p>extenso da zona plastificada. </p><p>As tenses e deformaes resultantes da soldagem aparecem em </p><p>condies muito mais complexas que no modelo da barra aquecida. O </p><p>movimento da fonte de calor, a variao do grau de restrio medida </p><p>que a solda depositada e a soldagem em vrios passes so os </p><p>principais fatores eliminados pela simplificao. Entretanto, apesar de </p><p>sua relativa simplicidade, a analogia permite concluses teis, tais </p><p>como: </p><p>O preaquecimento em temperaturas inferiores a 1 - aproximadamente 150C, para os aos carbono - praticamente no reduz o nvel de </p><p>tenses residuais. O preaquecimento total da pea em temperaturas nas </p><p>quais o limite de escoamento se anula, previne o aparecimento das </p><p>tenses residuais. Entretanto, nesta condio, a pea pode se deformar </p><p>sob ao de seu peso. O preaquecimento local - qualquer que seja a </p><p>temperatura - no reduz o nvel de tenses, embora apresente vrias </p><p>outras aes benficas. </p><p> Reparties trmicas mais estreitas - soldagem com baixa energia ("low heat input") - reduzem a zona plastificada, diminuindo as deformaes. A soldagem a gs, por exemplo, provoca maiores deformaes que a soldagem a arco. Pela mesma razo, o preaquecimento tende a aumentar as deformaes. </p></li><li><p>Tenses residuais e deformaes em soldagem</p><p>_____________________________________________________________________________________ </p><p>FundaoBrasileiradeTecnologiadaSoldagem|FBTSEstetextocomplementarparteintegrantedomaterialonlinedisponibilizadoparaoCursodeInspetordeSoldagemPgina|6</p><p>A contrao de solidificao no tensiona a pea soldada. A falta de continuidade do meio slido no possibilita a ao de foras. Em vista disso, ao se avaliar as deformaes, deve-se reportar s dimenses da zona plastificada e no da zona fundida da solda. As deformaes podem ser evitadas, com a utilizao de dispositivos de montagem, entretanto, deve-se considerar que, quanto maior o grau de restrio, mais elevadas so as tenses residuais de soldagem. Tratamentos Trmicos </p><p>Para se obter o controle metalrgico de uma junta soldada e, por </p><p>conseqncia, o controle das propriedades mecnicas, necessrio que </p><p>se conhea os ciclos trmicos a que a junta soldada submetida. Os </p><p>tratamentos trmicos tm o objetivo de alterar ou conferir </p><p>caractersticas determinadas junta soldada. </p><p>Tratamento Trmico de Alvio de Tenses </p><p>O tratamento trmico de alvio de tenses consiste de modo </p><p>simplificado, em aquecer uniformemente a pea, de maneira que o </p><p>limite de escoamento do material fique reduzido a valores inferiores s </p><p>tenses residuais. Nesta condio, as tenses residuais provocam </p><p>deformaes plsticas locais diminuindo de intensidade. </p><p>O tratamento trmico de alvio de tenses executado atravs do </p><p>aquecimento da pea temperatura apropriada e pela manuteno </p></li><li><p>Tenses residuais e deformaes em soldagem</p><p>_____________________________________________________________________________________ </p><p>FundaoBrasileiradeTecnologiadaSoldagem|FBTSEstetextocomplementarparteintegrantedomaterialonlinedisponibilizadoparaoCursodeInspetordeSoldagemPgina|7</p><p>nesta temperatura por um determinado tempo, seguida de um </p><p>resfriamento uniforme de modo a impedir a introduo de novas </p><p>tenses. Para impedir mudanas na microestrutura ou dimenses da </p><p>pea, a temperatura mantida abaixo da temperatura crtica. </p><p>Para os aos carbono, somente os tratamentos realizados em </p><p>temperaturas superiores a 5000 C so realmente eficazes. Para cada tipo </p><p>de ao temperaturas especficas de tratamento so recomendadas. </p><p>O tratamento trmico de alvio de tenses pode reduzir a tenacidade do </p><p>metal de base. Isto se torna bastante relevante em ocasies em que se </p><p>faz necessrio execuo do tratamento por mais de uma vez. </p><p>Normalizao </p><p>A normalizao consiste no aquecimento do ao a uma temperatura </p><p>acima da zona crtica (temperatura A3 ou temperatura Acm), seguido de </p><p>resfriamento ao ar. necessrio que toda a estrutura se austenitize </p><p>antes do resfriamento. </p><p>O objetivo da normalizao a obteno de uma microestrutura mais </p><p>fina e uniforme. Os constituintes que se obtm da normalizao do ao </p><p>carbono so ferrita e perlita fina (aos hipoeutetides) ou cementita e </p></li><li><p>Tenses residuais e deformaes em soldagem</p><p>_____________________________________________________________________________________ </p><p>FundaoBrasileiradeTecnologiadaSoldagem|FBTSEstetextocomplementarparteintegrantedomaterialonlinedisponibilizadoparaoCursodeInspetordeSoldagemPgina|8</p><p>perlita fina (aos hipereutetides). Dependendo do tipo de ao pode-se, </p><p>eventualmente, obter bainita (ver figura 3). </p><p>Figura 3: Normalizao de um ao hipoeutetide. </p><p>Recozimento </p><p>O recozimento consiste no aquecimento do ao acima da zona crtica </p><p>(temperatura A3 ou temperatura Acm) durante o tempo necessrio para </p><p>que toda a microestrutura se austenitize, seguido de um resfriamento </p><p>muito lento, mediante o controle da velocidade de resfriamento do </p><p>forno. A microestrutura obtida nos aos carbono a perlita grossa e </p><p>ferrita (ver Figura 4). </p></li><li><p>Tenses residuais e deformaes em soldagem</p><p>_____________________________________________________________________________________ </p><p>FundaoBrasileiradeTecnologiadaSoldagem|FBTSEstetextocomplementarparteintegrantedomaterialonlinedisponibilizadoparaoCursodeInspetordeSoldagemPgina|9</p><p>Figura 4: Recozimento. </p><p>Tmpera e Revenimento </p><p>A tmpera consiste no aquecimento da pea acima da zona crtica </p><p>durante o tempo necessrio para que toda a microestrutura se </p><p>austenitize, seguido de um resfriamento rpido. O objetivo da tmpera </p><p> a obteno da estrutura martenstica resultando, por este motivo, no </p><p>aumento da dureza e na reduo da tenacidade da pea. </p><p>O revenimento o tratamento trmico que normalmente acompanha a </p><p>tmpera, pois atenua os inconvenientes produzidos por esta. O </p><p>revenimento consiste em aquecer o material a temperaturas bastante </p><p>inferiores temperatura crtica, permitindo certa acomodao do </p><p>sistema cristalino e, como conseqncia, a diminuio da dureza e o </p></li><li><p>Tenses residuais e deformaes em soldagem</p><p>_____________________________________________________________________________________ </p><p>FundaoBrasileiradeTecnologiadaSoldagem|FBTSEstetextocomplementarparteintegrantedomaterialonlinedisponibilizadoparaoCursodeInspetordeSoldagemPgina|10</p><p>aumento da tenacidade da pea. A estrutura resultante chama-se de </p><p>martensita revenida. (ver figura 5). </p><p> Figura 5: Tmpera e revenimento. </p></li><li><p>Tenses residuais e deformaes em soldagem</p><p>_____________________________________________________________________________________ </p><p>FundaoBrasileiradeTecnologiadaSoldagem|FBTSEstetextocomplementarparteintegrantedomaterialonlinedisponibilizadoparaoCursodeInspetordeSoldagemPgina|11</p><p>____________________________________________________________________ </p><p>Neste texto voc conheceu a Analogia da Barra Aquecida, os efeitos de </p><p>Repartio Trmica e Plastificao, alm dos Tratamentos Trmicos de </p><p>Normalizao, Recozimento, Tmpera e Revenimento. Percebeu </p><p>tambm a importncia de se conhecer os ciclos trmicos ao no qual a </p><p>junta se submete, para evitar tenses residuais e deformaes durante </p><p>o aquecimento localizado da soldagem. Isso confere ao soldador o </p><p>controle metalrgico e, consequentemente, o controle das propriedades </p><p>mecnicas das juntas soldadas, j que esses processos promovem </p><p>caractersticas determinadas as peas. </p><p>Para consolidar seu conhecimento, responda s questes propostas </p><p>abaixo. Caso seja necessrio releia o texto e/ou recorra aos tutores </p><p>para resolver suas dvidas. </p><p>Questes de Reviso </p><p>1 - Considerando os processos de Repartio Trmica e Plastificao, </p><p>que concluses podem ser extradas no que diz respeito s tenses e </p><p>deformaes geradas pelo aquecimento durante a soldagem de uma </p><p>pea soldada e de uma barra aquecida. </p></li><li><p>Tenses residuais e deformaes em soldagem</p><p>_____________________________________________________________________________________ </p><p>FundaoBrasileiradeTecnologiadaSoldagem|FBTSEstetextocomplementarparteintegrantedomaterialonlinedisponibilizadoparaoCursodeInspetordeSoldagemPgina|12</p><p>2 Os Tratamentos Trmicos podem alterar ou conferir caractersticas </p><p>especficas junta soldada. Portanto, preciso identificar e conhecer </p><p>cada um desses processos no qual a junta se submete. Sendo assim, </p><p>explique em que consiste os respectivos tratamentos trmicos: </p><p>a) Processo de Tratamento Trmico de Alvio de Tenses. </p><p>b) Processo de Nomaralizao. </p><p>c) Processo de Recozimento. </p><p>d) Processo de Tmpera e Revenimento. </p></li></ul>