relatório soldagem

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

COORDENAÇÃO DE ENGENHARIA MECÂNICA

CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA

ANDERSON LINS DE LIMA

CAMILA YUNG ALVES

VALQUÍRIA SAKUMA BORGES

RELATÓRIO DE PRÁTICA DE SOLDAGEM

MIG E ELETRODO REVESTIDO -

ANÁLISE DE VARIAÇÃO DE PARÂMETRO

PONTA GROSSA

2011

1

ANDERSON LINS DE LIMA

CAMILA YUNG ALVES

VALQUÍRIA SAKUMA BORGES

RELATÓRIO DE PRÁTICA DE SOLDAGEM

MIG E ELETRODO REVESTIDO -

ANÁLISE DE VARIAÇÃO DE PARÂMETRO

Relatório apresentado ao professor

Anderson Pukasiewcz como forma de avaliação

parcial na disciplina de Soldagem do curso de

Engenharia Mecânica na UTFPR campus Ponta

Grossa, 20011.

PONTA GROSSA

2011

2

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Influência na velocidade de avanço conforme o aporte térmico........... 7

Figura 2: Esquema básico do equipamento de soldagem em eletrodo revestido................................................................................................................9

Figura 3: Esquematização dos componentes de soldagem MIG.........................12

Figura 4: Influência dos parâmetros de soldagem na transferência metálica....... 13

Figura 5: Repartição térmica e diagrama de fases................................................15

Figura 6: ZTA de granulação grosseira. ...............................................................16

Figura 7: Variação de granulação da peça soldada..............................................17

Figura 8: Diagrama de resfriamento contínuo para uma liga de aço 4340. ..........18

Figura 9: Equipamento para soldagem eletrodo...................................................21

Figura 10: Posicionamento do eletrodo no porta eletrodo....................................22

Figura 11: Equipamento para soldagem MIG.......................................................23

Figura 12: Analise da solda após aplicação de liquido penetrante....................... 25

Figura 13: Lixamento da amostra..........................................................................26

Figura 14: Foto ampliada de uma união soldada em eletrodo revestido.Corrente de solda: 80A.........................................................................................28

Figura 15: Microestrutura da região fundida e ZTA de união soldadaem eletrodo revestido. Corrente de solda 80A.......................................................29

Figura 16: Fotografia ampliada de peça soldada por arco elétrico.Corrente de solda 90A..........................................................................................30

Figura 17: Microestrutura da ZTA e da região fundida para soldagemem eletrodo revestido. Corrente de solda 90A......................................................31

Figura 18: Fotografia ampliada da região soldada por processoeletrodo revestido. Corrente de solda 100A..........................................................32

Figura 19: Microestrutura da ZTA para soldagem em eletrodo revestido.Corrente de solda 100A.........................................................................................33

Figura 20: Fotografia ampliada da amostra de solda portransferência curto circuito, processo MIG.............................................................34

Figura 21: Microestrutura de ZTAGG de união soldada em processo MIGem transferência por curto circuito.........................................................................35

3

Figura 22: Microestrutura de interface de ZTA e metal base de uniãosoldada em processo MIG em transferência por curto circuito...............................36

Figura 23: Imagem ampliada de união soldada em processo MIGpor transferência globular.......................................................................................37

Figura 24: Região termicamente afetada que sofreu resfriamento rápido. ............38

Figura 25: Interface entre região fundida e ZTA de união soldadaem processo MIG por transferência globular...........................................................38

Figura 26: Fotografia ampliada da amostra de solda por transferênciapor spray, processo MIG..........................................................................................39

Figura 27: Microestrutura de ZTAGG de união soldada em processo MIGem transferência por spray.......................................................................................40

Figura 28: Microestrutura da ZTAGF em processo MIG em transferênciapor spray...................................................................................................................41

4

LISTA DETABELAS

Tabela 1: Tipo e faixa de corrente ilustrativa para diferentes eletrodos

revestidos.....................................................................................................11

Tabela 2: Dimensões do cordão de solda e da ZTA

para amostra de solda a eletrodo revestido a 80A...................................................29

Tabela 3: Dimensões do cordão de solda e da ZTApara amostra de solda a eletrodo revestido a 90A...................................................31

Tabela 4: Dimensões do cordão de solda e da ZTApara amostra de solda a eletrodo revestido a 100A.................................................33

Tabela 5: Dimensões do cordão de solda e da ZTAde uma amostra soldada em curto circuito. Processo GMAW.................................36

Tabela 6: Dimensões de cordão de solda e ZTApara união soldada em processo MIG por transferência globular............................39

Tabela 7: Dimensões do cordão de solda e da ZTAde uma amostra soldada em spray. Processo GMAW.............................................41

5

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO........................................................................................................7

1.1. Objetivos:.............................................................................................................8

2. REVISÃO DA LITERATURA..................................................................................9

2.1. Eletrodo revestido................................................................................................9

2.1.1. Variáveis de operação......................................................................................10

2.1.1.1. Corrente de soldagem...................................................................................10

2.1.1.2. Velocidade de avanço..................................................................................11

2.1.1.3. Dimensões e revestimento do eletrodo........................................................11

2.2. MIG.....................................................................................................................12

2.2.1. Características elétricas de transferência........................................................13

2.2.1.1. Transferência por curto circuito ...................................................................13

2.2.1.2. Transferência globular..................................................................................14

2.2.1.3. Transferência em spray................................................................................14

2.3. Microestrutura da chapa de aço, ZTA e poça fundida........................................14

3. MATERIAIS E PROCEDIMENTOS.......................................................................19

3.1 MATERIAIS.........................................................................................................19

3.2 PROCEDIMENTO..............................................................................................20

3.2.1 Procedimento da soldagem.............................................................................20

3.2.1.1 Soldagem eletrodo revestido........................................................................20

3.2.1.2. Soldagem MIG.............................................................................................22

3.2.2 Procedimento do ensaio por liquido penetrante. .............................................24

3.2.3 Procedimento da analise metalográfica...........................................................25

4. RESULTADOS OBTIDOS E DISCUSSÃO..........................................................28

4.1. Eletrodo revestido..............................................................................................28

4.1.1. Corrente de 80A..............................................................................................28

4.1.2. Corrente de 90A..............................................................................................30

6

4.1.3. Corrente de 100A.............................................................................................31

4.2. Soldagem MIG.....................................................................................................34

4.2.1. Transferência por curto circuito........................................................................34

4.1.2. Transferência globular......................................................................................36

4.1.3. Transferência por spray...................................................................................39

5. CONCLUSÃO.........................................................................................................42

6. REFERÊNCIAS......................................................................................................43

7

1. INTRODUÇÃO

A análise geométrica da solda é uma das mais importantes linhas de pesquisa

na área da soldagem, tudo isso para um melhor controle do processo.

A análise facilitará na identificação de procedimentos e consumíveis

adequados a serem aplicados para satisfazer algumas necessidades (exemplo:

preenchimento, revestimento e união de juntas metálicas). A análise qualitativa a

variação do aporte térmico foi utilizada na tentativa de elucidar certas

particularidades deste tipo de processo de fabricação de modo à utilização, em

função da manipulação das variáveis envolvidas.

A predeterminação de parâmetros de controle pode ser benéfica a previsão,

com razoável aproximação, da geometria mais adequada ao cordão de solda,

conferindo qualidade ao processo produtivo, para uma aplicação especifica.

A figura 1 mostra a diminuição do aporte térmico com a sua velocidade de

avanço aumenta conforme no gráfico de temperatura(°C) x tempo(s).

Figura 1: Influência na velocidade de avanço conforme o aporte térmico.Fonte: Pukasiewcz, 2011.

8

1.1. Objetivos:

Este relatório tem por finalidade o estudo dos parâmetros de soldagem, pelos

processos de soldagem com eletrodo revestido e MIG, sobre a geometria do cordão

de solda depositado, em chapas de aço. As variáveis de processo analisadas foram:

corrente de soldagem, velocidade de avanço e dimensões e revestimento para o

processo de eletrodo revestido, e o tipo de transferência para o processo MIG.

9

2. REVISÃO DA LITERATURA

2.1. Eletrodo revestido

A soldagem com eletrodos revestidos

(SMAW) é definida como um processo de

soldagem com arco, onde a união é

produzida pelo calor do arco criado entre um

eletrodo revestido e a peça a soldar1.

O aparato para soldagem a eletrodo revestido consiste nos seguintes itens,

ilustrado na figura 2:

Fonte de energia;

Cabos de interligação;

Porta eletrodo;

Cabo terra; e

Eletrodo.

Figura 2: Esquema básico do equipamento de soldagem em eletrodo revestido.Fonte: Universo da Soldagem, 2011.

A soldagem em eletrodo revestido pode ser operada em corrente contínua

(CC), corrente alternada positiva (CC+) ou negativa (CC-), dependendo do

revestimento do eletrodo. Os revestimentos, por sua vez, são misturas de minerais

ou orgânicos que possuem propriedades diferentes, cabe ao operador conhecê-las e

saber aplicá-las corretamente de acordo como o projeto de soldagem.

1 AWS – Welding Handbook, Section 2, Welding Processes, 5th ed.

10

De forma simplificada, o revestimento do eletrodo tem as seguintes

finalidades (Wainer, Brandi, & Melo, 2000):

Estabilização do arco;

Formação de gases protetores da poça;

Formação de escória e atuação como agentes fluxantes (i. e., desoxidantes);

Adição de componentes e ligas metálicas ao depósito;

Permitir melhorar o processamento na fabricação, i. e., aglomerando os

constituintes, melhorando a extrudabilidade; e

Melhorar as propriedades mecânicas do revestimento, i.e., aderência,

ductilidade etc.

2.1.1. Variáveis de operação

As variáveis operacionais da soldagem SMAW de maneira geral são:

corrente de soldagem, velocidade de avanço e dimensões e revestimento do

eletrodo.

2.1.1.1. Corrente de soldagem

A corrente de soldagem é a variável que determina predominantemente a

geometria do cordão e a taxa de deposição de material de adição. Um aumento

nesse parâmetro proporciona um aumento direto e proporcional na taxa de

deposição, o que diz respeito também sobre a produtividade do processo. Em

contrapartida, a corrente e a velocidade de resfriamento são grandezas

inversamente proporcionais na soldagem SMAW, fator que limita a produtividade, já

que o resfriamento não pode ser muito rápido e nem lento demais. Ainda sobre

variáveis térmicas, uma corrente alta pode superaquecer a peça, fazendo com que

haja degradação da mesma.

A corrente também tem influência nas dimensões do cordão. Observa-se que

com o aumento da corrente, a largura do cordão e a penetração também aumentam.

Suas implicações sobre a produção são que dependendo do tipo de junção soldada,

espera-se obter uma junta de maior ou menor profundidade, então o operador deve

atentar a corrente mais adequada para o procedimento.

2.1.1.2. Velocidade de avanço

11

A velocidade do avanço exerce importante influência nas dimensões do

cordão, embora seu controle seja um tanto impreciso. A altura e largura do cordão

são inversamente proporcionais à velocidade de avanço. A energia de soldagem

pode ser reduzida em velocidades elevadas, mesmo com altas correntes, dessa

forma, uma solda realizada com maior velocidade de avanço pode compensar os

efeitos de uma solda em alta corrente.

2.1.1.3. Dimensões e revestimento do eletrodo.

O dimensionamento e o tipo de revestimento do eletrodo são fatores

limitantes da corrente que pode ser empregada sobre o eletrodo, levando em conta

que o diâmetro do eletrodo controla a densidade de corrente que pode passar

através dele.

A tabela 1 mostra alguns exemplos de faixa operacional de corrente para

alguns eletrodos de diferentes diâmetros.

Tabela 1: Tipo e faixa de corrente ilustrativa para diferentes eletrodos revestidos.Fonte: Departamento de Engenharia Metalúrgica e de materiais – UFMG, 2011.

12

2.2. MIG

O processo MIG (metal inert gas) (...)

utiliza como fonte de calor um arco elétrico

mantido entre um eletrodo nu consumível,

alimentado continuamente, e a peça a

soldar. A proteção da região de soldagem é

feita por um fluxo de gás inerte2.

Os equipamentos elementares de uma máquina de soldagem MIG (GMAW)

são os seguintes:

Tocha de soldagem;

Alimentador de arame;

Bobina de arame;

Gás de proteção;

Cilindro de gás; e

Cabos de potência.

Esquematizados na figura 3.

Figura 3: Esquematização dos componentes de soldagem MIG.Fonte: Instituto de Soldagem e Mecatrônica- UFSC, 2011.

2 Wainer, Emílio, et. al. Soldagem. Processos e Metalurgia. São Paulo: Edgard Blücher, 2000. p.99.

13

Dentro da soldagem MIG, os gases de proteção inertes geralmente usados

são Argônio e Hélio, e tem como função dar estabilidade ao arco elétrico, proteger a

poça de fusão e o metal de solda, proporcionar transferência iônica e de calor e

resfriar a poça fundida.

O arco elétrico formado tem a função de fundir o eletrodo consumível para

que este seja depositado sobre a junção a ser soldada. Entende-se arco elétrico

como “a descarga elétrica mantida através de um gás ionizado, iniciada por uma

quantidade de elétrons emitidos do eletrodo negativo aquecido e mantido pela

ionização térmica do gás aquecido”3.

2.2.1. Características elétricas de transferência

São basicamente 3 tipos de transferência metálica principais na soldagem

GMAW, são: transferência por curto circuito, globular e spray.

Um diagrama que correlaciona os parâmetros de voltagem e corrente com o

tipo de transferência metálica é mostrado na figura 4.

Figura 4: Influência dos parâmetros de soldagem na transferência metálica.Fonte: Pukasiewicz, 2011

2.2.1.1. Transferência por curto circuito

Este processo ocorre quando baixos valores de tensão para quaisquer gases

de proteção. A gota que se forma na extremidade do eletrodo toca a peça, que por

efeito de capilaridade, se aglomeram. Portanto esse tipo de transferência permite a

3 Udin, H; Funk, E. R. & Wolff, J. – Welding for Engineers; John Willey & Sons Inc., N. Y., 1954, p. 136-69. (Udin, Funk, & Wolff, 1954)

14

soldagem em qualquer posição. É recomendada para união de chapas finas devido

a baixa transferência de calor. A penetração não é muito grande e há grande

quantidade de respingo sobre a peça.

2.2.1.2. Transferência globular

Ocorre em baixas correntes em tensões mais elevadas do que a transferência

por curto circuito. A quantidade de calor colocada na peça por transferência globular

é intermediária as outras formas de transferência. Essa forma de transferência pode

gerar como defeitos: falta de penetração, falta de fusão e/ou excesso de reforço do

cordão (ASM, 1978). A gota fundida é deposta sobre a união por efeito da gravidade.

2.2.1.3. Transferência em spray

Dentre as transferências metálicas da soldagem MIG esta é a que possui

maior aporte térmico. Ocorre somente a elevadas correntes e tensões. A gota que

se forma na extremidade do eletrodo é lançada em direção ao metal base devido a

formação do campo magnético que o arco elétrico gera. Tem uma ótima estabilidade

e é adequado para solda de chapas grossas, devido a alta quantidade de calor

fornecida a peça.

2.3. Microestrutura da chapa de aço, ZTA e poça fundida

A microestrutura da união soldada é altamente influenciada pela transferência

de calor a que a peça é submetida, sendo assim de grande importância esse estudo

para avaliação das propriedades mecânicas do material, sendo os fatores mais

importantes (Wainer, Brandi, & Melo, 2000):

Aporte térmico;

Rendimento térmico do arco elétrico;

Distribuição de temperatura; e

Taxa de resfriamento.

O aporte térmico de uma solda é uma grandeza que relaciona a quantidade

de energia fornecida a uma unidade de comprimento do cordão de solda. Pode ser

equacionada segundo a equação (1).

H=η·V·Iv

(1)

Onde:

15

H é o aporte térmico [J/mm]

η é o rendimento do arco elétrico

V é a voltagem da corrente [V]

I é a intensidade da corrente [A]

v é a velocidade de solda [mm/s]

A eficiência do arco elétrico está relacionada à fração de energia que

realmente é usada para a execução da soldagem, tendo em vista que parte da

energia fornecida pelo arco se dissipa na forma de calor para o meio externo.

Uma soldagem de elevado aporte térmico faz com que a peça se aqueça

mais, acarretando em uma consequente diminuição na taxa de resfriamento e uma

prolongação da zona termicamente afetada (ZTA).

A figura 5 mostra as a formação da ZTA para uma liga de aço a partir do seu

gráfico de equilíbrio de fases.

Figura 5: Repartição térmica e diagrama de fases.Fonte: Pukasiewicz, 2011.

A região mais próxima à região da solda é a ZTAGG ou ZTA de granulação

grosseira, mostrada na figura 6. É a região mais crítica de uma peça soldada, pois

nessa região os grãos solidificaram de forma rápida, deixando essa região pouco

16

tenaz. É nessa região que geralmente ocorre fratura quando a peça é submetida a

tração.

Figura 6: ZTA de granulação grosseira.

Fonte: Pukasiewicz, 2011.

A medida que nos afastamos da região de ZTAGG e caminhamos para o

metal base, observamos que a granulação do metal passa a ser cada vez mais

refinada, como mostra a figura 7, devido a menor taxa de resfriamento.

Figura 7: Variação de granulação da peça soldada.Fonte: Pukasiewicz, 2011

17

Com o auxílio de um diagrama de resfriamento contínuo como da figura 8 é

possível calcular a taxa de resfriamento necessária para que não haja formação de

martensita na ZTA, e para que essa taxa de resfriamento seja alcançada, pode ser

planejada um pré-aquecimento da peça antes da soldagem, que pode ser calculada

através das equações (2), (3).

R=2 πλ(Tc−¿)2

H (2) para chapas grossas

R=2π λ ρCp( tH )2

(TC−T o)3 (3) para chapas finas

Onde:

R é a taxa de resfriamento desejada;

λ é a condutividade térmica do metal;

ρ é a densidade do metal;

Cp é o calor específico do metal;

t é a espessura da chapa;

H é o aporte térmico;

Tc é a temperatura crítica (a partir da qual ocorrerá mudança de fase); e

To é a temperatura inicial da chapa (pré-aquecimento);

18

Figura 8: Diagrama de resfriamento contínuo para uma liga de aço 4340.

Fonte: Scheid, 2011.

19

3. MATERIAIS E PROCEDIMENTOS

Para realização da prática foram adotados os seguintes materiais e

procedimentos.

3.1 MATERIAIS

-EPIs:

Máscara;

Luvas;

Avental;

Bota de couro;

Camisa de algodão.

- Para soldagem GMAW:

Fonte de fonte de energia (com saída de tensão constante regulável entre 15

e 50V);

Tocha de soldagem;

Fonte de gás;

Alimentador de arame;

Bobina de arame.

- Para soldagem eletrodo revestido:

Fonte de energia (ou máquina de soldagem);

Porta eletrodo;

Mesa;

Cabos de interligação;

Eletrodos Rutílicos;

Cabo terra;

Escova de aço;

Martelo.

20

- Para ensaio por liquido penetrante

Embutidora, número patrimonial 15900002

Baquelite

Liquido penetrante

Liquido revelador

- Para analise metalografica

Lixas

Polidora rotativa, número patrimonial 18900002

Liquido penetrante

Liquido revelador

- Outros materiais

Maquina de corte, número patrimonial 18500002

Álcool

Secador

3.2 PROCEDIMENTOOs procedimentos realizados foram basicamente três: A soldagem dos corpos

de prova, ensaio por liquido penetrante e por fim analise metalográfica.

3.2.1 Procedimento da soldagem

Primeiramente foram coletadas corpos de prova feitos de aço, e antes de

iniciar o processo de soldagem todos os integrantes da equipe vestiram seus EPIs.

Esse procedimento foi adotado tanto para soldagem do tipo eletrodo quanto MIG.

3.2.1.1 Soldagem eletrodo revestido

O equipamento para soldagem eletrodo revestido é mostrado na figura 15.

21

Figura 9: Equipamento para soldagem eletrodo.

Estabelecendo as chapas a serem soldadas, o eletrodo a ser utilizado e os

parâmetros de corrente, as placas foram posicionadas na mesa de solda, em

posição plana e o eletrodo, na sua parte não revestida, foi fixado no porta eletrodo,

conforme a figura 10.

22

Figura 10: Posicionamento do eletrodo no porta eletrodo.

Antes de iniciar o processo de soldagem foi realizado o procedimento de

ponteamento que consiste na realização de pontos de solda nos extremos da chapa.

Esse procedimento foi adotado para evitar desalinhamento ou empenamento das

chapas.

Com as chapas ponteadas foi iniciado a soldagem em linha reta, de

extremidade a extremidade da peça. Com o cordão de solda pronto foi retirado, com

ajuda do martelo e da escova de aço, a escória. O procedimento de solda foi

realizado do outro lado da chapa para garantir a boa fusão da solda.

Para os diferentes parâmetros de corrente o procedimento foi o mesmo.

3.2.1.2. Soldagem MIG

O equipamento para soldagem eletrodo revestido é mostrado na figura 11.

23

Figura 11: Equipamento para soldagem MIG.

Com os parâmetros de velocidade de avanço pré estabelecidos pelo

professor a soldagem GMAW foi realizada de três diferentes maneiras, Curto

circuito, globular e Spray, para poder comparar as características obtidas por cada

umas dessas técnicas, como penetração e largura do cordão, além dos tipos de

defeitos gerados.

24

Como no eletrodo, as chapas a serem soldadas foram posicionadas em uma

mesa, na posição plana e foi ajustado na maquina a velocidade de avanço do

cordão, amperagem e o tipo de solda realizado.

O primeiro parâmetro fixado foi soldagem por curto circuito. O ponteamento

foi realizado nas placas e em seguida a soldagem, feita em sentido reto. A soldagem

foi realizada nos dois lados da placa.

Em seguida foi fixado o parâmetro de soldagem Globular e após Spray, o

procedimento adotado foi o mesmo que para curto circuito.

A soldagem GMAW não gera escória, por isso não foi necessário a realização

da limpeza das soldas.

3.2.2 Procedimento do ensaio por liquido penetrante.

Os procedimentos as seguir foram realizados para todos os CP.

As placas soldadas foram cuidadosamente limpas, retirando as impurezas e

escórias. Após isso o liquido penetrante foi aplicado diretamente sobre as chapas

com lata de aerossol, foi aguardado aproximadamente 5 minutos para que o líquido

penetrasse na peça.

Então se efetuou a remoção do penetrante da superfície por meio de lavagem

em água corrente e a secagem das peças com auxilio de papel absorvente. Só

então foi aplicado o revelador, conforme mostra a figura 12 tomando sempre o

cuidado para não aplicar em excesso.

25

Figura 12: Analise da solda após aplicação de liquido penetrante..

3.2.3 Procedimento da analise metalográfica.

Realizado o procedimento de soldagem e o ensaio por líquido penetrante os

corpos de prova foram submetidos a analise metalográfica.

Esse ensaio consiste na preparação do CP para analise de sua

microestrutura e ZTA. O preparo do corpo de prova passa por diversas etapas para

se obter uma analise mais adequada. A primeira delas é o corte.

Primeiramente foi necessário realizar o corte da peça para poder realizar seu

embutimento. A chapa soldada é fixada nas morsas da máquina de corte e os bicos

de jato de fluido posicionados na região a ser cortada. A tampa da máquina foi

fechada e em seguida ligado o jato de fluído e o motor que inicia a rotação do disco

de corte. O movimento de avanço da lamina foi controlado através de uma alavanca

operada manualmente, aplicado a ela uma carga moderada até o corte do CP,

retornar o disco para posição inicial.

Realizado o corte o motor e o jato são desligados e por motivo de segurança

esperou que o disco parasse totalmente para abertura da tampa.

Soltar o corpo de prova dos fixadores.

Depois da região da solda cortada é realizado o embutimento da peça para

facilitar o manuseio do CP.

26

Posicionou se a peça na câmara de moldagem com a face que se quer

analisar em contato com o embolo inferior da maquina, baixado o embolo foi

adicionado com auxilio de um funil duas porções de uma resina fenólica, baquelite. A

câmara foi fechada e então acionada a maquina.

Foi aplicado uma pressão, que deveria ficar entre 100 e 150kgf/cm2.

Concluído o processo de cozimento do baquelite a pressão é aliviada e a amostra

retirada da câmara.

Quando resfriado a amostra, iniciou o processo de lixamento, para isso foram

utilizadas cinco lixas de diferentes granulometrias (220, 320, 400, 600 e 1200). O

lixamento foi realizado de maneira semiautomática pois contou com o auxilio de uma

lixadeira.

As lixas eram acopladas na lixadeira rotativa que recebia agua de uma

mangueira instalada para o resfriamento e limpeza da peça, conforme mostrado na

figura 13.

Figura 13: Lixamento da amostra

Essa etapa foi necessária para eliminar os riscos superficiais do CP, pra que

estes não interfiram na posterior analise microscópica, e preparar para o polimento.

Logo após passado por todas lixas numa ordem decrescente de abrasividade

a peça foi polida.

27

Um feltro instalado na mesma maquina de lixar foi utizado para realizar esse

processo final. Na primeira etapa do polimento foi utilizado alumina 0,3µ, adicionada

ao pano de polimento com auxilio de uma pissete e depois foi polida com alumina

0,1µ.

Depois do polimento o baquelite passou por um ataque químico. O CP foi

emergido em solução de ácido nítrico e álcool conhecido pelo nome comercial de

Nital. O ataque químico tem por finalidade a corrosão do metal para melhor

visualização dos contornos de grão e as diferentes fases na microestrutura. Porém

antes do ataque o CP deve estar perfeitamente limpo e seco, para isso o CP foi

lavado em agua corrente com detergente, aplicado álcool e secado através de um

jato de ar quente fornecido por um secador.

Após o preparo e tratamento do CP o mesmo foi posicionado primeiramente

na lupa, para uma analise de até 40 vezes. Foram tiradas fotos em diferentes lentes

de aumento para em seguida realizar leituras dos valores da ZTA, penetração,

Largura do cordão e os defeitos de soldagem. Depois de analisados pela lupa o CP

foi submetido a analise por microscópio de reflexão. Esse equipamento óptico serve

para análise da superfície da amostra através da reflexão da luz na superfície

contrastada quimicamente. Foram tirados fotografias para observar a formação dos

grãos.

28

4. RESULTADOS OBTIDOS E DISCUSSÃO

4.1. Eletrodo revestido

Das 3 amostras de solda por eletrodo revestido, o parâmetro que variou foi a

corrente para 80, 90 e 100A, lembrando que as correntes maiores são aquelas que

fornecem maior aporte térmico para a peça e uma consequente redução na taxa de

resfriamento.

4.1.1. Corrente de 80A

Para a soldagem da chapa de aço com corrente de 80A, o aporte térmico

cedido a peça foi relativamente pequeno comparado as outras amostras, sendo

assim é esperado que a ZTA dessa amostra tenha uma dimensão inferior as outras.

Uma foto ampliada que mostra a região da ZTA na região da união soldada é

vista na figura 14

Figura 14: Foto ampliada de uma união soldada em eletrodo revestido. Corrente de solda: 80A.

Observa-se nessa imagem que houve baixa penetração do material de adição

formando uma falha de dimensões de 1122.39µm por 4486µm, que poderia ser

corrigido com uma menor velocidade de soldagem.

29

A microestrutura formada por esse procedimento é mostrado na figura 15 a

seguir.

Figura 15: Microestrutura da região fundida e ZTA de união soldada emeletrodo revestido. Corrente de solda 80A.

Analisando a figura 15, pode se concluir que a taxa de solidificação foi um

tanto lenta, já que não houve orientação dos grãos na interface entre a região

fundida e a ZTA. Isso pode ser explicado pelo baixo aporte térmico fornecido pela

corrente de 80A.

As dimensões do cordão de solda e da ZTA são mostrados na tabela 2.

Tabela 2: Dimensões do cordão de solda e da ZTA para amostra de solda a eletrodo revestido a 80A.

Largura (µm) Profundidade (µm)Cordão de solda 7505,140 2011,084ZTA 9513,084 4487,793

Comparando a amostra obtida com a literatura, seria esperado que nesse

caso que a ZTA tivesse uma largura pequena, que pôde ser comprovado já que esta

não se afastou muito da região fundida.]

30

4.1.2. Corrente de 90A


cedido a peça intermediário quando comparado as outras amostras de mesmo

processo, sendo assim é esperado que a ZTA dessa amostra tenha uma dimensão

mediana em relação as outras.


vista na figura 16.

Figura 16: Fotografia ampliada de peça soldada por arco elétrico. Corrente de solda 90A.

Observa-se nessa imagem também houve baixa penetração do material de

adição formando uma falha de dimensões de 599,975 µm por 2107,86 µm, que

também poderia ser corrigido com uma menor velocidade de soldagem.


seguir.

31

Figura 17: Microestrutura da ZTA e da região fundidapara soldagem em eletrodo revestivdo. Corrente de solda 90A.

Analisando a figura 17, pode se concluir que houve solidificação mais rápida

da região fundida, já que houve orientação dos grãos na interface entre a região

fundida e a ZTA. Isso pode ser explicado pelo maior aporte térmico fornecido pela

corrente de 90A, quando comparado com corrente de 80A.


Tabela 3: Dimensões do cordão de solda e da ZTApara amostra de solda a eletrodo revestido a 90A.



caso que a ZTA tivesse uma largura maior, mas não ocorreu possivelmente devido a

uma maior velocidade de solda.

4.1.3. Corrente de 100A.


cedido a peça foi superior quando comparado as outras amostras de mesmo

32

processo, sendo assim é esperado que a ZTA dessa amostra tenha uma dimensão

superior em relação as outras.


vista na figura 18.

Figura 18: Fotografia ampliada da região soldada por processoeletrodo revestido. Corrente de solda 100A.

Observa-se nessa imagem também houve melhor penetração do material de

adição comparado com as outras duas correntes de solda, formando uma falha de

dimensões de 2164,991 µm por 649,2535 µm, que também poderia ser corrigido

com uma menor velocidade de soldagem.


seguir.

33

Figura 19: Microestrutura da ZTA para soldagemem eletrodo revestido. Corrente de solda 100A.

Analisando a figura 19, pode se concluir que houve solidificação mais rápida

da região fundida comparando com os outros parâmetros, já que os grãos formados

são mais finos que os outros parâmetros. Isso pode ser explicado pelo maior aporte

térmico fornecido pela corrente de 100A, quando comparado com as demais.


Tabela 4: Dimensões do cordão de solda e da ZTApara amostra de solda a eletrodo revestido a 100A.



caso a ZTA tivesse uma largura maior e uma melhor penetração, o que pôde ser

observado com os dados obtidos.

34

4.2. Soldagem MIG.

Das 3 amostras de soldagem GMAW, o parâmetro que variou foi a corrente e

voltagem de forma que tivessem 3 tipos diferentes de transferência metálica: por

curto circuito, globular e em spray, ordenadas em ordem crescente de aporte

térmico.

4.2.1. Transferência por curto circuito.

Para a soldagem da chapa de aço por transferência por curto circuito, o

aporte térmico cedido a peça foi o menor entre as outras amostras, que modo que é

esperado que a ZTA dessa amostra tenha uma dimensão inferior as outras.


vista na figura 20.

Figura 20: Fotografia ampliada da amostra de solda por transferência curto circuito, processo MIG.

Observa-se nessa imagem que houve melhor penetração do material de

adição comparando com as soldas feitas em eletrodo revestido, formando uma falha

de dimensões de 137,2435 µm por 474,1224 µm.

A microestrutura formada por esse procedimento é mostrado nas figuras 21 e

22 seguir.

35

A primeira mostra a formação da ZTAGG, região que sofreu resfriamento

mais rápido e possivelmente mais suscetível à fratura.

Figura 21: Microestrutura de ZTAGG de união soldadaem processo MIG em transferência por curto circuito.

A figura 22 mostra na região superior a interface entre a ZTA e o metal base,

onde os grãos tem orientação na direção da ZTA, evidenciando um resfriamento

mais lento.

36

Figura 22: Microestrutura de interface de ZTA e metal base de união soldada em processo MIG em transferência por curto circuito.


Tabela 5: Dimensões do cordão de solda e da ZTAde uma amostra soldada em curto circuito. Processo GMAW.



caso que a ZTA tivesse uma largura não elevada e que a solda tivesse mais

penetração do que as realizadas em eletrodo revestido, que pôde ser comprovado

com os dados obtidos.

4.1.2. Transferência globular.

Para a soldagem da chapa de aço por transferência glanular, o aporte térmico

cedido a peça foi o superior ao caso de transferência por curto circuito, de modo que

seria esperado que a ZTA dessa amostra tenha uma dimensão superior a esse

caso.

37


vista na figura 23.

Figura 23: Imagem ampliada de união soldada em processo MIG por transferência globular.

Observa-se nessa imagem que houve falta de fusão do metal base

comparando com as soldas feitas em eletrodo revestido, talvez causado por falta de

limpeza da superfície da peça ou por manipulação inadequada do eletrodo. Houve a

formação uma falha de dimensões de 2050,769 µm por 485,738 µm


25.

A figura 24 mostra a região termicamente afetada na qual sofreu resfriamento

rápido, evidenciado pela estrutura agulhada dos grãos.

38

Figura 24: Região termicamente afetada que sofreu resfriamento rápido.

A figura 25, a seguir, mostra a interface entre a região fundida e a ZTA,

mostrando que não houve continuidade da fusão do metal. A microestrutura da

região fundida mostra que a taxa de resfriamento foi elevada.

Figura 25: Interface entre região fundida e ZTA de uniãosoldada em processo MIG por transferência globular.


39

Tabela 6: Dimensões de cordão de solda e ZTApara união soldada em processo MIG por transferência globular.



caso que a ZTA tivesse uma largura mais elevada que no caso de transferência por

curto circuito e que o cordão de solda tivesse mais profundidade, porém não foi o

que houve, talvez pela falta de fusão do metal.

4.1.3. Transferência por spray.

Para a soldagem da chapa de aço por transferência por spray, o aporte

térmico cedido a peça foi o maior entre as outras amostras, que modo que é

esperado que a ZTA dessa amostra tenha uma dimensão superior as outras.


vista na figura 26.

Figura 26: Fotografia ampliada da amostra de solda por transferência por spray, processo MIG.

Observa-se nessa imagem que houve melhor penetração do material de

adição comparando com as soldas feitas em eletrodo revestido e as outras feitas por

MIG. Porém com um grande empenamento por parte das chapas devido a uma

40

delas chanfradas e a outra não, formando uma pequena falha de dimensões de

559,9649 µm por 267,8033 µm.


124 a seguir.

A figura 27 mostra a formação da ZTAGG, região que sofreu resfriamento de

maneira mais rápida, sendo mais suscetível a fratura.

Figura 27: Microestrutura de ZTAGG de união soldada em processo MIG em transferência por spray.

A figura 28 mostra a região de ZTA de granulação fina por parte da

transferência por spray, onde os grãos sofreram um resfriamento pouco mais lento.

41

Figura 28: Microestrutura da ZTAGF em processo MIG em transferência por spray.


Tabela 7: Dimensões do cordão de solda e da ZTAde uma amostra soldada em spray. Processo GMAW.

Largura (µm) Profundidade (µm)Cordão de solda 7978,374 827,743ZTA 1113,401 Ultrapassou a peça


caso que a ZTA tivesse uma largura mais elevada do que no casos anteriores e que

o cordão de solda tivesse mais profundidade porém não foi o que houve, talvez pelo

fato da peça ter sido soldada com velocidade maior.

42

5. CONCLUSÃO

Durante as soldagens realizadas, seria esperado que o aumento de aporte

térmico ocasionasse uma maior penetração do cordão de solda e uma ZTA de

dimensões maiores, embora tenha acontecido na maior parte dos casos, nem

sempre isso se ocorreu, possivelmente por causa da variação de outros parâmetros

como velocidade e técnica de soldagem. Para uma análise mais adequada seria

ideal que esses parâmetros fossem pré-estabelecidos anteriormente, para uma

melhor comparação.

43

6. REFERÊNCIAS

ASM. (1978). Welding Handbook (7ª ed., Vol. 2).

Scheid. Diagramas de Resfriamento Contínuo. Disponível em <ftp://ftp.demec.ufpr.br/disciplinas/TM242-B/Diagramas%20de%20Resfriamento%20Cont%EDnuo.pdf> Acesso em 08 de dezembro de 2011.

Silva, R. H. Desenvolvimento da soldagem mig/mag em transferência metálica por curto-circuito com controle de corrente para aplicação em passes de raiz. Disponível em Labsolda: <http://www.labsolda.ufsc.br/projetos/projetos_atuais/mig_mag_cc.php>. Acesso em 07 de dezembro de 2011,

Pukasiewicz, A. Análise de produtos soldados - Eficiência de soldagem/Transferencia de calor. Apresentação de slides. Ponta Grossa, 2011.

Pukasiewicz, A. Metalurgia da Soldagem - Soldagem em aços. Apresentação de slides. Ponta Grossa, 2011.

Pukasiewicz, A. Processos de Soldagem - Soldagem GMAW - MIG/MAG. Apresentação de slides. Ponta Grossa, 2011.

Udin, H., Funk, E. R., & Wolff, J. Welding for Engineers. New York, 1954. John Willey & Sons Inc.

UFMG, Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Técnica Operatória da Soldagem SMAW. Disponível em <http://www.demet.ufmg.br/grad/disciplinas/emt019/pratica_smaw.pdf>. Acesso em 07 de dezembro de 2011.

Universo da Soldagem. Soldagem por Eletrodo Revestido (SMAW – SHIELDED METAL ARC WELDING). Disponível em Universo da Soldagem: <http://universodasoldagem.wordpress.com/2010/01/22/soldagem-por-eletrodo-revestido-smaw-shielded-metal-arc-welding/>. Acesso em 07 de 12 de 2011.

Wainer, E., Brandi, S. D., & Melo, F. D.. Soldagem, Processos e Metalurgia. São Paulo: 2000. Edgard Blücher LTDA.

http://www.labsolda.ufsc.br/projetos/projetos_atuais/mig_mag_cc.php

relatório soldagem

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