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Soldagem (Parte 2)Soldagem (Parte 2)

Professor: Tiago de Sousa AntoninoProfessor: Tiago de Sousa Antonino

Metalurgia da Metalurgia da SoldagemSoldagem

ÍndiceÍndiceRevisão da Metalurgia do Aço

Transformações no Equilíbrio (Fe-Fe3C)

Transformações Isotérmicas (TTT)Transformações em Resfriamento Contínuo (TRC)Aspectos Térmicos da Soldagem Energia de Soldagem Ciclos Térmicos Repartições TérmicasZona Fundida e as Transformações

Associadas Reações Químicas Absorção de Gases Diluição

Zona Termicamente Afetada e Transformações AssociadasEpitaxiaCrescimento de GrãoSegregaçãoDefeitos Produzidos Durante a

SoldagemFragilização por HidrogênioFissuração a QuenteTensões Residuais

Aspectos Térmicos da Aspectos Térmicos da SoldagemSoldagemEnergia de Soldagem

v

VIE (Energia por unidade de comprimento)

η → Eficiência TérmicaV → Tensão [ Volts ]I → Corrente [ amperes ]v → Velocidade do Cordão [m/s]

0A

VIE (Energia por unidade de área)

A0 → Área varrida [m2/s]

Processo Rendimento Térmico (η)

Arco Submerso (SAW) 0,85 – 0,98

MIG/MAG (GMAW) 0,75 – 0,95

Eletrodo Revestido (SMAW) 0,70 – 0,90

TIG (CC-) (GTAW) 0,50 – 0,80

TIG (CC+) (GTAW) 0,20 – 0,50

Laser (LBW) 0,005 – 0,70

Rendimento térmico para alguns processos de soldagem.

Ciclo Térmico

Representação esquemática de um ciclo térmico de soldagem.

Tc – Temperatura crítica, acima do qual acorre algum fenômeno indesejável ( exemplo: crescimento de grão.

tc – Tempo no qual o material, naquele ponto, permanece numa temperatura acima de Tc.

Velocidade de Resfriamento (ϕ) - Este parâmetro é importante na determinação da microestrutura em materiais como os aços estruturais comuns, que podem sofrer transformações de fase durante o resfriamento. Em uma dada temperatura, a velocidade de resfriamento é dada pela inclinação da curva de ciclo térmico nesta temperatura.

Φ800 – 500 – Velocidade média no intervalo de temperatura de 800 a 500°C.

Δt85 – Intervalo de tempo no qual o material (ponto) permanece entre

as temperaturas 800 e 500°C.

Repartição Térmica

Curva de repartição térmica. H1 e H2 → Energia de soldagem.

Parâmetros que Influenciam Parâmetros que Influenciam os Ciclos Térmicos os Ciclos Térmicos Condutividade Térmica da Peça: Materiais de

menor condutividade térmica dissipam o calor por condução mais lentamente, tendendo a apresentar gradientes térmicos mais abruptos no aquecimento e menores velocidades de resfriamento. Nestes materiais, a energia térmica é melhor

aproveitada para a fusão localizada necessária à soldagem.

Por outro lado, materiais de elevada condutividade térmica, como o cobre e o alumínio, dissipam rapidamente o calor, dificultando a fusão localizada e exigindo, em geral, fontes de calor mais intensas ou, em certos casos, a utilização de pré-aquecimento para a obtenção de uma fusão adequada.

Espessura da Junta: Para uma mesma condição de soldagem, uma junta de maior espessura permite um escoamento mais fácil do calor por condução. Assim, quanto mais espessa a junta, mais rapidamente

esta tenderá a se resfriar durante a soldagem. Geometria da Junta: É outro fator que influencia a

velocidade de resfriamento de uma solda de forma importante. Por exemplo, esta velocidade será maior na soldagem

de juntas em T do que em juntas de topo, quando as variáveis do processo, inclusive a espessura dos componentes da junta, forem semelhantes.

Novamente, uma maior facilidade para o escoamento de calor por condução é a explicação para esta tendência.

Energia de Soldagem: A velocidade de resfriamento da solda tende a diminuir e a repartição térmica a ficar mais aberta com um aumento na energia de soldagem.

Temperatura de Pré-aquecimento: Define-se, como temperatura de pré-aquecimento, a temperatura inicial em que toda a peça ou a parte desta onde a solda será realizada é colocada antes do inicio da operação.Como a energia de soldagem, a

utilização de pré-aquecimento causa uma diminuição na velocidade de resfriamento.

Considerações FinaisConsiderações FinaisTp e ϕ800-500°C dependem das propriedades

físicas do material;Se E cresce a Tp também cresce;Tp diminui se x cresce;Φ800-500°C = f(T0), se T0 cresce, Φ800-500°C

diminui;Se a espessura aumenta Φ800-500°C aumenta.

Parâmetro Velocidade de Resfriamento

Tempo de Permanência a alta

temperatura

Condutividade (↑) ↑ ↓Espessura (↑) ↑ ↓

Temperatura Inicial (↑)

↓ ↑

Energia de Soldagem (↑)

↓ ↑