MAIS UM PASSO PARA A OTIMIZAÇÃO DO PROCESSO DE CORTE POR
PLASMA ATRAVÉS DO ESTUDO DA QUALIDADE SUPERFICIAL DE
CORTE DO AÇO 1045
Wanderley Xavier Pereira
Sebastião Carlos da Costa e-mail: [email protected]
Universidade Federal de Itajubá-UNIFEI- Av BPS, 1303 CEP 37500-000
Resumo: O processo de corte por plasma a ar comprimido tem sido um dos processos de mais
utilizados dentre os processos de corte térmico aplicados aos materiais ferrosos, principalmente
para espessuras inferiores a 25 mm. A despeito de suas vantagens a utilização deste processo
normalmente gera defeitos superficiais de inclinação da superfície cortada (ortogonalidade)
necessitando muitas vezes de retrabalho. Tais operações têm suas complicações em função dos
efeitos metalúrgicos ocasionados na formação da zona termicamente afetada (ZTA) pela grande
geração de calor na superfície. Desta forma, este trabalho objetiva estudar a determinação de
uma relação ótima das principais variáveis do Processo de Corte Por Plasma a Ar Comprimido
(Pressão, Corrente, Velocidade e Distância do bocal a peça) no corte do aço SAE 1045. Sendo
analisado fatores Metalúrgicos no que tange a extensão da zona termicamente afetada (ZTA, e
também os efeitos Geométricos, abordando os erros de forma,ortogonalidade e acabamento
superficial, como mais um passo em direção a melhoria da qualidade na utilização do processo.
Palavras-chave: Corte por plasma; Qualidade superficial de corte; Efeitos metalúrgicos de corte
1. INTRODUÇÃO
O processo de corte por plasma se destaca dentre os processos térmicos por apresentar uma alta
qualidade associada a uma boa produtividade. No sentido de melhor adequar o processo às novas
utilizações evitando retrabalhos posteriores as operações de corte, pesquisas tem sido realizadas no
sentido de melhor caracterizar a influência das variáveis do processo, associadas à qualidade de
corte no que tange, principalmente, aos efeitos geométricos e metalúrgicos da superfície cortada.
Com relação aos efeitos geométricos, vários fatores têm sido analisados como, por exemplo, a
ortogonalidade da superfície de corte, o acabamento superficial, a perda de material e a formação de
escória. Dentre os trabalhos relacionados a estes aspectos destacam-se os descritos por Harris
(1987), Matsumoto (1988), Manohar (1994), Mont’Alvão(1997). Sob o ponto de vista metalúrgico
normalmente as análises se concentram nos efeitos oriundos da zona termicamente afetada (ZTA)
caracterizados pelo nível de dureza, formação de trincas, bem como nos efeitos térmicos sobre as
peças cortadas, tais como, deformações térmicas e tensões residuais como descritos por Mawson
(1983), Harris(1987), Matsumoto(1988) e Manohar (1994). Os aspectos superficiais da zona de
corte, com aqueles relacionados às oxidações superficiais sob diferentes tipos de gases de plasma
aplicados a diferentes materiais, também se revestem de grande importância no desenvolvimento do
processo sendo encontrado informações em trabalhos de Mawson (1983) e Manohar (1994).
Mais recentemente, o corte por plasma a ar comprimido tem sido utilizado em larga escala no
ambiente industrial, principalmente para espessuras inferiores a 25mm, em função de menores
custos de equipamentos e do fator operacional do processo. Entretanto, de uma maneira geral, a
qualidade de corte auferida por este processo é inferior à obtida pelo processo
convencional de plasma, principalmente aquelas relacionadas a inclinação da superfície cortada
além de uma maior rugosidade. Para uma melhor utilização deste processo, esforços tem sido feitos
no sentido de obter, dentro de sua faixa de utilização, uma qualidade de corte.Para isto um melhor
conhecimento da influência de suas variáveis na qualidade final do corte se torna necessário, tanto
sob o ponto de vista dos fatores geométricos como dos fatores metalúrgicos, sendo este o objetivo
central deste trabalho.
1.1. Corte por Plasma e os Parâmetros de Análise
O corte por plasma é um processo que emprega um plasma gasoso (gás ionizado) produzido por
um arco elétrico confinado em um pequeno orifício calibrado (Benedict, 1987). O calor gerado
pelo plasma permite obter temperaturas da ordem de 50.000 °C concentradas em regiões muito
reduzidas, podendo desta forma fundir e cortar materiais metálicos, cuja a temperatura de fusão seja
elevada, já que o metal fundido é expulso pela energia cinética do jato de gás que se desloca a
velocidades supersônicas. Em resumo, o processo de corte por plasma envolve corte por fusão
associado a energia cinética do gás (Lindberg,1990; Weller et al, 1984). Dentre as variações deste
processo tais como,Corte por Duplo Fluxo de Plasma, Corte por Plasma com Proteção de Água,
Corte por Plasma com Injeção de Água, Corte por Plasma a Ar Comprimido, sendo que o último é
o alvo de análise deste trabalho e que este se difere dos demais por utilizar ar comprimido como
gás de proteção e nitrogênio puro ou uma mistura de nitrogênio mais oxigênio (80% de N2 - 20% de
O2) como gás do plasma. A figura 1.1 apresenta de forma esquemática os equipamentos típicos de
uma unidade de corte por plasma.
Figura1.1: (a)Esquema do equipamento corte por plasma Ar Comprimido; (b) Tocha.
Neste processo de corte por ar comprimido, muitas variáveis influenciam no processo e,
conseqüentemente, na qualidade final da superfície cortada. Como fatores principais de qualidade
de corte destacam-se, para este processo, a ortogonalidade gerada na superfície, bem como a
extensão e nível de dureza da zona termicamente afetada (ZTA). A ortogonalidade, normalmente,
surge em função do movimento helicoidal do gás de plasma gerando, em conseqüência inclinações
em ambas as superfícies cortadas. Dependendo do movimento da tocha, observa-se que um dos
lados do corte apresenta menor inclinação que o outro, sendo o primeiro considerado como
superfície de trabalho e outro como refugo (Benedict, 1987). Com relação a ZTA, a mesma surge
em função da grande imposição de calor e seu nível de endurecimento será função das
transformações metalúrgicas oriundas das variáveis utilizadas. As variáveis influentes na qualidade
do Processo de Corte por Plasma a Ar Comprimido, passíveis de controle, analisadas neste trabalho
são: distância do bico de corte à peça; velocidade de corte; corrente e pressão do gás. Os demais
parâmetro (material, tipo de sistema, características do sistema). Como técnica de análise utilizouse a ferramenta projeto e análise de experimentos que, segundo Neto et,al.(1995), possibilita um
número reduzido de experimentos com um número máximo de informações sobre os efeitos da
combinação de variáveis significativas controláveis de um dado processo sobre determinada(s)
resposta(s) de interesse. Tal técnica permite identificar o efeito de determinados fatores (variáveis
de entrada) em uma superfície de resposta, dentro de uma região de contorno pré-estabelecida,
utilizando um número reduzido de experimentos. Muitas das vantagens relativas desta técnica,
aplicadas a otimização de processos tem sido largamente discutidas na literatura nos mais diversos
campos da engenharia, como por exemplo, na usinagem, ,materiais, soldagem entre outros. De
destaque vale mencionar os trabalhos de Guanaraj et.al(2000) e Antony(2000).
2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
De acordo com o mencionado, o processo estudado apresenta 4 variáveis controláveis que
podem influenciar na perda de material durante o corte. O projeto de experimento adotado foi um
planejamento fatorial do tipo 24 - 1 ; um planejamento fatorial fracionado que permite a redução de
16 para 8 ensaios (condições experimentais) diferentes. Com o objetivo de determinar a
significância estatística dos valores encontrados para os efeitos das variáveis e os efeitos de suas
interações, o experimento foi repetido (replicado) por mais uma vez.
Os níveis das varáveis foram escolhidos em função de indicações do fabricante do equipamento
de corte (Plasmarc), de resultados obtidos por Mont’alvão (1997) e de alguns testes preliminares
realizados. Definiu-se os seguintes níveis para as variáveis, apresentados na tabela 1.
Fator
Tabela 1: Variáveis e seus níveis
Nível inferior (-)
Nível superior (+)
Distância (A)
3.0mm
4.5mm
Pressão (B)
5.3 kgf/cm2
7.1 kgf/cm2
Corrente (C)
62.5 A
70 A
Velocidade (D)
12.4 cm/min
23.1 cm/min
Antes de se iniciar a experimentação alguns preparativos foram necessários como: corte dos
corpos de prova e identificação através de tipagem; elaboração de planilhas para a coleta dos dados;
obtenção dos; ajuste e nivelamento da mesa de corte; ajuste e nivelamento do bico de corte; aferição
da velocidade do carinho de corte e confecção de dois calços, um de 3,5 mm e outro de 4,5 mm que
permitiram manter a distância entre o bico de corte e a peça o mais próximo possível destes valores.
A bancada de ensaio foi composta dos seguintes equipamentos que podem ser identificados na
figura 2.1. Foi utilizado uma fonte com capacidade para cortes de até 25 mm de espessura. Os
corpos de prova foram definidos nas dimensões 50 mm de largura, 100 mm de comprimento e 15,9
mm de espessura, sendo que os cortes para testes foram realizados ao longo comprimento. Foram
utilizadas chapas de aço ABNT 1045 com o objetivo de permitir uma melhor caracterização da
influência metalúrgica no corte e permitir comparações com outros trabalhos realizados por
Mont’Alvão(1997) para aços ABNT 1020.
Os experimentos realizados foram delineados de acordo com a matriz de planejamento da
experimentação gerada por um “software comercial” e mostrada na tabela (2) A coluna execução é
subdividida em duas colunas (primeira e segunda experimentação) e indica a ordem de execução
dos ensaios. A coluna ensaio, refere-se a cada uma das 8 diferentes condições experimentais
geradas pela matriz de planejamento. O sinal + significa que a variável se encontra no nível
superior e o sinal - que se encontra no nível inferior (tabela 1). Como a condição inicial do primeiro
ensaio não é igual a condição do último, resolveu-se dividir os ensaios em três blocos de 8 ensaios,
de tal modo que fosse possível identificar diferenças nos resultados obtidos. Cada bloco é uma
repetição. O ensaio número 1 foi quarto a ser executado na primeira vez, o sétimo na segunda vez.
Os sinais da variável distância são definidos pelo resultado da multiplicação das variáveis pressão,
corrente e velocidade, em seus respectivos níveis.
Figura2.1:Bancada de ensaios.
Após o corte, as superfícies foram analisadas sob o ponto de vista geométricas e metalúrgicos.
Como critério de avaliação das condições geométricas das superfícies cortadas foi considerada a
ortogonalidade. O procedimento para investigação desta ortogonalidade de deu primeiramente com
a usinagem de duas faces perpendiculares dos corpos de prova. Posteriormente com o auxílio de
um goniômetro mediu-se a inclinação da face cortada em relação à outra adjacente, nos três pontos,
a partir da extremidade inicial das amostras 20, 50 e 80 mm conforme mostrado na figura2.2.
Figura2.2:
Ilustração do
esquema de medição da ortogonalidade.
Para a avaliação da ZTA cada corpo de prova foi seccionado a frio a 10 mm da extremidade
final para a retirada de uma área transversal. Após esses procedimentos as amostras foram
embutidas, preparadas (lixadas e polidas) e atacadas com nital a 2%. A seguir a superfície atacada
foi fotografada com uma câmara digital sendo, a área termicamente afetada, determinada com
auxílio do software Auto CAD-14 com a ferramenta polilyne (figura 2.3).
Figura 2.3:foto de um CP sem e com demarcação da polilyne.
Para uma melhor caracterização da micro dureza na superfície cortada foram feitas impressões,
separadas uma da outra. As mesmas foram repetidas para cinco profundidades, cuja localização dos
pontos a partir da extremidade foi de 0,25 mm para o primeiro de 0,5 mm para o segundo e depois
com incremento de 0,5 mm até a profundidade de 2,0 mm, conforme mostrado na figura 2.4.
Figura 2.4:medições de dureza ao longo da ZTA.
3.RESULTADOS OBTIDOS
A tabela 2 mostra a seqüência de execução dos experimentos, os ensaios realizados e os
resultados obtidos, nos dois blocos de experimentos, para a ortogonalidade, a área e dureza da ZTA.
É importante destacar que tanto para os valores de ortogonalidade quanto os de dureza são
apresentados como sendo os valores médios obtidos de acordo com as metodologias mostradas nas
figuras (2.2) e (2.4).
Execução
3-(1.1) 6-(2.1)
7-(1.2) 8-(2.2)
8-(1.3) 7-(2.3)
1-(1.4) 3-(2.4)
2-(1.5) 4-(2.5)
4-(1.6) 2-(2.6)
5-(1.7) 1-(2.7)
6-(1.8) 5-(2.5)
Tabela 2: Matriz de planejamento da experimentação.
Ensaio
Resultados Obtidos
A
B
C
D ortogonalidade
área ZTA
Dureza ZTA
cm/mi
°
mm2
mm kgf/cm2 Amp
Hv
n
3.17 2.17 23.23 23.38
288
284
+
+
1.30 2.06 25.12 26.12
302
295
+
+
2.34 2.06 25.83 25.79
302
290
+
+
3.72 4.25 25.33 23.84
315
295
+
+
2.67 2.20 27.88 28.59
322
341
+
+
3.58 3.80 24.54 24.24
301
309
+
+
3.83 3.50 26.93 26.59
309
306
+
+
+
+
2.55 3.20 21.09 23.04
335
320
Para a análise dos resultados utilizou-se um “software” comercial, considerando-se um nível de
significância (α) igual a 5 %, sendo portanto a confiabilidade dos resultados de 95%. Tomou-se,
também, o cuidado de estudar o tamanho necessário da amostra (n) para que se garantisse que os
valores estimados para média e variância estivessem dentro do nível de confiabilidade estipulado.
Este estudo foi realizado através da equação apresentada por Dally (1993) a qual indica o uso da
distribuição t de Student.
A tabela 3 mostra os efeitos principais obtidos para o experimento, considerando as interações
de até 2a ordem. Para o cálculo do erro experimental foi utilizado o método da variância . Após
calculado os efeitos principais e de interações, bem como o erro experimental deve-se, então,
realizar o teste de significância dos efeitos. Multiplicando-se o erro padrão pelo erro experimental
dos efeitos, obtém-se, assim, o intervalo de confiança do experimento. Através deste é possível
identificar os fatores significativos do processo, sendo que na tabela 3 os mesmos estão
identificados com um asterisco.
Tabela 3: Estimativa dos efeitos para ortogonalidade, micro dureza, e ZTA com seus
respectivos erros padrão e com 14 graus de liberdade.
Efeitos
Fatores
Média
ortogonalidade
2,9 +/- 0,110534
Extensão da ZTA
25,0962 +/- 0,182005
Micro Dureza
307,27 +/- 2,24081
Distância (A)
0,315 +/- 0,221069
*-1,8625 +/- 0,36401
3,8173 +/- 4,48173
(B)
*0,5625 +/- 0,221069
-0,5825 +/- 0,36401
3,7625 +/- 4,48173
Corrente (C)
*0,5325 +/- 0,221069
0,5325 +/- 0,36401
*21,345 +/- 4,48173
Velocidade(D)
*-1,205 +/- 0,221069
0,6725 +/- 0,36401
*12,705 +/- 4,48173
AB
0,1825 +/- 0,221069
*-1,0975 +/-0,36401
10,46 +/- 4,48173
AC
-0,0825 +/- 0,221069
*-2,4075 +/- 0,36401
-7,1775 +/- 4,48173
BC
-0,355 +/- 0,221069
*-1,3175 +/- 0,36401
-4,3525 +/- 4,48173
Erro padrão
2,36531 (7g.l.)
2,36531 (7g.l.)
2,36531 (7g.l.)
Significância
+/-0,523
+/-0,8610
+/-10,5729
Pressão
3.1 Análise do efeito do Corte na Ortogonalidade
Dos resultados da tabela 3 verifica-se que a variável velocidade de corte (D) é a mais
significativa. A seguir a pressão (B) e a corrente (C) também se mostraram significativos. Observase que nenhuma das interações apresentaram resultados significativos.
A figura 3.1 mostra os efeitos principais das variáveis em estudo relativas a ortogonalidade do
corte. A linhas verticais, dos gráficos, apresentam a dispersão das respostas para cada nível
estudado das respectivas variáveis de entrada.
Observa-se da figura 3.1 que o aumento dos níveis distância tocha-peça, pressão do gás e
corrente aumenta o valor numérico da superfície de resposta, o que significa um distanciamento do
ponto ótimo para a ortogonalidade, que foi considerado de 0 graus. O oposto ocorre com a
velocidade de corte sendo que um acréscimo em seu valor permite reduzir o valor numérico da
superfície de resposta, aproximando de um valor ótimo o corte obtido. A provável explicação para
a influência mais significativa da velocidade de corte é o fato da concentração excessiva de calor
associado ao modo de alimentação helicoidal do gás gerando uma transferência mais efetiva de
energia ao bordo do corte, quando a velocidade é pequena. Com o aumento desta velocidade com
certeza haverá uma melhor distribuição desta energia, diminuindo, provavelmente, a atuação da
pressão do gás na formação do ângulo de inclinação conduzido a obtenção de melhores efeitos na
seção cortada. Vale ressaltar que tais resultados correspondem apenas a superfície de contorno
estudada. Portanto, poderia se considerar que em termos de ortogonalidade superficial do corte a
melhor condição é gerada pela manutenção dos parâmetros distância tocha-peça, pressão do gás e
corrente no nível inferior (-) e a velocidade de corte no nível superior (+)
Figura 3.1: Gráficos dos efeitos principais para a ortogonalidade.
3.2 Interpretação dos Resultados do Efeito do Corte sobre a Extensão da ZTA.
Pelos resultados mostrados na tabela 3, o fator distância e suas interações com a pressão do
gás, corrente e velocidade de corte se mostraram significativos. A interação distância x corrente
(AC) se mostrou a mais significativa, seguida do fator distância, da interação distância x pressão
(AB) sucessivamente. Com relação ao fator distancia tocha-peça (A) nota-se pela influência dos
efeitos, (figura 3.3), que o aumento em seu nível dentro da superfície de contorno estudada (3,0 mm
a 4,5 mm) reduz, em conseqüência o valor numérico da resposta, que significa uma aproximação do
valor ótimo para a extensão da ZTA. A explicação para tal pode-se basear no fato que a arco
formado a partir da tocha assume um formato cônico, possuindo um comprimento ótimo de corte.
Tal comprimento, provavelmente, se situa dentro da superfície de contorno estudada. Entretanto, o
aumento excessivo da distância tocha-peça conduziria, com certeza, a partir de um nível superior a
4,5 mm o aumento da extensão da ZTA, provocando um espalhamento do arco e diminuindo a ação
efetiva de corte.
Figura 3.2: Gráficos dos efeitos principais para a extensão da ZTA.
Com relação às interações entre a distância e os outros fatores, observa-se na tabela 3 que mais
significativa foi a interação da distância com a corrente AC (figura 3.3). Através da eliminação de
efeitos não significativos é possível verificar que melhores resultados para o processo em questão
são obtidos para utilizações do fator distância e corrente em seus níveis máximos. Seguindo a
mesma forma de análise, das interações significativas AB e AD, as menores ZTA’s geradas são
obtidas com pressão, velocidades e distância bico-peça em seus níveis superiores. É interessante
observar que os fatores corrente e velocidade estão diretamente relacionados a energia imposta a
peça de trabalho. No caso da corrente, é de se esperar que um aumento em seu nível conduz a um
aumento do nível de energia imposto à peça e, em conseqüência, a uma maior extensão da ZTA. Os
resultados gerados mostraram o oposto. O que deve ocorrer é que no caso da distância e da pressão
serem mantidos em seus níveis máximos, provavelmente a ação dos gases de expulsão deve gerar
um resfriamento do arco cortante e provavelmente uma redução do nível de energia imposta.
Entretanto, tal suposição mereceria um estudo mais detalhado. No caso da velocidade, um aumento
de seu nível reduz a energia imposta à peça, gerando uma diminuição na extensão da ZTA
formada, como era de se esperar.
Baseado nestes resultados pode-se perceber que a menor extensão da ZTA pode ser obtida com
a manutenção da distância tocha-peça, corrente, velocidade e pressão do gás em seus níveis
máximos.
Figura 3.3:
Resposta
estimada para a interação distancia*
corrente na extensão da.ZTA
3.3 Interpretação dos Efeitos do Corte na Dureza Média
Nota-se dos resultados obtidos na tabela 3 que o fator corrente destaca como o mais
representativo, e um aumento do seu nível gerou, em conseqüência, uma elevação no valor da
dureza média da ZTA, distanciando assim de um corte de melhor qualidade sob o ponto de vista
metalúrgico. Observa-se, também, que o fator velocidade de corte se mostrou significativo, porém
em menor importância que o fator corrente. O acréscimo da velocidade de conduz a um aumento de
dureza da ZTA. Entre as interações, não houve efeitos significativos para a dureza da ZTA
Observa-se da figura 3.4 que a pressão é mais sensível do que a distância tocha-peça. Desta
forma, parece ser mais prudente a utilização da pressão do gás em seu nível mínimo associado a
uma maior distância (A), muito embora a distância apresente pouca influência na variação do nível
de dureza.
Baseado nestes resultados, pode-se perceber que a menor alteração de dureza da ZTA pode ser
obtida com a manutenção da corrente, velocidade e pressão do gás em seus níveis inferiores e
distância em seu nível superior.
Figura 3.4: Gráficos dos efeitos principais para a dureza da ZTA.
4.CONCLUSÕES
Com base nos resultados obtidos e analisados, é possível através da análise da influência dos
parâmetros melhorar o nível de qualidade das superfícies geradas. As condições para a melhoria
de ortogonalidade, extensão e dureza de ZTA foram estabelecidas. Entretanto não parece ser
possível, em função da influência dos parâmetros, gerar uma condição única de ajuste dos
parâmetros que permitisse obter um corte perfeito, caracterizado por uma menor ortogonalidade
superficial, associada a uma pequena extensão de ZTA e com um nível mínimo de endurecimento.
Pode-se, entretanto, aproximar-se de uma solução ideal. Em termos de qualidade de corte, a
superfície de resposta ortogonalidade, para o material em estudo, parece ser a mais importante, no
tocante a critério de aceitação no ambiente industrial, segundo, pois quanto maior esta resposta,
maior seria o volume de material a ser removido em uma operação de usinagem posterior, e
também que, os diferentes níveis de endurecimento obtidos não levariam a alterações significativas
nas respostas de usinagem Pereira (2000). Dentre os parâmetros influentes na ortogonalidade a
velocidade de corte se mostrou como o mais significativo.Como para a extensão da ZTA se
observou uma tendência oposta de comportamento dos parâmetros daquela observada para a
ortogonalidade. Pode-se concluir que, de acordo com a superfície de contorno analisada neste
trabalho, as melhores condições para o corte são aquelas geradas pela utilização dos parâmetros
corrente, pressão do gás e distância mantidos em seus níveis inferiores e a velocidade de corte em
seu nível superior. Esta regulagem dos parâmetros permitiu gerar um corte com uma menor
ortogonalidade associada a uma maior extensão da ZTA, porém com um nível de endurecimento
menor.
5.LISTA DE REFERÊNCIAS
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Design: a Case Study”, International Journal of production Research, vol.38 n°12,pp.2607-2618
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Mestrado”, EFEI, Itajubá.
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WELLER, EJ - HAAVISTO, M., “Nontraditional Machining Processes”, Society of Manufacturing
Engineers,
1984.
ONE MORE STEP FOR THE AIR PLASMA CUTTING PROCESS
OPTIMISATION THOUGH THE STUDY OF THE CUT SURFACE
QUALITY OF 1045 STEEL
Wanderley Xavier Pereira
Sebastião Carlos da Costa
Universidade Federal de Itajubá-UNIFEI- Av BPS, 1303 CEP 37500-000
Abstract.
In this work the effect of cutting speed, stand off, gas pressure and current on the assessment of
cut quality applied to plates of SAE 1045 steel using an Air Plasma Cutting Process were
evaluated. To reach the objectives the study was divided in two parts. In the first one a technique
based on Design of Experiments was used to assess the effects of these variables on the angle of the
cut face from the vertical, width and the hardness level of the Heat-Affected Zone (ZTA).
The results allowed to determine the best combination of parameters level in order to optimise the
response values. From the point of view of the angle of de cut face the best condition was obtained
from the use of current, gas pressure and standoff on the minimum level and cutting speed on the
maximum level. For the HAZ extension, the use of all parameters on its maximum level allowed to
obtain the best results. Meanwhile, the minimum hardness average level was obtained by use o all
parameters on its minimum level.
Keywords: Air plasma cutting, Cut surface quality, metallurgical effects.