AVALIAÇÃO DA SOLDABILIDADE DE AÇO DOMEX 700 MC COM
PROCESSO MAG AUTOMÁTICO
Tarly Iselino Amorim Wengrat
Acadêmico do curso de Engenharia Mecânica da Universidade de Passo Fundo
[email protected]
William Haupt
Professor Ms. do curso de Engenharia Mecânica da Universidade de Passo Fundo
[email protected]
Resumo. Este artigo apresenta o
desenvolvimento de pesquisa a respeito da
macrografia e microdureza de uma junta
soldada do aço Domex 700MC (SSAB)
utilizando processo de soldagem MAG
automatizado. A chapas possuem 1,5 mm de
espessura, com uma abertura de raiz de 1
mm e perfil de chanfro I. A fim de descrever
diferentes
comportamentos
quando
empregados mudança de parâmetro no
processo de soldagem, o trabalho mostra a
perspectiva, analise e comportamento
quando variado os parâmetros de corrente
continua e corrente pulsada e submetendo
as juntas com e sem pré-aquecimento para a
realização da solda. O estudo enfoca a
região contemplada pela ZAC, também
chamada de ZTA, que conforme são
variados os parâmetros no processo, os
resultados variam para cada junta soldada o
que por fim acarretam em propriedades
mecânicas diferentes.
Palavras-chave: Microdureza. Parâmetros
de Soldagem. Macrografia.
1.
INTRODUÇÃO
A soldagem é amplamente empregada
atualmente nas uniões de juntas e
componentes de estruturas e equipamentos
de diversas finalidades. A simplicidade e
economia acarretam em uma enorme
vantagem em relação aos demais processos
que exerceriam a mesma função. Sua
aplicação tem vasto campo incluindo
construção civil, naval, petroquímica,
máquinas,
componentes,
reparo,
manutenção, entre outros.
Quando empregado o processo de
soldagem em aços, sua estrutura é afetada
devido à alta taxa de calor transferido a peça.
Segundo Quites (2008), quando se unem
metais mediante soldagem por fusão, o
material das chapas precisa ser aquecido até
seu ponto de fusão e então resfriara
rapidamente sob a restrição à deformação
imposta pela geometria da junta e pela
estrutura que suporta as partes a unir. Ainda
de acordo com Quites (2008), como
resultado deste severo ciclo térmico, a
microestrutura original e as propriedades do
metal em uma região próxima à solda (ZAC)
mudam.
Okumura (1982) afirma que o
desenvolvimento de métodos confiáveis de
ensaio para avaliação de junta soldada e a
constante evolução dos processos de
soldagem tem contribuído decisivamente
para ampliar cada vez mais os horizontes de
aplicação da soldagem, tornando a execução
das uniões estruturais altamente confiáveis e
econômicas.
Apesar de sua aparente simplicidade,
segundo Okumura, a soldagem envolve uma
gama muito grande de conhecimentos que
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são implicitamente empregados durante a
execução de uma junta soldada. Logo, o
conhecimento do assunto é de fundamental
importância para levar a bom termo de
tarefas no projeto e execução.
Os processos de soldagem são vastos,
dentre eles se destaca o processo
MIG/MAG, processo muito empregado nas
indústrias por possuir vantagens econômicas.
Os processos de soldagem possuem muitos
parâmetros, dentre eles a corrente de
soldagem (I). Destacando o processo MAG,
processo o qual será utilizado no presente
trabalho, pode-se alterar o tipo de corrente,
neste caso, entre corrente continua (CC) e
corrente pulsada (CP). Ao final das
avaliações haverá comparações se estas
alterações consequentemente influenciam na
macroestrutura final do material ocasionando
diferentes propriedades mecânicas.
2.
DESENVOLVIMENTO
As chapas de aço Domex 700 MC foram
cortadas em partes retangulares onde cada
duas partes foram unidas através da solda
MAG automatizada com robô de solda da
UPF do CMPP (Figura 1) formando um CP
(corpo de prova), totalizando uma
quantidade de quatro CPs onde foram
adotados as mudanças de parâmetros que é o
enfoque do estudo deste trabalho.
Para o estudo foi utilizado um tipo de
eletrodo padrão para todos os CPs bem
como também algumas configurações, sendo
elas:
 Eletrodo ER 70S diâmetro 1mm;
 Abertura da raiz da solda de 1mm;
 Ângulo da tocha de solda com 90º;
 Vazão do gás com 12 l/min;
 Distância bico/peça (stick-out) de 12
mm;
Para facilitar a identificação das
amostras, elas foram abreviadas com CPs,
sendo quatro amostras. As identificações são
as seguintes:
CP 01CCSP: CC sem pré-aquecimento.
CP 02CPSP: CP sem pré-aquecimento.
CP 03CCCP: CC com pré-aquecimento.
CP 04CPCP: CP com pré-aquecimento.
As variações de cada amostra seguem na
Tabela 1 a seguir.
Tabela 1 – Parâmetros de soldagem para
amostras.
V
Tensão no
Amostra I (A)
(cm/min)
arco (V)
CP 01CCSP
80
60
17,3
CP 02CPSP
75
100
21,5
CP 03CCCP
80
60
17
CP 04CPCP
70
100
21,2
Temp. pré-aquecimento (oC)
200
o
Temp. ambiente ( C)
22
Observa-se que foi utilizada uma
corrente menor no CP 04CPCP, isto porque
nesta situação o processo apresenta maiores
penetrações, pois, além de apresentar um
grande aporte térmico por ser corrente
pulsada, ainda possui pré-aquecimento.
2.2 Macrografia e ZAC
Figura 1 – Robô de solda UPF (CMPP).
Os corpos de prova foram lixados até
lixa de granulometria 1200 e atacados
quimicamente com uma solução de nital
10%. Os mesmos são apresentados a seguir
nas Figuras 2, 3, 4, e 5.
2.1 Parâmetros
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continua (CC), entre com e sem préaquecimento, é de aproximadamente 6,24% e
no processo com corrente pulsada (CP) este
valor é de aproximadamente 6,43%.
2.3 Ensaio de Microdureza Vickers
Figura 2 – Macrografia CP 01CCSP
Os resultados dos ensaios
apresentados nos gráficos da Figura 6.
Microdureza HV
7,63 mm
7,3 mm
Figura 3 – Macrografia CP 02CPSP
8,14 mm
Metal
Base
ZAC
são
Metal
de
Adição
Figura 6 – Gráfico ensaio microdureza
Vickers.
Figura 4 – Macrografia CP 03CCCP
A dureza de cada amostra foi medida a
partir do metal base (MB), atravessando a
região da ZAC (ZAC de grão grosseiro –
ZACgg, e ZAC de grão refinado – ZACgr),
até atingir a região central do metal de
adição (MA). Foi utilizada uma carga de 0,3
kgf com indentações de 0,3 mm de distância.
7,81 mm
Figura 5 – Macrografia CP 04CPCP
Observando os resultados apresentados
nas figuras acima, nota-se que os CPs com
pré-aquecimento (CP 03CCCP e CP 04CPCP)
revelaram uma ZAC ligeiramente maior do
que nos CPs sem pré-aquecimento (CP
01CCSP e CP 02CPSP). As diferenças do
tamanho da ZAC no processo com corrente
3.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Em relação às macrografias pode-se
concluir que as diferenças (apresentadas nas
figuras 2, 3, 4 e 5) se devem ao préaquecimento e ao tipo de corrente
empregado. Em uma chapa que já esta com
uma energia aplicada, no caso das com préaquecimento, o material tem uma T de
transformação menor devido ao calor ali já
aplicado, ou seja, os CPs com pré-
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aquecimento partiram de 200oC até a
temperatura de transformação e os CPs sem
pré-aquecimento tiveram que partir da
temperatura ambiente. Isto faz com que os
corpos de prova apresentem uma T de
transformação menor e apresentem uma ZAC
maior, pois agregam maior energia, ou seja,
agregam a energia não gasta para evoluir
desde a temperatura ambiente.
Já observando os dados do ensaio de
microdureza, verifica-se que houve perda de
dureza em ambas as amostras sem préaquecimento. A respeito da curva do CP
01CCSP, a queda da dureza na ZAC, ocorre
devido à recristalização ocorrida na ZAC
gerando novos grãos com propriedades
mecânicas de dureza inferiores. Na curva do
CP 02CPSP nota-se um leve aumento das
durezas na ZAC possivelmente devido à
variação no calor aportado para o processo
MAG CP.
Analisando-se os gráficos com préaquecimento, houve bons resultados.
Observando a curva do CP 03CCCP, se nota
que não houve queda de dureza com relação
ao material base, isto indica que esta região
apresenta propriedades semelhantes ao MB,
e pode ser explicado pela redução na
velocidade de resfriamento após a soldagem
apresentando uma ZAC com maior extensão.
Na curva do CP 04CPCP, nota-se uma
grande queda na dureza da região da ZAC,
possivelmente esta queda se deu devido à
variação no calor aportado com o emprego
de corrente pulsada.
Agradecimentos
Primeiramente agradeço a Deus pela
oportunidade, agradeço também a todo
apoio recebido de meus pais e das pessoas
que sempre estiveram e estão ao meu lado.
Agradeço em especial a professor William
Haupt por toda dedicação e empenho, e por
sempre me incentivar a buscar e explorar
novos
rumos,
conhecimentos
e
oportunidades.
4.
REFERÊNCIAS
ASM
INTERNATIONAL.
Welding,
brazing and soldering. Volume 6, 1993.
Domex,
HIGH
STRENTH
STEEL.
Welding of Domex and Docol advanced
high strength steels. SSAB.
MARQUES, Paulo Villani; MODENESI,
Paulo José. Algumas equações úteis em
soldagem. Soldag. Insp. São Paulo, Vol. 19,
No 01, p. 091-102, Jan/Mar 2014.
OKUMURA,
Toshie;
TANIGUCHI,
Célio. Engenharia
de
soldagem
e
aplicações. Rio de Janeiro: LTC, 1982. 459
p.
QUITES, Almir M. Metalurgia na
soldagem dos aços. Florianópolis: Soldasoft,
2008. 256p. : il.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Com este trabalho é possível concluir:
 O emprego de pré-aquecimento na
soldagem aumenta a extensão da ZAC e
modifica a velocidade de resfriamento
gerando diferentes propriedades de
microdurezas na ZAC.
 O uso de corrente pulsada não trouxe
melhorias significativas nas propriedades
de microdureza, mas apresentou uma
redução na extensão da ZAC com o uso
de pré-aquecimento.
 Na condição de soldagem com corrente
contínua e uso de pré-aquecimento as
microdurezas na ZAC são mantidas com
relação ao MB.
 Na condição de soldagem com corrente
pulsada e emprego de pré-aquecimento
houve uma queda acentuada na dureza
da ZAC com relação ao MB.
 Para as condições sem pré-aquecimento
houve um aumento nas microdurezas na
ZAC para o CP 02CPSP e uma queda
acentuada nas microdurezas na ZAC
para o corpo de prova CP 01CCSP.
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