Soldagem (Parte 2)
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Universidade Federal de Universidade Federal de PernambucoPernambuco
Centro de Tecnologia e Centro de Tecnologia e GeociênciasGeociências
Departamento de Engenharia Departamento de Engenharia MecânicaMecânica
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 (↑)
↓ ↑