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Departamento de Engenharia Química e de Materiais Utilização de técnicas de análise de imagens no estudo do comportamento das diferentes regiões de juntas soldadas por soldagem molhada em ensaios de dobramento e tração Aluno: Murilo Oliveira Sousa Orientadores: V. R. dos Santos, J. L. de França Freire, S. Paciornik Introdução A soldagem subaquática molhada, ou simplesmente soldagem molhada é um processo que ocorre debaixo d’água e em contato com o meio aquoso, diferentemente da soldagem subaquática hiperbárica ou a seco que necessita de habitat (Figura 1). A utilização da soldagem molhada é limitada a pequenas lâminas d’água (tipicamente 10 m) e depende da aplicação e do tipo de aço a ser soldado. Neste trabalho adotou-se a técnica de soldagem molhada por eletrodo revestido, ela é utilizada no reparo de estruturas submersas devido à sua simplicidade e facilidade de mobilização. As propriedades mecânicas de juntas produzidas por soldagem molhada dependem basicamente da quantidade e incidência de descontinuidades como porosidade e trincas, das propriedades da ZAC e da microestrutura do metal de solda. Além disso, a qualidade das soldas depositadas por esta técnica é prejudicada pelo fato do arco elétrico estar em contato com o meio aquoso. Pensando nisso, realiza-se testes exigidos pela norma AWS D3.6M para classificar a solda, dentre os quais o ensaio de dobramento. Existem dois tipos de ensaio de dobramento, o dobramento guiado e o semiguiado. A norma não fala qual deve ser usado, com isso, fica a critério do experimentalista escolher qual utilizar. Porém, o alto índice de reprovação neste ensaio gerou muitas dúvidas e questionamentos. Com o propósito de responder a algumas dessas perguntas, surgiu o interesse de estudar o comportamento da solda e de regiões adjacentes ao longo do ensaio. Para isso, utilizou-se a técnica de Correlação de Imagens Digitais (Digital Image Correlation, DIC).O DIC é uma técnica óptica-numérica que consiste na análise de imagens da superfície do espécime antes e durante a aplicação de um carregamento, para obtenção dos campos de deslocamentos e/ou deformações nele gerados. As regiões de interesse, que possuem propriedades distintas, analisadas pelo DIC foram: metal de base (MB), zona afetada pelo calor (ZAC) e metal de solda (MS). O MB é a região mais afastada da solda e que não foi afetada pela soldagem, ou seja, as propriedades mecânicas foram preservadas. A ZAC é a região não fundida do material e que teve a sua microestrutura e/ou propriedades mecânicas modificadas pelo aquecimento do material. O MS é a região fundida pela soldagem e que se solidificou. Este projeto é continuação de um outro projeto, no qual se aplicou o DIC em um ensaio de tração para obter os campos de deformação no metal de base (MB), no metal de solda (MS) e na zona afetada pelo calor (ZAC), com o objetivo de entender o comportamento das regiões de interesse durante o teste e de se familiarizar com a técnica, para assim, aplicar no dobramento guiado e/ou semi-guiado. No presente trabalho, analisou-se os campos de deformações de uma junta soldada, com o MB mais macio, em um ensaio de tração. Em seguida, mediu-se as deformações ao longo da seção transversal de um espécime soldado em um ensaio de dobramento guiado. Objetivo

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Utilização de técnicas de análise de imagens no estudo do comportamento

das diferentes regiões de juntas soldadas por soldagem molhada em ensaios

de dobramento e tração Aluno: Murilo Oliveira Sousa

Orientadores: V. R. dos Santos, J. L. de França Freire, S. Paciornik

Introdução

A soldagem subaquática molhada, ou simplesmente soldagem molhada é um processo

que ocorre debaixo d’água e em contato com o meio aquoso, diferentemente da soldagem

subaquática hiperbárica ou a seco que necessita de habitat (Figura 1). A utilização da

soldagem molhada é limitada a pequenas lâminas d’água (tipicamente 10 m) e depende da

aplicação e do tipo de aço a ser soldado. Neste trabalho adotou-se a técnica de soldagem

molhada por eletrodo revestido, ela é utilizada no reparo de estruturas submersas devido à sua

simplicidade e facilidade de mobilização. As propriedades mecânicas de juntas produzidas

por soldagem molhada dependem basicamente da quantidade e incidência de

descontinuidades como porosidade e trincas, das propriedades da ZAC e da microestrutura do

metal de solda. Além disso, a qualidade das soldas depositadas por esta técnica é prejudicada

pelo fato do arco elétrico estar em contato com o meio aquoso. Pensando nisso, realiza-se

testes exigidos pela norma AWS D3.6M para classificar a solda, dentre os quais o ensaio de

dobramento. Existem dois tipos de ensaio de dobramento, o dobramento guiado e o

semiguiado. A norma não fala qual deve ser usado, com isso, fica a critério do

experimentalista escolher qual utilizar.

Porém, o alto índice de reprovação neste ensaio gerou muitas dúvidas e

questionamentos. Com o propósito de responder a algumas dessas perguntas, surgiu o

interesse de estudar o comportamento da solda e de regiões adjacentes ao longo do ensaio.

Para isso, utilizou-se a técnica de Correlação de Imagens Digitais (Digital Image Correlation,

DIC).O DIC é uma técnica óptica-numérica que consiste na análise de imagens da superfície

do espécime antes e durante a aplicação de um carregamento, para obtenção dos campos de

deslocamentos e/ou deformações nele gerados.

As regiões de interesse, que possuem propriedades distintas, analisadas pelo DIC foram:

metal de base (MB), zona afetada pelo calor (ZAC) e metal de solda (MS). O MB é a região

mais afastada da solda e que não foi afetada pela soldagem, ou seja, as propriedades

mecânicas foram preservadas. A ZAC é a região não fundida do material e que teve a sua

microestrutura e/ou propriedades mecânicas modificadas pelo aquecimento do material. O MS

é a região fundida pela soldagem e que se solidificou.

Este projeto é continuação de um outro projeto, no qual se aplicou o DIC em um ensaio

de tração para obter os campos de deformação no metal de base (MB), no metal de solda

(MS) e na zona afetada pelo calor (ZAC), com o objetivo de entender o comportamento das

regiões de interesse durante o teste e de se familiarizar com a técnica, para assim, aplicar no

dobramento guiado e/ou semi-guiado. No presente trabalho, analisou-se os campos de

deformações de uma junta soldada, com o MB mais macio, em um ensaio de tração. Em

seguida, mediu-se as deformações ao longo da seção transversal de um espécime soldado em

um ensaio de dobramento guiado.

Objetivo

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Medir os campos de deformação nas três regiões de interesse (MB, MS e ZAC) de uma

junta soldada, no qual o metal de solda é mais resistente que o metal de base, durante ensaios

de tração e dobramento com auxílio do DIC.

Soldagem Molhada

Atualmente, com o elevado número de estruturas sendo operadas (navios e plataformas

semi-submersíveis) e dificuldades econômicas na docagem, tem sido cada vez mais

importante o desenvolvimento de técnicas de soldagem molhada. Nesse sentido, os esforços

em pesquisas para a melhoria das propriedades mecânicas do metal de solda enfrentam alguns

problemas ainda não resolvidos, que dificultam a obtenção de soldas com qualidade estrutural

igual ou pelo menos semelhante à qualidade alcançada em soldas feitas sob condições

atmosféricas. Ao longo do tempo, os processos de soldagem molhada por eletrodos revestidos foram

qualificados como classe B, de acordo com a norma internacional de soldagem subaquática

AWS D3.6M (Tabela 1). Em virtude disso, tal técnica é utilizada apenas em reparos não

estruturais ou em situações emergenciais. Um dos entraves para a obtenção de soldas de

classe A está relacionado com as características do revestimento do eletrodo utilizado.

Os eletrodos do tipo rutílico são largamente utilizados em soldagem molhada devido à

boa estabilidade do arco elétrico e à facilidade de operação e manuseio. Entretanto,

apresentam defeitos como porosidade e trincas que afetam a resistência e a ductilidade do

metal de solda.

Existem também os eletrodos do tipo oxidante, menos utilizados devido à baixa

estabilidade do arco elétrico, dificuldades de operação e manuseio. Estes eletrodos também

não alcançam os requisitos exigidos para classe A, em virtude dos baixos valores de limite de

resistência e o surgimento de defeitos como inclusões e poros.

Para a pesquisa, adotou-se um eletrodo do tipo oxi-rutílico, que mescla as propriedades

do tipo oxidante com as do tipo rutílico de acordo com as porcentagens de hematita (Fe2O3) e

rutilo (TiO2).

Tabela 1: Classes de solda. Normas AWS D3.6M:1999 e PETROBRAS N-2036 b.

Classe A Qualidade estrutural. Atende requisitos de tenacidade.

Classe B Qualidade estrutural limitada.

Classe C Fixação de elementos não estruturais a membros estruturais. O

principal objetivo é não provocar trincas no membro estrutural.

Classe P Exclusiva na norma PETROBRAS – Fixação de elementos não

estruturais a membros ou componentes não estruturais.

Figura 1- Esquerda: Soldagem a seco. Necessita de um habitat. Soldas de melhor qualidade.

Direita: Soldagem molhada. Soldagem diretamente no meio aquoso. Soldas de menor

qualidade. Adaptado de [5].

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DIC

O DIC foi desenvolvido na Universidade da Carolina do Sul no início de 1980. Desde

de então a técnica evoluiu com o avanço de softwares e métodos de análise numérica. O DIC

é uma técnica não destrutiva, ou seja, ela pode ser aplicada sem causar danos no material

analisado. Além disso, ela não necessita ter contato direto com o corpo de prova, consegue se

adequar a diversas condições experimentais pois só precisa basicamente de uma ou/e duas

câmeras e pode fazer medições em escalas micro e macro.

O procedimento básico da técnica consiste na captura de imagens da superfície da

amostra, que contém pontos de referência espaçados de forma aleatória, antes (imagem de

referência) e durante um carregamento (imagem deformada). Antes de capturar as imagens

deformadas, são definidos na imagem de referência pequenos elementos chamados de subsets

ou janelas de correlação (Figura 2). Em seguida, um algoritmo numérico busca, através de

uma função de correlação, esses subsets nas imagens deformadas. Com isso, é possível

calcular os deslocamentos u e v de cada subset.

Vale ressaltar que para este processo ser eficiente, a amostra deve apresentar um padrão

aleatório de alto contraste em sua superfície. Para isso, no presente trabalho, pintou-se a

superfície do espécime com um fundo branco e pontos pretos. Nesse sentido, cada subset deve

conter pelo menos três pontos. Outro parâmetro definido pelo operador é o tamanho do passo

com que o algoritmo realiza a correlação, chamado de step. Step é quantidade de pixels em

que é calculado o deslocamento, por exemplo: se o step vale 1 pixel, o deslocamento do

subset é computado a cada pixel da imagem digitalizada.

Figura 2 - Princípio da técnica DIC. Adaptado de [6].

Por fim, as componentes de deformação são calculadas pela diferenciação de cada u e v

e com isso se obtém os campos de deformação. Ao longo deste processo os dados

normalmente são corrompidos por ruído. Para suavizar este ruído é utilizado um filtro passa-

baixa que tem os parâmetros controlados pelo analista. A filtragem influencia os resultados da

medição, principalmente nas regiões de altos gradientes de deformação como acontece no MS

(será discutido mais adiante). A Figura 3 ilustra o cálculo das deformações no VIC-3D

(software utilizado) com a aplicação de um filtro Gaussiano.

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Figura 3 – Cálculo das deformações no VIC-3D. Adpatado de [6].

Dobramento

O ensaio de dobramento fornece somente uma indicação qualitativa da ductilidade do

material. Normalmente os valores numéricos obtidos não têm qualquer importância.Esse tipo

de ensaio é largamente usado nas indústrias e laboratórios, por sua simplicidade, constando

mesmo nas especificações de todos os países, onde são exigidos requisitos de ductilidade para

certo material.O ensaio consiste em dobrar um corpo de prova de eixo retilíneo e seção

circular (maciça ou tubular), retangular ou quadrada, assentado em dois apoios afastados a

uma distância especificada, de acordo com o tamanho do corpo de prova, por meio de um

cutelo, que aplica um esforço perpendicular ao eixo do corpo de prova, até que seja atingido

um ângulo desejado.Quando um material é submetido a uma carga e esta causa uma

deformação elástica, o esforço é denominado de flexão.Quando um material for submetido a

uma carga que causa uma deformação plástica, o mesmo está submetido a um esforço de

dobramento.Isso significa que flexão e dobramento são etapas diferentes da aplicação de um

mesmo esforço sendo a flexão associada à fase elástica e o dobramento à fase plástica.O valor

da carga, na maioria das vezes, não importa. O cutelo tem um diâmetro D que varia conforme

a severidade do ensaio, sendo indicado nas especificações. O ângulo determina a severidade

do ensaio e é geralmente de 90, 120 ou 180º.Ao se atingir o ângulo especificado, examina-se a

olho nu a zona tracionada, que não deve apresentar trincas, fissuras ou fendas. Caso contrário,

o material não terá passado no teste. Como o dobramento pode ser realizado em qualquer

ponto e em qualquer direção do corpo de prova, ele é um ensaio localizado e orientado,

fornecendo assim, uma indicação da ductilidade em qualquer região desejada do material. Há

três processos de ensaio de dobramento: o dobramento livre e o dobramento semiguiado e o

dobramento guiado. A seguir são apresentadas as características de cada um.

Dobramento Livre

É obtido pela aplicação de força nas extremidades do corpo de prova, sem aplicação de

força no ponto máximo de dobramento.

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Figura 4 – Esquema do dobramento livre.

Dobramento semiguiado

Nesse tipo de dobramento, uma das extremidades é engastada e o dobramento é

efetuado na outra extremidade ou em outro local do corpo de prova, de acordo com a posição

do cutelo.

Figura 5 – Esquema do dobramento semiguiado.

Dobramento Guiado

O espécime é apoiado em apoios e, por meio de um cutelo, ele é aplicado um

carregamento no ponto de maior dobramento.

Figura 5 – Esquema do dobramento guiado.

É possível estudar o comportamento mecânico do espécime durante o ensaio de

dobramento. O presente trabalho limita-se apenas uma análise elástica. Considerando um

corpo de prova apoiado em dois apoios, A e B, de forma simétrica e uma carga P aplicada no

centro do corpo de prova. Através dos fundamentos da Mecânica dos Sólidos, é possível

calcular as tensões que atuam na seção transversal do espécime. Sabe-se que:

𝜎 =𝑀𝑦

𝐼𝑧

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𝐼𝑧 =𝑏ℎ3

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Onde 𝜎é a tensão normal devida à flexão, 𝑀 é o momento fletor, 𝑦 é a distância da linha

neutra até o ponto analisado, 𝐼𝑧 é o momento de inércia em relação ao eixo z, 𝑏 a largura e ℎ a

altura do corpo de prova. Para o momento fletor máximo:

𝑀𝑚á𝑥 =𝑃𝐿

4

𝜎 =3𝑃𝐿

2𝑏ℎ2

Figura 5 – Esquema com um corpo de prova bi apoiado com um carregamento

concentrado, distribuições de momento fletor e de tensão normal na seção transversal.

O código AWS D3.6M:2010 requer, para classe A, a aprovação em 4 testes de

dobramento a 180º a partir de corpos de prova extraídos de uma única junta. A prática tem

revelado enorme dificuldade em se conseguir tal aprovação de forma consistente e

sistemática.

Materiais e Métodos

Por ser um ensaio mais simples de ser executado e filmado, optou-se, em primeira

análise, pelo ensaio de tração transversal. O ensaio de tração transversal consiste na aplicação

de tensões axiais nas extremidades do corpo de prova.

Neste trabalho, adotou-se uma junta soldada na qual o metal de base era mais macio que

o metal de solda, diferentemente do projeto anterior, no qual optou-se pelo metal de solda

mais dúctil. O espécime (Código 3C2U2) analisado no presente trabalhofoi uma solda

subaquática molhada soldada a 0,5 metros de profundidade (propriedades do metal de solda e

do metal de base nas tabelas 2 e 3, respectivamente) por um eletrodo do tipo oxi-rutílico.

A proposta desse experimento era analisar os campos de deformação ao longo da seção

transversal da junta soldada. Desta vez, o metal de solda possuía um limite de escoamento e

de resistência maior que o metal de base. A junta analisada no presente trabalho foi soldada

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com um eletrodo do tipo oxi-rutilico. Tal operação de soldagem se deu em um laboratório de

soldagem, na UFMG, por meio de um tanque que simula processos de soldagem a arco

elétrico em grandes profundidades (Figura 6).O corpo de prova foi retirado de uma chapa

soldada. Anteriormente, o professor Valter e a sua equipe haviam analisado um corpo de

prova desta mesma chapa. Eles mediram a dureza Vickers no metal de solda, metal de base e

ZAC. Tais dados serão considerados para a amostra estudada.

Tabela 2:Algumas propriedades do metal de Solda. Dados a serem publicados.

Limite de

Escoamento(MPa)

Limite de Resistência

(MPa)

Alongamento

(%)

Estricção

(%)

430 491 19,51 24,3

Tabela 3:Algumas propriedades do metal de Base. Dados a serem publicados.

Limite de Escoamento(MPa) Limite de Resistência (MPa) Alongamento (%)

275,1 439,1 31

Figura 6 – Tanque simulador de processos de soldagem a arco elétrico em grandes

profundidades.

O espécime foi retificado e cortado tomando a forma de um corpo de prova de tração.

Em seguida, sua superfície foi lixada e polida. A técnica DIC necessita de pontos de

referência que, utilizando a técnica de correlação, permitem obter os deslocamentos entre a

imagem original (sem carregamento) e a imagem deformada como mencionado

anteriormente, em cada região da amostra. Para isso, o corpo de prova foi pintado nas regiões

de interesse (MB, MS e ZAC) com spray e air brush, com fundo branco e pontos pretos

(Figuras).

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Figura 7 – Espécime analisado.

Posteriormente, o corpo de prova (Figura 7) foi fixado na máquina de tração e,

controlando o deslocamento, foi ajustado uma velocidade de 0,5 mm/min. Em seguida, a

configuração experimental da técnica DIC e do ensaio de tração foi montada (Figura 8).

Figura 8– Equipamentos básicos utilizados nas medições com a técnica DIC.

1. Aparato computacional: o software utilizado foi o VIC-3D da empresa Correlated

Solutions (Columbia, SC, EUA).

2. Sistema estereoscópico composto de duas câmeras CCD de 5MP (Point Grey GRAS-

50S5M, 2448x2048 pixel) e de lentes de alta resolução (Tamron A031 AF28-200mm

F/3.8-5.6).

3. Fonte de luz.

4. Junta soldada.

O último passo foi a calibração do sistema de correlação de imagem para análise 3D.

Ela é feita utilizando uma placa com dimensões semelhantes às da área de interesse. A placa

deve ser posicionada em frente às câmeras onde será colocado o espécime. A placa é

rotacionada e são obtidas imagens em diferentes ângulos (Figura 9).

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Figura 9 – Calibração da técnica.

Figura 10 – Espécime tracionado.

O segundo experimento realizado foi o dobramento guiado. Ele foi realizado no

laboratório de Fadiga, na máquina INSTRON modelo 850I do laboratório de fadiga da PUC-

Rio. Foi anexado a esta máquina uma base de dobramento de dois pontos e um cutelo de 32

mm de diâmetro. O objetivo deste ensaio é medir os campos de deformações ao longo da

seção transversal da junta soldada durante o teste. Em primeira análise, realizou-se um ensaio

de dobramento tendo como corpo de prova uma barra sem solda. Com isso, verificou-se que

era possível aplicar a técnica DIC, de forma satisfatória, em um espécime sob flexão.

Certificou-se também, que os deslocamentos verticais e horizontais do espécime não

influenciaram na medição dos campos de deformações. Com o mesmo aparato utilizado

anteriormente, realizou-se um novo ensaio de dobramento. Entretanto, dessa vez o corpo de

prova continha uma solda. CP: 3C2U1A.

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Figura 11 – Espécime no dobramento.

Os procedimentos para aplicação da técnica DIC foram os mesmos em ambos os

ensaios e o corpo de prova adotado foi o3C2U1A da mesma do espécime que foi tracionado.

Resultados

Posteriormente, as imagens capturadas ao longo do ensaio foram correlacionadas com a

imagem original, ponto a ponto, resultando em um deslocamento de cada ponto nos dois

ensaios. O software VIC-3D da empresa Correlated Solution (Columbia, SC, EUA) possui um

algoritmo avançado que consegue transformar os deslocamentos em um campo de

deformações. Na análise DIC utilizou-se os seguintes parâmetros: subset=35 pixels; step=7

pixels;filtro=15;1 pixel=15,5 µm. Na Figura 13 consegue-se visualizar, através de uma AL

(área de inspeção ou janela de visualização) escolhido manualmente, o campo de deformações

longitudinais por meio de uma tabela de cores. Os campos mais próximos do vermelho são

aqueles que sofreram maiores deformações e os mais próximos do azul as menores

deformações. A técnica DIC não conseguiu analisar algumas regiões onde há poros e tais

regiões não estão representadas na imagem abaixo por cores.

No primeiro experimento, a fratura se deu no MB. Já o MS teve pouca deformação

plástica, esta região ficou confinada entre as duas ZAC. No início do ensaio adotou-se uma

AL para analisar o comportamento mecânica da junta ao longo do ensaio, entretanto, a ruptura

se deu fora da AL, no MB como já comentado.

Figura 12 – Corpo de prova de tração após o ensaio.

Objetivando analisar a deformação nas três regiões de interesse, escolheu-se sete pontos

do subset para acompanhar o desenvolvimento da deformação durante o teste (Figura 13).

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Optou-se por um no MB (7), cinco na ZAC (1,2,3,5 e 6) e um no MS (4). Inicialmente, a AL

foi posicionada de tal forma que fosse possível visualizar as três regiões de interesse com uma

certa simetria. Entretanto, o MB superior (região acima do ponto 1) deformou muito e saiu da

AL, que por sua vez permaneceu fixa por todo ensaio. Em virtude disso, não foi possível

analisar regiões do MB superior ao longo do teste.

Na Figura 13 é possível visualizar os campos de deformações das três regiões de

interesse. Como já citado, o MS possui limites de resistência e de escoamento maiores que o

MB e, por isso, ele apresentou uma deformação menor. Já a ZAC, mesmo tendo a mesma

composição do MB, ela foi a região que deformou menos. Isso é decorrente do resfriamento

brusco na ZAC, que gerou zonas com uma elevada dureza.

Figura 13 – AL do corpo de prova imediatamente antes da ruptura.

Em seguida, plotou-se a curva tensão x deformação para os sete pontos. Percebe-se que

a fase elástica é aproximadamente a mesma para os sete pontos. Isso já era esperado, pois MB

e MS possuem módulos de Young parecidos. A pequena diferença dos módulos de Young

vem do fato de que o MS possui uma composição um pouco diferente do MB e da ZAC e isso

acaba refletindo no regime elástico. Além disso, o limite de escoamento e o limite de

resistência dos MS e MB (Tabela 2 e 3) são próximos dos previstos pelos pontos 7 e 1. No

caso do MS a diferença é maior, pois analisou-se pontos aleatórios do MS e nesta região não

há uma uniformidade bem definida de propriedades.

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Figura 14 – Curva tensãoXdeformação de engenharia dos sete pontos analisados.

Antes de executar o segundo experimento (dobramento guiado), foi realizado um teste

com uma barra de seção transversal retangular sem solda. Na Figura 15.1 (início do ensaio) o

espécime é submetido a um carregamento elástico. Como as três regiões de interesse

possuem, praticamente, o mesmo comportamento elástico, não há muita variação de

deformações. Além disso, é possível visualizar a linha neutra que separa uma região verde

claro e de outra região verde escuro. A primeira região sofre um esforço compressivo e a

segunda um esforço trativo. Por último, as Figuras 15.2,15.3 e 15.4 apresentam o

comportamento simétrico das deformações no regime plástico.

Figura 15 – Campos de deformações do espécime sem solda.

-50

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

-0,05 0 0,05 0,1 0,15 0,2

Ten

são

(M

Pa)

Deformação

Tensão vs Deformação

Ponto7

Ponto6

Ponto5

Ponto4

Ponto3

Ponto2

Ponto1

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Finalmente, a técnica DIC foi aplicado a um espécime soldado, durante o teste de

dobramento. A Figura 16 mostra o desenvolvimento das deformações longituginais ao longo

do ensaio em 6 etapas. Na etapa 1 o CP apresenta um comportamento puramente elástico,

como já era de se esperar. Ficou nítido algumas descontinuidades na AL, oriundas de falhas

da pintura e poros na superficie do espécime. Entre as etapas 1 e 2 uma trinca nucleou e

propagou na fronteira do MS e da ZAC, na região tracionada. Acredita-se que esta trinca

iniciou-se a partir de um defeito interno (poros ou inclusões). Ainda na segunda etapa, é

possível visualizar regiões com deformações compressivas na parte superior e regiões com

deformações trativas na parte inferior. Isso já era esperado e foi verificado no teste de

dobramento com CP sem solda, entretanto, o comportamento da ZAC é bastante curioso. Esta

região apresentou um gradiente de deformações muito pequeno comparado coma as outras

regiões, além de deformar pouco. O restante das etapas mostram o progresso da trinca e a

simetria acentuada das deformações.

Figura 16 – Campos de deformações do espécime com solda.

Ao longo do ensaio de dobramento foi possível visualizar um comportamento simétrico

das regiões de interesse (Figura 17). Os pontos 1 (MB), 2 (MS) e 3 (MS) sofreram esforços

compressíveis, enquanto nos pontos 4 (MB), 5 (MS) e 6 (MS) foram submetidos a cargas

trativas. Nota-se também pequena deformação da ZAC (entre os pontos 3 e 2, 2 e 1, 4 e 5, 5 e

6) resultante de uma elevada dureza. Além disso, o DIC conseguiu visualizar a iniciação e a

propagação de uma trinca na região inferior (região que foi tracionada) do espécime ao longo

do ensaio.

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Figura 17–Campos de deformações do espécime com solda.

Uma das preocupações ao executar o teste de dobramento guiado foram os

deslocamentos verticais e horizontais (Figura 18). Se os deslocamentos fossem

consideravelmente grandes, a técnica DIC poderia se perder na correlação. Os deslocamentos

não prejudicaram a análise do DIC.

Figura 18 – Deslocamentos verticais e horizontais do espécime com solda.

Conclusão

No ensaio de tração pode-se concluir que o MB foi a região que experimentou as

maiores deformações plásticas, a ZAC deformou pouco e o MB deformou apreciavelmente.

Mostrando assim, uma solda de ótima qualidade. Já no ensaio de dobramento, foi possível

medir os campos de deformações ao longo da seção transversal de uma junta soldada.

Identificou-se uma ZAC extremamente rígida e um comportamento similar dos MB e MS.

Por fim, a técnica DIC mostrou-se ser eficiente na análise de deformações elásticas e

plásticas no espécime sob tração e flexão com o intuito de diferenciar os comportamentos

mecânicos das diferentes regiões do material soldado.

Agradecimentos

Agradeço ao Giancarlo Gonzáles, pesquisador pós-doutor no Departamento de Engenharia

Mecânica da PUC-RIO, por toda assistência nos experimentos e pelo conhecimento

compartilhado. Sem ele o projeto não sairia do papel.

Referências

1- Rodrigues, Leonardo Dantas. Aplicação da técnica DIC a espécimes com diferentes

formas, materiais e gradientes de deformação.Tese de Doutorado, PUC-RIO,2014.

2- Sutton M.A., Orteu J.J., Schreier H. Image correlation for shape, motion and

deformation measurements: basic concepts, theory and applications. Springer Science &

Business Media, 2009.

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Departamento de Engenharia Química e de Materiais

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