Análise De Soldagem Do Aço 8650 E Comportamento De ZTA

Trabalho de AAP

Ricelmo Pena

Lucas Teodoro

Análise de Soldagem do Aço 8650 e comportamento de ZTA

Resumo

Os processos de soldagem em geral utilizam calor como fonte de energia sendo necessário transferi-lo à poça de fusão em quantidade e intensidade suficientes, para se obter uma solda de qualidade. Este trabalho tem como objetivos calcular a largura da ZTA e analisar a microestrutura resultante, cuidando para que esta não forme fase frágil. Seu envolvimento com os fenômenos metalúrgicos, por exemplo, fusão, solidificação, deformações geradas pelo calor e tensões de contração causam muitos problemas práticos, que podem ser evitados ou resolvidos através da metalurgia da soldagem. Para os cálculos foi definido o processo SMAW, um processo que requer grande responsabilidade mas que tem um aporte térmico relativamente baixo. O método utilizado para análise foi levando em consideração o metal base: sem pré-aquecimento (temperatura ambiente); com pré-aquecimento (levando-se em consideração o carbono equivalente); com pré-aquecimento (considerando a espessura da junta a ser soldada). Sendo assim possível calcular as taxas de resfriamento, para cada temperatura a ser trabalhada.

Palavras chave: Calor máximo fornecido. Zona termicamente afetada

1 Introdução

A soldagem vem sendo empregada em grande escala no Brasil e no mundo, ao longo do tempo esses processos vêm sendo melhorados, sempre em busca de atingir melhores propriedades químicas e físicas tentando diferenciar-se o mínimo possível ou igualar-se ao metal de base. Como a taxa de resfriamento em soldagem é muito maior que em qualquer tratamento térmico, é preciso um cuidado especial para com a zona termicamente afetada (ZTA) pelo calor. Por isso, foi proposto encontrar a melhor condição de ZTA para soldagem com Eletrodo Revestido para o aço AISI 8650 e avaliar através de cálculos numéricos a melhor condição para evitar Martensita não revenida e perca da tenacidade do material após a realização da soldagem. Segundo Taniguchi (1992. p. 359-360) o calor é, portanto, elemento essencial à execução de uniões soldadas mas pode, por outro lado, representar fonte potencial de problemas devido a sua influência direta nas transformações metalúrgicas e nos fenômenos mecânicos que ocorrem na zona de solda incluindo as afetadas termicamente conhecidas como (ZTA)

2 Revisão Bibliográfica

2.1 Soldagem com Eletrodo revestido

Segundo Tecco (1992. p. 31-32) a soldagem com eletrodos revestidos é definida como um processo de soldagem com arco, onde a união é produzida pelo calor do arco criado entre um eletrodo revestido e a peça a soldar. Assim como ocorre na maioria dos outros países, no Brasil, o processo de soldagem com eletrodo revestido é também o mais utilizado. Apesar de não ser necessariamente o mais eficiente, é um dos mais baratos e simples, sendo empregado em grande variedade de aplicações.

Figura 1 Soldagem ao arco elétrico com eletrodo revestido

2.1.1 Tipos de transferência metálica

Segundo Brandi (1992. p. 14) Pode-se dizer que os tipos de transferência metálica são quatro: globular, por pulverização, por curto-circuito e por arco pulsado. O tipo de transferência mais indicado para a junta soldada utilizada em nosso trabalho é por pulverização indicado para soldagem na posição plana e horizontal pois pode ser axial, onde o jato tem o formato cônico na direção do eixo do eletrodo nu, ou rotacional onde o jato gira em torno do eixo do eletrodo nu (junta utilizada no trabalho posição plana com junta em “V”).

2.2 Transferência de calor

Segundo Taniguchi (1992. p. 359) entre os fatores que devem ser considerados no estudo da transferência de calor em juntas soldadas, são os seguintes os mais importantes: aporte de calor à junta soldada; rendimento térmico do arco elétrico; distribuição e picos de temperatura (ciclo térmico) durante a soldagem; tempo de permanência nessas temperaturas; velocidade de resfriamento da zona de solda.

2.2.1 Zona termicamente afetada

É a região da solda que não se fundiu durante a soldagem, porém teve sua microestrutura e propriedades alteradas pelo calor induzido pela soldagem ou operações de corte. O calor do processo de soldagem e posterior resfriamento faz com que aconteça a alteração na área circundante da solda. A extensão e magnitude da mudança de propriedade dependem principalmente do material de base, o metal de enchimento de solda, e a quantidade e concentração de entrada de calor pelo processo de soldagem.

A difusividade térmica do material de base, desempenha um grande papel, se a difusividade é alta, o material possui uma alta taxa de resfriamento e uma pequena zona termicamente afetada. Uma difusividade baixa possui uma taxa de resfriamento mais lenta tendo assim uma ZTA maior. A quantidade de calor introduzido pelo processo de soldagem desempenha um papel importante também, como processos de Soldagem oxi-combustível que possui calor inicial muito alto fazendo a ZTA aumentar de tamanho. Processos como solda a laser e soldagem por feixe de elétrons dão uma quantidade muito concentrada e limitada de calor, resultando em uma pequena ZTA. Soldagem a arco está entre esses dois extremos, com a processos individuais que variam na entrada de calor. Para calcular o aporte de calor para os procedimentos de soldagem, a seguinte fórmula é usada:2

onde Q = calor inicial (kJ/mm), V = voltagem (V), I = corrente (A), e S = velocidade (mm/min).

A eficiencia depende do processo utilizado, o Soldagem com eletrodo revestido possui um valor de 0,75, MIG/MAG e Arco Submerso possui 0,9, e TIG 0,8.

3 Microestruturas da ZTA

3.1 Regiões da ZTA

Conforme (biblioteca digital ufmg) Quando há a união de metais por processos de soldagem por fusão, ocorre o aquecimento e, consequentemente, a fusão localizada destes materiais, seguido por um rápido resfriamento sob condições de restrição imposta pela geometria da junta. Como resultado, a microestrutura