Soldagem (Parte 2)

1. Universidade Federal de PernambucoCentro de Tecnologia e GeociênciasDepartamento de Engenharia Mecânica Soldagem (Parte 2) Professor: Tiago de Sousa Antonino

2. Metalurgia da Soldagem

3. Índice • Revisão 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 Térmicas • Zona Fundida e as Transformações Associadas • Reações Químicas • Absorção de Gases • Diluição

4. Zona Termicamente Afetada e Transformações Associadas • Epitaxia • Crescimento de Grão • Segregação • Defeitos Produzidos Durante a Soldagem • Fragilização por Hidrogênio • Fissuração a Quente • Tensões Residuais

5. Aspectos Térmicos da Soldagem • Energia de Soldagem (Energia por unidade de comprimento) η→ Eficiência Térmica V → Tensão [ Volts ] I → Corrente [ amperes ] v → Velocidade do Cordão [m/s] (Energia por unidade de área) A0→ Área varrida [m2/s]

6. Rendimento térmico para alguns processos de soldagem.

7. Ciclo Térmico Representação esquemática de um ciclo térmico de soldagem.

8. 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.

9. Repartição Térmica Curva de repartição térmica. H1 e H2→ Energia de soldagem.

10. Parâmetros que Influenciam 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.

11. 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.

12. 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.

13. Considerações Finais • Tp 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.