A metodologia experimental empregada neste trabalho dividiu-se me três etapas. Na primeira definiu-se a preparação e o tipo de junta, posição utilizada no procedimento e os demais parâmetros de soldagem.
A segunda etapa, foi a parte pratica do trabalho, onde realizou-se a soldagem da junta, e sua posterior segmentação da mesma, para extração dos provetes, e fabricação através de usinagem, de acordo com a norma técnica adota, junto da realização dos ensaios mecânicos definidos para o experimento.
Na terceira etapa, fez-se o tratamento e discussão dos dados obtidos nos testes, realizados nos provetes devidamente padronizados, de acordo com a organograma ilustrado na Figura 30.
Figura 30 – Organograma da Metodologia Experimental
Este trabalho objetiva realizar a união por solda, através de eletrodo revestido, e para a realização do experimento utilizaram-se materiais e equipamentos indispensáveis ao processo, sendo eles:
Chapa de Aço Inox AISI 410 de 10 mm de espessura;
Eletrodo revestido ESAB OK 67.61 de 2,5 x 300 mm;
Aparelho de solda Multiprocesso Balmer Vulcano Flex MIG 200;
Forno metalúrgico Brasimet K250;
Martelo Picador; Escova de Aço Esmirilhadeira; Caneta térmica; Termômetro digital; Cronometro digital.
A realização do experimento sucedeu-se no laboratório de soldagem da Universidade Unijuí, em ambiente monitorado junto dos requisitos padrões de segurança conforme a norma ISO/IEC 17025 de 2015 que trata dos requisitos gerais de utilização de laboratórios, a metodologia utilizada está de acordo com a norma AWS D1.1 de qualificação de procedimentos de soldagem.
Definiu-se para a pesquisa uma junta tipo V modelo B-U2 descrita pela norma AWS D1.1, ilustrada na Figura 31, sendo aplicada em uma chapa de 10 mm de aço inox AISI 410, conforme requisitos dimensionais propostos na norma, descritos na Figura 32, executou-se o procedimento de soldagem na posição plana ou 1G, com eletrodos ESAB OK 67.61, descrito no catalogo em Anexo A. Os materiais utilizados têm suas respectivas composições químicas descritas na Tabela 2.
Escolheu-se este modelo de junta, pois devido ao seu formato e a forma como é soldada, necessitando de goivagem atrás, ou seja, a abertura de um sulco através de um processo de remoção de material por abrasão, podendo ser com esmirilhadeira, para a soldagem de um novo cordão. Acredita-se que essa abertura após preenchida com solda, promovera uma boa deformabilidade na região da raiz, quando a junta por submetida a ensaios de dobramento de face. Dispensa-se a utilização de um cobre junta neste caso, pois devido a distância adotada de 1,4 mm entre as peças, não se fez necessário, pois não terá nenhum efeito positivo ou negativo sobre o resultado final, conforme ESAB (2005).
Figura 31 – Junta B-U2
Fonte: AWS D1.1, pág. 97, 2015.
Figura 32 – Detalhamento parcial das dimensões da junta B-U2
Fonte: Autor, 2016.
Tabela 2 – Composição química dos materiais utilizados
Fonte: Catalogo consumíveis ESAB, 2013. Catalogo ABINOX, 2016.
Pretende-se utilizar o mínimo de energia necessários para realizar a soldagem. Utilizou-se para a soldagem, para os eletrodos utilizados no processo o fabricante sugere uma tensão de 28 à 31 V e corrente de 50 à 90A (Anexo A).
C Mn Si Cr Ni P S
AISI 410 0,15 1 1 11,5-13 - 0,04 0,03
Para definir-se a velocidade de soldagem mais adequada fizeram-se testes em juntas extras, até identificar a melhor velocidade. Mensurou-se os valores de tempo de soldagem, através de cronometragem, em seguida sabendo o comprimento o cordão obtido e o tempo necessário para o mesmo, aplica-se a Equação 1 da velocidade, que é a razão entre a distância sobre o tempo 𝑉𝑠 =𝑆 𝑡 (1) Onde: Vs = Velocidade de Soldagem S = Comprimento T = Tempo Unidade de medida: mm/s
A velocidade média de soldagem adotada será de aproximadamente 3,10 mm/s médios, tendo o valor de velocidade pode calcular o aporte de calor, sabendo que o mesmo é definido através da razão entre o produto da tensão e da correte, sobre a velocidade, e o resultado desta equação é multiplicado por um índice de eficiência que para o processo de eletrodo revestido é de 0,75 conforme ESAB (2005), descrito pela Equação 2.
𝐴𝑃 =𝑉 . 𝐼 𝑉𝑠 . 𝜌 (1) Onde: AP = Aporte de Calor V = Tensão I = Corrente 𝜌 = Eficiência Unidade de medida: KJ/mm
Os parâmetros de tesão e corrente, foram medidos através de leitura manual no display digital do aparelho de solda durante cada passe. Os parâmetros adotados, resultaram em um valor de 1,29 KJ/mm de aporte térmico médio, para 4 passes de soldagem que foram suficientes para preencher toda a cavidade da junta, a Tabela 3 descreve os paramentos de soldagem adotados.
Tabela 3 – Tabela de parâmetros de soldagem
Fonte: Autor, 2016.
No processo de soldagem deste material todas as bibliografias pesquisadas recomendam pré-aquecimento da junta, por exemplo, Wilcox (1975), recomenda que a temperatura seja de 330 ºC, a apostila de soldagem Stainless Steels Lincoln Eletric guide (2014) recomenda que seja de 204 a 316 ºC, utilizou-se o recomendado pela Lincoln, devido a data do estudo apresentado ser mais recente, portanto a temperatura de pré-aquecimento foi de 320 ºC aproximadamente. Lincoln (2014) dispensa a utilização de tratamento térmico pós-solda (TTPS), porém Smith (1993) apresenta na Figura 28 diversos benefícios do revenimento, portanto adotou-se um TTPS na faixa de temperatura recomendada de 450 a 550 ºC.
Fez-se o pré-aquecimento no forno metalúrgico Brasimet K250 disponível no laboratório de soldagem, o manual do equipamento recomenda para estabilidade térmica um tempo de 1 hora por polegada na temperatura desejada, sabendo que a chapa tem aproximadamente meia polegada definiu-se um tempo de 30 minutos na temperatura de pré- aquecimento, e essa temperatura foi mantida entre os passes de solda na junta afim de reduzir a taxa de resfriamento, o monitoramento da temperatura foi feito a partir de uma caneta térmica que marca o material somente em temperaturas acima de 300 ºC. Por fim um tratamento pós solda (TTPS) de revenimento, onde deixou-se a peça no forno por 30 minutos a 500 ºC, afim de reduzir tensões internas, e minimizar os efeitos do ciclo térmico causado pela solda.
Nº Tipo de passe Velocidade
(mm/s) Tensão (V) Corrente (A)
Aporte Termico (kJ/mm) 1 Passe de raiz 2,76 30 85 1,23 2 Passe de Preenchimento 2,94 30 85 1,16 3 Passe de Preenchimento 3,13 35 95 1,42 4 Passe de Preenchimento 3,23 35 95 1,37