Na Figura 5.13, estão apresentadas as macrografias dos corpos de prova das seções transversais do cordão das soldagens resfriadas ao ar, ou seja, sem resfriamento forçado e as macrografias das seções transversais do cordão das soldagens com resfriamento forçado com água.
A macrografia apresenta a morfologia do cordão para as condições de variação de ângulo da pistola e condição de resfriamento, nota-se a influência da posição da pistola sobre a penetração e largura do cordão. A condição empurrando apresenta a maior largura e menor penetração, condições desejáveis para a aplicação de soldagem em operação. Uma vez que é desejável um cordão com baixa penetração a fim de evitar a perfuração. Um cordão mais largo favorece um maior recobrimento da área afetada.
R e s fr ia m e n to a o a r R e s fr ia m e n to f o rç a d o c o m á g u a
O mapeamento de microdureza foi realizado para todas as amostras, a fim de verificar a influência da condição do resfriamento sobre esta propriedade mecânica.
Para a amostra soldada com a pistola na condição de empurrando, nota-se valores mais altos de dureza na ZAC de grão grosseiro, o que pode ser visto em todas amostra, ou seja, que os maiores valores de microdureza concentram-se na ZAC de grão grosseiro. Percebe-se nitidamente a maior concentração de durezas mais altas nas amostras com resfriamento forçado com água. Devido ao efeito de aceleração das taxas de resfriamento mais severas, a dureza torna-se mais alta, tornando um efeito das taxas de resfriamento promovidas pelos jatos colidentes de água.
Na Figura 5.14, pode-se verificar o comparativo entre as durezas máximas para cada amostra, onde é possível notar os maiores valores de dureza para as juntas com resfriamento forçado com água.
Figura 5.14 - Comparativo de microdureza máxima
No entanto é interessante perceber a distribuição de durezas na ZAC, para isso faz-se necessário tomar a medida de dureza média da região de grão grosseiro da ZAC.
Resfriamento ao Ar Resfriamento com Água E m p u rr a n d o N e u tr o P u x a n d o
Figura 5.15. Mapa de microdureza dos corpos de prova para as condições de resfriamento ao ar e com resfriamento forçado com água
A Figura 5.16, apresenta as impressões de microdureza sobre a macrografia atacada com nital 2% das amostras na condição empurrando com resfriamento ao ar e com resfriamento forçado.
(a) (b)
Figura 5.16 – Impressões de microdureza sobre a macrografia. a) -Endentações água e b) - Endentações ar
Os ciclos térmicos, foram obtidos na superfície oposta de cada corpo de prova a fim de medir a temperatura máxima, como item de verificação paras as condições
impostas pelos ensaios realizados pelo instituto Battelle® que determina que
temperaturas acima de 980 ºC é iminente a perfuração do duto.
Para a condição empurrando na Figura 5.17, é possível comparar os ciclos térmicos para as duas condições de resfriamento e notar que para o resfriamento forçado com água, a temperatura de pico é menor e o resfriamento é acelerado. Isto explica as durezas elevadas na ZAC na região de grão grosseiros do corpo de prova com resfriamento forçado.
Figura 5.17 - Gráfico dos ciclos térmicos na posição empurrando
Na posição ‘neutro’, os ciclos térmicos assumem o mesmo comportamento da posição anterior, com temperaturas de pico menores que as da posição anterior, demonstrando que mesmo com a posição vertical, ou melhor, perpendicular da pistola, ainda assim, esse fator, não é determinante quando comparado com o item anterior.
Figura 5.18. Gráfico dos ciclos térmicos na posição neutro
Já na posição puxando, o ciclo térmico com resfriamento ao ar, obteve a maior temperatura em relação as outras posições, no entanto no resfriamento forçado com água a temperatura máxima foi a menor, é perceptível a descontinuidade de aquisição dos dados devido a uma falha no equipamento, mesmo assim, ainda foi possível obter a temperatura máximo de interesse, como pode ser verifica na Figura 5.19.
Figura 5.19 - Gráfico dos ciclos térmicos na posição puxando
A Figura 5.20, sumariza as temperaturas máximas obtidas, comprando-as, de forma que seja possível identificar um comportamento, ou melhor, uma relação direta com as temperaturas máximas, as condições de resfriamento e a posição da pistola. Interessante notar, que nas condições de resfriamento os valores não são tão discrepantes entre sim, tanto para resfriamento ao ar e resfriamento forçado com água, esta diferença se faz clara quando são comparadas as temperaturas máximas entre as diferentes condições de resfriamento.
Figura 5.20 - Comparativos de temperaturas máximas na face oposta.
A fim de verificar a capacidade de extrair calor do dispositivo de resfriamento, foram soldados termopares, na superfície superior da chapa em linha, como pode ser visto na Figura 5.21, para determinação da repartição térmica e verifica a extração de calor. A repartição térmica obtida do passe 1, da soldagem, trouxe uma surpresa, apenas o termopar 1, o mais próximo a poça de fusão, registrou temperaturas acima de 25 ºC, de iniciou achou-se que os mesmos estivem desconectados, no entanto, após verificação com multímetro, comprovou-se que os mesmo estavam ligados, ou seja, a partir de aproximadamente 15 mm de distância do termopar, a chapa não sofreu alteração em sua temperatura. Desta forma, foi possível atestar a capacidade de extração severa de calor do sistema.
Figura 5.21 - Posicionamento dos termopares e repartição térmica do primeiro passe com resfriamento forçado com água
Os ciclos térmicos na face oposta e a repartição térmica de duas soldagens variando a condição de resfriamento foram realizadas, como mostra a Figura 5.22. Na soldagem com resfriamento ao ar, foi possível obter temperaturas acima de 800 ºC, no entanto, para a soldagem com resfriamento forçado com água, a temperatura foi de 344,79 ºC, uma diferença de 57,71%. As repartições térmicas quando comparadas, mostram a influência do resfriamento forçado com água, altera o comportamento de resfriamento da chapa quando comprado com resfriamento com ar.
Figura 5.22 - Ciclos térmicos e repartição térmica do segundo passe resfriado ao ar e com resfriamento forçado com água.
5.5 Resultados 5 – Resultados obtidos a partir do projeto de experimentos