3.2. Parte (I): Fabricação dos cordões sobre as chapas
3.2.3. Soldagem das placas pelo processo MIG/MAG
Segundo Branco et al. (1986), o excesso de metal ou convexidade de um cordão de solda gera uma intensificação da concentração de tensões em uma junta soldada, sendo a ZAC mais afetada por estas tensões. Neste sentido, Takahashi e Ito (1971) observaram que o raio de concordância entre a solda e o metal de base também influenciavam quanto à geração de tensões nesta região, tendendo a diminuir com o aumento desta variável.
Neste trabalho, para avaliar a influência destas tensões na susceptibilidade à corrosão na ZAC foi feito um estudo preliminar comparativo do desgaste desta região com soldas depositadas sob chapas com diferentes convexidades para se obter diferentes raios de concordância. Inicialmente as soldas foram feitas no modo tensão constante com transferência goticular, usando ângulo de ataque de 10º (ora puxando ora empurrando) e como gás de proteção a mistura 98,0% Ar + 2% O2 com auxílio da fonte citada no Item 3.2.2
para soldagem MIG/MAG. Diferentes tentativas foram feitas (com mudança de parâmetros de soldagem) com o objetivo de encontrar dois cordões de convexidades distintas,
mantendo-se a mesma energia de soldagem. A Tabela 3.2 mostra o resultado dos raios de
concordância, entre o metal de solda e o metal de base, obtidos com auxílio de um analisador de imagem a partir de soldas MIG/MAG feitas no modo de tensão constante. Observa-se que não houve diferença significativa dos raios de concordância das condições em estudo para poder comparar o efeito das tensões geradas na corrosão na ZAC.
Tabela 3.2 – Influência da variação de parâmetros na convexidade e ângulo de concordância
Nota: DBCP: Distância Bico Contato Peça; U: Tensão; Vsoldagem: Velocidade de Soldagem; Valimentação: Velocidade de Alimentação; Iméd: Corrente média
Como os resultados da soldagem com tensão constante não mostraram ser satisfatórios, partiu-se para explorar parâmetros de soldagem MIG/MAG com corrente constante (para facilitar a repetitividade) no modo de transferência goticular (com arco mais estável livres de respingos que possam atuar como pontos passíveis ao início de corrosão) nas condições de soldagem puxando (mais convexo) e empurrando (menos convexo)
usando ângulo de ataque de 10º com auxílio da fonte citada no Item 3.2.2. A Tabela 3.3 mostra os parâmetros escolhidos para soldar as placas de aço inoxidável ferrítico Ace P410D nas condições puxando e empurrando e a Fig. 3.3 mostra os oscilogramas dessas condições de soldagem.
Tabela 3.3 - Parâmetros de soldagem MIG/MAG com transferência goticular na condição puxando e empurrando
Arame Metal de base (mm/mim) VS Parâmetros operacionais Gás (98%Ar+2%O
2)
308 L 410 D 300
Condição puxando Vsoldagem
(mm/min) (A) Im Um (V) (L/min) Vazão DBCP (mm)
8000 241 29,0 15,0 21,0
Condição empurrando Va
(mm/min) (A) Im Um (V) (L/min) Vazão DBCP (mm)
8000 241 28,5 15,0 21,0
Nota: Vsoldagem: Velocidade de soldagem; Va: Velocidade de alimentação; Im: Corrente média; Um: Tensão média; DBCP: Distância Bico Contato Peça
(a)
(b)
Figura 3.3 – Oscilogramas das soldas nas condições: (a) puxando e (b) empurrando
Após a soldagem, foi feito um corte transversal aos cordões de solda para executar as macrografias das condições em estudo. Para tanto, após o corte, as amostras foram lixadas com lixas de granulometria #180 a #600, sendo em seguida atacadas com reagente arble’s para revelar a macrografia dos cordões de solda. Os ângulos de convexidade dos cordões foram medidos com auxílio de um processador de imagem obtendo os resultados mostrados na Tab. 3.4 a partir do corte das seções transversais das condições de soldagem em estudo representados na Fig. 3.4. Pelo perfil das soldas, observa-se que as condições de soldagem tiveram ângulos de convexidade distintos, sendo adotados para se fazer um estudo do efeito destes ângulos no desgaste na ZAC baseado na diferença do estado de tensão que age sob esta região pelo excesso ou falta de reforço de acordo com os estudos mostrados por (TAKAHASHI e ITO,1971). A Equação 3.1 foi usada para calcular a diluição.
δ 2 2 x 100% (3.1)
Onde: δ: Diluição
A2: Quantidade de metal de base fundido A1: Quantidade de metal de solda fundido
Tabela 3.4 - Variáveis do perfil do cordão Condição de soldagem Ângulo de concordância (º) Área da ZAC (mm2) Distância linear da ZAC (mm) Altura do reforço (mm) Área de penetração (mm2) Diluição δ (%) Puxando 124,19 16,43 0,102 3,64 16,25 67,89 Empurrando 128,92 12,69 0,134 3,56 20,56 33,86 (a) (b)
Figura 3.4 – Perfil do cordão de solda MIG/MAG, com ênfase no ângulo de convexidade resultante das condições de soldagem: (a) puxando e (b) empurrando
Após definir os parâmetros de soldagem, foi planejado um sistema para executar as solda sob as placas do aço inoxidável ferrítico Ace P410D para medir a susceptibilidade à corrosão na ZAC. Desta forma, decidiu-se soldar dois cordões em paralelo sob chapa (de cada condição de soldagem) com a finalidade de aumentar a restrição da ZAC com uma distância entre eles de 12 mm. Esta distância foi estabelecida por dois motivos. O primeiro para verificar se o fluxo de calor emitido pelo arco de um dos cordões não influenciaria nas mudanças microestruturais na ZAC do outro cordão. O segundo, pela limitação da largura da chapa de 75 mm, impossibilitando uma distância maior entre os dois cordões.
poderia provocar uma variação microestrutural na ZAC do segundo cordão, foi proposto construir as isotermas de Rosenthal, levando em consideração a temperatura inicial das variações microestruturais que ocorrem nesse aço e as propriedades físicas do aço inoxidável em estudo. Para tanto, foi usado o diagrama de equilíbrio Fe-Cr com a finalidade de verificar a temperatura inicial de transformação microestrutural deste aço. Pelo diagrama da Figura 2.3 observa-se que as alterações microestruturais ocorrem para faixas de temperatura acima de 800 K. Desta forma, a temperatura inicial definida para iniciar as linhas de fluxo ao redor da poça de fusão foi definida acima desta temperatura. A Tabela 3.5 mostra as propriedades físicas do aço inoxidável ferrítico usadas para obter as isotermas em torno da poça de fusão.
Tabela 3.5 – Propriedades físicas do aço inoxidável ferrítico Ace P410 D
A partir da Fig. 3.5 observa-se que a partir de uma distância de 10 mm do centro do arco, as linhas de fluxo atingem uma temperatura de 500 K distante das transformações microestruturais que poderia afetar a ZAC do segundo cordão. Desta forma decidiu-se limitar a distância entre os cordões de no máximo 12 mm. A Figura 3.6 mostra a representação das distâncias entre os cordões de solda.
(a) (b)
Figura 3.5 – Distribuição de temperatura: (a) Isotermas em torno da poça de fusão; (b) Perfil de temperatura
(a) (b) Figura 3.6 – Placas soldadas no sentido: (a) Puxando; (b) Empurrando
Definido a disposição dos cordões sob as chapas de teste, as soldas foram realizadas no sentido puxando e empurrando a fim de poder avaliar a susceptibilidade à corrosão na ZAC de cada uma dessas condições. No entanto, após o processo de soldagem MIG/MAG, uma camada espessa de óxido foi formada na superfície das chapas inviabilizando os ensaios de corrosão. Assim, foi realizada uma decapagem seguida de repassivação química para retirada desta camada que impedia a repassivação do aço em estudo. O item seguinte descreve o procedimento para realização desta etapa.