Soldagens Preliminares

Esta etapa tem como objetivo detectar os limites operacionais de vazão de gás de arraste, da taxa de alimentação de pó, velocidade de soldagem, avaliação pela presença de defeitos nos cordões de solda e caracterização do material como recebido. Desta forma, houve a possibilidade de aprofundar o entendimento do processo Plasma pó, de modo a verificar

Metodologia Soldagens Preliminares Soldagens Exploratórias I Soldagens Exploratórias II Soldagens de Revestimento Caracterização Microestrutural Resistência à Corrosão Propriedades Mecânicas Tese MO MEV EDS CPT Microdureza Teor de Ferrita Características Geométricas Microdureza Acabamento Superficial Soldagens Exploratórias III

questões operacionais para soldagem de revestimento, subsidiando pesquisadores e usuários com informações técnicas e científicas atualizadas do processo.

Primeiramente, foram realizadas análises de composição química do metal base e análise microestrutural. As amostras foram preparadas, realizando lixamento até 1500 mesh, polimento com pasta de diamante manual de 3 e 1 µm, com posterior ataque químico (Nital 2%) para visualização da microestrutura. A obtenção da composição química do substrato foi determinada pela utilização do espectômetro de emissão ótica.

Nos metais de adição em forma de pó (AID e AISD) foram realizadas as quantificações do percentual de ferrita e austenita por difração de raios-X, análises de composição química por fluorescência de raios-X e análises da morfologia dos pós por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). As medidas de difração de raios-X foram realizadas utilizando radiação de CuK , com comprimento de onda igual a 0,154 nm, varredura de ângulo 2 na faixa de 30º a 90º e passo de 0,02º. Para o ajuste de picos foi utilizado o programa X’Pert High Score Phillips para determinar a posição angular exata dos picos das fases ferrita e austenita e posterior refinamento.

Todas as soldagens foram realizadas com simples deposição, utilizando como metal de adição na forma de pó o aço inoxidável austenítico 316L, e como metal de base tubos ASTM A106 Grau B com 4” de diâmetro. Inicialmente, foi verificada a necessidade de se fazer uma correlação entre a taxa de alimentação de pó ajustada no equipamento (dado em porcentagem) e a taxa real mais usual (g/min). Para cada material de adição é necessário realizar este procedimento devido à diferença de densidade, tamanho de partícula e morfologia dos pós. O ADP utilizado no trabalho consiste em um sistema com presença de uma válvula rotativa, um tambor que sofre rotação, de modo que este mecanismo é responsável pela determinação da vazão de pó metálico que está armazenado em um silo pressurizado. Para cada pó deve ser realizada uma calibração, devido a diferentes propriedades de escoamento (SILVA & DUTRA, 2012).

Para este trabalho foi verificada a capacidade de arraste dos pós metálicos para uma faixa ampla de vazão de gás de arraste (2, 3, 4 e 5 l/min). O pó que sai nos orifícios da tocha de soldagem foi recolhido para ser pesado em uma balança de precisão, obtendo uma correlação do fluxo de pó ajustado no equipamento em percentual com o fluxo de pó em g/min. Este procedimento foi realizada por um período de um minuto, executando três medidas. Para cada vazão de gás de arraste (l/min) foram ajustadas seis diferentes taxas de alimentação em porcentagem: 10, 15, 20, 25, 30 e 35%.

Após a realização de medidas da taxa de alimentação em termos de g/min, foram realizados diversos testes iniciais de soldagens com o intuito de encontrar uma faixa de parâmetros de corrente e velocidade de soldagem adequada para se obter cordões com uma qualidade mínima em relação à defeitos superficiais. Em relação à taxa de alimentação de pó foram realizadas soldagens em simples depósito com utilização de uma faixa ampla de alimentação de pó para dois níveis de corrente (Tabela 4). Foram analisadas as características geométricas, diluição, ângulo de molhamento e análise de defeitos.

Tabela 4 - Parâmetros de soldagem para determinação da taxa de pó.

Ensaio Corrente (A) Taxa de alimentação (g/min)

01 100 13 02 100 16 03 100 19 04 100 22 05 100 25 06 100 28 07 160 13 08 160 16 09 160 19 10 160 22 11 160 25 12 160 28

Fonte: Próprio Autor.

Para a realização destas soldagens foram mantidos constantes: velocidade de soldagem em 12 cm/min; recuo do eletrodo em 1 mm; DBP de 12 mm; vazão de gás de arraste de 4 l/min, de gás plasma de 3 l/min e de proteção de 15 l/min. O gás de arraste, de plasma e de proteção utilizado foi o argônio comercialmente puro. Durante a realização das soldagens foi utilizado um sistema de aquisição dos sinais de tensão e de corrente e o tempo de aquisição de cada ensaio foi de 5 segundos, de modo que o início da aquisição dos dados de cada ensaio ocorreu no momento em que o arco estivesse estabilizado, aproximadamente 10 segundos após sua abertura. Primeiramente, é realizada a abertura do arco piloto, ajustando a corrente entre 5 e 20 A, recomendado pelo fabricante. A tocha é deslocada para a região exata do início da soldagem para melhor visualização da região a ser soldada, sendo

posteriormente regulada a corrente principal de soldagem. Após a saída de pó pelos canais do bocal constritor é realizada a abertura do arco principal. Na Figura 22 são mostrados o arco piloto, que facilita o posicionamento da tocha para a soldagem em relação à visualização do arco e o arco principal durante a soldagem.

Figura 22 – Soldagem com deposição de cordão simples.a) abertura do arco piloto; b) arco principal.

Fonte: Barreto (2013).

Posteriormente, foram realizadas preparações metalográficas da seção transversal com lixamento até 1500 mesh e ataque químico por imersão com Nital 5% durante 15 a 20 s, de modo a analisar a micrografia dos corpos de prova soldados para análise das características geométricas. As análises foram feitas em duas regiões distintas: no início e no final do cordão de solda, com 10 mm de tamanho de amostra, descartando-se 15 mm do início e ao final de cada cordão de solda, que possui comprimento total de 70 mm , aproximadamente. A avaliação da influência dos fatores de controle sobre as variáveis de resposta, em todas as etapas, foi por análises estatísticas (ANOVA) através do software Statística®.

Para a realização das medidas geométricas (reforço, largura, penetração, ângulo de molhamento) e diluição foi utilizado o software Image Pro Plus, um programa de análise de imagens. A Figura 23 ilustra uma representação esquemática de um cordão de solda seccionado transversalmente, de modo a visualizar com maior clareza o perfil do cordão depositado e as características geométricas analisadas.

Figura 23 - Perfil geométrico ilustrativo de um cordão soldado. R – reforço; L- largura; – ângulo de molhamento.

Fonte: Próprio autor.

A diluição (D) foi determinada através da análise transversal do cordão de solda, segundo a Equação 3, onde A é a área adicionada pela deposição da solda e B é a área do metal de base que fundiu e passou a compor a zona fundida total.

D(%) = (B/ A + B) x100 (3)