Variação da geometria do cordão de solda em junta T em função da variação do posicionamento do elemento vertical

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DeTec – Departamento de Tecnologia

Curso de Pós Graduação Lato Sensu em Engenharia Industrial

HERBERT ERNO MARKUS

VARIAÇÃO DA GEOMETRIA DO CORDÃO DE SOLDA EM JUNTAS T EM

FUNÇÃO DA VARIAÇÃO DO POSICIONAMENTO DO ELEMENTO

VERTICAL

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HERBERT ERNO MARKUS

VARIAÇÃO DA GEOMETRIA DO CORDÃO DE SOLDA EM JUNTAS T EM

FUNÇÃO DA VARIAÇÃO DO POSICIONAMENTO DO ELEMENTO

VERTICAL

Monografia do Curso de Pós Graduação Lato Sensu em Engenharia Industrial apresentado como requisito parcial para obtenção de título de Especialista em Engenharia Industrial.

Orientador: Gil Eduardo Guimarães, Dr. Eng.

Panambi/RS 2014

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VARIAÇÃO DA GEOMETRIA DO CORDÃO DE SOLDA EM JUNTAS T EM

FUNÇÃO DA VARIAÇÃO DO POSICIONAMENTO DO ELEMENTO

VERTICAL

Monografia defendida e aprovada em sua forma final pelo professor orientador e pelo membro da banca examinadora

Banca examinadora

________________________________________

Prof. Gil Eduardo Guimarães, Dr. Eng. - Orientador

________________________________________

Prof. Roger Schildt Hoffmann - Mestre

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AGRADECIMENTOS

À Empresa Bruning Tecnomental Ltda. pelo auxilio de laboratório, material, máquinas e equipamentos na execução dos ensaios e corpos de prova.

Aos colegas de trabalho da empresa Bruning pelo auxílio prestado na preparação dos corpos de prova.

Aos professores que ajudaram na elaboração do trabalho.

À minha família que teve compreensão e me apoiou durante o curso.

Ao professor Gil Eduardo Guimarães pela orientação e apoio recebido durante a elaboração do trabalho.

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RESUMO

A qualidade dos produtos finais passa, inevitavelmente, pelo controle de qualidade dos processos de fabricação. Na indústria metalomecânica o processo de soldagem é de vital importância e, portanto deve-se ter especial cuidado no controle desse processo. Esse trabalho se foca na variação da geometria do cordão de solda em soldagens MIG/MAG robotizadas de juntas T de chapas de aço, em função da variação do posicionamento do elemento vertical da junta. A faixa de variação foi de 0 a 2 mm com a avaliação da variação correspondente na área do cordão de solda em cada junta. O objetivo do trabalho é mostrar o quanto essa variabilidade em cada junta afeta a geometria do cordão de solda, em sua área, o que pode levar a uma deterioração da resistência mecânica da junta soldada.

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – Direções de solidificação do material depositado...14

Figura 2 – Ensaio do corpo de prova...15

Figura 3 – Curva de tensão de deformação real...16

Figura 4 – Limite elástico e limite convencional de escoamento...17

Figura 5 – Fratura de corpos de prova para ensaio de tração...17

Figura 6 – Reforço soldado...20

Figura 7 – Concentração de tensões superficiais...20

Figura 8 – As dimensões...22

Figura 9 – Dimensões básicas do filete de solda...22

Figura 10 – Corpo de prova ensaio de Impacto de Charpy aparência de fratura....24

Figura 11- Concentração de tensões...30

Figura 12 – Porosidade num filete de solda...32

Figura 13 – Exemplo de trincas...33

Figura 14 – Trincas a quente...35

Figura 15 – Alivio de tensões...35

Figura 16 – Trinca com entalhe oblíquo...36

Figura 17 – Tipos básicos de juntas soldadas...37

Figura 18 – Tipos de chanfros em T...38

Figura 19 – Simbologia usada pela norma ISO 2553...39

Figura 20 – Simbologia usada pela norma de soldagem DIN 22553...40

Figura 21 – Indicação de largura de solda...41

Figura 22 – Indicação do lado da seta...41

Figura 23 – Indicação do lado oposto...41

Figura 24 – Largura da solda...42

Figura 25 – Indicadores de solda...43

Figura 26 – Identificação das dimensões...43

Figura 27 – Cálculo de massa...44

Figura 28 – Cálculo de área...45

Figura 29 – Robô de solda Motoman...46

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Figura 31 – Lixadeira Cinta 2 x25 ACE RBI...47

Figura 32 – Politriz lixadeira DP 10...48

Figura 33 – Solução Nital 10%-25 álcool...48

Figura 34 – Microscópio Mitutoyo...49

Figura 35 – Gabarito de solda...50

Figura 36 – Calço...51

Figura 37 – Calço...51

Figura 38 – Posicionamento da tocha...52

Figura 39 – Altura da solda...52

Figura 40 – Peça usinada...54

Figura 41 – Amostra...54

Figura 42 – Ensaio...56

Figura 43 – Corpo de prova...57

Figura 44 – Dimensões da lente...61

Figura 45 – Efeito do deslocamento sentido A...73

Figura 46 – Corpo de prova padrão 1 A 10...74

Figura 47 – Efeito de deslocamento sentido B...74

Figura 48 – Corpo de prova padrão 1 B 10...74

Figura 49 – Efeito de deslocamento sentido C...75

Figura 50 – Corpo de prova padrão 1 C 10...75

Figura 51 – Comparativo...76

Figura 52 – Padrão...76

Figura 53 – 1 A 10...77

Figura 54 – 1 B 10...77

Figura 55 – 1 C 10...78

Figura 56 – Comparativo entre as áreas de corpo de prova...79

Figura 57 – Comparativo entre a área um dos corpos de prova...79

Figura 58 – Comparativo entre a área dois dos corpos de prova...80

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Propriedade mecânica especificada para metais depositados de

eletrodos revestidos para aços...19

Tabela 2 - Resistência a tração de juntas de soldadas...23

Tabela 3 - Exemplos de tensões admissíveis, sem considerar fratura por fadiga...25

Tabela 4 - Expressões para cálculo da resistência de juntas soldadas...27

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas...44

Tabela 6 - Materiais...53

Tabela 7 - Parâmetros de solda...55

Tabela 8 - Macrografia...59

Tabela 9 - Macrografia e corpos de prova...61

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova...72

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SUMÁRIO

INTRODUÇÃO...11

Objetivos...12

Objetivo Geral...12

Objetivos Específicos...12

1 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA...13

1.1 Fundamentos teóricos da metalurgia de soldagem...13

1.1.1 Solidificação e estrutura da zona de fusão...13

1.1.2 Reações metalúrgicas na solidificação...14

1.1.3 Resistência estática da junta soldada...15

1.1.4 Resistência do metal depositado...19

1.1.5 propriedades de tração de juntas de topo...19

1.1.6 Tenacidade da junta de solda...23

1.1.7 Tensão admissível e coeficiente de segurança...24

1.1.8 Eficiência da junta de solda...25

1.1.9 Cálculo da resistência estrutural das juntas soldadas...26

1.1.10 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no

projeto de estruturas soldadas...29

1.1.10.1 Metal-base...29

1.1.10.2 Materiais de consumo...29

1.1.11. Distorções e tensões residuais ...29

1.1.12 Concentração de tensões...30

1.1.13 Reações metalúrgicas na solidificação...31

1.1.14 Porosidade...31

1.1.15 Propagação de trincas na zona de solda...32

1.1.16 Propagação de trincas do metal depositado...32

(10)

1.1.18 Trincas a frio na zona termicamente afetada...35

1.1.19 Classificação das juntas soldadas...36

1.1.20 Simbologia de soldagem...38

1.1.21 Posicionamento dos símbolos...40

1.1.22 Indicação do lado da seta...41

1.1.23 Garganta (a) Perna (z) e Penetração (s)...42

1.1.24 Cálculo de massa depositada...44

2. MÉTODOS E MATERIAIS...46

2.1 Gabarito de solda...59

2.1.1 Origem do teste...50

2.1.2 Posicionamento da tocha...51

2.2 Materiais...52

2.2.1 Corpo de prova...53

2.2.2 Resultado do ensaio...55

2.2.3 Cuidados na aquisição dos corpos de prova...58

2.2.4 Análise dos resultados...58

3. RESULTADOS OBTIDOS...59

4. DISCUSSÃO SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS...73

5. CONCLUSÃO...81

(11)

INTRODUÇÃO

A soldagem hoje em dia é amplamente aplicada em uniões e componente de estrutura metálica e equipamentos para diversas finalidades. A grande vantagem da soldagem sobre os demais processos consiste na sua simplicidade da junta a ser soldada.

Os processos de soldagem têm um amplo campo de aplicação, incluindo, entre outros, construção naval, estruturas civis, tubulações e equipamentos diversos.

A soldagem encontra uma vasta aplicação em serviços de reparo de manutenção, como enchimento de falhas em peças. Deve-se alertar, porém, que a soldagem em si é um elemento importante na nossa economia de hoje aplicado nos diversos segmentos de construção. Os estudos se tornam cada vez mais importante, sendo considerado um dos itens principais no processo global da construção tanto em peças como em estruturas. É importante ter alguns cuidados no desenvolvimento do projeto da junta de solda. É necessário seguir uma sequência de operações, que inclui a qualificação dos procedimentos e dos soldadores, método de inspeção, para garantir características funcionais consideradas no projeto.

O processo de soldagem aparentemente é simples, mas envolve uma grande gama de conhecimento que são implicitamente empregados na execução de uma junta de solda. Assim, a engenharia de soldagem, pode ser considerada um somatório de conhecimento que englobam as áreas das engenharias elétricas, estrutural, mecânica, metalúrgica, química e física. Os conhecimentos desse assunto nessa área são de fundamental importância para desenvolver um projeto de uma junta soldada, considerando a escolha dos materiais de consumo, estabelecendo a sequência de soldagem, e os procedimentos de inspeção e de controle de qualidade.

A soldagem é definida de várias maneiras, e as diferentes definições são quase equivalentes. As normas definem como um processo metalúrgico de uniões de materiais ou ligas metálicas devem se encontrar em seu estado fundido. A definição procedente implica, portanto, dizer que a união das partes metálicas se

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processa mediante a energia térmica, para promover a referida fusão dos materiais.

Atualmente são conhecidos inúmeros diferentes processos de soldagem que podem ser aplicados em diferentes juntas a ser soldado, onde oferece as melhores condições de aplicação para cada caso procurando os meios mais seguros e econômicos.

Este trabalho tem como objetivo de mostrar o quanto a variação de folga pode impactar na união de solda, sem comprometer as propriedades mecânicas dos materiais.

Objetivos

Objetivo geral

O trabalho tem como objetivo geral desenvolver um estudo de uniões de chapa, focado na variabilidade de até 2mm de folga na junta a ser soldada, comparando as diferenças entre as áreas. Isso é um dos fatores determinantes na resistência da qualidade do produto final. A junta de solda será desenvolvida em um robô de solda, com um dispositivo de posicionamento correto das peças, para obter uma precisão na junta soldada.

Objetivos específicos

Os objetivos específicos deste trabalho são:

• Realizar o estudo e revisão bibliográfica dos conceitos, das uniões de junta de solda;

• Identificar os modos de falha das uniões de junta de solda;

• Realizar testes experimentais de laboratório para estimar medidas da confiabilidade das juntas de solda.

Estes resultados serão obtidos através de ensaios metalográficos que permitem avaliar a região onde houve a fusão do material.

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1 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

1.1 Fundamentos teóricos da metalurgia de soldagem

A soldagem é conhecida, usualmente, como processo de união de duas ou mais partes metálicas. Essas uniões quando soldadas são expostas a ciclos térmicos, transformando a estrutura metálica do material induzindo deformações e tensões residuais, que são importantes no desempenho da construção soldada.

Todas essas relações podem trazer defeitos de soldagem, como aparecimento de trincas ou outros problemas relacionados à estrutura do material, com consequências que podem influenciar na segurança das juntas soldadas.

1.1.1 Solidificação e estrutura da zona de fusão

Na soldagem podem ocorrer vários defeitos como, porosidade, trincas em função da velocidade da solidificação do material soldado. Este mecanismo de solidificação por fusão pode ser considerado semelhante ao processo de fundição de metais, diferindo apenas nos seguintes pontos:

a - maior velocidade de solidificação;

b – fusão e solidificação do material ocorrendo simultaneamente; c – movimentação da fonte de calor;

d – a solidificação do material inicia no contorno do metal base onde ocorre a fusão e a liga do metal base.

A figura 1 mostra esquematicamente a estrutura de uma junta solda do metal fundido com o metal-base. O ponto A representa o início da geração da estrutura do metal-base. Esta linha de fusão é de acordo com a fonte de calor gerado durante o processo de soldagem. Essa linha de fusão, os grãos grosseiros são parcialmente fundidos pelo calor gerado no arco elétrico.

Como os grãos cristalinos remanescem do metal-base, que não se fundem pelo arco que atua no núcleo durante a solidificação, não há necessidade de se

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formarem novos núcleos para geração da estrutura na linha de fusão, sendo somente necessária à presença dos grãos cristalinos do metal-base.

Figura 1 - Direções de solidificação do metal depositado

Fonte: Okumura & Tamighuchi (1982, p.66)

1.1.2 Reações metalúrgicas na solidificação

Na solidificação existem três tipos de segregação: macrossegregação, na ondulação do cordão e micros segregação.

Os macros segregação indicam a transformação gradual na linha de fusão até o centro cordão de solda.

A segregação na ondulação do cordão indica o tipo de transformação dos componentes de vida a solidificação descontínua no cordão de solda.

Os micros segregação indicam a transformação dos componentes dentro do contorno de grão cristalino ou nos grãos menores.

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1.1.3 Resistência estática da junta soldada

As propriedades de tração de uma junta soldada são funções das propriedades mecânicas do metal-base da zona termicamente afetada, bem como do metal depositado e as características dinâmicas da junta, e as quais variam de acordo com a geometria da junta, e o nível de tensões nelas atuantes.

Os corpos de prova para ensaios de tração da junta soldada são retirado no sentido longitudinal incluindo a junta soldada, e o outro é retirado de modo que o cordão de solda fica perpendicular ao eixo longitudinal do corpo de prova incluindo a junta de solda conforme mostra a figura 2.

Figura 2 - Ensaio corpo de prova

Os ensaios são efetuados de modo convercional, aplicando gradualmente uma força no corpo de prova até o seu rompimento, e o limite de ruptuar, σ, é determinado, dividindo-se a carga de ruptura, P, pela área seccionada, Sס, do corpo de prova antes de submeter ao ensaio.

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Figura 3 - Curva de tensão de deformação real

A figura 3 mostra um diagrama de tensõe e deformações de um corpo de prova cilindrico de um aço doce, quando submetido ao ensaio de tração. O ponto P representa o limite proporcionalidade do material, ou seja, até esse ponto as tensões crecem linearmente com as deformações, segundo a lei de Hooke. O ponto E representa o limite elásticidade do material, isto é, se o corpo de prova for carregado até esse ponto e, em seguida, aliviado, não permanecerá qualquer deformação plastica permanente, revelando, portanto, o comportamento elástico do material até aquele ponto. No ensaio convencional de trasão é dificil determinar este ponto, pois estes valores são estipulados a um valor da tensão correspondente a uma deformação de 0,005 a 0,01% como sendo o limite de elasticidade do material. O ponto S1, por sua vez, é o valor máximo de tensão que se atinge antes de iniciar o escoamento, e se caracteriza pelo fato da tensão se manter constante ou sofrer uma rápida queda em sua velocidade de crescimento. No ponto S1 é o limite de escoamento ou limite superior de escoamento. O ponto S2 as tensões começam a crescer novamente, correspondente ao aumento de deformações que é o limite inferior de escoamento.

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Figura 4 - Limite elástico e limite convencional de escoamento

É dificil distinguir de alguns materiais qual o ponto das tensões-deformações encontrado no diagrama, através de ensaios de tração. É comum especificar para materiais um limite de escoamento convencional, que é definido como uma tensão correspondente a uma deformação de 0,2% conforme indica na figura 4.

Figura 5 - Fratura de corpos de prova para ensaio de tração

(seção transversal) (seção transversal) Fonte: Okumura & Tamighuchi (1982, p.207)

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A ductilidade do material é estimado através da medida da alongamento obtido no ensaio de traçào, medida é efetuada entre os pontos de referência, marcado sobre a parte útil do corpo de prova, conforme figura 5. O alongamento é calculado pela equação:

- Comprimento da base de referência.

– Comprimento entre os pontos de referência, após ruptura do

corpo de prova.

Nos corpos circulares, pode se estimar a ductilidade do material por meio de redução da área que ocorre durante o ensaio de tração. A redução da área expressa em porcentagem da área original do corpo de prova calculado pela equação:

X 100 (%)

- área de seção transversal original do corpo de prova.

– área de seção transversal do corpo de prova, após a ruptura.

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1.1.4 Resistência do metal depositado

Em juntas soldadas de aço, o material-base tem uma resistência menor à tração do que o metal depositado, desde que o processo de soldagem e os materiais de consumo sejam apropriados para uma junta de solda sem apresentar defeitos consideráveis condenáveis. O metal depositado varia no alongamento e ductilidade dependendo do processo de soldagem e os materiais de consumo utilizado. Dessa forma, os dois parâmetros deverão ser selecionados de acordo com o procedimento de soldagem e as propriedades do material a ser soldado.

A resistência do metal depositado varia de acordo onde ele for depositado na junta soldada, é importante especificar de onde deve ser retirado o corpo de prova, para a realização do ensaio de tração conforme figura 4. A tabela 1 apresenta os valores das propriedades mecânicas do metal depositado com eletrodos revestidos.

Tabela 1 - Propriedade mecânica especificada para metais depositados de eletrodos revestidos para aços

1.1.5 Propriedades de tração de juntas de topo

A resistência à tração de junta de solda pode ser considerada equivalente a do metal-base, desde que os processos e materiais de soldagem sejam recomendados para cada caso considerado. Em uma junta de solda dependendo

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do caso pode ser executado por um ou mais passes, desde que o cordão final tenha uma saliência em relação à superfície do metal-base, denominada reforço do cordão ou da solda. A altura do reforço não é recomendável a exceder os 3mm figura 6.

Figura 6 - Reforço soldado

A transição entre o metal-base e reforço, denominada pé da solda, é considerada uma descontinuidade de forma, o que pode originar uma concentração de tensões. Essa concentração depende do formato do pé do cordão e da existência de mordeduras. Dependendo do formato do cordão, o grau de concentração de tensões na ordem de 1,3 a 1,8 vezes a tensão superficial, conforme figura 7.

Figura 7 - Concentração de tensões superficiais

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Pode se formar uma concentração de tensões residuais na área adjacente da junta soldada que pode afetar a resistência da junta. Na junta pode se originar trincas no metal depositado o que diminui consideravelmente a resistência à tração da junta soldada, o mesmo não acontece no caso de porosidades, tendo um efeito menor sobre a resistência da junta.

A distribuição de tensões que se formam na junta devido ao seu formato, a concentração de tensões são de alta intensidade que podem ocorrer na raiz ou no pé da solda. O fator de concentração de tensões pode atingir valores da ordem de 6 a 8 na raiz e de 2 a 6 no pé do filete de solda. A resistência à tração da junta soldada é definida como sendo uma carga que ocasiona a ruptura da garganta da seção transversal, é expressa sob a forma de tensão, pela equação:

P

– carga de ruptura do filete (Kg)

࢒

– comprimento efetivo da solda

n

–––– números de filete efetivos

- garganta teórica do filete

H

– altura do filete

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Figura 8 - As dimensões

Figura 9 - Dimensões básicas no filete de solda

࢒࢒࢒࢒ –

Comprimento ou altura da perna do filete

ઌ

ઌ –

Dimensão básica do filete

-

0,707 ઌ – garganta teórica do filete

–

Garganta real

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Tabela 2 - Resistência a tração de juntas soldadas

Na tabela 2 há uma comparação entre as resistencias do metal depositado de juntas em filete e de topo.

1.1.6 Tenacidade da junta soldada

A resistência do material a carregamento estático, é diferente no comportamento em relação a solicitações dinâmicas. A tenacidade é a capacidade do material absorver considerável nível de energia antes de romper. Existe uma consideração difundida, quanto maior a resistência a ruptura do material, maior será sua tenasidade. Mesmo assim, considerando dois metais com valores de limite de ruptura igual, sua tenacidade pode váriar consideravelmente, em função da composição química.

Uma avaliação quantitativa da tenacidade dos materiais pode ser feita pela energia absorvida pelos corpos de prova durante o ensaio de impacto. A tenacidade do metal diminui em função da temperatura do meio até um determinado valor. Essa diminuição da tenacidade é denominada transição característica do metal, quando a temperatura do meio se torna inferior estabelecido o material se torna frágil. Figura 10.

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Figura 10 - Corpo de prova para ensaio de impacto Charpy aparência de fratura

1.1.7 Tensão admissível e coeficiente de segurança

Num projeto estrutural deve-se conhecer qual a tensão máxima admissível que a estrutura pode trabalhar. Essas tensões devem ser consideradas com valores máximos na faixa de trabalho e, para considerar seguras, sempre levar em consideração as propriedades mecânicas do material-base e do metal depositado e o tipo de esforço utilizado na junta. O valor da tensão admissível do material depende da importância e a confiabilidade que a estrutura deve suportar, sendo normalmente especificado como uma fração adequada a resistência a tração do material-base.

O coeficiente de segurança num projeto a ser considerado é o regime elástico, e a relação entre a tensão de escoamento e de ruptura. Estes coeficientes são considerados como uma incerteza na capacidade de deformação ou de ruptura da estrutura, e é estabelecido para fazer frente a diversos fatores desconhecidos que podem influenciar na estrutura. No caso de juntas soldadas, a própria flutuação da qualidade da solda é considerada um fator de incerteza, que pode influir na determinação do coeficiente de segurança conforme tabela 3.

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Tabela 3 - Exemplos de tensões admissíveis, sem considerar fratura por fadiga

1.1.8 Eficiência da junta soldada

A eficiência da junta é considerada pelo cálculo da tensão admissível da junta soldada, e pode ser definida como sendo um fator de redução de tensão em relação a tensão admissível do metal-base. É determinado em função do material soldado, procedimento, método de inspeção e das condições de serviço da junta soldada, sendo expressa pela relação:

Os fatores que influenciam na eficiência da junta soldada são: - material de solda;

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- processo de soldagem (arco eletrico com eletrodo revestido, MIG/MAG, etc);

- ambiente de soldagem e posição (plana, vertical,sobrecabeça, etc.); - tratamento térmico (alivio de tensões, etc.);

- acabamento;

- tipo de junta a ser soldada.

1.1.9 Cálculo da resistência estrutural das juntas soldadas

O cáculo da resistência das juntas soldadas é feito com base nos critérios das tensões admissíveis. Sendo assim, são consideradas todas as pequenas deformações, e a relação entre as tensões e deformaões obedecendo a lei Hooke. O esforço que induz na estrutura uma tensão máxima, valor igual a tensão admissível previamente estabelecida. Os cálculos são relativamente complicados, mas para simplificar se adota o valor atuante na garganta do filete como sendo a tensão média na junta. A tabela 4, abaixo mostra as formulas simplificadas para cálcular a junta soldada adotado pela ISO.

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Continuação

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1.1.10 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no projeto de estruturas soldadas

1.1.10.1 Metal-base

Um dos pontos críticos é conhecer claramente os requesitos de projeto, esforço requerido, ambiente de trabalho, condições extremas,seleção correta dos materiais a serem empregados. Estes cuidados são necessários para obter uma estrutura livre de problemas nas juntas soldadas.

O bom desempenho de uma estrutura soldada, depende de cada junta nela existente e com a escolha correta de materiais-base com exelente soldabilidade, processo, qualificação do procedimento e controles adequados e fundamentais para a construção de estruturas que oferecem alta confiabilidade.

1.1.10.2 Materias de consumo

A seleção do material de consumo a ser empregado, deve-se efetuar com critérios rigorosos para assegurar a qualidade requerida pelas juntas soldadas. Para isso, o projetista de estrutura deve estar atualizado nos últimos desenvolvimentos e técnicas de soldagem para a escolha adequada dos materiais a serem empregados. Uma escolha de material baseado somente nas propriedaes mecânicas, pode redundar no emprego de materiais de difícil processamento, gerando defeitos potenciais no processo de soldagem.

1.1.11 Distorções e tensões residuais

As juntas soldadas se deformam devido ao ciclos térmicos que ocorrem durante a soldagem, o metal se aquece e se expande plasticamente e, na fase de esfriamento o material sofre uma contração na tentativa de retornar ao seu estado natural, criando um complexo campo de deformação, o que ocasiona a geração das tensões residuais. As distorções e tensões residuais no processo de soldagem fazem parte do projeto, os mesmos devem ter um cuidado especial para não

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comprometerem a qualidade da estrutura. Alguns cuidados para minimizar as tensões:

- selecionar materiais com alta tenacidade;

- evitar executar juntas próximas entre si, não convergir as juntas para um único ponto.

- usar uma sequência de soldagem que atenuem os efeitos de uma junta excessivamente vinculada;

- projetar as juntas soldadas para opter o mínimo de material de enchimento;

- reduzir o número de passes no preenchimento da junta.

- adotar o melhor processo de soldagem que se adapte a estrutura soldada.

1.1.12 Concentração de tensões

Sempre que houver uma mudança na geometria estrutural, existe uma tendência que as tensões se concentrem neste local. O fator de concentração de tensões ou coeficiente de forma é definido como quociente entre a máxima tensão elástica atuante, devida a descontinuidada, , e a tensão média , , resultante da divisão do valor do esforço solicitante pela área seccional mínima da região em estudo.

Figura 11 - Concentração de tensões

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No processo de soldagem os aspectos geométricos provocam mudanças nas propriedades físicas e mecânicas do metal, devido aos ciclos térmicos a que são submetidos. Devido a estes fatores, o projeto e a execução das juntas soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentrações de tensões, para garantir uma estrutura segura.

1.1.13 Reações metalúrgicas na solidificação

Na solidificação existem três tipos de segregação: macrossegregação, na ondulação do cordão e microssegregação.

A macrossegregação indica a transformação gradual na linha de fusão até o centro cordão de solda.

A segregação na ondulação do cordão indica o tipo de transformação dos componentes devida à solidificação descontinua no cordão de solda.

A microssegregação indica a transformação dos componentes dentro do contorno de grão cristalino ou nos grãos menores.

1.1.14 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda é provocada pela ação dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo inconveniências na junta tais como:

a – liberação de gases pela diferença de solubilidade entre líquidos e sólidos na temperatura de solidificação na junta de solda;

b – liberação de gases nas reações químicas no metal depositado na fusão dos materiais;

c – os gases físicos da atmosfera do arco;

Os gases são gerados na fusão de solda pelas diferenças de solubilidade entre o nitrogênio e pelo hidrogênio contido nos aços. Os gases gerados pela reação química são representados pelo monóxido de carbono na poça de fusão. Essas causas são compreendidas pelos gases inertes na soldagem, ou pela atmosfera externa na junta de solda.

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Figura 12 - Porosidade num filete de solda

1.1.15 Propagação de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma região com alta sensibilidade com uma estrutura frágil isso ocorre principalmente nos aços. Se uma fratura frágil ocorre nos aços com resistência insuficiente, ela pode se propagar com uma velocidade muito alta, na ordem de 2000m/s, atingindo toda estrutura quase instantaneamente. Na junta de solda a microestrutura torna-se frágil podendo provocar fraturas, concentração de tensões e existência de defeitos de soldagem. Dessa forma, é muito importante estimar a resistência na zona de solda contra a nucleação da fratura para garantir a segurança da solda. Outros fatores influenciam na ocorrência da fratura tais como: velocidade de deformação, tensões residuais, entalhes, concentração de tensões e descontinuidades estruturais. Estes fatores devem ser estudados através de ensaios e corpos de prova.

1.1.16 Propagação de trincas do metal depositado

É desnecessário lembrar que as propriedades do metal depositado dependem de sua estrutura, como no caso o metal-base da zona termicamente afetada. Para melhorar a qualidade do metal depositado, é necessário controlar os diferentes fatores que influenciam na propagação da fratura. O metal depositado se diferencia termicamente na zona afetada, pois ela se funde e solidifica durante o processo de soldagem, incluindo grande quantidade de impureza como oxigênio.

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A composição química do material depositado depende do processo de soldagem, e a mesma se constitui do material-base de consumo. Importante considerar a influência das impurezas incluídas no material a ser soldado, particularmente o oxigênio, como a estrutura do material base para evitar propagação de trincas.

1.1.17 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vários tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de soldagem, podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente.

A fratura a frio se origina à temperaturas inferiores a 300 graus, ela ocorre na zona termicamente afetada, e na região do material depositado. A fratura a frio que ocorre na zona de solda são mostrados na Figura 13.

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada são: trincas no cordão, trincas na raiz, trincas no pé da solda e trincas lamelar. As trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais.

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas, superiores a 900 graus, durante a solidificação da zona de solda.

Figura 13 - Exemplo de trincas Trincas no cordão Trincas na raiz

(34)

Fonte: Filho (2008, p.35)

Além das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio de tensões, que ocorre na zona afetada quando o aço é de baixa liga e soldado após o reaquecido entre 550-700graus, para efeito de alivio de tensões.

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na fase de solidificação na zona soldada, são trincas na cratera, e as trincas longitudinais conforme Figura 14. As trincas originadas no alivio de tensões ocorrem geralmente durante o tratamento térmico, e se inicia no pé do cordão, na zona termicamente afetada, como mostrado na Figura 15.

(35)

Figura 14 - Trincas a quente

Trincas longitudinais

Figura 15 - Alívio de tensões

Trinca devido alivio de tensões Fonte: Okumura & Tamighuchi (1982, p.89)

1.1.18 Trincas a frio na zona termicamente afetadas

As trincas a frio na zona termicamente afetadas são conhecidas como trincas retardadas, ocorrem geralmente em períodos até 48 horas após a soldagem. Pode-se observar uma trinca a frio tipicamente na zona termicamente afetada conforme a Figura 16. Essa trinca se propaga tanto ao redor dos contornos de grão, como nos próprios grãos.

(36)

Figura 16 - Trinca com entalhe oblíquo

Fonte: Okumura & Tamighuchi (1982, p. 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada são causadas pela ação conjunta dos seguintes fatores:

a – estrutura da zona térmica afetada; b – ação do hidrogênio na junta soldado; c – tensão na junta;

1.1.19 Classificação das juntas soldadas

A solda é realizada na peça sobre as juntas. Devido, primeiramente, ao requisito de projeto; espessura das peças; e ao processo de soldagem e a distorção admissível, as juntas devem apresentar nas bordas diferentes configurações para serem unidas de forma econômica e tecnicamente aceitável.

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de aço são classificadas como junta de topo, juntas em T, juntas de canto e sobrepostas.

(37)

Figura 17 - Tipos básicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforço

(38)

Junta sobreposta

Pode se mencionar padrões de junta de solda com chanfro, essas podem variar entre si conforme o tipo de aplicação, e ser decisivamente na preparação de um chanfro para manter a qualidade da junta soldada.

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

1.1.20 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem é uma ferramenta importante para uma especificação de uma junta de solda em desenho, através da simbologia o projetista transmite as instruções necessárias ao soldador para execução da junta de solda com qualidade e segurança. O símbolo de solda é uma forma de transmitir ao soldador as informações necessárias para obter o formato da junta de solda, os

(39)

meios, aparência, acabamento do cordão e o seu comprimento. Existem várias normas internacionais para os símbolos referentes à solda, dentro das quais se destacam as AWS, JIS, DIN, ISO e ABNT. A simbologia usada pela norma ISO 2553 representado na Figura 19.

Figura 19 – Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte: ISO 2553

A simbologia usada na representação de solda, segundo a norma DIN e da ISO, são baseadas nas seguintes regras.

A – os símbolos de solda deverão indicar o tipo de junta ou união de duas peças a ser soldado;

b – os símbolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordão de solda;

(40)

c – a linha descrita deve ser indicada na linha de referência e de chamada, indicando onde a união deve ser soldado. A linha de referência deve ser reta e horizontal. A linha de chamada deve formar um ângulo de 60 graus em relação à linha de referencia, ela deve ser reta.

Figura 20 – Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte: ISO 2553

1.1.21 Posicionamento dos símbolos

a – na solda simétrica, a linha tracejada pode ser omitida;

b – preferencialmente, o símbolo da solda sempre será colocado no lado inferior da linha cheia.

c – quando não indicado o processo de solda é considerado MAG;

d – quando não indicado o comprimento do cordão de solda, significa que a solda deve ser executada em toda a extensão indicada pela seta;

e – a indicação da largura da solda é feita através do dimensionamento no desenho, Figura 21.

(41)

Figura 21 - Indicação da largura da solda

Fonte: ISO 2553

1.1.22 Indicação do lado da seta

Quando o símbolo for colocado em cima da linha de referência cheia, indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta, Figura 22.

Figura 22 – Indicação do lado da seta

Fonte: ISO 2553

Quando o símbolo for incluído na linha de referência tracejada, indica que a solda deve ficar diretamente no lado oposto à face indicada pela seta, Figura 23.

Figura 23 – Indicação do lado oposto

Fonte: ISO 2553

(42)

Não é permitido indicar a solda para indicação da largura da solda, esta indicação estará errada, figura 24.

Figura 24 - Largura da solda

Fonte: ISO 2553

1.1.23 Garganta (a) Perna (z) e Penetração (s)

A indicação de uma solda em ângulo existe dois métodos de indicar as dimensões transversais. Por esse motivo a letra “a” ou “z” deve preceder à respectiva dimensões.

As soldas de ângulo, principalmente de grande penetração, a espessura da solda de ângulo, principalmente de grandes penetrações, a espessura de solda pode ser indicado por “s” figura 25. Para casos especiais onde é necessária uma penetração efetiva e paralela a superfície da peça pode ser indicada por “se” figura 26.

(43)

Figura 25 – Indicações de solda

Fonte: ISO 2553

Figura 26 - Identificação de dimensões

Fonte: Fonte: ISO 2553

(44)

1.1.24 Cálculo de massa depositada ( )

=

L

ρ

= densidade da solda (tabela 1.5).

= é a área transversal do cordão associado com o metal

depositado.

L= comprimento do cordão.

Figura 27 – Cálculo da massa

Fonte: Modenesi (2001, p. 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

Densidades aproximadas de algumas ligas

Liga

Densidade (g/

)

Aço carbono 7,8 Aço inoxidável 8,0 Ligas de Cobre 8,6 Ligas de Níquel 8,6 Ligas de Alumínio 2,6 Ligas de Titânio 4,7 Fonte: Modenesi (2001, p. 2)

(45)

Cálculo de

:

=

+

=

+

=

= t f

= wr / 4 ou, alternativamente:

= ( + 1)[ 2( t -

+ ]

=

ou, alternativamente:

= ²

Figura 28 – Cálculo da área

(46)

2 MÉTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa máquina estacionária robô de solda motoman, com as seguintes características:

• Fabricante: YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

• Modelo: CÉLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO, MA – 1900 – A00 • Tipo de Controle: DX100

• Número de Série: 24093940 • Ano de Fabricação: 2013

Figura 29 - Robô de solda Motoman

Fonte: Bruning, 2014

(47)

Figura 30 - PLASMA PMX – 105 CSA MULTHITERM

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

(48)

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP – 10

(49)

Figura 34 - MICROSCÓPIO: Mitutoyo; Modelo: 70520; Ampliação 200x

2.1. Gabarito de solda

Acessório desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de prova no momento de soldar, e para garantir o posicionamento dos demais corpos de prova, para que as variáveis deste processo sejam sempre as mesmas, e os resultados obtidos sejam confiáveis. Figura 35.

(50)

Figura 35 - Gabarito de solda.

2.1.1 Origem do teste

Calço usado para dar o espaçamento de 0,2mm de cada corpo de prova, chegando até os dois milímetros conforme os testes realizados. Figura 36 e 37.

(51)

Figura 36 - Calço

Fonte: Fonte: Bruning, 2014

Figura 37 - Calço

Calço Fonte: Fonte: Bruning, 2014

(52)

O posicionamento da tocha e a altura do cordão foram efetuados conforme a figura 38 e 39.

Figura 38 – Posicionamento de tocha

Fonte: Fonte: Bruning, 2014

Figura 39 – Altura da solda

(53)

O material utilizado para os corpos de prova é uma chapa de aço CGT DIN EM – 10025 5275 JRARS.2 de espessura de 9,50mm, este material é adquirido da Usiminas, podem variar até ±10% da espessura do material. A composição química do material conforme fabricante, mostrada na tabela 6.

Tabela 6 - Materiais Composições químicas Propriedades mecânicas % C % Mn % P % Si Limite de escoamento Alongamento % 0,11 0,89 0,0022 0,009 278 36,00 Fonte: Bruning, 2014 2.2.1 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova, foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 – 1. Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira, após foi fresado uma das extremidades para obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40.

Figura 40 – Peça usinada

(54)

Fonte: Bruning, 2014.

Para identificar as amostra, os corpos de prova foram identificados conforme a figura 30, com as seguintes simbologias, ‟_{1 A 1 ” é amostra, e a} identificação ‟_{1 a 1 ” correspondente ao corpo de prova A1, A2 e A3 conforme a} sequencia conforme figura 41.

Figura 41 - Amostra 1 A 1

B

A

C

1 a 1 1 a 1

(55)

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7 e após ajustados os parâmetros até atingir uma solda desejada.

Tabela 7 - Parâmetros de solda

Fonte: ISO 2553

2.2.2 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratório da Bruning, conforme relatório de inspeção figura 42.

(56)

(57)

Figura 43 – Corpo de prova

(58)

2.2.3 Cuidados na aquisição dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensões conforme figura 42, foram planificadas e fresadas, após foram limpas removendo o excesso de sujeira. Em seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos corpos de prova.

O cuidado na construção do dispositivo de solda tem como finalidade obter a melhor centragem possível entre os corpos de prova, para que o resultado seja o mais confiável possível com a menor variação na junta de solda.

No ponto de vista prático, diversas soldas foram efetuadas, e os parâmetros cuidadosamente controlados até obter o melhor resultado nos corpos prova conforme figura 1.34. Todas as variáveis foram mantidas constantes nos eixos A,

B, C figura 43, com exceção de uma, a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 0,2mm a cada corpo de prova chegando até 2,00mm de deslocamento, e os resultados desenvolvidos devidamente anotados, e foram modificados uma de cada vez.

Após a soldagem, as amostras foram inspecionadas visualmente, e em seguida cortadas para análise metalográfica e atacadas quimicamente com uma solução álcool etílico.

2.2.4 Análise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente, ilustrado através de uma macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variável de solda considerado.

(59)

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os parâmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7. Os valores analisados e ajustados até se obter uma solda dentro dos padrões definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo. A partir dessa definição foram elaboradas as variáveis para ensaio conforme tabela 8.

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA Perna Horizontal = PH Perna Vertical = PV Penetração Vertical = pV Penetração Horizontal = pH Garganta = G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 Padrão 8,00 8,00 8,00 9,00 9,00 9,00 3,00 2,00 3,00 4,00 3,50 3,80 6,00 6,00 6,00 A1=0,2 9,0O 9,00 9,00 9,00 8,00 9,00 1,20 1,2O 2,00 4,00 4,00 3,00 6,00 6,00 6,00 A2=0,4 9,00 8,00 9,00 8,00 8,00 8,00 1,00 2,00 2,10 3,00 3,10 3,00 6,00 5,20 6,00 A3=0,6 9,00 9,00 8,00 8,80 9,00 9,00 1,00 2,00 2,00 4,00 3,20 3,20 6,00 6,00 6,00 A4=0,8 8,50 8,00 8,00 9,00 9,00 9,00 2,00 2,00 3,00 4,00 2,50 2,50 6,00 6,00 6,00 A5=1,0 9,00 8,70 8,00 8,00 9,00 9,00 2,00 3,00 2,00 4,00 3,50 3,00 6,00 6,00 6,00 A6=1,2 9,00 8,00 7,50 9,00 9,00 10,0 1,80 2,50 300 4,00 3,00 3,00 6,00 6,00 6,00 A7=1,4 8,00 8,00 8,00 9,00 9,00 10,0 2,20 2,00 2,80 2,30 3,50 2,00 6,00 6,00 6,00 A8=1,6 8,00 8,00 7,00 9,00 10,0 9,00 3,00 4,00 3,00 3,00 2,00 3,00 6,00 6,00 6,00 A9=1,8 8,00 8,00 7,00 9,00 9,00 10,0 2,00 3,00 4,00 3,50 3,00 2,00 6,00 6,00 6,00 A10=2,0 9,00 9,00 9,00 8,00 9,00 8,00 1,70 2,00 1,70 4,00 3,50 4,00 6,00 6,00 6,00 B1=0,2 7,00 7,00 8,00 9,00 9,00 9,00 2,00 3,00 2,80 3,00 3,00 2,30 6,00 6,00 6,00 B2=0,4 8,00 8,00 7,00 8,50 9,00 10,0 2,50 4,00 4,00 4,00 3,20 2,60 6,00 6,00 6,00

(60)

B3=0,6 9,00 7,00 7,00 9,00 10,0 9,00 2,00 4,00 4,00 3,00 3,00 2,20 6,00 6,00 5,50 B4=0,8 9,00 7,00 8,00 9,00 9,00 10,0 3,00 3,00 3,00 4,00 2,00 2,50 6,00 5,00 6,00 B5=1,0 7,00 7,00 7,00 9,00 9,00 9,00 4,00 4,00 4,00 4,00 3,00 2,00 6,00 6,00 5,50 B6=1,2 7,00 7,00 7,00 9,50 10,0 10,0 3,00 3,00 4,00 3,00 2,00 2,00 6,00 6,00 6,00 B7=1,4 7,00 6,00 6,00 9,00 8,00 10,0 3,00 4,00 5,00 2,00 2,00 2,00 6,00 6,00 6,00 B8=1,6 7,00 7,00 7,00 10,0 10,0 10,0 4,00 4,00 4,00 3,00 4,00 3,00 6,00 6,00 6,00 B9=1,8 7,00 5,00 6,00 10,0 9,00 9,00 4,50 5,00 4,80 3,00 2,50 1,50 6,00 5,00 6,00 B10=2,0 7,00 6,00 6,00 10,0 9,50 10,0 3,80 4,00 5,00 1,00 1,10 2,00 7,00 6,00 6,50 C1=0,2 9,00 9,00 9,00 9,00 8,00 9,00 1,80 1,00 2,00 4,00 4,00 3,00 6,00 6,00 6,00 C2=0,4 9,00 9,00 8,00 8,00 9,00 9,00 2,00 1,00 2,00 4,00 4,00 4,00 6,00 6,00 5,00 C3=0,6 9,00 8,00 8,00 9,00 9,00 9,00 1,20 2,00 2,20 4,00 4,00 2,20 6,00 6,00 6,00 C4=0,8 9,00 9,00 8,50 8,00 9,00 9,00 2,00 1,30 3,00 4,00 4,00 3,20 6,00 6,00 6,00 C5=1,0 9,00 9,00 9,00 9,00 8,00 9,00 2,80 1,70 3,00 3,20 4,00 4,00 6,00 6,00 6,00 C6=1,2 9,00 9,00 8,00 8,00 9,00 9,00 2,00 1,00 3,00 3,00 4,00 4,00 6,00 6,00 6,00 C7=1,4 9,00 9,00 8,00 8,00 9,00 9,00 3,00 3,00 4,00 1,30 4,00 4,00 6,00 6,00 6,00 C8=1,6 8,00 9,00 8,00 8,00 9,00 9,00 3,00 3,00 3,00 3,00 4,00 4,00 6,00 6,00 6,00 C9=1,8 9,00 9,00 8,00 8,00 8,00 9,00 3,00 3,00 3,00 4,50 4,00 3,00 6,00 6,00 6,00 C10=2,0 9,00 8,00 8,00 8,00 8,00 9,00 4,00 4,00 4,00 3,00 4,00 4,00 6,00 6,00 6,00 Fonte: Bruning, 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de prova, sempre considerando os valores da tabela 1.8.

(61)

Figura 44 – Dimensões da lente

Fonte: ISO

A tabela 9 mostra as macrografias e suas respectivas dimensões da lente dos corpos de prova.

Tabela 9 – Macrografias e corpos de prova AMOSTRA Corpo de prova Medida (mm) PH (mm) PV (mm) Vp (mm) pH (mm) G (mm) Foto Padrão 1 a 1 0,00 8,00 9,00 3,00 4,00 6,00 1 a 2 8,00 9,00 2,00 3,50 6,00 1 a 3 8,00 9,00 3,00 3,80 6,00

(62)

1 A 1 1 a 1 0,2 9,00 9,00 1,20 4,00 6,00 1 a 2 9,00 8,00 1,20 4,00 6,00 1 a 3 9,00 9,00 2,00 3,00 6,00 1 A 2 1 a 1 0,4 9,00 8,00 1,00 3,00 6,00 1 a 2 8,00 8,00 2,00 3,10 5,20 1 a 3 9,00 8,00 2,10 3,00 6,00 1 A 3 1 a 1 0,6 9,00 8,80 1,00 4,00 6,00 1 a 2 9,00 9,00 2,00 3,20 6,00 1 a 3 8,00 9,00 2,00 3,20 6,00

(63)

1 A 4 1 a 1 0,8 8,50 9,00 2,00 4,00 6,00 1 a 2 8,00 9,00 2,00 2,50 6,00 1 a 3 8,00 9,00 3,00 2,50 6,00 1 A 5 1 a 1 1,0 9,00 8,00 2,00 4,00 6,00 1 a 2 8.70 9,00 3,00 3,50 6,00 1 a 3 8,00 9,00 2,00 3,00 6,00 1 A 6 1 a 1 1,2 9,00 9,00 1,80 4,00 6,00 1 a 2 8,00 9,00 2,50 3,00 6,00 1 a 3 7,50 10,0 0 3,00 3,00 6,00

(64)

1 A 7 1 a 1 1,4 8,00 9,00 2,20 2,30 6,00 1 a 2 8,00 9,00 2,00 3,50 6,00 1 a 3 8,00 10,0 0 2,80 2,00 6,00 1 A 8 1 a 1 1,6 8,00 9,00 3,00 3,00 6,00 1 a 2 8,00 10,0 0 3,00 2,00 6,00 1 a 3 7,00 9,00 4,00 3,00 6,00 1 A 9 1 a 1 1,8 8,00 9,00 2,00 3,50 6,00 1 a 2 8,00 9,00 3,00 3,00 6,00 1 a 3 7,00 10,0 0 4,00 2,00 6,00

(65)

1 A 10 1 a 1 2,00 9,00 8,00 1,70 4,00 6,00 1 a 2 9,00 9,00 2,00 3,50 6,00 1 a 3 9,00 8,00 1,70 4,00 6,00 1 B 1 1 b 1 0,2 7,00 9,00 2,00 3,00 6,00 1 b 2 7,00 9,00 3,00 3,00 6,00 1 b 3 8,00 9,00 2,80 2,30 6,00 1 B 2 1 b 1 0,4 8,00 8,50 2,50 4,00 6,00 1 b 2 8,00 9,00 4,00 3,20 6,00 1 b 3 7,00 10,0 0 4,00 2,60 6,00

(66)

1 B 3 1 b 1 0,6 9,00 9,00 2,00 3,00 6,00 1 b 2 7,00 10,0 0 4,00 3,00 6,00 1 b 3 7,00 9,00 4,00 2,20 5,50 1 B 4 1 b 1 0,8 9,00 9,00 3,00 4,00 6,00 1 b 2 7,00 9,00 3,00 2,00 5,00 1 b 3 8,00 10,0 0 3,00 2,50 6,00 1 B 5 1 b 1 1,0 7,00 9,00 4,00 4,00 6,00 1 b 2 7,00 9,00 4,00 3,00 6,00 1 b 3 7,00 9,00 4,00 2,00 5,50

(67)

1 B 6 1 b 1 1,2 7,00 9,5 3,00 3,00 6,00 1 b 2 7,00 10,0 0 3,00 2,00 6,00 1 b 3 7,00 10,0 0 4,00 2,00 6,00 1 B 7 1 b 1 1,4 7,00 9,00 3,00 2,00 6,00 1 b 2 6,00 8,00 4,00 2,00 6,00 1 b 3 6,00 10,0 0 5,00 2,00 6,00 1 B 8 1 b 1 1,6 7,00 10,0 0 4,00 3,00 6,00 1 b 2 7,00 10,0 0 4,00 4,00 6,00 1 b 3 7,00 10,0 0 4,00 3,00 6,00

(68)

1 B 9 1 b 1 1,8 7,00 10,0 0 4,50 3,00 6,00 1 b 2 5,00 9,00 5,00 2,50 5,00 1 b 3 6,00 9,00 4,80 1,50 6,00 1 B 10 1 b 1 2,0 7,00 10,0 0 3,80 1,00 7,00 1 b 2 6,00 9,50 4,00 1,10 6,00 1 b 3 6,00 10,0 0 5,00 2,00 6,50 1 C 1 1 c 1 0,2 9,00 9,00 1,80 4,00 6,00 1 c 2 9,00 8,00 1,00 4,00 6,00 1 c 3 9,00 9,00 2,00 3,00 6,00

(69)

1 C 2 1 c 1 0,4 9,00 8,00 2,00 4,00 6,00 1 c 2 9,00 9,00 1,00 4,00 6,00 1 c 3 8,00 9,00 2,00 4,00 5,00 1 C 3 1 c 1 0,6 9,00 9,00 1,20 4,00 6,00 1 c 2 8,00 9,00 2,00 4,00 6,00 1 c 3 8,00 9,00 2,20 2,20 6,00 1 C 4 1 c 1 0,8 9,00 8,00 2,00 4,00 6,00 1 c 2 9,00 9,00 1,30 4,00 6,00 1 c 3 8,50 9,00 3,00 3,20 6,00

(70)

1 C 5 1 c 1 1,0 9,00 9,00 2.80 3,20 6,00 1 c 2 9,00 8,00 1,70 4,00 6,00 1 c 3 9,00 9,00 3,00 4,00 6,00 1 C 6 1 c 1 1,2 9,00 8,00 2,00 3,00 6,00 1 c 2 9,00 9,00 1,00 4,00 6,00 1 c 3 8,00 9,00 3,00 4,00 6,00 1 C 7 1 c 1 1,4 9,00 8,00 3,00 1,30 6,00 1 c 2 9,00 9,00 3,00 4,00 6,00 1 c 3 8,00 9,00 4,00 4,00 6,00

(71)

1 C 8 1 c 1 1,6 8,00 8,00 3,00 3,00 6,00 1 c 2 9,00 9,00 3,00 4,00 6,00 1 c 3 8,00 9,00 3,00 4,00 6,00 1 C 9 1 c 1 1,8 9,00 8,00 3,00 4,50 6,00 1 c 2 9,00 8,00 3,00 4,00 6,00 1 c 3 8,00 9,00 3,00 3,00 6,00 1 C 10 1 c 1 2,0 9,00 8,00 4,00 3,00 6,00 1 c 2 8,00 8,00 4,00 4,00 6,00 1 c 3 8,00 9,00 4,00 4,00 6,00

(72)

4 DISCUSSÕES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo são valores médios encontrados nos corpos de prova conforme mostra na tabela 10, mostrando um comparativo entre cada ensaio realizado.

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Média dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm) Padrão 8,00 9,00 2,67 3,77 6,00 1 A 1 9,00 8,67 1,47 3,67 6,00 1 A 2 8,67 8,00 1,70 3,03 5,73 1 A 3 8,67 8,93 1,67 3,47 6,00 1 A 4 8,17 9,00 2,33 3,00 6,00 1 A 5 8,50 8,67 2,33 3,50 6,00 1 A 6 8,17 9,33 2,43 3,33 6,00 1 A 7 8,00 9,33 2,33 2,60 6,00 1 A 8 7,67 9,33 3,33 2,67 6,00 1 A 9 7,67 9,33 3,00 2,83 6,00 1 A 10 9,00 8,33 1,80 3,83 6,00 1 B 1 7,33 9,00 2,60 2,77 6,00 1 B 2 7,67 9,17 3,50 3,27 6,00 1 B 3 7,67 9,33 3,33 2,73 5,83 1 B 4 8,00 9,33 3,00 2,83 5,67 1 B 5 7,00 9,00 4,00 3,00 5,83 1 B 6 7,00 9,83 3,33 2,33 6,00 1 B 7 6,33 9,00 4,00 2,00 6,00 1 B 8 7,00 10,00 4,00 3,33 6,00 1 B 9 6,00 9,33 4,77 2,33 5,67

(73)

1 B 10 6,33 9,83 4,27 1,37 6,50 1 C 1 9,00 8,67 1,60 3,67 6,00 1 C 2 8,67 8,67 1,67 4,00 5,67 1 C 3 8,33 9,00 1,80 3,40 6,00 1 C 4 8,83 8,67 2,10 3,73 6,00 1 C 5 9,00 8,67 2,35 3,73 6,00 1 C 6 8,67 8,67 2,00 3,67 6,00 1 C 7 8,67 8,67 3,33 3,10 6,00 1 C 8 8,33 8,67 3,00 3,67 6,00 1 C 9 8,67 8,33 3,00 3,83 6,00 1 C 10 8,33 8,33 4,00 3,67 6,00 Fonte: Bruning, 2014

A partir dos valores médios encontrados nas macrografias conforme tabela 10 avançando no sentido A, observa-se que o PH aumentou na largura e o PV e

pV diminuíram enquanto o pH teve uma leve aumento, o G não apresentou

alterações conforme figura 45. Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o processo de solda.

Figura 45: Efeito do deslocamento sentido A

(74)

Figura 46: (a) Corpo de prova Padrão (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte: Bruning, 2014.

A partir dos valores médios encontrados nas macrografias conforme tabela 10 avançando no sentido B, observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme figura 47. Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o processo de solda.

Figura 47: Efeito do deslocamento no sentido B

Figura 48: (a) Corpo de prova Padrão (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b) Fonte: Bruning, 2014

(75)

A partir dos valores médios encontrados nas macrografias conforme tabela 10 avançando no sentido C, observa-se que o PH aumentou que não é uma condição normal, e o PV diminuiu devido à folga entre a junta de solda e o pV aumentou em função da folga onde ação do calor é maior, enquanto o pH diminuiu levemente, o G não apresentou alterações conforme figura 48.

Figura 49: Efeito do deslocamento no sentido C

Figura 50: (a) Corpo de prova Padrão (b) Corpo de prova 1 C 10

(a) (b) Fonte: Bruning, 2014

Comparativo entre os quatro testes realizados conforme corpo de prova: Padrão; 1 A 10; 1 B 10 e 1 C 10 figura 50.

(76)

Figura 51 - Comparativo

Comparativo de área dos corpos de prova: origem; 1 A 10; 1 B 10 e 1 C 10, essas áreas foram medidas num programa conforme a figura geométrica da fusão do material nos corpo de prova conforme figura 51.

Figura 52: Padrão

(77)

Figura 53: 1 A 10

Figura 54 : 1 B 10

(78)

Figura 55 - 1 C 10

Tabela 11: Áreas dos corpos de prova

ÁREAS DOS CORPOS DE PROVA

Áreas em mm² Amostra 1 2 3=4 Padrão 52,7162 13,7664 18,3407 1 A 10 50,9858 11,7302 14,2807 1 B 10 47,6097 30,0313 9,6242 1 C 10 29,0763 10,2711 22,0289 Fonte: Bruning, 2014

(79)

Figura 56 - Comparativo entre as áreas dos corpos de prova.

Figura 57: Comparativo entre a área um dos corpos de prova.

(80)

Figura 58: Comparativos entre a área dois dos corpos de prova.

Figura 59: Comparativo entre a área três=quatro dos corpos de prova.

(81)

5. CONCLUSÃO

Os resultados obtidos nos ensaios em diversos corpos de prova mostram claramente que os deslocamentos, nos sentidos A, B e C, provocaram alterações significativas nas áreas de cada corpo de prova. Essas áreas, sem dúvida, têm participação importante na definição da resistência mecânica da junta de solda.

Pode-se observar, através das macrografias, que as áreas não são proporcionais entre si em razão dos deslocamentos dos componentes, mudando a forma geométrica da área da junta de solda em cada modificação.

Os resultados obtidos das macrografias mostram que há diminuições de área e penetração na junta de solda devido ao deslocamento. Caso ocorram esses fatores, pode-se chegar à conclusão de que se tem perda na resistência mecânica na junta de solda, que devem ser considerados como fatores de segurança no desenvolvimento do cálculo, para não comprometer a qualidade e segurança do produto final.

(82)

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

LTC – Engenharia de Soldagem e Aplicação – Livros Técnica e Científica Editora S.A e The Association For International Promotion.

DIN EM ISSO 15614–1 Specification and qualification of welding procedures for metallic materials.

ISO 5817-02-2006 Welding – Fusion – Welded Joints in Steel.

DIN EN ISO 5817-2003-12: Fusion – Welded joints in Steel, Nickel, Titanium and their alloys (beam welding excluded).

BS EN ISO 9692-1:2003 has the status of a British Standard.

ESAB Mig Welding Handbook – ESAB Welding & Cutting Products.

ISO 17635, Non – destructive examination of – Welds – General rules for fusion welds in metallic materials.

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes – classification of geometric imperfections in metallic materials.

Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais.

INFOSOLDA – Introdução a Tecnologia de Soldagem.

Soldagem e Técnicas Conexas: Processo / Ivan Guerra Machado. – Porto Alegre: editado pelo autor, 1996.