PROPRIEDADES MECÂNICAS DE ALGUNS TIPOS DE AÇO, POSTERIORES AOS DIFERENTES PROCESSOS DE SOLDAGEM E TRATAMENTO TÉRMICO

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PROPRIEDADES MECÂNICAS DE ALGUNS TIPOS DE AÇO, POSTERIORES AOS

DIFERENTES PROCESSOS DE SOLDAGEM E TRATAMENTO TÉRMICO

SANDRA MAUREN ELL1_{; MOACIR TOMAZELA}2_{; LUCAS PIRES GOMES DE OLIVEIRA}3_. 1_{Professora, Mestre Sandra Mauren Ell, FATEC-SP. Email: maurenell@yahoo.com.br.}

2_{Professor, Moacir Tomazela, FATEC-SP. Email: moacirzela@hotmail.com.}

3_{Graduando do Curso de Tecnologia em Manutenção Industrial, FATEC-SP. Email: lpgo171@hotmail.com.}

RESUMO

Este trabalho tem por finalidade comparar o que se encontra na literatura sobre soldagem e sobre comportamento dos aços, com o ocorrido na prática, tendo em vista os aços soldados e, posteriormente, alguns deles tratados termicamente. Para se analisar melhor foram realizados ensaios de tração, dureza e micrografia dos aços SAE 1045, 1020, AISI 304 e AISI 316.

Todo material contém uma característica específica, chamada de propriedade do material, que é uma estrutura que determina a diferença de um material para outro. Portanto, é muito importante se conhecer as propriedades dos materiais para a aplicação do processo de soldagem. Para isso, se utilizam ensaios no material. Como afirma SOUZA (1982), a determinação das propriedades mecânicas de um material metálico é realizada por meio de vários ensaios.

Basicamente, a soldagem é um processo de união de materiais, utilizada para se obter a coalescência localizada, sendo metais ou não metais, realizada por aquecimento até uma temperatura específica para cada material, podendo ou não ter material de adição. A soldagem é executada através de calor e/ou deformação plástica do material. Segundo MARQUES (2009), alterações das propriedades do material, nem sempre desejáveis ou aceitáveis, podem ocorrer na junta.

Após as escolhas dos materiais, nessa pesquisa, conheceram-se as suas propriedades, características, uma vez que são materiais muito utilizados na manutenção. Também foram escolhidos os tipos de chanfro, tipo de soldagem, e foi realizada a solda nos materiais. Logo após, foi dado tratamento térmico no material SAE 1045 e os materiais, soldados e não soldados, passaram por ensaio de tração e de dureza. Por fim, as suas estruturas foram analisadas, microscopicamente, após a soldagem, o ensaio e o tratamento térmico.

Com isso, pôde-se observar que, com a soldagem em alguns materiais, a dureza e o limite de resistência são diminuídos, porém o limite de escoamento, aumentado. Além de que, após a soldagem e o tratamento térmico de têmpera, ocorre a diminuição da dureza do material, deixando o mesmo recozido.

1. INTRODUÇÃO

Neste artigo, serão abordados conceitos básicos dos diversos tipos de soldagem, dando ênfase nos processos que serão utilizados na soldagem em questão. Por conseguinte, será discorrido sobre ensaios e sobre as propriedades dos aços nos conceitos desses ensaios, pois se pretende demonstrar o seu comportamento após serem soldados, e um deles tratado termicamente. O aço também é aplicado por algumas características específicas como o limite de resistência à ruptura, à ductilidade, à tenacidade da fratura, resistência à fadiga, propriedades à temperatura elevada e resistência à corrosão, que são importantes para a soldagem.

“Os aços carbono em geral são frequentemente utilizados em aplicações industriais onde é necessária grande resistência mecânica, quando a resistência à corrosão também for desejada são usados aços inoxidáveis.” (VELOSO, 2012, p.1).

Na manutenção, a soldagem é muito utilizada e, por diversas vezes, ela nem sempre é necessária para unir uma peça, mas para a recuperação, ou seja, para a manutenção de peças desgastadas, tentando atribuir novas propriedades para o material, como um revestimento.

A soldagem, por sua vez, por conta do aporte térmico durante o processo, pode causar deformações plásticas que resultam em uma alteração na estrutura do material soldado. Porém, as propriedades nas estruturas dos materiais base é a característica que deve se manter na junta soldada e está diretamente relacionada aos procedimentos de soldagem que serão aplicados.

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Segundo Modenesi (2012), as propriedades mecânicas de uma junta soldada dependem, em um sentido amplo, do perfil da junta soldada, da presença de descontinuidades e de sua estrutura. Os aços possuem diferentes elementos de liga em sua composição, variando a porcentagem de carbono e em alguns casos precisando utilizar um tratamento antes para não haver trincas, tensões e fragilização do material.

Portanto, para demonstrar a alteração na propriedade mecânica sofrida pelo material, objetiva-se a realização de ensaios mecânicos para determinar o limite de resistência do material, para verificar as suas propriedades micro estruturais alteradas após a soldagem; ademais, será analisado o material microscopicamente.

2. ABORDAGEM TEÓRICA 2.1 SOLDAGEM

O processo de soldagem é de fabricação recorrente, muito utilizado nas indústrias metalúrgicas, para união permanente através da coalescência localizada dos materiais, através de aquecimento até certa temperatura pré-determinada, podendo ter a utilização de pressão ou material de adição. Sendo assim, as peças metálicas são formadas por átomos, num certo arranjo característico, ou seja, a estrutura cristalina do metal.

Ao se fazer uma solda, modifica-se a estrutura cristalina do material nem sempre desejada, devido à aplicação de calor, utilizado no processo de soldagem por fusão, ou deformação plástica, no caso de soldagem por compressão.

Nessa pesquisa, foi utilizada somente a soldagem por fusão, para se mostrar a propriedade que é adquirida pelo material através do aquecimento, podendo ser chamado de um tratamento termomecânico; nesse sentido, é preciso saber as características dos materiais utilizados, antes de realizar a soldagem.

Na soldagem de fusão, além da microestrutura, é possível analisar sua macroestrutura, onde existem diferentes variações de temperaturas sendo essas temperaturas as principais da soldagem por fusão; são características importantes do ciclo de soldagem de uma peça. Entre essas características se encontram: a temperatura de pico da soldagem, o tempo de permanência acima de uma temperatura crítica, a temperatura de fusão do material base.

A temperatura de pico da soldagem (Tp) consiste na temperatura máxima atingida num certo ponto da soldagem, onde possibilita a ocorrência de transformações microestruturais no material base. Já o tempo de permanência (Tc) acima de uma temperatura crítica é o tempo que um ponto da soldagem, recebe temperaturas superiores a uma temperatura miníma considerada, fazendo assim o material ser alterado microesturalmente e também suas propriedades. Por sua vez, a temperatura de fusão do material (Tf) é a temperatura atingida pelo material base onde se funde com o material de adição. Assim, a partir desses conhecimentos, pode-se observar a curva de repartição térmica que mostra as zonas da macroestrutura de uma solda por fusão, que contém a zona fundida, zona termicamente afetada e o metal base.

Portanto, a Zona Fundida (ZF) é uma região da solda onde o material está fundido e solidificou durante o processo de soldagem. A Zona Termicamente Afetada (ZTA) é a região da solda não fundida do metal base, que obteve sua microestrutura e/ou propriedades alteradas através do ciclo térmico realizado na soldagem. E o Metal Base (MB) é a região mais distante do cordão de solda e que não é afetada pelo processo de soldagem, ou seja, é o material utilizado que será soldado. Assim, pode-se mostrar a curva de repartição térmica, na imagem a seguir:

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Figura 1. (MARQUES, 2009 p. 92).

Antes da realização do processo de soldagem, é necessária a preparação do material para soldagem, já com o conhecimento das propriedades dos materiais que serão usados, assim são realizados os chanfros nos materiais a serem soldados de acordo com as normas da AWS; esses chanfros são de acordo com a espessura do material e as propriedades do material. Após a escolha do chanfro, é escolhido o metal de adição se necessário, de acordo com o metal base. Portanto, na realização da soldagem na junta chanfrada, existem diversas posições de soldagem, que podem facilitar a penetração do metal de adição na junta. A posição da soldagem é escolhida de acordo com o processo de soldagem e da forma da peça.

2.1.1 PROCESSO DE SOLDAGEM COM ELETRODOS REVESTIDOS

O processo de soldagem com eletrodo revestido, que produz a união dos materiais pelo aquecimento através de um arco elétrico, é criado por um eletrodo metálico revestido a partir da peça que está sendo soldada. O eletrodo é simplesmente uma vareta metálica, que é chamada alma, servindo para conduzir corrente elétrica e provém metal de adição à junta que está sendo soldada. A alma do eletrodo é coberta por uma mistura de diversos materiais, formando uma camada para proteção vinda daí o nome revestido, por ter esse revestimento em volta da alma do eletrodo.

Atualmente, o uso da soldagem com eletrodos revestidos vem decaindo na indústria. Por ser um processo de soldagem mais manual, às vezes, é chamado de soldagem manual. Portanto, o nível da qualidade da solda com o processo de soldagem por eletrodo revestido provém muito do soldador que manuseia o equipamento (MARQUES, 2009).

2.1.2 PROCESSO DE SOLDAGEM TIG

Soldagem a arco com eletrodo de tungstênio e protegida por um gás inerte ou mistura de diversos gases inertes é a TIG (Tungsten Inert Gas), consistindo na união de peças através de aquecimento e fusão, por um arco elétrico criado entre o eletrodo de tungstênio, não consumível, e as peças a serem unidas. Este tipo de soldagem pode ou não conter metal de adição. É um processo de soldagem manual, mas pode ser automatizado facilmente; pode se realizar a solda em qualquer posição. Pode ser aplicada à soldagem em diversas ligas de materiais.

Mas antes de se iniciar a soldagem por esse processo, é necessário tirar as impurezas das peças a serem soldadas, como: óleos, graxas, sujeiras. Também é muito importante que, ao se iniciar o processo de soldagem, a vazão do gás inerte seja aberta antes da abertura do arco (MARQUES, 2009).

2.1.3 PROCESSO DE SOLDAGEM MIG/MAG

É um processo de soldagem com proteção gasosa, realizando a coalescência das peças através do aquecimento, a partir de um arco elétrico que acontece através de um eletrodo metálico consumível e a peça a ser soldada. Nesse processo, o gás de proteção pode ser ativo ou inerte. Conhecido em alguns lugares como MIG (Metal Inert Gás), onde se usa o gás inerte no processo de soldagem; já o MAG (Metal Active Gás) é o processo que se utiliza gás ativo.

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Esse processo de soldagem geralmente é semiautomático, com sua alimentação de eletrodo automática, através de um alimentador motorizado, sendo o soldador quem dá o início e o término da operação da soldagem e também tem que realizar o movimento da tocha para executar a solda na junta. Com esse processo, pode ser soldada uma diversidade de materiais tanto ferrosos como não ferrosos, de diversas espessuras.

Além da coalescência de materiais, a soldagem MIG/MAG também é utilizada na manutenção para recuperar peças ou revestir (MARQUES, 2009).

2.2 ENSAIOS

Os ensaios mecânicos servem para determinar as propriedades mecânicas de um determinado material metálico. Os ensaios podem ser destrutivos, que promovem a inutilização da peça ensaiada, ou seja, destruindo o corpo de prova utilizado no ensaio. Porém, há os ensaios não destrutivos, mais utilizados para determinar falhas internas em um material, ou estados físicos do material. Os ensaios destrutivos estão divididos em categorias, entre elas estão os ensaios de tração, dobramento, flexão, torção, fadiga, impacto, compressão. Todavia, o ensaio de dureza faz parte da categoria de ensaios não destrutivos mesmo não deixando a peça inutilizável.

Também os materiais podem ser comparados através de ensaios, de maneira geral. Alguns dos dados obtidos nos ensaios podem ser utilizados para cálculos em projetos de peças, e tensões de trabalho nas peças. Ou podem apenas gerar resultados comparativos ou qualitativos que servem para um estudo.

Em ensaios mecânicos, as normas mais usuais são as que dizem respeito a especificações dos materiais e aos métodos dos ensaios, para poder se manter um padrão em todos os ensaios; sendo assim poder-se-ão reproduzir os resultados obtidos, em qualquer laboratório que seja ensaiado, a partir do mesmo material. As normas técnicas mais usuais nos laboratórios de ensaios são as seguintes: ABNT, ASTM, DIN, AFNOR, ASME, ISSO, JIS, SAE, COPANT, além de algumas particulares de algumas indústrias ou companhias (SOUZA, 1982).

2.2.1 ENSAIO DE TRAÇÃO

Por ser um ensaio simples de se efetuar é bastante utilizado, sendo muito importantes os resultados descobertos através dele. Assim, uma força externa no corpo de prova irá promover uma deformação no mesmo. O ensaio de tração consiste basicamente em aplicar uma força que tende a esticá-lo ou aesticá-longá-esticá-lo até sua ruptura.

Para realizar esse ensaio para preparar o corpo de prova, são utilizadas normas de acordo com o processo que esse corpo de prova passou antes de ser ensaiado. Nesse ensaio, o corpo de prova é preso a uma máquina que aplica esforços crescentes na direção axial do corpo de prova, sendo medidos os esforços causando deformações na peça na própria máquina, podendo, assim, apontar que uma deformação no material pode se estender por todo o material ensaiado. Quando se realiza esse ensaio em um corpo de prova metálico, pode se observar e construir um gráfico tensão deformação, através da medida da tensão aplicada e da deformação causada no corpo de prova até sua ruptura (SOUZA, 1982). Nesse ensaio, através do gráfico de tensão deformação, são achadas diversas medidas para especificação do material e de comparação de materiais. Como, por exemplo, módulo de elasticidade, limite de escoamento, limite de resistência, alongamento, estricção.

Simplesmente o módulo de elasticidade é uma medida de rigidez do material, pois quanto maior for o módulo de elasticidade de um material mais rígido ele será, sendo também menor sua deformação plástica.

O escoamento basicamente é a mudança heterogênea e que acontece entre a deformação elástica e plástica.

O limite de resistência basicamente é calculado pela carga máxima que atingiu o corpo de prova no ensaio de tração.

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Dureza é uma das propriedades mais utilizadas nas especificações de materiais, utilizada em pesquisas, estudos sobre o material, comparação entre materiais. Mas o conceito de dureza tem diversas definições, dependendo da área de estudo do profissional.

O ensaio de dureza pode ser dividido em três tipos que são os principais, diferenciando o modo como é realizado o ensaio, sendo por penetração, por choque e por risco. O ensaio por risco é raramente usado, e, como se diz o próprio nome, é utilizado para saber a possibilidade de um material riscar o outro. Mas os ensaios de dureza por penetração e por choque são os mais utilizados na Metalurgia e Mecânica.

Dentre esses ensaios o de dureza por penetração é o mais aplicado e representado em especificações técnicas dos materiais e relatórios. Os ensaios de dureza por penetração são divididos em diversos métodos de medição de dureza o Brinell, Rockwell, Vickers, Knoop e Meyer (SOUZA, 1982).

2.2.2.1 Ensaio de Dureza Rockwell

Este ensaio de dureza por penetração foi utilizado pela primeira vez em 1922 por Rockwell, e ficou conhecido pelo nome do criador. Esse ensaio oferece poucas vantagens, mas que são importantes, o que acabou tornando-o o mais utilizado internacionalmente. O símbolo de dureza deste ensaio é o HR (Hardness Rockwell). A dureza Rockwell é lida diretamente na máquina; com isso ganhando mais tempo, além de ser mais difícil erro por operador (SOUZA, 1982).

O método é fundamentado na profundidade de penetração de uma ponta, que se chama penetrador, sem recuperação elástica por causa da remoção de uma carga maior e uma profundidade causada por uma carga menor. Este ensaio é dividido em escalas de acordo com o material.

As máquinas já contêm escalas que podem ser pré-determinadas ou visualizadas no visor da máquina na hora da medição, para qualquer tipo de dureza Rockwell. As escalas de dureza são baseadas na profundidade que o penetrador penetrou no corpo de prova, sendo conhecidas pelas letras A, B, C, D, etc, as quais são colocadas depois da sigla HR, para se determinar qual tipo de escala foi utilizado. Quanto maior for o valor encontrado de dureza, menor será a profundidade atingida pelo penetrador; já um valor baixo de dureza significa uma penetração maior.

2.3 ENSAIO DE MICROGRAFIA

Para se realizar o ensaio de micrografia, existem alguns procedimentos que devem ser seguidos corretamente para poder se ter êxito nos resultados. Portanto, a sequência é seguida com a identificação do material, a escolha da seção que será estudada, a parte que será cortada, embutimento, lixamento para desbastar e o lixamento de acabamento, polimento da superfície lixada, ataque químico e por fim a análise no microscópio. As amostradas que serão analisadas devem estar limpas e os procedimentos devem ser seguidos rigorosamente. Com a micrografia, conseguem-se diversas informações importantes sobre a estrutura e os tratamentos térmicos nas amostras (CARUSO, 2002).

Nesse ensaio, é muito importante saber qual a parte da amostra será estudada, analisada, para isso precisa-se cortar a amostra, ou seja, pegar uma seção da amostra, esse corte pode ser em diversas partes da amostra dependendo do que se deseja analisar, os cortes mais utilizados são os longitudinais e transversais.

O seccionamento é importante, pois é realizado através de um corte abrasivo e, em alguns casos, elimina trabalhos mecânicos a frio realizados anteriormente nas peças, obtendo uma superfície plana e tendo baixa rugosidade.

Após realizar o seccionamento da amostra, precisa-se realizar o embutimento da amostra. Este é realizado por compressão a frio ou a quente, e esses processos são bastante empregados em laboratórios metalográficos, por serem de baixo custo e rápidos de se realizar, podendo ser feitos com utilização de baquelite, acrílico, epóxi e resina, todos juntos da amostra.

Depois do embutimento da amostra, é realizado o lixamento de desbaste, executado para remover imperfeições e impurezas a partir de amostra embutida por várias lixas de diferentes granulações, numa lixadeira manual. Por último, é realizado o lixamento de acabamento, executado no politriz de mesa, manual assim o material ficará sem impurezas.

Por final da preparação da amostra, é realizado o ataque químico, porque mesmo com as preparações correta das amostras só poderá ser visto algumas falhas, inclusões e trincas do material no

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microscópio, por isso se realiza o ataque químico para que possa ser visto a microestrutura da amostra ou fases que estão presentes (CARUSO, 2002).

3. MATERIAIS E MÉTODOS

Nesse trabalho, foi realizada uma pesquisa teórica, como citada anteriormente. Através dela e dos conhecimentos adquiridos com o curso de Manutenção Industrial da Fatec-Tatuí, pode-se perceber que o aço é um dos materiais mais utilizados para diversos trabalhos assim como na manutenção, sendo também a soldagem um processo muito importante, com avanço da tecnologia e dos conceitos de manutenção.

Para esse artigo foram escolhidos alguns tipos de aço, o aço o SAE 1045, o SAE 1020, o AISI 304 e o AISI 316 e observados suas propriedades fornecidas através dos livros pesquisados na abordagem teórica, também seu comportamento através de aporte térmico. Portanto, este trabalho foi subdividido em:

3.1 SOLDAGEM

Foram escolhidas as formas das amostras e os tipos de soldagem que seriam realizadas, também o tipo de chanfro, e qual metal de adição se necessário. Portanto foram realizadas duas formas de amostras: as cilíndricas e as em chapas. Para as cílindricas foram utilizadas as normas da ASME IX QW462 (do tipo a). Para as chapas, como as normas da ASME IX, precisavam de amostras maiores que não suportaria a máquina de tração, foram utilizadas as normas ASME E8, conforme o livro de ensaios (SOUZA, 1982).

Portanto, foram realizados os chanfros nas peças de corpo cílindricos, do tipo de chanfro junta de topo em X, com 3/8” de diâmetro, com um ângulo do chanfro de 30º, nariz da solda de 3 mm, e com uma abertura de raiz de 3 mm. Para as chapas, foram executados chanfros do tipo junta de topo em V, com ¼” de espessura das chapas, num ângulo do chanfro de 60º, com uma abertura de raiz de 3 mm e também nariz da solda com 3 mm. Todas as normas de chanfros foram retiradas da norma AWS A 3.0.

As amostras cilíndricas de aço SAE 1045 e 1020 tiveram seu passe da raiz (seladas) com o processo de eletrodo revestido, também preenchido o aço SAE 1020 com o eletrodo do tipo OK46, e o aço SAE 1045 com o eletrodo do tipo OK48, a máquina estava na amperagem 90 A, com polarização CC (+). Para as amostras cilíndricas de aço AISI 304, 316, foi realizado um passe na raiz com o processo de soldagem TIG, sendo preenchidos com a soldagem MIG, utilizando uma amperagem 70 A, com polarização CC.

Nas chapas, porém, foram executadas passe de raiz com o processo de soldagem TIG, e preenchidas com MIG, utilizando a mesma amperagem e polarização das amostras cilíndricas. E, após a soldagem e o resfriamento, a temperatura ambiente as amostras de corpo cilíndrico de aço SAE 1045 foram tratadas com o tratamento térmico de têmpera, que consistiu em aquecer o material acima da zona crítica em uma faixa de temperatura de 845°C e foi resfriado rapidamente em água.

3.2 ENSAIOS

Com as amostras já soldadas e resfriadas à temperatura ambiente, foram realizados ensaios de dureza Rockwell, no Laboratório de Ensaios da FATEC-TATUÍ. Nas amostras selecionadas, foram obtidos os valores abaixo:

Imagem 1. Corpo de prova cilíndrico soldado e sem solda de AISI 304. Corpos de provas em chapas dos aços SAE 1045,1020 e AISI 304,316.

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ENSAIO DE DUREZA DAS AMOSTRAS Material Soldado Parte da amostra Dureza Aço Inox 304 Não Corpo da amostra 14,967 HR C

Não Cabeça da amostra 21, 53 HRC

Aço Inox 304 Sim Corpo da amostra 16,217 HRC

Sim Cabeça da amostra 26,9 HRC

Aço SAE 1045 Não Corpo da amostra 57,27 HRC

Não Cabeça da amostra 59,16 HRC

Aço SAE 1045 Sim Corpo da amostra 29,36 HRC

Aço SAE 1020 Não Corpo da amostra 71,3 HRB

Não Cabeça da amostra 70,43 HRB

Aço SAE 1020 Sim Corpo da amostra 82,8 HRB

Sim Cabeça da amostra 75,96 HRB

Aço Inox 316 Não Corpo da amostra 19,1 HRC

Não Cabeça da amostra 24,63 HRC

Aço Inox 316 Sim Corpo da amostra 21,5 HRC

Tabela 1. Dados de ensaio de durezanos corpos de prova cilíndricos ensaiados. Fonte: Elaboração Própria.

Imagem 2. Imagem da máquina de ensaio de dureza e da máquina de tração. Fonte: Elaboração Própria.

As escalas de dureza variaram de acordo com o material ensaiado e com sua faixa de dureza estipulada pelos livros, especificações do fabricante do material e através de cálculos que podem ser realizados. Portanto, assim que realizado o ensaio de dureza, foi realizado o ensaio de tração das amostras soldadas e de outras sem solda para poder se analisar o desempenho da amostra após a soldagem. Segui-se o passo-a-passo do manual de operação da máquina de tração da FATEC-TATUÍ.

Através desses ensaios, foram gerados gráficos de tensão e de deformação pela máquina. Com isso, pôde-se observar também, pelas tabelas geradas pelo software da máquina, a força máxima que o material recebeu pela máquina, o limite de resistência do material, o limite de escoamento, o alongamento que a peça teve no ensaio e a estricção da sua seção de área. Abaixo, serão mostrados gráficos que contêm informações de comparação mais importantes para o trabalho.

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Aço 316 soldado

Força Máxima 50,22 kN

Limite de Resistência 607,15 MPa Limite de Alongamento 363,32 MPa

Alongamento 12,85%

Estricção 12,49%

Tabela 2. Resultados do ensaio tração. Fonte: Elaboração Própria.

Aço 316 sem solda

Alongamento 47,07%

Estricção 19,82%

Gráfico 1. Gráfico de tensão/deformação do ensaio de tração.

Gráfico 2. Gráfico de tensão/deformação do ensaio de tração. Tabela 3. Resultados do ensaio tração. Fonte: Elaboração Própria.

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Aço 1020 sem solda

Alongamento 21,12%

Estricção 51,51%

Aço 1020 soldado

Alongamento 5,88%

Estricção 7,09%

3.3 ANÁLISE DAS AMOSTRAS SOLDADAS ATRAVÉS DA MICROGRAFIA

Contudo após os ensaios de dureza e de tração, foram separados os materiais e realizados o seccionamento e lixamento na FATEC-SOROCABA no Laboratório de Micrografia dos Materiais para a análise de micrografia, separando uma amostra de cada tipo de material usado, dentre os corpos de prova que foram soldados. O seccionamento realizado foi o longitudinal para poder-se observar tanto o metal base quanto à junta soldada, a zona termicamente afetada.

Gráfico 3. Gráfico de tensão/deformação do ensaio de tração.

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Imagem 3.1. ZF Zona Fundida do material. Fonte: Elaboração Própria. Imagem 3. Imagem da amostra de aço AISI 316.

Fonte: Elaboração Própria.

Imagem 3.3. MB Metal Base do material. Fonte: Elaboração Própria.

Imagem 4. Imagem da amostra de aço AISI 304. 4.1. ZF Zona Fundida do material. Fonte: Elaboração Própria. Fonte: Elaboração Própria.

Imagem 4.3. MB Metal Base do material. Fonte: Elaboração Própria.

Imagem 4.2. ZTA Zona Termicamente Afetada do Material. Fonte: Elaboração

Própria.

Imagem 3.2. ZTA Zona Termicamente Afetada do Material.

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Imagem 5. Imagem da amostra de aço1020. Imagem 5.1. MB Metal Base do material. Fonte: Elaboração Própria. Fonte: Elaboração Própria.

Imagem 5.3. ZTA Zona Termicamente Afetada do Material. Fonte: Elaboração Própria.

As imagens de microestrutura dos materiais foram adquiridas através do microscópio da FATEC-TATUÍ. Utilizando uma ampliação de 100X para todos os materiais.

Imagem 6. Microscópio e computador utilizado nos ensaios de micrografia.

4. RESULTADOS DE DISCUSSÃO

Com base nos dados dos ensaios de dureza, de tração e de micrografia, foram identificadas as diferenças de dureza na região soldada, através do aporte térmico fornecido pelo processo de soldagem de fusão que fornece calor para o corpo de prova.

Pôde-se, então, demostrar através do gráfico abaixo o aumento que ocorreu na dureza dos materiais.

Imagem 5.2. ZF Zona Fundida do material. Fonte:

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Gráfico 5. Gráfico de comparação do aumento da dureza na região da junta soldada dos corpos de prova. Fonte: Elaboração Própria

Essas durezas em HRC foram medidas na região da solda. No aço SAE 1045, aconteceu um recozimento devido ao tratamento de têmpera realizado, sendo assim diminuindo sua dureza na região soldada.

Pôde-se também perceber que diminuíram suas propriedades medidas pelo ensaio de tração, deixando o material um pouco mais frágil na região soldada em alguns casos que poderão ser analisados melhor através dos gráficos. Os valores mostrados nos próximos gráficos foram encontrados para os corpos de prova cilíndricos. A unidade do gráfico de Força máxima é em kN, para o Limite de resistência e escoamento são MPa. Os resultados de dureza para chapas foram parecidos com os de barras, assim como os de tração; foram mostrados os mais importantes para o trabalho.

Gráfico 5. Fonte: Elaboração Própria.

0 10 20 30 40 50 60 70 Aço SAE 1045 sem solda Aço SAE 1045 soldado Aço Inox 306 soldado Aço Inox 306 sem solda Aço Inox 304 soldado Aço Inox 304 sem solda

Aumento da dureza

Dureza 0 10 20 30 40 50 60 Aço 1020 com solda Aço 1020 sem solda aço 316 com solda aço 316 sem solda

Força máxima

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0 100 200 300 400 500 600 700 Aço 1020 com solda Aço 1020 sem solda aço 316 com solda aço 316 sem solda

Lim. Resistência

Lim. Resistencia 0 100 200 300 400 500 600 Aço 1020 com solda Aço 1020 sem solda aço 316 com solda aço 316 sem solda

Lim. Escoamento

Lim. Escoamento 0.00% 10.00% 20.00% 30.00% 40.00% 50.00% 60.00% Aço 1020 com solda Aço 1020 sem solda aço 316 com solda aço 316 sem solda Alongamento Estricção

Gráfico 8. Comparação entre Estricção e Alongamento. Fonte: Elaboração Própria.

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5. CONCLUSÃO

Através da pesquisa bibliográfica realizada, foram constatadas diversas propriedades que são levadas em consideração em um projeto mecânico, contendo peças soldadas. Na manutenção tudo que se é realizado não pode fugir do projeto original que antes havia na máquina, mantendo-se a originalidade da máquina ou peça, mesmo após realizada a soldagem na manutenção de um componente ou máquina.

Assim que realizado o processo de soldagem, deve-se analisar o material, para avaliar se não houve nenhuma alteração nas suas propriedades mecânicas. Como por exemplo, há o aumento de dureza na região da junta soldada, devido ao calor fornecido ao metal base; também outro exemplo é a redução do valor da força máxima suportada no material soldado, bem como a redução da porcentagem de alongamento e estricção do material que foi soldado. Além de todas essas propriedades alteradas que puderam ser vistas através de ensaios e que são físicas, observa-se também a microestrutura que foi alterada na região da solda, mostrando sua zona termicamente afetada.

No entanto, o que também foi identificado e observado é que o resto do material, além da parte onde se encontra a solda, recebe calor proveniente do aporte térmico, causando uma alteração menor do que a parte que recebeu calor pelo processo de soldagem de fusão. Essa alteração ocorre somente nas propriedades físicas, pois a microestrutura manteve a mesma fora da parte soldada e da zona termicamente afetada.

Portanto, com esse trabalho, pôde-se aplicar em prática o que foi aprendido na teoria, através de ensaio para chegar aos resultados obtidos. Dessa forma, foi ampliada a visão de como se aplica a soldagem nos materiais e o efeito que ela pode causar neles, sempre tendo como foco os serviços que as peças que serão feitas desses materiais irão realizar, para não ocasionar uma alteração no projeto da peça, por eventuais modificações ocasionadas pela soldagem.

6. REFERÊNCIAS

CARUSO, J. Micrografia – Preparação e Exame de Amostras. São Paulo, SP: [s.n.], 2002, 13 p. Disponível em: <http://profpaulofj.webs.com/Downloads/Apostila%20LAB_MICROGRAFIA.pdf>. Acesso em: 17 jun. 2015.

CATÁLOGO COMERCIAL CAMPSOLDAS 20 Mar 2006. Produzido por CAMPSOLDAS. Disponível em: <http://www.campsoldas.com.br/media/Catalogo$20Eletrodos.pdf>. Acesso em: 20 mar. 2015.

CONGRESSO DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA DA UNIMEP, 10.,2012, Piracicaba. CARACTERIZAÇÃO DE UMA JUNTA SOLDADA ATRAVÉS DA ANÁLISE

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