solificaçao no metal de solda

solificaçao no metal de solda

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Solidificação no Metal de Solda

TimóteoLucas Dong 253278

Introdução

Dois métodos de união de materiais: -Interatômicas: Rebites ou parafuso

-Intermoleculares: Brasagem, soldagem

Histórico

-Utilizada na antiguidade e Idade Media na fabricação de armas e instru mentos cortantes -1800: Experienciasde Sir HumphreyDavycom arco eletricoe Edmund Davy descobrindo o acetileno, possibilitaram o surgimento dos processos de fusao a arco -1890: N.G. Slavianoff, na Rússia, e Charles Coffin, nos Estados Unidos, desenvolveram independentemente a soldagem com eletrodo metálico nu -1907: Oscar Kjellbergpatenteia o processo de soldagem a arco com eletrodo revestido

-Inicialmente, a soldagem nesta nova fase teve pouco utilização, estando restrita apenas àexecução de reparos de emergência, atéa eclosão de

Primeira Grande Guerra quando, devido às necessidades, esta passou a ser usada mais intensamente como processo de fabricação.

Metalurgia da Soldagem

Metal de base (MB) –Éa região constituinte da junta soldada que não sofreu qualquer alteração em suas características físicas, químicas ou metalúrgicas Zona termicamente afetada (ZTA) –Pequenas transformações, como: o crescimento de grãos (aços e outros), dissolução ou coalescimentode precipitados (ligas de alumínio cobre), e o recozimento (ligas alumínio magnésio). Zona fundida (ZF) –Éa região na qual a temperatura de processamento é suficiente para fundir os materiais envolvidos, ou seja, parte de metal de base juntamente com parte do metal de adição passam para a forma líquida formando a denominada poça de fusão.

A forma como ocorre àsolidificação da zona fundida após o resfriamento da região tem grande influência na qualidade final da junta soldada.

Um dos principais aspectos a serem considerados éa morfologia (forma geral) dos grãos metálicos resultantes, esta vai ter influência direta na susceptibilidade a defeitos, assim como no comportamento mecânico da junta soldada.

A massa metálica resultante na zona fundida édenominada de metal de solda. Éconstituída de parte de metal de base e parte de metal de adição.

A relação entre as quantidades presentes destes elementos no metal de solda édefinida pela grandeza denominada de diluição.

Metalurgia da Soldagem

Metalurgia da Soldagem

Diluição (%) = área A / áreas A + B

O controle da diluição em uma junta soldada éum importante fator a ser considerado no controle de alguns defeitos de soldagem

Metalurgia da Soldagem Metalurgia da Soldagem

Fluxo de Calor

A maioria dos processos de soldagem por fusão écaracterizada pela utilização de uma fonte de calor intensa e localizada. Por exemplo, na soldagem a arco, tem-se uma intensidade da ordem de 5 x 108 W/m 2 .

Esta energia concentrada pode gerar, em pequenas regiões, temperaturas elevadas, altos gradientes térmicos (102 a 103 ºC/m), variações bruscas de temperatura (de ate 103 ºC/s) e, conseqüentemente, extensas variações de microestrutura e propriedades, em um pequeno volume de material.

O fluxo de calor na soldagem pode ser dividido, de maneira simplificada, em duas etapas básicas: fornecimento de calor a junta e dissipação deste calor pela peça.

Fluxo de Calor

Na primeira etapa, para soldagem a arco, pode-se considerar o arco como uma única fonte de calor, definido por sua energia de soldagem, isto é:

E = h . V . I / v ,

Onde:

E = Energia de soldagem, em J/m; h = Eficiência elétrica do processo; V = Tensão no arco, em V;

I = Corrente de soldagem, em A; v = Velocidade de soldagem, em m/s. A energia de soldagem éuma medida da quantidade de calor cedida a peça, por unidade de comprimento da solda.

Fluxo de Calor

Na segunda etapa, a dissipação do calor ocorre principalmente por condução na peça, das regiões aquecidas para o restante do material.

Fluxo de Calor

Quanto maior o afastamento dos pontos em relação ao centro do cordão menor são as temperaturas máximas alcançadas pelos pontos.

Fluxo de Calor

Temperatura máxima (Tmax) –Éa maior temperatura que determinado ponto esteve sujeito durante o processo de soldagem. Se a temperatura máxima ultrapassar a temperatura de fusão dos materiais envolvidos então o ponto pertence àzona fundida

Temperatura crítica (Tc) –Éa temperatura a partir da qual o material processado tem a possibilidade de sofrer transformações metalúrgicas no estado sólido. Estas transformações podem alterar propriedades importantes do material ou aumentar a possibilidade de ocorrência de defeitos.

Tempo de permanência (Tp) –O tempo de permanência em determinada temperatura indica a possibilidade de ocorrência das transformações que necessitam de tempo para sua efetivação

Velocidade de Resfriamento Velocidade de Resfriamento

Velocidade de Resfriamento

Analisando as figuras e equações apresentadas anteriormente, os seguintes aspectos podem ser destacados: 1 -A temperatura máxima atingida a cada ponto assim como a velocidade de resfriamento dependem das propriedades físicas do material processado.

2-A velocidade de resfriamento varia inversamente com a temperatura inicial da peça sendo soldada, isto justifica em alguns casos a utilização de pré-aquecimento na soldagem. Quanto maior a temperatura de pré-aquecimento da peça menor seráa velocidade de resfriamento.

3–A velocidade de resfriamento varia diretamente com a espessura da peça sendo soldada, isto é, quanto maior a espessura maior a velocidade de resfriamento.

4-A velocidade de resfriamento varia inversamente com a energia de soldagem, isto é, quanto menor a energia de soldagem maior a velocidade de resfriamento.

5 –A temperatura máxima atingida por um ponto da junta soldada édiretamente proporcional ao aporte líquido de calor, ou seja, elevados valores de aporte térmico implicam na elevação da temperatura máxima no ponto considerado.

Partição Térmica

Define-se como partição térmica a curva que estabelece a variação de temperatura na região soldada em função da distância a partir do centro do cordão. Enquanto a análise do ciclo térmico possibilita a previsão da ocorrência ou não de transformações metalúrgicas, a partição térmica possibilita estimar a extensão das transformações.

-Maior aporte térmico implica na ampliação da distancia medida a partir do centro do cordão sujeitas a elevadas temperaturas

-Na condição de maior aporte térmico a ZTA teria maior extensão

Reações na poça de Fusão

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