62ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 9. Engenharia Mecânica

MEDIÇÃO DE TEMPERATURA DE UM PROCESSO DE SOLDAGEM COM ELETRODO REVERTIDO PARA CARACTERIZAR UMA CURVA DE RESFRIAMENTO.

Luiz Claudio da Cunha Marques 1 Jaime Martins Oliveira Junior 1 Andrew Vinícius Batista de Oliveira 1

1. Faculdade de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Pará / UFPA

INTRODUÇÃO:

As ligas de ferro-carbono são muito utilizadas na indústria naval, dentre elas o aço Naval ASTM A131, que é utilizado na fabricação de partes estruturais de navios. Assim a construção naval tem a tarefa de aplicar e melhorar as tecnologias das embarcações regionais. O desenvolvimento dos materiais de construções navais deve ser estudado de forma a melhorar suas propriedades. A utilização de tratamentos térmicos são um dos métodos de melhoria do material, Podendo melhorar substancialmente essas propriedades, e uma das principais características dos tratamentos térmicos que uma liga é submetida e a sua curva de resfriamento. As ligas de aço naval são normalmente submetidas a processos de soldagem que também afetam termicamente a estrutura do material. Analisar e comparar a zona termicamente afetada (ZTA) no processo de soldagem do aço, por meio de uma medição da sua temperatura ao longo de um processo de soldagem, pode obter um tipo de curva de resfriamento do processo de soldagem, podendo-se assim comparar com as curvas de resfriamento de diferentes tratamentos térmicos e feitos no mesmo. Tornando-se assim um interessante objeto de estudos comparativo das propriedades obtidas no processo de soldagem e de tratamentos térmicos para avaliação do mesmo.

METODOLOGIA:

Selecionamos uma chapa de aço naval ASTM A131 de 200x300mm com 8mm de espessura. Essa foi cortada em duas peças com tamanho 80x70x8mm e chanfradas com angulação de 45 graus para realização da soldagem. Utilizamos a posição de topo, sobre dois tijolos refratários. O pirômetro foi posicionado por um tripé paralelo a superfície da peça cobrindo a ZTA e o termopar e posicionado próximo a área soldada teve sua área lateral isolada por uma mangueira térmica. A emissividade do pirômetro e do termopar foi calibrada pelo Software Datatemp, submetendo ambos os medidores numa superfície de mesma temperatura conhecida, onde o software calcula o erro, ajustando os dois medidores simultaneamente por comparação. Medimos a temperatura na ZTA com o pirômetro conectado ao computador, aquisitando em tempo real, onde foi monitorado por meio do software Datatemp. Foram traçados gráficos da variação de temperatura em função do tempo na ZTA ao logo de seu aquecimento (momento em que as peças estão sendo soldadas) e ao logo de seu resfriamento. As peças foram submetidas a quatro passes de solda onde foram medidos e traçados gráficos para cada um dos passes. Esperou-se a peça entrar em equilíbrio térmico com o ambiente na realização de um passe para o outro.a primeira curva foi tomada como referencia.

RESULTADOS:

Os perfis de temperatura traçados pelo software DATATEMP MX, no experimento acima mostra uma aumento rápido da temperatura para mais de 900ºC e um resfriamento lento a temperatura ambiente na ZTA, Esse aumento para mais de 900ºC de temperatura da ZTA nos permite comparar as mudanças sofridas nessa região a os vários tratamentos térmicos com suas respectivas curvas de resfriamento. Com a realização de quatro passos de soldagem, obtivemos quatros resfriamentos muito rápidos e quatro resfriamentos muito lentos para uma mesma peça. No primeiro passe o aquecimento da peça se deu a uma variação de temperatura de 34ºC (temperatura ambiente) para mais de 900ºC(temperatura máxima de capitação do pirômetro) em apenas 2 segundos, permanecendo acima de 900ºC por 1,5 segundos, assim após esse 3,5 segundos a peça começa e transferir calor e resfria bem lentamente por mais de 50 minutos. Nos passes seguintes obtivemos variações aproximadas com a do primeiro passe, porem constatamos o deslocamento da curva de temperatura, dado de um passe para o outro. A curva de temperatura do primeiro passe (referencia) foi comparada com as curvas de resfriamento dos tratamentos térmicos de recozimento, normalização, têmpera e revenido. Onde obtivemos a maior semelhança com o tratamento de recozimento.

CONCLUSÃO:

A literatura mostra que os tratamentos térmicos causam mudanças significativas na estrutura do material, podem ser agentes de grande importância para uma melhoria nas propriedades do material. Assim por meio de tratamentos podemos obter mudanças na dureza na microestrutura e suas faces podem ser modificadas, tendo uma diferente arrumação da estrutura do material para cada tratamento. Já para uma peça soldada realmente a uma mudança de sua estrutura na zona termicamente afetada, mas pelo seu aquecimento muito rápido é difícil comparar a ZTA com uma peça termicamente tratada. Mas apesar de obtemos semelhanças da ZTA com o tratamento de recozimento e normalização. Não podemos assumir que a ZTA tem melhorias em suas propriedades semelhantes a dos tratamentos de recozimento e de normalização. Mas podem ser feito grandes estudos na ZTA e das suas propriedades referente as mudanças de temperatura sofridas durante o processo. Podemos notar que a ZTA tem seu aumento de dureza altamente ligada à temperatura submetida no momento da solda, com maior dureza para uma menos influência da temperatura. O aquecimento muito rápido da peça soldada também mostra um tempo muito pequeno para organização da estrutura.

Instituição de Fomento: MEC/SESU-PET

Palavras-chave: Instrumentação, Soldagem, Medição de temperatura.