Influência do estado quase-estacionário sobre a morfologia do cordão de solda

Abstract

Resumo: O presente trabalho apresenta um estudo sobre a morfologia do cordão de solda, no início da soldagem, antes e depois do estado quase-estacionário ser atingido. O estado quase-estacionário é caracterizado por uma distribuição uniforme de temperatura, através do metal de base, para um observador posicionado sobre a fonte móvel de calor. Antes desse estado ser atingido, a distribuição não uniforme de temperatura influência nas propriedades termofísicas do material, alternando a transferência de calor e, por consequência, as transformações de fase na zona termicamente afetada (ZTA). Para o desenvolvimento, primeiramente foi calculado o espaço percorrido pela fonte de calor, desde a abertura do arco até atingir o estado quase-estacionário. Para garantir a velocidade constante utilizou-se o processo de soldagem por arco submerso (SAW). O material utilizado foi o aço SAE 1045, em três placas de 100 x 200 x 25,4mm. Em cada placa foram depositados dois cordões. O aporte térmico foi diferente para cada placa, variando-se a tensão e mantendo-se constante a corrente e a velocidade de soldagem. Para avaliar a morfologia do cordão e da ZTA, foram feitas macrografias e perfil de dureza. Os resultados mostram que antes do estado quase-estacionário ser atingido o material apresenta um comportamento diferente, que influenciou na penetração e na altura do cordão. A dureza do material antes do estado quase-estacionário ser atingido é maior que a dureza do material após o estado quase-estacionário. A fórmula apresentada nas literaturas mostrou-se eficiente para se determinar o início do estado quase-estacionário e pode ser usada, por exemplo, no dimensionamento das chapas de sacrifício.

Abstract: The present work presents a study on the morphology of the weld bead, at the outset of the welding, before and after the quasi-stationary state is reached. The quasi-stationary state is characterized by a uniform temperature distribution across the base metal to an watcher positioned on the mobile heat source. Before this state is reached, the uneven distribution of temperature influences the thermophysical properties of the material, alternating the heat transfer and, consequently, the phase transformations in the Heat affected zone (HAW). For development, we first calculated the space traveled by the heat source, from the opening of the arc to the quasi-stationary state. To ensure constant speed, the submerged arc welding (SAW) process was used. The material used was SAE 1045 steel, in three 100 x 200 x 25.4 mm plates. Two bead were deposited on each plate. The thermal input was different for each plate, by varying the voltage and keeping the current and the welding speed constant. In order to evaluate the morphology of the cord and the HAZ, macrographs and hardness profile were made. The results show that before the quasi-stationary state is reached the material presents a different behavior, which influenced the penetration and the height of the bead. The hardness of the material before the quasi-stationary state is reached is greater than the hardness of the material after quasi-stationary state. The formula presented in the literatures proved to be efficient in determining the onset of the quasi-stationary state and can be used, for example, in the design of the sacrificial plates.