Estudo numérico e experimental das transformações microestruturais e das propriedades de juntas soldadas de vergalhões pelo processo GMAW

Este trabalho constitui um estudo dos vergalhões CA­50 da classe dos aços SAE 1026, com diâmetro nominal de 16 mm. Este vergalhão geralmente apresenta certa fragilidade quando a soldagem em campo é realizada. Para controlar essa fragilidade indesejável a realização deste estudo torna­se muito importante para encontrar os parâmetros ideais de soldagem. Para realizar este estudo foi realizada uma análise das propriedades mecânicas, através de ensaios mecânicos (tração) no material como recebido, e das características microestruturais do mesmo (metalografia) para se estabelecer uma base de comparação. Foi realizada a soldagem do material, utilizando como gás de proteção Argônio com 20% de CO2, com o arame cobreado ER70S­6, as juntas foram do tipo traspasse com monitoramento da corrente, tensão e temperatura através de termopares para diferentes aportes térmicos. Foi desenvolvido um código numérico computacional para simular os fenômenos que ocorrem no processo (gradiente de temperatura, transformações de fases, transferência de calor). As juntas soldadas não apresentaram martensita como fase frágil, no metal de solda a microestrutura foi dendrítica, a ZTA da junta apresentou três regiões com diferente tamanhos de grão (ferrita+perlita), isso devido ao gradiente de temperatura. Os diferentes aportes térmicos deram origem a uma variação da penetração do cordão de solda, espera­se também que haja uma variação na quantificação de fases devido a esta variação no aporte térmico. Portanto espera­se encontrar com este estudo numérico e experimental, um procedimento recomendável para a soldagem destes vergalhões em campo, que seja compatível com as propriedades requeridas no projeto de utilização dos mesmos.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorThis work is a study of rebar CA­50 class of SAE 1026 steel, with nominal diameter of 16 mm. This rebar generally presents certain fragility when welding is performed on the field. To control this undesirable weakness this study becomes very important to find the optimal parameters of welding. To carry out this study analysis of mechanical properties was performed, through mechanical (tensile, hardness, impact) in the material as received, and microstructural characteristics (metallography) to establish a baseline for comparison. Welding the material was carried out using argon as protective gas of 20% CO2, with copper­wire ER70S­6 joints were run through with the type of monitoring temperature using thermocouples to different heat inputs. A computational numerical code was developed to simulate the phenomena occurring in the process (temperature gradient, phase transformations, heat transfer). Welded joints did not show how fragile martensite phase in the weld metal microstructure was dendritic, the ZTA joint presented three regions with different grain sizes (ferrite + pearlite), this due to the temperature gradient. The different thermal contributions gave rise to a weld bead penetration of the variation, it is also expected that there is a variation in the quantization stage due to this variation in the heat input. Therefore expected to meet this numerical and experimental study, one recommended procedure for welding of these rods in the field, which is compatible with the properties required in the use of the same design.118 p

Estudo da influência da corrente e da temperatura de interpasse sobre as transformações metalúrgicas de juntas dissimilares de aço inox AISI 316L e liga Inconel 718 pelo processo multipasse TIG autógeno

A aplicação de juntas soldadas dissimilares tem vasta utilização, no caso de Inconel 718 e AISI 316L principalmente na indústria aeronáutica e em plantas de usinas nuclear. Isso ocorre devido à elevada resistência mecânica aliada a alta resistência à corrosão em ambos ambientes e elevadas temperaturas. Este trabalho além de estabelecer referências de parâmetros de soldagem que possam proporcionar estabilidade para a união metalúrgica entre metais de dissimilares. Também objetivou avaliar o efeito da intensidade da corrente de soldagem e da temperatura de interpasse em juntas dissimilares, utilizando o processo de soldagem a arco com eletrodo de tungstênio e proteção gasosa (TIG) autógeno por multipasse. Foi utilizada ferramenta de planejamento experimental para maximizar os resultados das análises experimentais. Para caracterização metalúrgica foram utilizados análises macrográficas da junta soldada, de perfis de Microdureza Vickers, microscopia ótica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) utilizando o método de elétrons secundários (ES) e espectroscopia de energia dispersiva (EDS). Para ampliar a abrangência das análises, foi realizado planejamento experimental juntamente com correlação estatística dos resultados experimentais. A simulação computacional, uma vez validada, pode ser utilizada para obter ciclos térmicos e distribuições de temperaturas para situações distintas das experimentais, e assim possibilitar a previsão microestrutural a partir do ciclo térmico simulado. O aumento da corrente e temperatura de interpasse ocasionaram alteração da geometria da zona fundida (ZF), assim como do espaçamento dendrítico. Além disso ocasionou queda brusca da microdureza, enquanto a fração de ferrita na ZF aumentou. A corrente de soldagem mostrou maior influência sobre os resultado, quando comparados a temperatura de interpasse.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorThe application of dissimilar welded joints is widely used in the case of Inconel 718 and AISI 316L mainly in the aeronautical industry and in nuclear power plants. This is due to the high mechanical resistance coupled with high corrosion resistance in both environments and high temperatures. This work besides establishing references of welding parameters that can provide stability for the metallurgical union between dissimilar metals. The aim of this study was to evaluate the effect of welding current and interpass temperature on dissimilar joints, using the tungsten electrode arc welding process and multigene gas shielding (TIG). An experimental planning tool was used to maximize the results of the experimental analyzes. For the metallurgical characterization, the weld joint was analyzed using Vickers Microhardness profiles, optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM) using the secondary electron (ES) method and dispersive energy spectroscopy (EDS). To extend the scope of the analyzes, experimental planning was carried out together with a statistical correlation of the experimental results. The computational simulation, once validated, can be used to obtain thermal cycles and temperature distributions for different situations from the experimental ones, and thus to allow the microstructural prediction from the simulated thermal cycle. The increase in the current and temperature of the interpass caused a change in the geometry of the molten zone (MZ), as well as the dendritic spacing. In addition, it caused a sudden drop in microhardness, while the ferrite fraction in the MZ increased. The welding current showed greater influence on the results when compared to the interpass temperature.195 p

Effects of an External Magnetic Field on the Microstructural and Mechanical Properties of the Fusion Zone in TIG Welding

Welding is a widely used process that requires continuous developments to meet new application demands of mechanical projects under severe conditions. The homogeneity of metallurgical and mechanical properties in welded joints is the key factor for any welding process. The applications of external magnetic fields, mechanical vibration, and ultrasound are the fundamental steps to achieve success in improving these properties. The present work aimed at determining suitable processing conditions to achieve the desired balance between metallurgical and mechanical properties of 304L steel in TIG (Tungsten Inert Gas) welding under the application of an external magnetic field. The microstructural characteristics of the weld bead were analyzed by optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM). In order to evaluate the mechanical properties of the welded specimen, its Vickers microhardness map and Charpy impact energy at −20 °C were obtained. In addition, corrosion tests were carried out in the saline medium to compare the corrosion resistance of the joint with that of the base metal and that without the magnetic field. It was found that the external magnetic field decreased the percentage of delta ferrite, improved the filling of the weld pool with the weld metal, and decreased the primary and secondary dendritic spacings. The Vickers microhardness value under the magnetic field was found to be lower than that without the magnetic field, and the Charpy test showed no significant variation in energy absorption. Moreover, the welded joint produced under the external magnetic field manifested less resistance to corrosion