Apresentação consolda 2016
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Artigo Técnico Avaliação da influência da Taxa de Resfriamento nas Propriedades Mecânicas do Cordão de Solda Realizado pelo Processo GMAW no Aço SAE 4340 pelo Método de Elementos Finitos. (Evaluation of Cooling Rate Influence on Mechanical Properties of the Weld Bead Made by GMAW Process on Steel SAE 4340 for the finite element method). Artigo técnico em Engenharia Mecânica Área de Concentração: Térmica e soldagem Autores: Lucas Átila de Amorim, Helbert Goulart, Diego Corradi, André Marcelino Belo Horizonte, Novembro de 2016 1 XLII CONSOLDA – CONGRESSO NACIONAL DE SOLDAGEM 28 novembro a 30 de novembro de 2016 Belo Horizonte – MG
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Artigo Técnico
Avaliação da influência da Taxa de Resfriamento nas Propriedades Mecânicas do Cordão de Solda Realizado pelo Processo GMAW no Aço
SAE 4340 pelo Método de Elementos Finitos.(Evaluation of Cooling Rate Influence on Mechanical Properties of the Weld Bead Made
by GMAW Process on Steel SAE 4340 for the finite element method).
Artigo técnico em Engenharia Mecânica
Área de Concentração: Térmica e soldagem
Autores: Lucas Átila de Amorim, Helbert Goulart, Diego Corradi, André Marcelino
Belo Horizonte, Novembro de 2016
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XLII CONSOLDA – CONGRESSO NACIONAL DE SOLDAGEM
28 novembro a 30 de novembro de 2016
Belo Horizonte – MG
AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DA TAXA DE RESFRIAMENTO NAS PROPRIEDADES MECÃNICAS DO CORDÃO DE SOLDA REALIZADO PELO PROCESSO GMAW NO AÇO SAE 4340 PELO MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS.
XLII CONSOLDA – CONGRESSO NACIONAL DE SOLDAGEM
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Artigo técnico em Engenharia Mecânica
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Introdução Objetivos Revisão Bibliográfica
Metodologia Modelagem do Problema
Resultados Conclusão
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Introdução A indústria metalúrgica como outros segmentos utilizam cada
vez mais o método os elementos finitos para solução de problemas e realização de testes e ensaios.
A temperatura à qual o metal é aquecido, o tempo em que ele é mantido sobre uma determinada temperatura e a taxa de resfriamento são parâmetros que influenciam na microestrutura do material.
Hoje se tornou adequado a aplicação do Método de Elementos Finitos (MEF) visando reduzir custos e tempo de análise, além de obter resultados prévios para analises térmicas nos processos de soldagem.
3AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DA TAXA DE RESFRIAMENTO NAS PROPRIEDADES MECÃNICAS DO CORDÃO DE
SOLDA REALIZADO PELO PROCESSO GMAW NO AÇO SAE 4340 PELO MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS.
AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DA TAXA DE RESFRIAMENTO NAS PROPRIEDADES MECÃNICAS DO CORDÃO DE SOLDA REALIZADO PELO PROCESSO GMAW NO AÇO SAE 4340 PELO MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS.
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Objetivos Introdução
Revisão Bibliográfica
Metodologia Modelagem do Problema
Resultados Conclusão
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Objetivos Objetivo Principal:
Propor uma analise da taxa de resfriamento no perfil de microdureza de um cordão de solda por meio da análise de elementos finitos, o gradiente de temperatura será avaliado em um software de simulação.
5AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DA TAXA DE RESFRIAMENTO NAS PROPRIEDADES MECÃNICAS DO CORDÃO DE
SOLDA REALIZADO PELO PROCESSO GMAW NO AÇO SAE 4340 PELO MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS.
AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DA TAXA DE RESFRIAMENTO NAS PROPRIEDADES MECÃNICAS DO CORDÃO DE SOLDA REALIZADO PELO PROCESSO GMAW NO AÇO SAE 4340 PELO MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS.
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Introdução Objetivos Metodologia
Resultados
Conclusão
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MetodologiaPreparação das amostras para realização do cordão e as amostras após
o processo de soldagem.
7AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DA TAXA DE RESFRIAMENTO NAS PROPRIEDADES MECÃNICAS DO CORDÃO DE
SOLDA REALIZADO PELO PROCESSO GMAW NO AÇO SAE 4340 PELO MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS.
Amostras do aço SAE 4340 após processo de soldagem.
Posição de soldagem (plana), tartaruga automatizada utilizada para realizar o cordão de solda sobre a amostra com velocidades variadas.
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SOLDA REALIZADO PELO PROCESSO GMAW NO AÇO SAE 4340 PELO MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS.
Seleção dos parâmetros.
Parâmetros utilizados no processo de soldagem.
Amostra
Tensão (V)
Corrente de soldagem
(A)
Modo de Transferên
ciaVelocida
de (mm∕s)Arame
eletrodo
Gás de
proteção
Vazão do Gás (L∕mm)
B 30 227 Spray 3,84 AWSE0S-6
15% Ar, 85%
CO2
15
D 30 227 Spray 6,05 AWSE0S-6
15% Ar, 85%
CO2
15
G 30 227 Spray 9,19 AWSE0S-6
15% Ar, 85%
CO2
15
M 30 227 Spray 13,93 AWSE0S-6
15% Ar, 85%
CO2
15
K 30 227 Spray 12,15 AWSE0S-6
15% Ar, 85%
CO2
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MetodologiaProcedimento para realização das simulações nos softwares. Equações de Rosenthal; rx=(y²+z²);
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SOLDA REALIZADO PELO PROCESSO GMAW NO AÇO SAE 4340 PELO MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS.
Equação 1: Utilizada no software Excel.
Utilizada nos softwares Excel e Ansys.
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MetodologiaPreparação da amostra para realização da simulação no software.
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SOLDA REALIZADO PELO PROCESSO GMAW NO AÇO SAE 4340 PELO MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS.
Representação da amostra criada na plataforma do software Ansys
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MetodologiaPreparação da amostra para realização da simulação no software.
11AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DA TAXA DE RESFRIAMENTO NAS PROPRIEDADES MECÃNICAS DO CORDÃO DE
SOLDA REALIZADO PELO PROCESSO GMAW NO AÇO SAE 4340 PELO MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS.
Representação da malha na plataforma "Model", no software Ansys, 2814510 nós e 1987734 elementos.
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MetodologiaMicrodureza Vickers e Macrografia.
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SOLDA REALIZADO PELO PROCESSO GMAW NO AÇO SAE 4340 PELO MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS.
Representação do método utilizado para realizar o ensaio de dureza Vickers, esta imagem é a macrografia da amostra D.
AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DA TAXA DE RESFRIAMENTO NAS PROPRIEDADES MECÃNICAS DO CORDÃO DE SOLDA REALIZADO PELO PROCESSO GMAW NO AÇO SAE 4340 PELO MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS.
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Resultados
Introdução Objetivos Metodologia
Conclusão
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Resultado – Estudo físico
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SOLDA REALIZADO PELO PROCESSO GMAW NO AÇO SAE 4340 PELO MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS.
Microdureza Vickers
Média da microdureza Vickers (HV) Desvio Padrão da microdureza Vickers (HV)
Região Região
AmostraMB ZTA ZF MB ZTA ZF
B254 483,33 339,38 50,92 28,92 124,91
D292,33 650,4 368,2 14,36 62,26 35,82
G279,33 683,66 429,83 19,01 41,40 67,88
M315,33 710,14 558,68 7,77 44,04 43,89
K304 712,33 534,25 3,0 124,65 69,24
Resultado do ensaio de microdureza Vickers.
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Resultado – Estudo físico
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SOLDA REALIZADO PELO PROCESSO GMAW NO AÇO SAE 4340 PELO MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS.
Fotomicrografia da amostra B de um aço liga 4340 após ser submetido a um processo de soldagem.
Fotomicrografia da amostra D de um aço liga 4340 após ser submetido a um processo de soldagem.
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Resultado – Estudo físico
16AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DA TAXA DE RESFRIAMENTO NAS PROPRIEDADES MECÃNICAS DO CORDÃO DE
SOLDA REALIZADO PELO PROCESSO GMAW NO AÇO SAE 4340 PELO MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS.
Fotomicrografia da amostra G de um aço liga 4340 após ser submetido a um processo de soldagem.
Fotomicrografia da amostra K de um aço liga 4340 após ser submetido a um processo de soldagem.
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Resultado – Estudo Físico
17AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DA TAXA DE RESFRIAMENTO NAS PROPRIEDADES MECÃNICAS DO CORDÃO DE
SOLDA REALIZADO PELO PROCESSO GMAW NO AÇO SAE 4340 PELO MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS.
Fotomicrografia da amostra M de um aço liga 4340 após ser submetido a um processo de soldagem.
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Resultado – Softwares Excel e Ansys
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SOLDA REALIZADO PELO PROCESSO GMAW NO AÇO SAE 4340 PELO MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS.
Tempo de resfriamento (s) Temperatura de pico (°C)
Amostras ZTA MB ZTA MB
B 12 - 1300,2 579,0
D 10 - 914,4 577,1
G 8 - 1117,7 606,7
K 4 - 1362,7 462,7
M 2 - 1322,4 443,3
Tempo de resfriamento (s) Temperatura de pico (°C)
Amostras ZTA MB ZTA MBB 12 - 1300,8 620,41D 9 - 996,97 609,44G 4,5 - 1118,2 594,96K 2,5 - 1291,4 446,67M 2 - 1243,6 443,92
Resultados da simulação no Excel.
Resultados da simulação no Ansys.
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Resultado – Softwares Excel e Ansys
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SOLDA REALIZADO PELO PROCESSO GMAW NO AÇO SAE 4340 PELO MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS.
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Tempo [s]
0
200
400
600
800
1000
1200
1400Te
mpe
ratu
ra [°
C]Amostra B (ZTA)Amostra D (ZTA)Amostra G (ZTA)Amostra K (ZTA)Amostra M (ZTA)
Ciclo térmico de soldagem gerado no Excel.
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Resultado – Softwares Excel e Ansys
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SOLDA REALIZADO PELO PROCESSO GMAW NO AÇO SAE 4340 PELO MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS.
Ciclo térmico de soldagem gerado no Ansys.
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Tempo [s]
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
Temp
eratur
a [°C
]
Amostra B (ZTA)Amostra D (ZTA)Amostra G (ZTA)Amostra K (ZTA)Amostra M (ZTA)
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Resultado – Software Ansys
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SOLDA REALIZADO PELO PROCESSO GMAW NO AÇO SAE 4340 PELO MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS.
.
Transferência de calor por condução simulado no Ansys.
AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DA TAXA DE RESFRIAMENTO NAS PROPRIEDADES MECÃNICAS DO CORDÃO DE SOLDA REALIZADO PELO PROCESSO GMAW NO AÇO SAE 4340 PELO MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS.
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Conclusão
Introdução Objetivos Metodologia Resultados
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Conclusão Conforme os resultados apresentados neste trabalho: A utilização do MEF se mostrou adequado para a realização de estudos e
análises térmicas no processo de soldagem GMAW, visto que os dados obtidos por simulação e por experimentos práticos foram semelhantes.
A partir do ensaio de microdureza Vickers, notou-se que a ZTA obteve um ganho de dureza significativo em relação ao MB, isso se deve ao fato de nessa região ter ocorrido uma transformação de fase martensítica.
Tais resultados estão de acordo com os estimados pela simulação numérica, visto que comparando os tempos de resfriamento com os dados apresentados pelo diagrama TRC é previsto a formação de martensita na ZTA.
Com a metodologia desenvolvida nesse trabalho pode-se realizar uma análise previamente a partir da simulação numérica.
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Obrigado!
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