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Disciplina : Metalurgia da SoldagemDisciplina : Metalurgia da SoldagemProfessor : Theophilo MouraProfessor : Theophilo MouraAcadêmico : David MacielAcadêmico : David Maciel

ANÁLISE DE EVOLUÇÃO DO ESTADO ANÁLISE DE EVOLUÇÃO DO ESTADO DAS TENSÕES RESIDUAIS DE DAS TENSÕES RESIDUAIS DE

SOLDAGEMSOLDAGEMPor: Segen Estefen, Tatiana Gurova, Xavier Castello, Anatoli Leontiev

Objetivo

1) Análise das tensões de soldagem de peças com e sem restrições;

2) Avaliação de dois tipos de soldagem , com arame simples e duplo;

3) Avaliação do estado das tensões residuais em cada passo operacional ;

1) Posicionamento das chapas;

2) Colocação das restrições ;

3) Soldagem;

4) Remoção parcial da restrições;

5) Remoção total das restrições;

Objetivo

4) Analise das tensões no Metal de solda, ZTA e no Metal de Base próximo ao cordão de solda e ao longo da chapa;

5) Identificar os perfis típicos da distribuição das tensões residuais para soldagem com arame simples e arame duplo;

MétodoDifração de Raio – X , utilizando equipamento portátil RAYSTRESS

Introdução

Tensão residual : qualquer tensão que existe no volume de um material sem aplicação de carga externa.

A tensão representa um fator importante que determina a capacidade de carga e vida útil de uma construção.

O conhecimento prévio das tensões, possibilita correções na execução do projeto, facilita o controle da integridade e contribui para o planejamento da Manutenção.

Causas: dentre as várias vamos citar o processo de soldagem, tratamentos mecânicos, tratamentos térmoquímicos, podendo ter sua origem na deformação plástica heterogênea, ação térmica e/ou transformações de fase.

Estudo

Tensões de Soldagem: são tensões internas em equilíbrio, que permanecem na estrutura após a execução da Solda, se dá no resfriamento a partir das contrações em diferentes regiões aquecidas e plastificadas durante a operação de soldagem.

Nível de Tensão : depende

• Do grau de restrição da estrutura na direção considerada;

• Transversal ao cordão de solda;

• Longitudinal ao cordão de solda;

• Gradiente de temperatura ao longo da espessura da peça;

EstudoTensão residual de Soldagem : Analise

Aquecimento / variação da temperatura

Equação de Dilatação térmica

Modenesi: Efeitos Mecânicos

EstudoTensão residual de Soldagem : Analisevariação do comprimento Inicial = coeficiente de dilatação térmica linear ( tab ) a 20ºC =

Comparação entre 3barras e as tensões de uma solda

Modenesi: Efeitos Mecânicos

EstudoDesenvolvimento de tensões residuais longitudinais durante a

soldagem

Modenesi: Efeitos Mecânicos

EstudoMétodo de Medição de Tensões: Equipamento Portátil de difração de

Raio-X ( RAYSTRESS )

EstudoPrincipio da Tensometria por Raio-XTécnica baseada, de um lado na Teoria de difração de raio-x para materiais cristalinos, e do outro , na mecânica dos sólidos, em particular, na teoria da elasticidade .

Os valores das tensões são definidos a partir da deformação da estrutura cristalina causada pela ação destas tensões.

As deformações são medidas conforme lei de Bragg : 2d sinϴ = ƛ , através do deslocamento da linha de difração.

Onde a condição para haver difracção: λ~ d,Caso específico dos cristais:

d~10 -10 m, os raios X são a radiação mais adequada ( λ~10-10 m ).

ExperimentoTeste: Substrato

•Chapa de Aço ASTM 131 grau A•Tamanho 2200mm x 800mm x 19mm•Limite de escoamento mínimo 2350MPa

Pontos de Medição:

No metal base foi escolhida uma linha perpendicular ao cordão de solda no meio de uma chapa .

As medições foram realizadas na direção longitudinal ( paralelo ao cordão de solda ) e na direção transversal ( perpendicular ), bem como foram medidas tensões residuais no metal de solda ( MS ), na Zona afetada ( ZTA ), e no metal base próximo ao cordão ( MB )

Limpeza:

Realizada com polimento eletrolítico para remoção da camada superficial oxidada pela laminação e no metal de depositado.

Obs: realizou-se a identificação da ZTA.

ExperimentoEnsaio:

Avaliação inicial da distribuição das tensões residuais nas chapas , realizadas com e sem restrições antes da soldagem.

A soldagem foi realizada com restrições no plano da chapa ao longo do perímetro e ao longo da junta de soldagem.

Soldagem com arame simples em 4 camadas e 11 passes. O chanfro de 20º, junta de topo com backing de cerâmica, soldagem manual com MIG, Vms = 3,74mm/s, Am = 203A , V= 27v e Limite de escoamento do metal de solda = 545 MPa.

Soldagem com arame duplo em 3passes de espessura 7mm, 12mm, 19mm. O chanfro de 20º, junta de topo com backing de cerâmica, soldagem automatizada com MIG, Am1 = 324A , Am2 = 231A , V1= 29v , V2= 25v .

ExperimentoEnsaio:

Após a retirada das restrições foram observadas distorções de empenamento e de embicamento das chapas soldadas, sendo maiores na soldagem com arame simples e menores com duplo.

Etapas:

1 Medição com todas as restrições;

2 Medições com as restrições internas retiradas;

3 Medições com chapa livre de restrições;

Ver artigo!!

Outras Aplicações em função de diversas geometrias

RAYSTRESS

Obrigado pela Atenção

David MacielUFCG - Campina Grande , 13/08/09