Resumo de Prova AV2
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Resumo de Prova AV2


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Processos de Fabricação I
Resumo de Prova
Aula 10
Cap. 5 Ciclo Térmico de Soldagem
O processo de aquecimento e restfriamento de uma junta soldada é conhecido como ciclo térmico de soldagem
Considerando o Ponto Z, o calor da operação de soldagem provoca variações de temperatura neste ponto.
Esta variação de temperatura em função do tempo é chamada de ciclo térmico no ponto Z.
Variáveis mais importantes do Ciclo Térmico
Tp \u2013 Temperatura de Pico (temperatura máxima atingida no ponto Z)
A Tp diminui com a distância ao centro da solda e indica a extensão das regiões afetadas pelo calor de soldagem.
VR \u2013 Velocidade de Resfriamento
Tc \u2013 Temperatura Crítica 
Temperatura crítica da qual não haverá crescimento de grão austenítico. Temperatura mínima para ocorrer uma alteração relevante como uma transformação de fase, por exemplo.
Geralmente para aços, esta temperarua é de 1100°C
Ts - Tempo de Permanência acima de uma determinada temperatura critica (Ts)
Tempo em que o ponto fica submetido a temperaturas superiores a uma temperatura crítica.
Cap. 6 Características Térmicas da Soldagem
O ciclo térmico de soldagem possibilita a interpretação ou previsão das transformações metalúrgicas.
A reparação térmica, permite determinar a extensão da região aonde ocorrem tais fenômenos (ZTA \u2013 Zona Termicamente Afetada).
Os fatores que afetam as características térmicas de soldagem são:
Natureza do metal de base;
Distância do ponto considerado ao centro do cordão de solda;
Espessura e geometria da junta;
Temperatura de pré-aquecimento;
Energia de soldagem ou aporte de calor.
Natureza do metal de base \u2013 o coeficiente de condutividade térmica do metal base influencia na:
Temperatura máxima atingida (Tp) 
(quanto menor for a condutividade térmica do material, maiores são as temperaturas atingidas).
Velocidade de resfriamento (VR)
(quando maior for a condutividade térmica do material, maior será sua velocidade de resfriamento)
Tempo de permanência de uma determinada temperatura (ts)
(quanto maior for a condutividade térmica do material, menor será o tempo de permanência acima de uma determinada temperatura).
Distância do ponto ao centro do cordão de solda \u2013 Podemos traçar um conjunto de curvas mostrando o ciclo térmico para pontos situados a diversas distâncias do centro do cordão soldado.
Tp diminui com o aumento da distância ao centro do cordão
TS diminui com a distância ao centro do cordão de solda
VR diminui com o aumento da distância ao centro do cordão
Espessura da Junta 
a velocidade de resfriamento tende a aumentar com o aumento da espessura, até determinado limite (40mm), acima deste limite a velocidade de resfriamento independe da espessura.
O tempo de permanência a temperaturas elevadas tende a diminuir com o aumento da espessura.
A dissipação do calor em chapas finas ocorre de forma bidimensional (> VR)
Em chapas grossas ocorre de forma tridimensional (<VR)
Geometria da Junta
Junta em T possui três direções para o fluxo de calor, enquanto que a Junta de Topo possui apenas duas direções
O pré-aquecimento diminui o gradiente térmico, reduzindo assim a velocidade de resfriamento.
O pré-aquecimento aumenta o tempo de permanência acima de uma determinada temperatura, acarretando em uma maior extensão da ZTA
Curva 1 - Operação de soldagem COM pré-aquecimento
Curva 2 - Operação de soldagem SEM pré-aquecimento
Energia de Soldagem (Heat Input) \u2013 é a quantidade de calor produzido pelo arco elétrico e transferido para a peça.
A energia de soldagem ou aporte de calor (E) depende do processo de soldagem utilizado (E.R, MIG/MAG, TIG, etc);
N \u2013 eficiência da transferência de energia para a peça depende do processo de soldagem utilizado.
A energia de soldagem afeta a temperatura máxima atingida (TP), o tempo de permanência (TS) e a velocidade de resfriamento (VR)
Em processo de soldagem que utilizam alta energia de soldagem, o calor atinge uma grande extensão do metal de base, isto ocasiona um gradiente de temperatura relativamente baixo e resultando numa velocidade de resfriamento bem menor do que aquela observada em processos que utilizam baixo aporte de calor.
Quanto maior a energia de soldagem, maior a extensão da ZTA e menor a velocidade de resfriamento. 
Aula 11
Cap. 6 Solidificação na Soldagem
É comum se mencionar que a estrutura obtida na solidificação na soldagem (estrutura de grãos) é similar a obtida na solidificação em fundição (homogênea).
Entretanto, o mecanismo de solidificação da zona de fusão pode ser considerado similar ao que ocorre durante a fundição de metais, mas diferindo nos seguintes pontos:
Maior velocidade de solidificação
Movimentação da fonte de calor
Fusão e solidificação ocorrendo simultaneamente
A solidificação da zona de fusão se inicia na fronteira com o metal-base
Na soldagem, a formação dos primeiros cristais se inicia no local de menor temperatura do solda, esse local situa-se no ponto onde o metal fundido e o metal de vase não fundido se encontram.
Na soldagem a arco elétrico sempre ocorrerá solidificação heterogênea devido a turbulência do arco, mas principalmente a partir da interface sólido-líquido.
A estrutura do metal de solda geralmente apresenta estrutura colunar, onde os grãos são grosseiros e paralelos a direção do fluxo de calor.
No caso em que o fluxo de calor é tipicamente bidimensional, pode ocorrer defeitos centrais devido a rejeição do soluto (trincas de solidificação), ou ainda porosidades.
Para minimizar ou evitar este problema pode-se diminuir a velocidade de extração de calor (resfriamento).
Com a continuação do processo de solidificação, pode ser observado que os grãos no centro são menores e possuem uma textura mais fina que os grãos localizados nos limites exteriores do depósito de solda.
Este fenômeno ocorre porque, à medida que o metal de solda se resfria, o calor do centro do depósito de solda irá se dissipar em direção ao metal de base através dos grãos mais externos que se solidificaram primeiro, consequentemente, esses grãos permanecem, já no estado sólido, mais tempo a altas temperaturas, o que favorece seu crescimento.
Após a solidificação, temos que o tamanho do grão foi dependente:
da energia de soldagem (quanto maior a energia de soldagem, maior será o tamanho do grão).
de agentes nucleantes (refinador de grão).
da vibração do sistema.
Na soldagem, a solidificação possui as seguintes características:
crescimento epitaxial (epitaxia) \u2013 durante a solidificação de uma peça fundida, o molde tem a função de resfriador, não influenciando a granulação do material, que depende principalmente da velocidade de resfriamento e do número de núcleos.
Na soldagem, a estrutura de solidificação se desenvolve como um prolongamento dos grãos da zona de ligação.
Os grãos nucleiam e crescem na massa fundida com os mesmos contornos e mesma orientação cristalina que o grão do metal de base que lhe deu origem.
O tamanho de grão da zona fundida depende, diretamente, do tamanho de grão da ZTA, este normalmente é grosseiro devido as altas temperaturas atingidas durante o processo de soldagem, pode-se dizer que esta região sofreu um superaquecimento.
Crescimento competitivo dos grãos \u2013 os grãos da zona fundida crescem de forma competitiva, a partir da orientação pré-determinada pelo metal de vase (ZTA), essse crescimento ocorre na direção do fluxo de calor.
Os grãos que disoõem do eixo perpendicular às isotermas crescem com maior facilidade que os demais, assim, a zona fundida além da granulação grosseira, tem uma estrutura orientada conforme a relação entre a velocidade de soldagem e a velocidade de solidificação.
A granulação grosseira e a orientação da estrutura, exercem uma influência marcante sobre as propriedades mecânicas da zona fundida.
Segregação \u2013 a medida que os grãos vão crescendo durante a solidificação, as impurezas e elementos de liga vão sendo expulsos para a região que ainda está líquida.
A isto, chama-se de segregação, os átomos de