Exercicios Resolvidos Metalografia Soldagem

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6. Metalurgia da Soldagem – Fluxo de Calor 
 
 
1. Qual a diferença entre energia e aporte de energia? Explique ainda eficiência de arco. 
Energia de soldagem ou aporte térmico é definida como a quantidade de energia fornecida à junta por unidade de comprimento. Nem sempre existe uma relação direta entre 
a energia de soldagem e seus efeitos na peça, pois os parâmetros de soldagem afetam de modo diferente a intensidade do arco e o rendimento térmico do processo. Por 
exemplo ao alterarmos a velocidade ou corrente podemos ter um arco com maior profundidade ou não. 
 
2. Na análise do balanço de energia em uma soldagem, explique como essa energia é dissipada. 
A energia é dissipada por condução partindo do centro da aplicação do arco em circulo para as extremidades da peça, onde a energia se dissipa e perde calor cfme percorre a 
peça. 
 
3. Cite algumas alterações que ocorrem no material quanto a transferência de calor. 
 Variações dimensionais; Tensões residuais; Alterações microestruturais; 
 
4. Desenhe uma curva de repartição térmica para soldas realizadas com baixa, alta e média energia de soldagem (Aporte térmico – H); 
 
 
5. Desenhe o ciclo térmico de uma solda e especifique as regiões mais importantes para o material. 
 
 
6. Apresente as variáveis que influenciam o ciclo térmico e a repartição térmica. Qual a relação de cada uma com a velocidade de resfriamento? 
1.Tipo de metal de base –Condutividade térmica 
- Se Maior condutividade: Menor velocidade de resfriamento aproveitando melhor a energia. 
- Se Menor: Dissipa mais o calor. 
2.Geometria da junta 
-Juntas em T apresenta maior velocidade de resfriamento 
-Maior facilidade para o escoamento de calor por condução. 
3.Espessura da junta 
Junta de maior espessura permite um escoamento mais fácil do calor por condução. 
4.Energia de soldagem e 5.Temperatura inicial da peça 
A velocidade de resfriamento diminui com o aumento destes dois parâmetros e a repartição térmica torna-se mais larga. 
 
7. Em solda de múltiplos passes, para o primeiro passe, você espera maior ou menor taxa de resfriamento comparado com os seguintes passes? Por quê? 
Você precisa de uma taxa de resfriamento maior, pois como é o primeiro passe é oque necessita de maior energia para ser dissipada, os demais passes já terão a vantagem do 
pré aquecimento gerado no primeiro passe. 
 
8. Calcule o Aporte de Energia (H) considerando que o processo a ser usado é o Eletrodo Revestido com rendimento de 90%, velocidade de soldagem de 200 
mm/min. Ainda com base nestes dados, como seria o resultado se a velocidade adotada fosse de 5 mm/seg. Resp: 729 J/mm 
Dados: I = 150 Amperes; V = 18 volts; 200 mm/min / 60 = 3,333333 mm/s 
 
 
 
 
9. Quais são as principais regiões da solda. Explique cada uma delas. 
 
 
 
H = n*E*I = 0,9*18*150 = 729 J/mm 
 
v 
 
3,33333333 
 H = n*E*I = 0,9*18*150 = 486 J/mm 
 
v 
 
5 
 
TP = Temperatura de Pico 
Tc = Temperatura Critica 
tc = Tempo de permanência 
ø = Velocidade de Resfriamento 
 
H = Aporte térmico (J/mm) 
ɳ = eficiência térmica do processo (%) 
E = é a tensão do arco (V) 
I = é a corrente de soldagem (A) 
v = Velocidade da solda (mm/s) 
 
 7. Metalurgia da Soldagem – Zona Fundida e Termicamente Afetada 
 
1. Descreva a estrutura primária na ZF de uma solda. Explique por que destas características. 
 
 
2. Qual liga tem melhor tendência para ocorrer solidificação planar, Al-0.01Cu or Al-6.3Cu, porquê? 
O material com maior condutividade terá menor velocidade de resfriamento o que implicaria em uma solidificação planar, como o Al – 6,3Cu tem maior condutividade seria 
ele o material com solidificação planar. 
3. Quais os modos de solidificação de um metal, correlacione-os com o superesfriamento constitucional. 
 
4. Ilustre o tipo de cordão de solda para soldas de alta e baixa velocidade. Qual deles é mais suscetível a trinca? 
 
5. A ZAC pode apresentar algumas sub-regiões. Explique cada uma dessas sub-regiões. 
Após a sua solidificação, a ZF pode sofrer ainda alterações até o resfriamento final à temperatura ambiente. Estas alterações podem incluir, por exemplo, o crescimento do 
grão, a formação de carbonetos, nitretos, fases intermetálicas, etc. e a transformação de uma fase em outra(s). Nos aços doces e aços de baixa-liga, por exemplo, a poça de 
fusão normalmente se solidifica como ferrita delta, que logo se transforma em austenita. Por sua vez, esta pode se transformar em uma única fase ou em uma mistura 
complexa de constituintes, em função de fatores como tamanho do grão austenitico, composição química, velocidade de resfriamento e composição, tamanho e quantidade 
de inclusões. 
6. Explique como se usa o diagrama de Schaeffler. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7. Sabe-se que a rede cristalina CCC tem um empacotamento menos denso que a rede CFC, sendo assim ela apresenta maior coeficiente de difusão. Aços 
inoxidáveis ferríticos são mais ou menos suscetíveis ao crescimento de grão na ZTA comparados com aços inoxidáveis austeníticos? Por que? 
Estes problemas são mais comuns em aços com maior temperabilidade pois tem maior teor de carbono, sendo assim permite o crescimento do grão austenitico elevado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1°Determine o coeficiente de diluição dos metais: 
 
2° Calcule o Creqe o Nieqde cada material (metal de adição e metal base) 
 
3°Encontre os pontos relativos no diagrama de Scheaffer: 
4° Trace uma reta entre os dois pontos e encontre o ponto sobre o coeficientede diluição 
 
 
 
 
 
 
 
 
8. Considere a deposição de um cordão de solda com um eletrodo E312 (0,05%C - 1,7%Mn- 0,4%Si - 28,5%Cr - 9,1%Ni) sobre uma chapa de aço baixa liga 
(0,3%C - 0,9%Mn - 0,5%Si - 1%Ni). Estime as microestruturas desta solda para diluições de (a) 30 e (b) 60%. Para ambas será austenita e ferrita. 
 
C Mn Cr Ni Si Creq Nieq 
Eletrodo 0,05 1,7 28,5 9,1 0,4 29,1 11,45 
Base 0,3 0,9 
 
1 0,5 0,75 10,45 
 
 
 
 
9. Metalurgia da Soldagem –Descontinuidades 
 
1. Sobre tensões residuais. Descreva o seu aparecimento em soldas. Mostre, desenhe (gráfico) a sua distribuição usual em uma solda de topo. 
São aquelas que concidentemente podem causar falhas prematuras e são de fácil visualização na soldagem, estas tensões ocorrem pois o material base (olhando 
molecularmente) esta sendo aquecido e entra na sua temperatura de solidificação e dilata a ponto de aumentar o seu volume na região termicamente afetada, ele então 
começa a ser comprimido pelas outras moléculas que ainda não se aqueceram e isso acaba comprimindo o material que estava tentando dilatar gerando as tensões de 
compressão neste ponto do material. 
 
3. Como aparecem distorções em uma junta soldada? Quais as consequências principais destas? Como estas podem ser eliminadas ou minimizadas? 
O metal fundido contrae-se irregularmente durante o resfriamento à temperatura ambiente, tendo por resultado uma contração sobre a solda e a aplicação de uma força 
excêntrica na secção transversal da solda. A soldagem estica-se elasticamente em resposta às tensões causadas pela contração do metal de solda; daqui você observa uma 
tensão irregular na distorção macroscópica. No caso da solda por fusão, a preparação do sulco, a seqüência do depósito, a ordem, etc. Há uns vários métodos para impedir a 
distorção de solda usando uma braçadeira, uma cunha, etc. Diversos seqüências de soldadura, tais como os métodos dianteiro, inverso, simétrico e de alpondra. 
 
4. Explique (com detalhes) como e onde ocorrem e como EVITAR a formação das descontinuidades abaixo: 
 
a) Distorção 
Alterações na forma e dimensões do componente devido ao aquecimento não uniforme. 
Causa: Soldagem em excesso; Juntas livres ( se movem facilmente); Chanfro incorreto; 
Medidas Corretiva: Quantidade de
metal depositado; Dispositivos de fixação; Martelamento entre passes 
 
b) Porosidades 
Formada pela evolução de gases, na parte posterior da poça de fusão, durante a solidificação da solda. 
Causa: Umidade; Contaminação de óleos e graxas; Gás de proteção; Arco muito longo; Corrente de ar. 
 
c) Inclusões de escória 
Partículas de óxido e outros sólidos não-metálicos aprisionados entre passes de solda ou entre a solda e o metal de base. 
Causa: Manipulação inadequada do eletrodo; Convexidade excessiva do cordão; Chanfro estreito; Eletrodo de W toca o metal base; 
 
 
A + F 
Fica exatamente no ponto 
de austenita + ferrita 
d) Falta de fusão 
Ausência de continuidade metalúrgica entre metal de adição e metal soldado. A falta de fusão do material que está sendo soldado. 
Causa: Baixa energia de soldagem (corrente/velocidade); Chanfro estreito; Falta de limpeza; 
 
 
e) Falta de penetração 
Falha aos materiais se fundirem e preencherem completamente a cavidade do chanfro. 
Causa: Manipulação inadequada do eletrodo; Projeto inadequado da junta; Eletrodo muito grande (direcionar o arco); Baixa energia de soldagem; 
Correção: Concentrador de tensão Redução da seção útil 
 
f) Mordeduras 
Fusão do metal de base na margem do cordão de solda, sem ocorrer o enchimento desta área. 
Causa: Manipulação incorreta do eletrodo; Comprimento excessivo do arco; Corrente e velocidade; 
Correção: Quando em soldagem de vários passes: Retirar com esmeril para evitar problemas no passe seguinte 
 
g) Trincas a frio (H) 
As trincas induzidas pelo hidrogênio são um dos mais sérios problemas metalúrgicos na soldagem de aços. 
Ocorre principalmente na ZTA, na região de crescimento de grão; 
 
 
h) Trincas a quente (solidificação) 
Formam-se quando tensões de tração se desenvolvem em um material fragilizado, incapaz de se deformar plasticamente para absorver estas tensões. 
Causa: Variação de composição no metal de solda; Expansões e contrações térmicas localizadas; Variações de volume devido a transformações de fase; 
 
 
5. Qual a diferença entre descontinuidade e defeito de soldagem? 
Descontinuidades: Relacionadas com propriedades indesejáveis no perfil da solda. Relacionadas com as propriedades do metal de base. 
Defeitos de Soldagem, são defeitos relacionados ao processo de soldagem, problemas no eletrodo ou na operação relacionadas ao material de adição. 
 
6. Por que a soldagem é capaz de induzir fissuras num material? 
Pois no processo de soldagem o material é aquecido e sofre contrações volumétricas gerando o deslocamento do grão que por sua vez pode acabar não conseguindo se 
movimentar ou mover outros grãos gerando as fissuras ou as trincas. 
 
7. Quais as vantagens do ensaio não destrutivo Líquido penetrante? Qual sua principal limitação 
O ensaio por líquidos penetrantes é um método desenvolvido para a detecção de descontinuidades essencialmente superficiais, abertas na superfície do material. 
Vantagens: Pode ser aplicado em todos os materiais sólidos que não sejam porosos ou com superfície muito grosseira. É usado em materiais não magnéticos bem como em 
materiais magnéticos. É também aplicado em cerâmica vitrificada, vidro e plásticos. O ensaio por líquidos penetrantes pode revelar descontinuidades (trincas) extremamente 
finas, da ordem de 0,001 mm de abertura. A principal vantagem do método é a sua simplicidade; é de fácil aplicação e interpretação dos resultados. 
Desvantagens: só detecta descontinuidades abertas para a superfície. A superfície do material não pode ser porosa ou muito rugosa ou absorvente. A aplicação do 
penetrante deve ser feita numa determinada faixa de temperatura. Exigem que a limpeza seja efetuada da maneira mais completa possível após o ensaio; 
 
8. Qual seria o melhor ensaio não destrutivo para identificar poros e inclusões no interior do metal? Qual a principal desvantagem desse ensaio? 
Radiografia (raios-x e γ) , são altamente prejudiciais ao ser humano, o trabalhador deve ser um especialista altamente qualificado, Os ensaios são regulamentados por normas 
e para sua execução é necessária a autorização de organismos como defesa civil e prefeituras.