Mig mag

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UNIVERSIDADE DO VALE DO RIO DOS SINOS 
ENGENHARIA MECÂNICA 
MATERIAIS MECÂNICOS II 
Prof.: Giovanni Rocha dos Santos 
Relatório de estruturas soldadas 
Mig/Mag. 
Rômulo Kaeiski, Roque Ávila 
Turma: 63 
São Leopoldo, 01 de junho de 2012 
Introdução 
O objetivo central deste relatório é mostrar como a aplicação de solda pelo 
processo MIG / MAG interfere na microestrutura da peça em que a solda foi aplicada 
e como se estabelece a microestrutura da solda. Será observado como é o 
comportamento do processo de soldagem em contato com aços carbono. 
 O corpo de prova estudado para este relatório foi produzido em aço carbono 
sendo as amostras distribuídas de forma aleatórias, onde algumas amostras podem 
ter sido aplicados algum tratamento térmico e em outras não. 
Soldagem é um processo de união de materiais que produz a coalescência dos 
mesmos através do aquecimento a temperatura de soldagem. Este processo 
envolve muitos fenômenos metalúrgicos como, por exemplo, fusão, solidificação, 
transformações no estado sólido, deformações causadas pelo calor e tensões de 
contração que podem causar muitos problemas práticos. Os problemas que 
envolvem o processo de soldagem podem ser evitados aplicando-se os princípios 
metalúrgicos apropriados ao processo de soldagem. 
Aço carbono é constituído como sendo uma liga de ferro e carbono onde se 
alcança seus níveis de carbono com a devida aplicação de mais carbono na 
composição de liga. Quanto à classificação os aços carbono podem ser distribuídos 
em quatro categorias. 
 Aço baixo carbono possuem em sua composição até 0,14 % de carbono. 
 Aço doce possuem uma concentração de 0,15% até o máximo de 0,29% de 
carbono. 
 Aço de médio teor de carbono este tipo de aço possuem em sua composição a 
concentração de 0,30% ate o máximo de 0,59% de carbono em sua 
composição química. 
 Aço de alto teor de carbono tem a concentração de carbono estimada em sua 
composição ente 0,60% e 2,00%em sua composição. 
Para aplicação na área de soldagem os materiais mais produzidos são os aços 
do tipo baixo carbono e também o aço do tipo doce, por apresentar boa resistência e 
por apresentar boa soldabilidade. 
O processo de soldagem aplicado ao material estudado é o do tipo MIG/MAG 
(MIG - Metal Inert Gás e MAG – Metal Active Gás) também conhecido pela sigla 
(GMAW – Gás metal Arc. Welding), 
Este processo é caracterizado pela aplicação de um arco elétrico com o auxilio 
de um gás de proteção. Este arco elétrico é estabelecido entre a peça e um produto 
chamado de consumível que esta na forma de arame que será o material a ser 
depositado pelo processo de soldagem. 
 
 
Figura 1 – Processo básico de soldagem MIG/MAG 
 
O arco elétrico produzido funde continuamente o arame á medida que este é 
alimentado á poça de fusão. O metal de solda é protegido da atmosfera pelo fluxo 
que o gás exerce. 
O processo de soldagem MIG/MAG proporciona muitas vantagens na 
soldagem tanto no modo manual como também em sistemas automatizados 
permitindo boa qualidade ao trabalho e também um ganho em produtividade. Entre 
as principais vantagens deste processo são: 
 O processo de soldagem pode ser executado em praticamente todas as 
posições possíveis de trabalho. 
 Não há a necessidade de remoção de escória proveniente do processo de 
soldagem. 
 Alta taxa e deposição de material de solda. 
 Tempo total de execução de soldas é de cerca de metade do tempo de 
aplicação da solda se comparada ao tempo de trabalho gasto no processo de 
solda do tipo eletrodo revestido. 
 Altas velocidades de processo de soldagem. 
 Largas aberturas preenchidas ou amanteigadas facilmente, tornando certos 
tipos de soldagem de reparo mais eficiente. 
 Não há perdas de pontas como no eletrodo revestido. 
Para a aplicação da solda no processo MIG/MAG possui três técnicas de 
aplicação que são: o processo de curto-circuito, globular e aerossol. Essas técnicas 
descrevem a maneira que o material é depositado .Na transferência por curto – 
circuito elétrico ocorre e entra em contato com o arame a assim funde o material na 
ponta do arame quando este toca a poça de fusão. Na transferência por aerossol 
pequenas gotas de metal fundido são desprendidas da ponta do arame e projetadas 
por forças eletromagnéticas em direção a poça de fusão. A transferência globular 
ocorre quando as gotas de metal fundido são muito grandes e movem-se em direção 
a poça de fusão sob a influencia da força da gravidade .Os fatores que determinam 
o modo de transferência de metal são a corrente de soldagem , o diâmetro do 
arame ,a tensão disponível, as características da fonte e o gás de proteção. 
Soldabilidade define-se como uma propriedade do material que varia com o 
processo empregado e a maneira que o processo é utilizado. Materiais com pouca 
soldabilidade podem ser bem trabalhados desde que seja bem avaliado tipo de 
consumível utilizado e também na inspeção final do trabalho. 
 
Objetivo 
O principal objetivo deste relatório é levantar todos os procedimentos de estudo 
da microestrutura da amostra de aço carbono soldada pelo processo de soldagem 
MIG / MAG, onde será visto a influencia que o processo de soldagem tem em 
modificar a microestrutura e as propriedades do aço mais próximas ao campo onde 
se apresenta a camada da solda. 
 
Procedimento Experimental 
A etapa inicial realizada na amostra, foi fornecida pelo docente. Sendo 
entregue usinada, soldada pelo processo MIG/MAG, cortada em maquina 
policorte e previamente lixada, com amostra constituinte por aço carbono não 
especificado. 
 Neste processo metalográfico não foi necessário o embutimento do corpo de 
prova, por ser uma amostra de dimensão apropriada para o manuseio em lixas e ao 
processo de lixamento. 
A partir da preparação desta amostra, foi necessário a atribuição do 
processo de lixamento, pelas lixas de granulação: 220, 320, 400, 600 e 1200 
respectivamente, cuidando com a limpeza do material embutido com a aplicação 
de álcool e depois o processo de secagem da amostra ao ar quente. 
Encaminhando ao posterior polimento nos abrasivos de pasta de diamante 
e mistura a base de Alumina, respectivamente, pretendendo adquirir uma forma 
espelhada da aço, pois com grande qualidade aplicada ao polimento, será 
possível visualizar de melhor forma, (sem riscos) a superfície do corpo de prova . 
Após foi realizado o ataque químico com mistura de aproximada de 2% de 
Nital ao álcool etílico. Onde foi liberto a uma camada do reagente descrito 
durante aproximadamente 5 segundos. O tempo de permanência do ataque 
químico é muito importante considerar cautela, pois grande permanência no 
reagente causa uma queima da superfície da estrutura, impossibilitando a 
visualização. Ao mesmo fato, se deixar-se pouco tempo de reação, não será 
possível visualizar a microestrutura. 
Com a chegada da amostra a etapa de visualização microscópica, 
possibilitou-se o levantamento das características da amostra estudada, 
conforme figuras 6 - 19, onde especifica diferentes fases na estrutura do material 
no corpo de prova. 
Equipamentos usados para a solda MIG/ MAG. 
EQUIPAMENTOS 
CABO DE SOLDA NEGATIVO 
REFRIGERAÇÃO DA TOCHA (AGUA) 
GAS DE PROTEÇÃO 
GATILHO DE TOCHA 
ÀGUA DE REFRIGERAÇÃO PARA A TOCHA 
CONDUITE DO ARAME 
GÁS DE PROTEÇÃO VINDO DO CILINDRO 
SAIDA DE ÁGUA DE REFRIGERAÇÃO 
ENTRADA DE ÁGUA DE REFRIGERAÇÃO 
ENTRADA DE 42 V 
CABO DE SOLDA ( POSITIVO ) 
CONEXÂO PARA A FONTE PRIMARIA 
 BICO DE CONTATO 
BOCAL 
CONDUITE 
CABO 
 
 
 
Figura 2.1– Equipamento de Solda 
MIG/MAG 
 
Figura 2.2 – Tocha MIG / MAG típica 
 
 
Resultadose Discussão 
Já na análise ao microscópio foi possível observar a diferença de 
microestrutura da amostra e do ponto de solda. 
Em estruturas soldadas existe a interferência que a solda aplica na 
microestrutura da peça em que a recebe principalmente na região em volta da solda 
e esta região se chama ZTA (Zona Termicamente Afetada). Nenhuma solda pode 
ser realizada sem acumular um gradiente térmico no metal de base. A difusão de 
calor para o metal de base é fortemente influenciada pela temperatura da poça de 
fusão e pela velocidade de soldagem. A soldagem com alta potencia e alta 
velocidade reduz este gradiente térmico. 
Num ponto da ZTA logo além da borda da poça de fusão a temperatura 
aumenta rapidamente a um nível próximo da poça de fusão e diminui rapidamente 
produzindo um efeito como o de tempera. Em aços essa região torna-se austenítica 
durante o aquecimento e pode conter em sua microestrutura a martensita quando 
acabar o resfriamento .Esta região desenvolve grãos grosseiros porem um pouco 
mais a diante do material a temperatura não atingiu o nível da região austenítica o 
tamanho de grão é menor e seguindo o curso de avanço no material estudado foi 
observado que não há alteração no tamanho de grão , mas o calor foi suficiente para 
reduzir o nível de dureza e também qualquer outro tipo de tratamento térmico 
aplicado na amostra. Esta região térmica é portanto uma potencial área de defeitos e 
seu comportamento em um material qualquer é um aspecto importante da 
consideração da soldabilidade. 
 
 
Figura 3.1 – Fases de região soldada 
 
 
Figura 3.2 – Fases de região soldada
Por esta razão o metal de adição que se funde para posterior solidificação, e 
a zona termicamente afetada (ZTA), estão expostos a ciclos térmicos e 
transformações metalúrgicas. 
Estes ciclos térmicos e as transformações metalúrgicas podem induzir: 
 Deformações, 
 Tensões residuais, 
 Descontinuidades e 
 Microestruturas, que podem a comprometer a segurança e a qualidade da junta 
soldada. 
Na ZTA podem ocorrer os seguintes defeitos: 
 Fissuração por hidrogênio, 
 Decoesão lamelar, 
 Trincas de reaquecimento, 
 Fissura por corrosão sob tensão 
 Trincas de liquefação ou também chamadas por microfissuração. 
Os contornos de grão iniciam-se na formação dos primeiros cristais no local de 
menor temperatura da solda. Esse local situa-se no ponto onde o metal fundido e o 
metal de base não fundido se encontram. 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 deposito de 
solda. 
 
Figura 4 – Solidificação e formação dos grãos da solda 
 
Esse fenômeno ocorre porque, a medida que o metal de solda se resfria, o 
calor do centro do deposito de solda ira se dissipar em direção ao metal de base 
através dos grãos mais externos que se solidificaram primeiro. Consequentemente, 
esses grãos permanecem, já no estado solido, mais tempo a altas temperaturas, o 
que favorece seu crescimento. 
 REPARTIÇÃO TÉRMICA 
Colocando de forma de um gráfico as temperaturas de pico contra a distância 
ao cordão de solda, obtemos uma curva esquemática mostrada abaixo. 
 
Figura 5 – Macroestrutura esquemática da seção transversal de uma junta soldada e 
sua relação com as temperaturas de pico. 
Tp – Temperatura de Pico 
Tf – Temperaturade Fusão da ZTA 
Tc – Temperatura Critica (início da transformação de fase) 
Veja a seguir análises de microestrutura do corpo de prova onde seguem 
desde a região não afetada,passando pela ZTA, solda, final da transformação e 
região posterior não afetada. 
 
Figura 6 – Região afastada da solda, 
análise em 200X 
 
Figura 7 – Região mais próxima da solda, 
análise em 200X
 
Figura 8 – Inicio da região ZTA, 
analise em 200X 
 
Figura 10 – ZTA com inicio do campo 
de solda, análise em 200X 
 
Figura 12 – Região Soldada, 
análise em 200X 
 
Figura 9 – ZTA (zona termicamente 
afetada), análise em 200X 
 
Figura 11 – Inicio da região de solda, 
análise em 200X 
 
Figura 13 – Região Soldada, 
análise em 200X 
 
Figura 14 – Inicio do termino da 
região soldada, análise em 200X 
 
 Figura 16 – Inicio da região ZTA, 
análise em 200X 
 
Figura 18 – Região próxima da solda, 
análise em 200X 
 
Figura 15 – Termino da região soldada 
e inicio da ZTA, análise em 200X 
 
Figura 17 – Final da região ZTA, 
análise em 200X 
 
Figura 19 – Região afastada da solda, 
análise em 200X
 
 
Conclusões 
Com as condições e técnicas de soldagem corretas e com os materiais 
também corretos o processo de solda MIG / MAG resultará num deposito de solda 
de alta qualidade. Entretanto assim como em qualquer outro processo de solda, os 
defeitos de solda podem ocorrer. A maioria dos defeitos encontrados na soldagem é 
causada por praticas de soldagem inadequada. Uma vez que as causas sejam 
determinadas o operador pode facilmente corrigir o problema. 
Defeitos usualmente encontrados incluem falta de penetração falta de fusão, 
mordedura, porosidade, inclusões, e trincas longitudinais. Este capitulo trata das 
ações corretivas que devem ser tomadas. 
O tamanho de grão pode ter efeito na integridade da solda no sentido que 
grãos pequenos são mais resistentes e mais dúcteis que grãos grandes. Se surgir 
uma trinca, a tendência e que ela se inicie na área onde os grãos são maiores. 
Durante a solda, pelo fato de haver grande transferências térmicas, os 
materiais soldados sofrerão trocas de fases, então para não ocorrer falhas na 
utilização desses materiais, torna-se necessário um novo processo de tratamento 
térmico, para que possa corrigir se necessário as diferentes fases microestruturais 
na peça soldada. Considerando que a velocidade do resfriamento interfere 
diretamente nas características da transformação do aço. 
Referências Bibliográficas 
 ESAB MIG Welding Handbook – ESAB Welding & Cutting Products, 
ESAB, 2003, São Paulo. 
 APOSTILA ESAB, Mig / Mag, Esab Brasil, 2000, São Paulo. 
 APOSTILA ESB, Metalurgia da soldagem, Esab Brasil, 2001, São Paulo.