Avaliação aula 11 - Paulo Teixeira

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ 
SETOR DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
 
 
 
Avaliação - Aula 11. Metalurgia da Soldagem Prof. Hélio Padilha 
 
 
Nome: Paulo Dã Nascimento Teixeira data: 27/07/2021 
 
1. Quais são e como se caracterizam as regiões de uma junta soldada? 
 
R: Metal de base – É a região constituinte da junta soldada que não sofreu qualquer 
alteração em suas características físicas, químicas ou metalúrgicas, ou seja, o material 
utilizado para a construção da estrutura metálica. Zona fundida – É a região na qual a 
temperatura de processamento é suficiente para fundir os materiais envolvidos, ou seja, 
parte de metal de base juntamente com parte do metal de adição passam para a forma 
líquida formando a denominada poça de fusão. Zona termicamente afetada – Nesta 
região, de grande interesse no campo da metalurgia da soldagem, embora a 
temperatura de processamento não tenha sido suficiente para modificar o estado físico 
dos materiais envolvidos, ocorrem importantes transformações metalúrgicas no estado 
sólido, ou seja, são registradas importantes alterações nas propriedades iniciais dos 
materiais utilizados na construção metálica. 
 
2. O que é a velocidade de resfriamento de um junta soldada e como ela varia em função 
da espessura do material soldado, da energia de soldagem e do aporte líquido de calor? 
 
R: É a velocidade de resfriamento entre duas faixas de temperaturas consideradas 
importantes para ocorrência de transformações. O aço com teor de carbono acima de 
0,3% se resfriado muito rapidamente a partir da forma austenítica, pode resultar em 
estrutura martensítica altamente nociva na soldagem. Ela é diretamente proporcional 
ao quadrado da espessura do material e inversamente proporcional ao quadrado do 
aporte líquido de calor. 
 
3. Quais são os efeitos produzidos pelos gases oxigênio, nitrogênio e hidrogênio na poça 
de fusão? 
 
R: Oxigênio – Na soldagem do aço reduz a tenacidade da junta soldada, em níveis 
controlados favorece a formação de ferrita acicular (estrutura desejável na soldagem). 
Na soldagem 14 do alumínio pode formar óxidos de alto ponto de fusão que podem 
tornar-se inclusões na junta soldada 
Nitrogênio – Na soldagem do aço aumente a resistência mecânica, porém, reduz a 
tenacidade. Na soldagem do aço inoxidável austenítico reduz a ferrita e favorece a 
formação de trincas de solidificação, 
Hidrogênio – Na soldagem do alumínio é o principal responsável para formação de 
porosidades. Na soldagem do aço tem importante participação no mecanismo de 
formação das trincas a frio. 
 
4. Descreva brevemente as principais regiões da zona termicamente afetada (ZTA) em 
uma junta soldada. 
 
R: Região de crescimento de grão – Compreende a região do metal de base, mais 
próxima da solda, que foi submetida a temperaturas próximas da temperatura de fusão. 
Nesta situação, a estrutura austenítica sofre um grande crescimento de grão. Este 
crescimento dependerá do tipo de aço a da energia de soldagem (processos de maior 
energia resultarão em granulação mais grosseira) o que é um fator agravante em 
decorrência da epitaxia. 
Região de refino de grão – Compreende a porção de junta aquecida a temperaturas 
comumente utilizadas na normalização dos aços (900 a 1000 oC.). Após o processo de 
22 soldagem, esta região é caracterizada, geralmente, por uma estrutura fina de ferrita 
não sendo problemática na maioria dos casos. 
Região intercrítica. – É a região mais afastada do cordão de solda. Nesta região, a 
temperatura de pico oscila em torno de 727 oC, é caracterizada pela transformação 
parcial da estrutura original do metal de base.e apresentam mudanças micro estruturais 
cada vez mais imperceptíveis. 
 
5. Quais são as descontinuidades mais comuns em soldagens? 
R: Descontinuidades Dimensionais – Distorções, dimensões incorretas, reforço ou 
largura do cordão excessivo etc.. Descontinuidades ligadas ao processo – Inclusões de 
tungstênio, falhas de fusão ou penetração, mordeduras etc.. Descontinuidades 
metalúrgicas – Porosidades, trincas a frio, trincas de liquação, trincas de solidificação 
etc. 
 
6. O que são porosidades em um cordão de solda e quais são as principais causas? O 
que pode ser feito para minimizar a porosidade? 
 
R: Porosidades são descontinuidades de origem metalúrgica causadas primariamente 
pela retenção gasosa durante a existência da poça de fusão na forma líquida. O 
principal fator químicometalúrgico de influência é o considerável aumento nos níveis de 
solubilidade gasosa experimentado pelos metais por ocasião da mudança de estado 
físico sólido-líquido 
Contaminação da junta solda com umidade proveniente de fluxos higroscópicos 
acondicionados inadequadamente, hidrocarbonetos, ferrugem, vazão de gás de 
proteção mal dimensionada, corrente de ar instabilidade na transferência metálica etc.. 
Medidas corretivas – Basicamente eliminar as fontes de contaminação, ou seja, 
acondicionar adequadamente fluxos e eletrodos, limpar adequadamente a junta soldada 
eliminando hidrocarbonetos e ferrugem (no caso dos aços), adotar valores adequados 
de vazão no caso dos processos com proteção gasosa selecionar adequadamente 
consumíveis visando neutralizar a ação de gases causadores de posrosidade. 
 
7. Explique oque são trincas de solidificação e como elas ocorrem. 
 
R: Fissuras, ou trincas, são consideradas um dos tipos mais graves de descontinuidade 
em uma junta soldada. Formam-se quando tensões de tração se desenvolvem em um 
material 26 fragilizado, incapaz de se deformar plasticamente para absorver estas 
tensões. Tensões de tração elevadas se desenvolvem na região da solda como 
resultado das expansões e contrações térmicas localizadas (associadas com o 
aquecimento não uniforme característico da soldagem), das variações de volume devido 
a transformações de fase e como resultado das ligações entre as peças sendo soldadas 
e o restante da estrutura. Os principais fatores metalúrgicos que afetam a 
susceptibilidade dos materiais às trincas de solidificação são: a faixa de temperatura de 
solidificação; a quantidade e distribuição de líquido nos estágios finais da solidificação; 
tensão superficial da interface líquido e superfície do grão, estrutura do grão. Os 
principais aspectos ligados a estes fatores metalúrgicos serão discutidos a seguir. 
 
8. Como se pode evitar ou minimizar as trincas de solidificação? 
 
R: O primeiro aspecto a ser considerado no controle das trincas de solidificação é evitar 
composições de metal de solda com elevada susceptibilidade a formação de trincas. 
Por exemplo, se na composição química do metal de base houver algum elemento que 
favoreça o surgimento das trincas, o metal de adição deve ser selecionado de maneira 
que este elemento seja neutralizado ou pelo menos proporcione um ajuste na 
composição no metal de solda para uma faixa de menor possibilidade de surgimento de 
trincas. Um importante ponto a ser considerado neste caso, é o controle da diluição, 
que pode ser feito através do projeto adequado do chamfro. Soldagem de materiais 
(metal de base) com grande possibilidade de formar trincas deve ser planejada para 
resultar em baixa diluição, ou seja, pequena participação do metal de base no metal de 
solda e maior participação do adequadamente selecionado metal de adição. 
 
9. O que são trincas a frio ou trincas induzidas por hidrogênio? Quais são suas principais 
causas? 
 
R: O primeiro aspecto a ser considerado no controle das trincas de solidificação é evitar 
composições de metal de solda com elevada susceptibilidade a formação de trincas. 
Por exemplo, se na composição química do metal de base houver algum elemento que 
favoreça o surgimento das trincas, o metal de adição deve ser selecionado de maneira 
que este elemento seja neutralizado ou pelo menos proporcione um ajuste na 
composiçãono metal de solda para uma faixa de menor possibilidade de surgimento de 
trincas. Um importante ponto a ser considerado neste caso, é o controle da diluição, 
que pode ser feito através do projeto adequado do chamfro. Soldagem de materiais 
(metal de base) com grande possibilidade de formar trincas deve ser planejada para 
resultar em baixa diluição, ou seja, pequena participação do metal de base no metal de 
solda e maior participação do adequadamente selecionado metal de adição. 
As trincas a frio ou induzida por hidrogênio ocorrem pela presença simultânea de três 
fatores: contaminação do metal de solda por hidrogênio, estado de tensão residual, e 
microestrutura susceptível no metal de solda ou zona termicamente afetada. 
 
10. Explique como a seleção do metal base e o pós aquecimento podem ajudar a evitar as 
trincas induzidas por hidrogênio. 
 
R: Deve basear-se na escolha de um material que apresente uma menor 
temperabilidade. Logicamente, esta seleção é limitada por fatores ligados ao projeto da 
estrutura como o custo do material e a resistência mecânica mínima exigida para 
aplicação. A soldabilidade, e em particular a resistência à fissuração pelo hidrogênio, 
pode ser melhorada pela 40 redução do teor de carbono e do carbono-equivalente do 
material e pela utilização de aços com um baixo limite de escoamento e alta ductilidade. 
Fórmulas de carbono equivalente são usadas comumente para estimara sensibilidade 
à fissuração pelo hidrogênio de um aço, existindo várias destas fórmulas na literatura. 
Nestas, a influência relativa dos diferentes elementos de liga do aço é colocada em 
termos de equivalentes de carbono, de modo que, quanto maior o valor do carbono-
equivalente de um aço, maior a sua sensibilidade à fissuração. Aços com valores de 
carbono equivalente abaixo de 0,35 são considerados de boa soldabilidade e tem baixa 
susceptibilidade à ocorrência de trincas