Efeitos que a marcação na junta de solda tem na vida em fadiga de chapas soldadas com cordões intermitentes pelo processo de soldagem MAG no aço ASTM A1011 Gr50 CLASSE 2

• Autor(a) principal: Carpenedo, Marcelo
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/219138
• topic: Juntas soldadas; Chapas de aço; Resistência à fadiga

O processo de soldagem por fluxo de gás ativo - MAG (do inglês Metal Active Gas) vem evoluindo ao longo de décadas, empregado extensivamente em soldas intermitentes e largamente aplicado em chapas finas de aço, obtendo estruturas complexas, esbeltas e, muitas vezes, de grande responsabilidade. Ao longo desse período avanços significativos vêm ocorrendo em máquinas e materiais, porém detalhes simples como os chanfros da junta, regiões cruciais que, em conjunto com outros fatores, determinam a qualidade da solda aplicada, têm recebido pouca atenção sobre seus efeitos na resistência à fadiga, bem como estudos para melhoria de suas características geométricas a fim de contribuir para o aprimoramento das propriedades mecânicas do componente. Este trabalho apresenta um estudo comparativo do comportamento sob fadiga de juntas soldadas fabricadas a partir de chapas planas de aço ASTM A1011 Gr50 CLASSE 2, com 3 mm de espessura, unidas com solda de topo sem cobre junta, soldadas com arame de solda ER70S-6 de 0,8 mm de diâmetro, gás de proteção composto por Argônio e 20% de CO2, corrente de 120 Amperes e posição de soldagem 1G. Um grupo de amostras foi fabricado pelo processo atual, com chanfro reto e de face lisa, e outro grupo com a adição de marcações nas faces dos chanfros retos, sendo ambas as peças das juntas obtidas pelo processo de corte laser e ambos os chanfros sem uso de bisel. As marcações são identificações aplicadas na face de soldagem, obtidas durante o corte das peças, com o objetivo de orientar o soldador em relação ao correto posicionamento dos cordões, assegurando sua qualidade dimensional em relação aos seu comprimento e posicionamento ao longo da junta. O estudo buscou avaliar estatisticamente a variação dimensional dos cordões de solda entre as duas técnicas de solda, com e sem as marcações; caracterizar as curvas de fadiga de ambas as juntas, realizar análises de falhas das regiões fraturadas das amostras, análises micro e macrográficas das seções transversais das soldas e análise de elementos finitos em modelos 3D similares aos ensaiados em laboratório. Os resultados mostraram ganhos significativos com a utilização das marcações em todos os aspectos avaliados, tanto geométricos quanto mecânicos. As juntas executadas com as marcações tiveram melhora dimensional no comprimento e espaçamento dos cordões de 1,7% e 14,6%, respectivamente, em comparação com as juntas sem marcação e se aproximando dos valores especificados em projeto, resultando também no aumento da penetração e da área de ligação da junta em 29,8% e 12,5%, respectivamente. Esses ganhos influenciaram positivamente no aumento da vida em fadiga através da redução na inclinação da curva (m), aumentando os limites de fadiga em 65% para o maior nível de carregamento e 100% para o menor nível de carregamento avaliado. A análise por elementos finitos, modelada com elementos triangulares com dimensão máxima de 1 mm, mostrou uma8 importante melhora na distribuição das tensões atuantes em torno da solda com o uso das marcações, onde a uniformidade dimensional do cordão implicou na melhoria da distribuição das tensões ao longo da junta. As diferenças nas tensões resultantes da variabilidade dimensional dos cordões de solda sem o uso das marcações apresentaram variações de aumento de 12% para as regiões de afastamento e diminuição de 15% para as regiões de proximidade dos cordões. As marcações na junta se mostraram significativamente úteis na melhora das propriedades mecânicas da junta através do aprimoramento das características geométricas do cordão, aspectos de difícil controle com os recursos disponíveis atualmente para o processo de soldagem.