Análise de Tensões Residuais e Flechas em Soldas Planas de AISI 1020 Através de Ensaios de Tração, Microdureza Vickers e Medições por Passe
Data
2014
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Editor
Universidade Federal do Pará
Resumo
A temperatura na Zona Termicamente Afetada (ZTA) varia com sua posição ao longo da mesma, com o tempo e as condições de resfriamento durante a solidificação, e essa variação de temperatura é responsável por possíveis mudanças de fase ao longo da estrutura cristalina e por dilatações térmicas que dão origem às tensões residuais de soldagem. Neste trabalho foram investigadas, para soldas horizontais em Aço Carbono AISI 1020, a flecha por passe através de medições das alturas após cada passe, as tensões residuais nas regiões do Metal de Base (MB) por ensaios de tração, Zona Termicamente Afetada (ZTA), Zona Fundida (ZF) e foi avaliada a variação por passe das tensões residuais na região inscrita à ZTA por ensaios de microdureza Vickers para 4 soldas distintas, sendo a primeira sem restrições, a segunda engastada, a terceira com restrições a dilatação paralelas ao cordão de solda e a última com restrições a dilatação perpendiculares ao cordão de solda. Os resultados obtidos para cada solda permitiram a modelagem de ajustes lineares para as flechas e do perfil de tensões de acordo com o tipo de restrição adotado, determinar em que região da união soldada ocorrerá a falha, quais regiões podem apresentar tensões benéficas ou prejudiciais de acordo com o tipo de restrição e de carregamento. Concluiu-se que é possível modelar matematicamente a flecha em função do número do passe de soldagem, que as tensões residuais observadas na ZTA e na Zona Fundida (ZF) crescem ao longo da espessura, que o pico de tensão nestas regiões ocorre na região central da solda, que para efeito de projeto a junta 1x2 e a junta 5x6 são equivalentes com uma tensão residual trativa no metal de base (MB) da ordem de 10% do limite de escoamento, a junta 3x4 apresenta tensão residual compressiva no MB da ordem de 66% do limite de escoamento enquanto a junta 7x8 apresenta uma tensão residual trativa da ordem de 25% do limite de escoamento para a mesma região.
Abstract
Temperature in Heat Affected Zone (HAZ) changes according to its position, with time and cooling conditions during solidification, this variation in temperature can produce phase changing along crystalline structure and thermal dilatations which originates welding residual stresses. In this work were analyzed the deflection per passes with height measurements, the residual stresses in Base Metal (BM) with tension tests, in Heat Affected Zone (HAZ), in Fusion Zone (FZ) and the variation thru-thickness inside Heat Affected Zone (HAZ) region with Vickers microindentation for 4 different welds, the first one without restraints, the second full restricted, the third one with parallel restrictions on the weld bead and the fourth perpendicular to the weld bead restrictions for plane weldings of AISI 1020 carbon steel. Results for each weld allows modeling the deflection thru linear adjustments and determine the stresses profile according to the type of restraints adopted, the region in which the welded joint shall fail and which regions present beneficial or harmful stresses according to the type of restrictions and loading. In this experiment was observed that deflection can be modeled as a welding pass function, that the residual stresses in HAZ and Fusion Zone (FZ) increases thru thickness, that the peak tension in these regions occur next to the welding center region, that to project effect, joints 1x2 and 5x6 are equivalent with tractive residual stresses in Base metal about 10% of the yielding stress, that joint 3x4 presents compressive residual stress in base metal about 66% of yielding stress while joint 7x8 presents a tractive residual stress about 25% of yielding stress for the same region.
Descrição
Palavras-chave
Tensões residuais, Soldagem, Tração, Dureza, Aços