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Title in Portuguese: Influência do teor de CO2 na soldagem MIG/MAG do aço inoxidável superduplex UNS 32750 (SAF 2570) sobre a geometria e o balanço de fases
Author: Alcântara, João Cairo Pereira
Advisor(s): Silva, Cleiton Carvalho
Keywords: MIG/MAG
Soldagem
Gás de proteção
Aço inoxidável superduplex
Issue Date: 2018
Citation: ALCÂNTARA, J. C. P. (2018)
Abstract in Portuguese: Os aços inoxidáveis superduplex (AISD) ganham mais empregabilidade a cada a dia e possuem propriedades que são ideais para certas aplicações, boas propriedades mecânicas e elevada resistência a corrosão. Tais propriedades se devem a constituição bifásica destas ligas que mesclam ferrita(α) e austenita(γ) e o balanço entre estas duas fases é extremamente importante para mantê-las. Estes aços impõem dificuldades no processo de soldagem. O gás de proteção tem já conhecida influência sobre o processo de soldagem, o uso de CO2 é recomendado para minimizar as dificuldades que estas ligas impõem,como a baixa portanto é necessário investigar os efeitos do seu uso no processo, sobre o balanço de fases e suas propriedades geométricas. Foram executadas soldagens de simples deposição MIG/MAG em modo de transferência pulsado, do eletrodo AWS E2594, sobre os metais de base SAE 1010 e S32750 (SAF 2507), alterando a composição do gás de proteção ternário (He+Ar+CO2) através da adição de CO2, alterando o teor de Ar na mistura em diferentes níveis de energia. Posteriormente houve a análise superficial dos cordões, das propriedades geométricas (penetração, reforço, largura e diluição) e do balanço de fases do metal de solda, para avaliar os efeitos da variação de energia e da mudança do gás de proteção nessas propriedades. Durante a soldagem foi notado aumento da tensão média, ocasionada pelo aumento do teor de CO2 na mistura. Na análise superficial do cordão foi possível notar que o aumento do teor de CO2 elevou a quantidade de respingos em torno do cordão de solda. Nas propriedades geométricas houve grande variação de comportamento. Na penetração, os maiores valores ocorreram na energia de 1,5kJ mm-1 e nos teores de 4% de CO2 na mistura. No reforço a queda ocorreu de forma mais significativa a partir do teor de 4% de CO2, enquanto que energias mais altas produziram maiores valores de reforço. No que se refere a largura, altas energia provocaram maiores larguras por aumentar o volume de material depositado por conta da técnica de aumento da energia, já o aumento do teor de CO2 contribuiu para a queda da largura do cordão, o que se pode ser atribuído à presença do He na mistura e seu movimento preferencial da poça de soldagem. A diluição teve valores mais baixos para as energias mais altas, o que se acredita ser efeito da barreira gerada pela maior quantidade de material depositado que impediu a fusão do metal base. Na quantificação do teor de ferrita observou-se uma acentuada queda nas amostras de soldagem dissimilar por conta da introdução de ferro no metal de solda advindo do metal de base. Ainda para as soldagens dissimilares, o aumento do teor de CO2 promoveu queda no teor de ferrita, com exceção das amostras com energia de 0,5 kJ/mm, onde o aumento do teor de CO2 gerou um aumento do teor de ferrita, o que se pode creditar a uma alta velocidade de resfriamento. Para as soldagens similares a energia teve efeito de tendência da diminuição do teor de ferrita, seguido pelo aumento do teor de CO2, pois ambos promoveram redução da velocidade de resfriamento. Para os níveis de energia de 0,5 kJ/mm, o aumento do teor de CO2, promoveu aumento do teor de ferrita. Em suma, os resultados indicam que o teor de CO2 tem efeitos nas propriedades geométricas, geram um aumento da tensão do arco, aumenta o número de respingos em torno do cordão de solda e promove queda do teor de ferrita, paras as ligas de AISD utilizadas.
Abstract: Super duplex stainless steel (SDSS) is gaining more employability every day. It has properties that are ideal for certain applications, good mechanical properties and high resistance to corrosion. These properties are due to the biphasic constitution of these alloys that combine ferrite (α) and austenite (γ) and the balance between those two phases is extremely important to keep them. These steels impose difficulties in the welding process. The protective gas is already known to have influence on the welding process. The use of CO2 is recommended to minimize the difficulties that these alloys impose, therefore it is necessary to investigate the effects of its use in the process, on the phase balance and its geometric properties. Simple deposition gas metal arc welding (GMAW) was carried out in pulsed transfer mode of AWS E2594 electrode on base metals SAE 1010 and S32750 (SAF 2507), altering the composition of the ternary protection gas (He + Ar + CO2) through addition of CO2, altering the Ar content in the mixture at different energy levels. Afterwards, surface analysis of the strands, of geometric properties (penetration, reinforcement, width and dilution) and of phase balance of the weld metal was performed to evaluate effects of the energy variation and of the change of protection gas in these properties. During welding, it was noticed an increase of average tension, caused by increase of the CO2 content in the mixture. In the surface analysis of the cord, it was possible to notice that the enhance of CO2 content increased the amount of spatter around the weld bead. In geometric properties, there was a great variation of behaviour. In the penetration, the highest values occurred in the energy of 1.5 kJ mm-1 and in the contents of 4% of CO2 in the mixture. In the reinforcement, the fall occurred more significantly from CO2 content at 4%, while higher energies produced higher reinforcement values. In terms of width, high energy caused greater widths by increasing the volume of material deposited by the energy increase technique, since increase in CO2 content contributed to the decrease in cord width, which can be attributed to presence of the He in the mixture and its preferential movement of the welding well. Dilution had lower values for higher energies, which is believed to be the effect of the barrier generated by the greater amount of deposited material that prevented the melting of the base metal. In the quantification of the ferrite content, a marked decrease in dissimilar welding samples was observed due to the introduction of iron into the weld metal from the base metal. In addttion for the dissimilar weldings, the increase of CO2 content, promote a decrease of ferrite contente, excepting 0,5 kJ/mm weldings, where increasing CO2 content led to an increase of the ferrite contente, this could be explained due increase of the colling speed.For the similar weldings,energy had a tendency effect of the decrease of ferrite content, followed by increase of CO2 content, as both promoted reduction of the cooling rate. For energy levels of 0.5 kJ/mm, increase of CO2 content, promote increase in ferrite content. In summary, the results indicate that CO2 content has effects on geometric properties, generates an increase of arc voltage, increase the number of spatter around the weld bead and promotes a decrease in the ferrite content, according to the SDSS alloy used.
Description: ALCÂNTARA, João Cairo Pereira. Influência do teor de CO2 na soldagem MIG/MAG do aço inoxidável superduplex UNS 32750 (SAF 2507) sobre a geometria e o balanço de fases. 2018. 73 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/36288
metadata.dc.type: TCC
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