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Tipo: Dissertação
Título: Estudo do processo de soldagem MIG/MAG para aplicações de revestimentos em aços usando a liga AWS ERNiCrMo-3 na posição horizontal
Título em inglês: Study of the MIG/MAG welding process for coating applications on steels using the AWS ERNiCrMo-3 alloy in the horizontal position
Autor(es): Marques, Felipe Wendrio da Silva
Orientador: Motta, Marcelo Ferreira
Palavras-chave: Revestimentos;Ligas de níquel;Soldagem horizontal;Curtos-circuitos;Curto-circuito controlado
Data do documento: 2022
Citação: MARQUES, Felipe Wendrio da Silva. Estudo do processo de soldagem MIG/MAG para aplicações de revestimentos em aços usando a liga AWS ERNiCrMo-3 na posição horizontal. 2023. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2022.
Resumo: O uso de revestimentos por soldagem possui ampla aplicabilidade na indústria por proporcionar ao substrato características como resistência à corrosão e ao desgaste. Alguns aços como os alta resistência e baixa liga (ARBL) e os aços C-Mn são revestidos com ligas especiais, como as ligas de níquel, que possuem excelente resistência à corrosão. Para tornar a técnica de revestimento por soldagem (weld overlay) cada vez mais viável e atrativa economicamente, é fundamental a realização de um estudo aprofundado de variáveis operacionais de soldagem com o intuito de produzir revestimentos sem defeitos, com baixo nível de diluição e que atenda às necessidades impostas pela indústria. Assim, este estudo possui como objetivo produzir revestimentos com a liga AWS ERNiCrMo-3 utilizando o processo MIG/MAG na posição horizontal, por meio de um estudo sistemático, possibilitando avaliar o efeito de uma série de variáveis operacionais nas características dos cordões de solda. Foram avaliados os efeitos de alguns níveis de fatores de controle (tensão de referência (Ur), velocidade de alimentação de arame (Valim), inverso da indutância de subida (Ks) e inverso da indutância de descida (Kd)) nos aspectos qualitativos dos passes e em alguns indicadores medidos por meio da aquisição de dados. A partir da seleção dos melhores parâmetros, foi possível selecionar os parâmetros do modo curto-circuito controlado, resultando em passes com melhor estabilidade e com poucos respingos. Ademais, foram avaliados os parâmetros de oscilação da tocha para os tipos de tecimento triangular, switchback e da trajetória linear da tocha em algumas variáveis geométricas, em especial na diluição. Para a realização da segunda camada, foram utilizados os testes de Higuchi (metal base temperado) e cordões simples com o metal base na condição como recebida para aplicar o critério de microdureza e de microestrutura para o emprego da técnica de deposição controlada com dupla camada (TDC-DC). O parâmetro de maior energia na segunda camada foi depositado no modo pulsado, com o dobro da energia da primeira camada. Através das análises verificou-se que nenhuma condição foi aprovada por meio dos Diagramas de Decisão. Além disso, os passes no metal base temperado produziram zonas afetadas pelo calor mais extensas e mais refinadas. Os revestimentos produzidos tiveram a ZAC constituída predominantemente por bainita, com presença, em geral, de descarbonetação próximo à interface com a zona fundida. Não foi possível obter reduções significativas de microdureza nos revestimentos pelo não atendimento de todos os critérios necessários para garantir a eficácia da TDC-DC. Além disso, alguns revestimentos apresentaram pontos de descontinuidade entre a ZAC e a zona fundida, mostrando a necessidade do uso de uma maior potência do arco proporcionado por parâmetros de soldagem e/ou um gás de proteção mais adequado, embora com maior custo.
Abstract: The use of welding coatings has broad applicability in the industry as it provides the substrate with characteristics such as resistance to corrosion and wear. Some steels, such as HSLA (high strength and low alloy) and C-Mn steels, are coated with special alloys, such as nickel alloys, which have excellent corrosion resistance. The demand for increasing the viability of the application and economic attractiveness of the welding overlay technique makes it essential to carry out an in-depth study of welding operational variables to produce coatings without defects, with a low dilution level, which meets the needs imposed by the industry. Thus, this study aims to produce coatings of the AWS ERNiCrMo-3 by the MIG/MAG welding process in the horizontal position through a systematic study, making it possible to evaluate the effect of a series of operational variables on the characteristics of the weld beads. The effects of certain levels of control factors (reference voltage (Ur), wire feed speed (Valim), inverse of the rise inductance (Ks) and inverse of the fall inductance (Kd)) in the qualitative aspects of the passes and some indicators measured through data acquisition. From selecting the best parameters, it was possible to choose the parameters of the controlled short-circuit mode, resulting in passes with better stability and little splash. Furthermore, the torch oscillation parameters were evaluated for the types of triangular weaving, switchback and the linear trajectory of the torch in some geometric variables, especially in the dilution. The Higuchi test was applied to evaluate the deposition of the second layer using a quenched base metal. Single weld beads were also deposited on as-received base metals, aiming to assess the heat-affected zone (HAZ) microhardness and microstructure profiles for applying the double-layer controlled deposition technique (DL-CDT). The parameter with the highest energy to be deposited in the second layer was deposited in pulsed mode, with twice the heat input of the first layer. Through the analyzes it was verified that no condition was approved through the Decision Diagrams. In addition, passes through the quenched base metal produced more extensive and refined heat-affected zones. The coatings made had the HAZ consisting predominantly of bainite, with the presence, in general, of decarburization near the interface with the fusion zone. It was not possible to obtain significant microhardness reductions in the coatings due to the non-fulfillment of all the necessary criteria to guarantee the effectiveness of DL-CDT. In addition, some coatings showed points of discontinuity between the HAZ and the molten zone, showing the need to use a higher arc power provided by welding parameters and a more suitable shielding gas, although at a higher cost.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/72360
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