Influência da atmosfera protetora no cordão de solda obtido através dos processos de soldagem GMAW e FCAW

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Caracterização microestrutural e de propriedades mecânicas de soldas do aço ASTM A 131 pelos processos FCAW convencional e com adição de arame frio

O trabalho aqui representado retrata de modo comparativo as características mecânicas e microestruturais de metais de solda empregando duas técnicas de soldagem uma já disseminada, FCAW (Soldagem a Arco Voltaico com Arame Tubular) e a outra é inovadora, FCAW-AF (Soldagem a Arco Voltaico com Arame Tubular com Adição de um Arame Frio não energizado) em três níveis de velocidades 6, 8 e 10 m/min. Sendo que este processo variou os diâmetros dos arames frio adicionados, entre 0.8 e 1.0 mm. O metal de base utilizado foi o aço naval ASTM 131 grau A (baixo carbono) em geometria de chapas de 150 mm x 300 mm x 9,5 mm, aplicadas em chanfro em V (Bisel de 22,5º) com ângulo somado de 45º, com leve abertura de raiz de 2,4 mm. A solda usada foi do tipo topo com a aplicação de dois passes, um passe de raiz e o passe de acabamento (ou enchimento). A fim averiguar as condições desses cordões de solda foram realizados 05 tipos de ensaios destrutivos, são eles: dobramento transversal de face, tração, tenacidade ao impacto (tipo Charpy com entalhe em V), microdureza e o ensaio metalográficos. Além das análises não destrutivas como o ensaio visual e o líquido penetrante. De maneira geral, os resultados para o processo FCAW-AF, mostraram-se compatíveis, em relação ao processo FCAW convencional, porém alguns resultados apresentaram valores de propriedades mecânicas menores. Este fato pode, muito provavelmente ter ocorrido pela presença de descontinuidade na junta pelo FCAW-AF. Quanto às caracterizações microestruturais, os resultados da junta FCAW-AF foram semelhantes os da FCAW convencional para todos os níveis estudados.

Efeitos da vibração simultânea nas propriedades mecânicas de juntas de aço ASTM A131 soldadas pelo processo arame tubular (FCAW)

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Desenvolvimento de uma EPS especificação de procedimento de soldagem para união de chapas de aço ASTM A131 com processo FCAW

In any welding process is of utmost importance by welders and responsible qualities of the area understand the process and the variables involved in it, in order to have maximum efficiency in welding both in terms of quality as the final cost , never forgetting, of course, the process conditions which the welder or welding operator shall be submitted. Therefore, we sought to understand the variables relevant to the welding process and develop an EPS (Welding Procedure Specification) as ASME IX for cored wire welding process (FCAW Specification AWS) with shielding gas and automated process for base material ASTM a 131, with 5/16 thick, using a single pass weld, for conditions with pre-and post-heating and the destructive testing for verification and analysis of the resulting weld bead

Avaliação da influência de aplicação de vibração mecânica na microestrutura e em características mecânicas de juntas do aço inoxidável martensítico CA6NM soldadas pelo processo FCAW

O aço inoxidável martensítico ASTM A743 CA6NM é utilizado para produzir componentes especiais para turbinas hidráulicas, devido às suas boas propriedades mecânicas combinadas com alta resistência à corrosão e cavitação e uma boa soldabilidade. As turbinas hidráulicas são produzidas por meio de múltiplos passes de solda em peças espessas obtidas por fundição. Durante a operação, estes componentes estão sujeitos à erosão por cavitação e trincas em regiões tensionadas, que são reparados também por meio de soldagem. Após o processo de soldagem, um tratamento térmico pós-soldagem é comumente utilizado para aliviar as tensões residuais. Porém, existem dificuldades significativas para a realização de tratamento térmico nas turbinas hidráulicas, tais como a complexidade da geometria de solda, a possibilidade de distorção no caso de quaisquer cargas mecânicas, dificuldade em aquecer simetricamente, e também o tratamento térmico pode causar degradação das propriedades do material. Assim, existe um grande interesse no desenvolvimento de procedimentos de soldagem que elevem a tenacidade ao impacto e evitem o tratamento térmico pós-soldagem. Neste trabalho, a aplicação de vibrações mecânicas durante e após a soldagem para aliviar tensões residuais foram avaliadas em juntas de aço inoxidável martensítico CA6NM soldadas pelo processo Flux Cored Arc Welding (FCAW). A utilização de vibrações mecânicas para reduzir e redistribuir as tensões residuais das estruturas soldadas através da aplicação de carga vibratória pode gerar muitos benefícios. Testes de impacto Charpy (-20 °C), ensaios de tração e dobramento foram realizados conforme ASME IX, e perfis de microdureza nas diferentes regiões da solda foram conduzidos para a caracterização mecânica das juntas soldadas. A caracterização microestrutural foi realizada utilizando difração de raios X, microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados de propriedades mecânicas das amostras vibradas atenderam as exigências especificadas por norma, na qual o processo com tratamento térmico é recomendado para a soldagem deste tipo de aço, visando atingir os níveis de tenacidade do material original. Com relação à microestrutura não foram observados alterações significativas para as amostras vibradas em comparação com a condição \"como soldado\", porém para a condição com tratamento térmico pós-soldagem foi observado uma pequena quantidade de austenita retida, que são precipitadas após o tratamento térmico e permanecem finamente distribuídas após o resfriamento e auxiliam no ganho de tenacidade das juntas soldadas.

Metal transfer mapping for FCAW process by using near-infrared filming

In the Flux Cored Arc Welding (FCAW) process, the transfer of filler metal (metal transfer modes) to the base material to accomplish the weld bead determines the weld quality and therefore studies of such phenomena is demanded. Thus, in this work, the metal transfer through the FCAW process is investigated by filming the phenomena with the assist of near infrared visualization. During the literature survey, it was found that this technic has not been used so far for analyzing the FCAW process. It must be pointed out that the radiation emitted from the weld arc, fumes and particles (spattering) in this process represent a barrier for these studies based in the process visualization. The monitoring of metal transfer for FCAW process was carried out within the operational envelope of voltage and wire feed speed with the electrode E71T-1 (1.2 mm diameter) and Ar+25%CO2 as a shielding gas. A local developed near infrared filming with frame rate of 300 Hz was employed for metal transfer visualization in order to contribute to a better understanding of this process and evaluating characteristics of metal transfer, unlike previous studies, which used shadowgraph technique. It can clearly be seen how the droplet is created and transferred in this process and also identify the different modes of metal transfer by changing the parameters of voltage and wire feed speed in metal transfer maps. The final result of this study is the metal transfer mode maps, which establish suitable conditions and provide the basis for developing arc control strategies for the FCAW process.

Sliding wear of weld layers with application to cane mill shaft rebuilding

Three welding procedures used to rebuild worn shafts in sugar cane mills were analysed: two submerged arc welding processes and one flux cored arc welding (FCAW) process. Sliding wear tests were in accordance with ASTM G 77 standard, using rings of welding material, blocks of bronze SAE 67, and oil as lubricant. The worn surfaces of rings and blocks were analysed by scanning electron microscopy to determine the wear mechanisms. High contact pressure, high operating temperature, and low relative speed were applied in sliding wear tests to match the conditions in sugar cane mills. Transferred material and evidence of adhesive junctions were detected. Additionally, hardened fragments produced abrasive grooves on the worn surfaces. The welding deposits that presented strong adhesion on the worn surface showed higher mass loss than the materials that presented more abrasive characteristics. Plastic mechanical properties were measured and related to the mass loss. The tested materials presented similar hardness but different yield stress and hardening coefficient. A relationship between wear, strain hardening coefficient, and yield stress was found. The welding deposit that presented the highest hardening coefficient showed the highest mass loss, with evidence of severe adhesion on the worn surface.

Rendimento económico e produtivo da soldadura MAG com fio sólido vs. fio fluxado

Na construção soldada, devido ao contínuo aumento dos custos envolvidos com a mão-de-obra e consumíveis, há cada vez mais necessidade, por parte das empresas e dos seus responsáveis, de se poder determinar, com o máximo rigor possível, qual a técnica mais adequada, com o menor custo associado. Ajustando convenientemente os parâmetros e consumíveis de soldadura ao trabalho a realizar, conseguem-se consideráveis reduções dos montantes envolvidos. A competitividade entre empresas é grande e, na maioria dos casos, a diminuição desses custos conduz a um maior sucesso comercial, traduzindo-se numa actualização e optimização dos recursos disponíveis. Teve-se como objectivo, comparando dois processos de soldadura semi-automática MAG (GMAW) e soldadura por fios fluxados (FCAW), determinar qual o mais vantajoso do ponto de vista económico-produtivo. No caso do presente trabalho, efectuaram-se diversos ensaios de soldadura, utilizando materiais nas qualidades e espessuras características da média/pesada construção metalomecânica. Recorreu-se aos processos de soldadura GMAW e FCAW, ou seja, empregando fio consumível sólido e fio consumível fluxado, protecção por gás activo de uma mistura de árgon e dióxido de carbono e efectuando uma soldadura de canto na posição ao baixo nos diversos ensaios através da técnica passe simples e passes múltiplos. Concluiu-se que quando se pretende utilizar técnicas de passe múltiplo onde uma elevada velocidade de soldadura é requerida, o processo FCAW é o mais indicado.

Comportamento à fadiga de juntas soldadas de aços tipo 460M com fios fluxados

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Soldabilidade dos aços de extra elevada resistência do tipo 690 MPa

Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia da Soldadura

Automatização do processo de soldadura dos aros das portas das torres eólicas

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Fracture modes and acoustic emission characteristics of hydrogen-assisted cracking in high-strength low-alloy steel weldment

The aim of the present paper is to study the relationship between the fracture modes in hydrogen-assisted cracking (HAC) in microalloied steel and the emission of acoustic signals during the fracturing process. For this reason, a flux-cored arc weld (FCAW) was used in a high-strength low-alloy steel. The consumable used were the commercially available AWS E120T5-K4 and had a diameter of 1.6 mm. Two different shielding gases were used (CO2 and CO2+5% H2) to obtain complete phenomenon characterization. The implant test was applied with three levels of restriction stresses. An acoustic emission measurement system (AEMS) was coupled to the implant test apparatus. The output signal from the acoustic emission sensor was passed through an electronic amplifier and processed by a root mean square (RMS) voltage converter. Fracture surfaces were examined by scanning electron microscopy (SEM) and image analysis. Fracture modes were related with the intensity, the energy and the number of the peaks of the acoustic emission signal. The shielding gas CO2+5% H2 proved to be very useful in the experiments. Basically, three different fracture modes were identified in terms of fracture appearance: microvoid coalescence (MVC), intergranular (IG) and quasi-cleavage (QC). The results show that each mode of fracture presents a characteristic acoustic signal.

Welding current effect on diffusible hydrogen content in flux cored arc weld metal

The application of flux cored arc welding (FCAW) has increased in manufacturing and fabrication. Even though FCAW is well known for its good capability in producing quality welds, few reports have been published on the cause of the relatively high diffusible hydrogen content in the weld metal and its relation with the ingredients used in the wire production and with the welding parameters (mainly welding current). This paper describes experiments where data obtained from weld metal diffusible hydrogen analysis, metal droplet collection, and high-speed recording of metal droplet transfer were used to evaluate the effect of welding current on diffusible hydrogen content in the weld metal. The results from gas chromatography analysis showed that weld metal hydrogen content indeed increased with welding current. A polynomial regressional analysis concluded that hydrogen increase with current was better described by a linear function with proportional constant of approximately 0.7 or 70%. Different from the GMA welding transfer behavior, statistical analysis showed only a small increase in metal droplet size with increasing current. The metal transfer mode remained in the globular range for currents between 100 and 150 A. The most surprising findings were with the high-speed cinematography recording. Observing the high speed movies, it was possible to see that at low current, "unmelted" flux sporadically touched the weld pool but at higher current, the flux remained touching the weld pool during the whole time of droplet formation and transfer. It is believed that since the flux has ingredients that contain hydrogen, hydrogen passes through the arc undisturbed, going to the weld bead intact and increasing the hydrogen content in the weld metal. Another important observation is regarding to droplet size. Droplet size increased with increasing current because forces from decomposed gases from the flux could sustain the droplets, retarding their transfer and allowing them to grow.