Preparação de Superfície para Medição de Tensões Residuais em Soldagem por DRX

Abstract

Este é um artigo publicado em acesso aberto (Open Access) sob a licença Creative Commons Attribution Non-Commercial, que permite uso, distribuição e reprodução em qualquer meio, sem restrições desde que sem fins comerciais e que o trabalho original seja corretamente citado. Resumo: A característica típica do método de medição das tensões por Difração de Raio X (DRX) é que as medições ocorrem numa camada superficial. As chapas de aço vêm com superfícies alteradas (tensões residuais ou rugosidades inerentes ao material) por processos de laminação, limpeza (jateamento, esmerilhagem) e até por corrosão. Por isto, a preparação da superfície previamente à medição das tensões residuais é essencial, apesar de nem sempre ser observada ou haver procedimentos padronizados. A recomendação geral é remover uma camada micrométrica para não mascarar as tensões causadas pela soldagem. Neste trabalho, foi avaliado o uso de um processo eletrolítico portátil e mecanizado, para remoção de material em superfícies de chapas de aço ANBT 1020 e AISI 304. Estudou-se composições químicas para soluções eletrolíticas e a influência da corrente sobre a quantidade de material removido, tempo de remoção e temperatura durante o processo. Como resultado, encontrou-se soluções químicas e parâmetros não austeros que permitiram a remoção de cerca de 300 µm em um tempo razoável. Uma maior corrente reduz o tempo de remoção, mas aumenta o consumo da solução e temperatura da peça (que, por efeito colateral, poderia chegar a alterar a microestrutura ou gerar tensões térmicas). Além disso, foi demostrado a influência dos parâmetros de remoção sobre a operacionalidade do processo.Palavras-chave: Remoção eletrolítica; Medições de tensões residuais; Difração de Raios X. Surface Preparation for XRD Residual Stress MeasurementsAbstract: A characteristic feature of the X Ray Diffraction (XRD) method for stress determinationt is that measurements occur at a thin surface layer. Steel sheets come with surfaces modified by lamination, cleaning (sandblasting, grinding) and even corrosion, which induce residual stresses or roughness inherent to the material. Therefore, surface preparation prior to the residual stress measurement is essential, although no standard procedure seems to be available. A general recommendation is to remove a thin layer so that only residual stresses related to the welding process will be measured. In this study, the use of portable electrolytic equipment was evaluated for mechanized surface material removal. Chemical compositions of electrolytic solutions and the influence of current on the removed material, removal time and temperature during the process were studied. As a result, a suitable chemical solution for electroetching of low carbon steel was developed and a set of "soft" parameters that allowed the removal of about 300 um in a reasonable time was found. Higher currents reduce the removal time, yet increasing the consumption of the solution and plate temperature (which could adversely alter the microstructure or generate thermal ...

Analysis of residual stresses resulting from the surface preparation for X-ray diffraction measurement

“…The plastically deformed surfaces were removed by electrolytic etching with a solution of 19% H 3 PO 4 , 9% [20]). Briefly, the electrolyte process adjustments were to obtain approximately 0.020, 0.040, 0.060, 0.080, 0.100, 0.120 and 0.140 mm removals.…”

Uma visão holística da geração de tensões residuais em soldagem a arco e da medição por difração de raio X

“…A limpeza da superfície é realizada por meio de um movimento linear manual do pincel ao longo da região do cordão de solda. Maiores detalhes da avaliação deste equipamento para a aplicação em medição de tensões residuais por DRX se encontram em Mishchenko et al (2016). Figura 3.6 -Aparelho utilizado para preparação da superficie antes de medição das tensões residuais…”

“…6.2. De uma forma geral, esses perfis representam o teoricamente esperado (Li et al, 2017, Moat et al, 2017, ou seja, de se ter TR longitudinais (σy-x) trativas decrescentes na direção X a partir da aresta do cordão, tornando-se compressivas quando os pontos de medição se afastam da aresta do cordão (é importante notar que a transição trativa-compressiva se dá à aproximadamente 20 mm do cordão de solda, bem além do comprimento da ZAC, fenômeno já explicado em Scotti, 2016). E de se ter tensões transversais trativas continuamente decrescentes na direção X, a partir da aresta do cordão.…”

“…Para preparação da superfície para medição de TR, ou seja, remoção superficial do material, usou-se um processo eletrolítico, com a chapa sempre sob restrição (ainda presa no suporte). A remoção eletrolítica foi feita utilizando se um eletrólito com composição química de 19 % H3PO4, 9 % H2SO4 e 72 % H2O com 25 A por 150 s até que a superfície de laminação fosse eliminada (removeu-se até o ponto de não se notar mais a presença da superfície de laminação, estimado, baseado em Mishchenko et al (2016), em 0,050 mm e mediu-se as TR novamente.…”