Modelos de cinco barras e de uma barra para geração de tensões térmicas na ZF, ZAC e MB durante soldagem a arco

Abstract

ResumoNeste trabalho é apresentado um modelo descritivo para explanar a geração de tensões térmicas em soldagem, denominado de In addition, the model also showed to be able to explain that the highest stress will be generated in the FZ and that the resultant stress will be defined by the yielding stress of the bead material and by the capability of the material in consuming these stresses through plastic deformation. However, the stresses in the HAZ might be as high as in the BM, once the coarse grain region of the HAZ sustains a higher yielding stress than in the FZ, defining the final intensity of the generated stress. The One bar Model, in turn, based on the same approach, allows to demonstrate that the generated thermal stresses happen when the piece is free of angular bending or at limited plastic deformation and they are always tensile stresses. Analogy, the resultant stresses on the component are defined by the yielding stress of the weld bead material and by the capacity of the whole material in accommodate the stress through plastic deformation.Key-words: Stress and deformation; thermal stress; modeling IntroduçãoTodo processo de soldagem usa, em maior ou menor escala, calor. Como este calor é distribuído de forma desigual ao longo das partes a unir, criam-se tensões térmicas. O resultado destas tensões térmicas pode se manifestar de três formas, isoladas ou conjuntamente, a saber: como deformações; como tensões armazenadas (conhecido como tensões residuais); ou como falha (colapso, total ou parcial, como uma trinca propagada e estancada). Vários fatores intrínsecos à fabricação soldada como um todo (material, dimensão e forma dos componentes a ser soldados, processos e parâmetros de soldagem, métodos de restrição, etc.) definem o tipo e grau do efeito resultante das tensões térmicas. É importante mencionar que até as tensões residuais pré-existentes antes da soldagem (como devido ao dobramento da chapa) influem nesta análise. Pearce et al. [1] verificaram que as tensões residuais próximos da região soldada são governadas pelo calor de soldagem, enquanto aquelas longe da solda (no metal de base) são coerentes com a tensão pré-existente. De seus resultados, pode-se concluir de que se a soldagem é feita no lado convexo de uma barra curvada (tensões trativas), as tensões pré-existentes serão eliminas (e

Tensões Residuais em Soldagem a Arco: Uma Visão Holística

“…Quando se faz o pré-aquecimento, um volume adicional da peça será aquecido e sofrerá dilatação-contração, com geração de tensões térmicas (TT) adicionais. Este raciocínio foi desenvolvido por Scotti (2014), onde, por meio de um modelo descritivo, o autor justifica que o pré-aquecimento por si só não reduz a geração de TT e possíveis TR. Lin e Chou (1995) observaram que utilização de temperatura de pré-aquecimento menor (gradiente térmico maior, porém menor volume de metal aquecido) tem impacto positivo na redução das TR.…”

“…Lin e Chou (1995) observaram que utilização de temperatura de pré-aquecimento menor (gradiente térmico maior, porém menor volume de metal aquecido) tem impacto positivo na redução das TR. Esta prática também é recomendada pelo Scotti (2014). Assim, como o pré-aquecimento/temperatura de interpasse, além de aumentar o volume de material aquecido, também alteram os ciclos térmicos de soldagem e interferem nas transformações de fase, às vezes torna a sua aplicação contraditória em termos de controle da geração de TR.…”

“…Por outro lado, Eisazadeh e Aidun (2017) usam os termos tensões residuais e tensões transientes para definir tensões após soldagem e durante o processo de soldagem, respectivamente. Scotti (2014) aponta a diferença entre TT e TR em soldagem por meio de um modelo descritivo. Tensões térmicas seriam aquelas geradas durante todo o ciclo térmico que passa cada região do material a ser soldado, tanto no aquecimento, quanto no resfriamento, a partir de e até a temperatura ambiente (um eventual pré-aquecimento ou pós-aquecimento fariam parte do ciclo térmico).…”

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

“…Segundo Scotti [3], as tensões térmicas que não foram aliviadas, seja por deformações microscópicas (na forma de acomodações) ou macroscopicamente (na forma de distorções na geometria do componente), permanecem presas como tensões residuais. A predição das tensões residuais por métodos numéricos ganhou atenção dos engenheiros por ter baixo custo e ser relativamente rápidos.…”

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

“…a) O aumento da energia de soldagem mostrou gerar mais tensões residuais de acordo comLin e Chou (1995), Lin eLee (1997),Unnikrishnan et al (2014),Scotti (2014), Schroepfer eKannengiesser (2014Kannengiesser ( , 2017, mas há resultados discordantes, de acordo comColegrove et al (2009),Xu et al (2014), (seção 3.1); b) O aumento do volume de material aquecido (ZF+ZAC+MB) é um dos fatores determinantes na geração da tensão residual, de acordo comMasubuchi (1980),), Vakili-Tahami e Sorkhabi (2009, mas negligenciado por Lin e Lee (1997),Colegrove et al (2009),Xu et al (2014), ao se estudar, por exemplo, o efeito da energia de soldagem ou transformação de fases (seção 3.1.1); c) O aumento da espessura da chapa mostrou gerar mais tensões residuais de acordo com), Vakili-Tahami e Sorkhabi (2009, mas há resultados discordantes de acordo comLee et al (2012) (seção 3.1.1); d) A aplicação de resfriamento forcado mostrou aliviar as tensões residuais no metal de base, como afirmam Sudheesh e Prasad (2011). Por outro lado, os mesmos autores comentam sobre efeito desprezível do resfriamento sobre as TR na ZF e ZAC (seção 3.2).…”