Influência do aporte térmico na soldagem da liga de titânio Ti-6Al-4V com laser pulsado Nd:YAG

Abstract

O trabalho consiste em um estudo da soldagem sobre uma placa da liga de titânio ASTM (Ti-6Al-4V) de espessura 1,44 mm, utilizando o processo de soldagem à laser Nd:YAG na condição autógena, realizando alterações de parâmetros no processo de soldagem afim de alterar o aporte térmico, encontrando propriedades características como a dureza, tensão de escoamento e microestrutura do material. Os ensaios realizados para a pesquisa foram: análise macrográfica, ensaio de tração, ensaio de microdureza e caracterização microestrutural. Para revelação dos detalhes no metal de solda, foi utilizado um ataque químico com o reagente Kroll. As medidas de geometria (largura e profundidade de penetração) dos cordões de solda, assim como a presença de descontinuidades, foram realizadas através de imagens obtidas pelo microscópio estéreo Zeiss Discovery.V8. O processamento e medição das imagens foi realizado através do software "AxioVision", um software associado ao microscópio utilizado. A análise da microestrutura foi realizada através do Microscópio Óptico Neophot 21, já o ensaio de tração foi realizado através de uma Máquina Universal de Ensaios, além do ensaio de microdureza, que foi realizado na escala Vickers. As análises das propriedades mecânicas foram confrontadas com a microestrutura obtida de acordo com a variação do aporte térmico. Como resultados, foram encontradas várias características essenciais para uma boa soldagem da liga, pois a cada incremento de aporte térmico, o cordão de solda aumenta em largura, profundidade e dureza, porém isto tem vantagem até determinado valor, pois conforme há o aumento do aporte térmico, a soldagem se fragiliza, pelo fato de existir vaporização do material e inclusão de poros na zona fundida.

The work consists of a study of the welding on a plate of titanium alloy ASTM (Ti-6Al-4V) of thickness 1.44 mm, using the welding process Nd: YAG in the autogenous condition, making changes of parameters in the process of welding in order to change the thermal input, finding characteristic properties such as hardness, yield stress and microstructure of the material. The tests carried out for the research were: macrographic analysis, tensile test, microhardness test and microstructural characterization. To reveal the details in the weld metal, a chemical attack was used with the Kroll reagent. The measurements of the geometry (width and depth of penetration) of the weld beads, as well as the presence of discontinuities, were made through images obtained by the stereo microscope Zeiss Discovery.V8. The images were processed and measured using the "AxioVision" software, a software associated with the microscope used. The analysis of the microstructure was performed through the Optical Microscope Neophot 21, and the tensile test was performed through a Universal Testing Machine, in addition to the microhardness test, which was performed on the Vickers scale. The analysis of the mechanical properties were compared with the microstructure obtained according to the variation of the thermal input. As a result, several essential characteristics have been found for a good welding of the alloy, because with each increment of thermal input, the weld bead increases in width, depth and hardness, however this has advantage until a certain value, since as there is increase of the contribution thermal, welding becomes fragile, due to the fact that there is vaporization of the material and inclusion of pores in the molten zone.