Estudo da influência da frequência de alimentação dinâmica do processo de soldagem TIG automático no comportamento de fadiga axial do aço C-Mn-Si.
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Data
2022-06-30
Autores
Orientador
Voorwald, Herman Jacobus Cornelis 
Coorientador
Pós-graduação
Engenharia Mecânica - FEG
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Tese de doutorado
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
A literatura e normas técnicas demonstram que os processos convencionais de soldagem, ao arco elétrico, reduzem a vida em fadiga das juntas soldadas em relação ao metal base. Referências de grande relevância encontram-se nos segmentos aeronáutico, óleo e gás e mineração. As estruturas marítimas para as plataformas off shore contemplam critérios de projetos para compensar a redução da resistência à fadiga nas juntas soldadas e as peneiras vibratórias são montadas com parafusos. No entanto, neste trabalho, o processo de soldagem GTAW-DWF (Gas Tunsgten Arc Welding-Dynamic Wire Feeding) com alimentação dinâmica de arame nas frequências de 0,5, 5, 10 e 15 Hz aumentou as propriedades de fadiga em relação ao processo convencional (C-GTAW) e ao metal base (A 516-70) não soldado. A investigação baseou-se em ensaios de fadiga axial (R=0,1) à temperatura ambiente, ensaios de microdureza, análise microestrutural, medidas de espaçamento dendrítico secundário (SDAS), microscopia eletrônica de varredura (MEV) das fraturas por fadiga e análise de distribuição Weibull. Os mecanismos associados à morfologia dendrítica na zona bruta de fusão das soldas morfologia de solidificação foram discutidos. Utilizou-se microscopia ótica e uma metodologia inédita para medição dos valores de espaçamento dos braços dendríticos secundários (SDAS), com o recurso do Image J para padronização do processamento das imagens das micrografias das zonas brutas de fusão das soldas. Os valores de SDAS foram (5 ± 0,8), (4 ± 1,0), (2 ± 0,3) e (4 ± 0,7) µm para o processo GTAW-DWF com frequências de 0,5, 5, 10 e 15 Hz, respectivamente, em comparação com (6 ± 1,4) µm do processo convencional. Menores dimensões do SDAS no processo GTAW-DWF e a ausência de micro defeitos de solidificação foram associados à melhoria da vida em fadiga. A vida em fadiga do processo GTAW-DWF com juntas soldadas de 10 Hz foi incrementada de 3.288 para 115.356 ciclos (3.408%) e de 12.027 para 522.143 ciclos (4.241%) para níveis máximos de tensão de 534 MPa e 481 MPa respectivamente, em comparação com o processo GTAW convencional. Os resultados indicam também a tendência de aumento significativo na resistência à fadiga das juntas soldadas em relação ao metal base não soldado.
Resumo (inglês)
The literature and technical standards demonstrate that conventional electric arc welding processes reduce the fatigue life of welded joints related to base metal. References of great relevance are found in the aeronautical, oil and gas and mining segments. The marine structures for off shore platforms include design criteria to compensate for the reduction in fatigue resistance in the welded joints and the vibrating screens are mounted with screws. However, in this work, the GTAW-DWF (Gas Tungsten Arc Welding-Dynamic Wire Feeding) welding process with dynamic wire feed at frequencies of 0.5, 5, 10 and 15 Hz improved the fatigue properties in relation to the process conventional (C-GTAW) and non-welded base metal (A 516-70). The investigation was based on axial fatigue tests (R=0.1) at room temperature, microhardness tests, microstructural analysis, measurements of secondary dendritic spacing (SDAS), scanning electron microscopy (SEM) of fatigue fractures and analysis Weibull distribution. The mechanisms associated with dendritic morphology in the raw melt zone of solidification morphology welds were discussed. The pictures obtained by light optical microscopy and an unprecedented methodology were used to measure the values of spacing of the secondary dendritic arms (SDAS), using Image J to standardize the processing of the images of the micrographs of the weld metal zones of the welded joints. The SDAS values were (5 ± 0.8), (4 ± 1.0), (2 ± 0.3) and (4 ± 0.7) µm for the GTAW-DWF process with frequencies of 0.5, 5, 10 and 15 Hz, respectively, compared to (6 ± 1.4) µm of the conventional process. Smaller dimensions of the SDAS in the GTAW-DWF process and the absence of solidification micro defects were associated with improved fatigue life. Fatigue life of the GTAW-DWF process with 10 Hz ON welded joints was increased from 3,288 to 115,356 cycles (3,408%) and from 12,027 to 522,143 cycles (4,241%) for maximum stress levels of 534 MPa and 481 MPa respectively, in compared to the conventional C-GTAW process. The results also indicate a trend towards a significant increase in the fatigue strength of welded joints in relation to the non-welded base metal.
Descrição
Palavras-chave
Idioma
Português