Metalurgia

Solidificação da poça de fusão

Nos processos de soldagem por fusão ocorre o fenômeno de solidificação da região da chapa que foi fundida. Disto resulta que a chapa fica com uma descontinuidade tanto de microestrutura como de homogeneidade de composição química.

 Os defeitos gerados na zona fundida, como porosidade e inclusão de escória, podem ser minimizados pelo tempo de residência da poça de fusão no estado líquido, o qual também é útil para melhoraras propriedades mecânicas do cordão de solda através da diminuição da microssegregação e tamanho de grão na zona fundida.

tempo de residência

Tempo de residência (ts) é o tempo em que a poça de fusão permanece no estado líquido. Na verdade, trata-se de uma simplificação para indicar o tempo de solificação de uma poça de fusão estacionária com um determinado volume de líquido, visto que não é possível calcular o tempo de solificação real da poça de fusão quando esta se desloca sobre a chapa.

 

Para dar um exemplo, calcula-se o tempo de solidificação da poça de fusão de um aço carbono, com calor latente de fusão 2J/mm3 e temperatura liquidus de 1500°C, admitindo-se temperaturas de pré-aquecimento de 25 e 100°C e energias de soldagem de 700 e 1400J/mm. O tempo de solidificação é dado por um quadro.

Temperatura de pré-aquecimento

Energia de soldagem

Tempo de solidificação

25°C

700J/mm 1400J/mm

0.83s 1.66s

100°C

700J/mm 1400J/mm

0,92s 1,85s

 

Os cálculos efetuados permitem observar que o tempo de solidificação da poça de fusão situa-se ao redor de 2s. Trata-se de um tempo bem pequeno, comparado com o de uma peça fundida em molde de areia.

A poça de fusão solidifica-se ao se deslocar continuamente sobre a superfície de uma chapa. Cada vez que isto ocorre, o cordão de solda fica marcado por escamas. Escamas de aparência e formato regulares indicam se o processo de soldagem foi realizado dentro de parâmetros adequados e se a alimentação de arame foi regular.

 formato da poça de fusão

Com relação ao formato, a poça de fusão pode ser no formato elíptico ou de gota. No formato elíptico, os grãos são mais refinados e não existe um plano central definido pelos grãos que se encontram no meio do cordão. Trata-se de um tipo de formato menos sucetível à trinca de solificação.


         A poça, no formato de gota, apresenta grãos grosseiros e um plano central no meio do cordão, definido pelo encontro dos grãos. Este tipo de formato é bastante suscetível à trinca de solidificação.

 

Na soldagem ao arco submerso de aços carbono, a poça de fusão no formato de gota pode causar perda de propriedades mecânicas devido à presença de microssegregação no centro do cordão. Por isso as normas recomendam o posicionamento do entalhe do ensaio Charpy no centro do cordão.

 Link Relacionado:

Soldagem – Coleção tecnológica SENAI – 1ª ed. 1997

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