Resumo em Português:

A soldagem de aços de alta resistência representa um desafio constante devido a grande variedade de ligas disponíveis, que necessitam associar requisitos rigorosos de elevada resistência mecânica e tenacidade simultaneamente. Neste contexto, os aços da classe HY-80 amplamente utilizados na Marinha Brasileira, são ainda preferencialmente soldados pelo processo eletrodo revestido apesar das limitações deste processo em comparação com outros processos de soldagem. Com o objetivo de avaliar a possibilidade de uma melhoria de produtividade na soldagem manual deste aço, o presente trabalho apresenta uma análise comparativa entre as propriedades mecânicas de juntas soldadas do aço HY-80 realizadas pelos processos eletrodo revestido e GMAW. Foram realizadas soldagem multipasses pelos processos eletrodo revestido e GMAW com preaquecimento de 90°C e temperatura interpasses máxima de 150°C em chapas de dimensões 850X150X30mm em aço HY-80, na posição plana e energia de soldagem média de 1,29 e 1,36 kJ/mm, respectivamente. Posteriormente, realizou-se tratamento térmico pós-soldagem a 600°C por 1 hora, sendo esta condição comparada com a condição de como soldada. Foram realizados ensaios de tração, impacto Charpy-V, dureza e metalográficos para caracterização microestrutural por microscopia eletrônica de varredura. Adicionalmente, foi realizada uma análise comparativa de produtividade entre os processos. Os resultados mostraram ser possível obter propriedades mecânicas adequadas para todas as condições de análise. Além disso, verificou-se que a produtividade propiciada pelo processo GMAW foi muito superior à do processo eletrodo revestido.

Resumo em Inglês:

The welding of high strength steels represents a continuous challenge taking into account the great variety of alloys systems, which present stringent requirements of high strength and toughness. Into this context the HY-80 steels largely employed in the Naval Industry are still welded preferentially by the SMAW process, despite its limitations when compared with other welding processes. In order to promote an improvement on productivity, the present work presents a comparative analysis between the mechanical properties of the HY-80 welded joints performed by the GMAW and SMAW processes. Multipass welding by shielded metal(SMAW) arc and gas metal arc welding (GMAW) processes were performed with preheating and inter-pass temperatures of 90°C and 150°C respectively in plates of dimensions 850X150X30 mm in HY-80 steel, in the flat position and average energy welding of 1.29 for SMAW and 1.36kJ/mm for GMAW process. After welding a post weld heat treatment at 600°C for 1 hour was performed, this condition being compared with the as welded condition. Tensile, Charpy-V notch and hardness tests and metallographic examination by scanning electron microscopy were performed for mechanical and microstructural characterization. Additionally, it was carried out a comparative analysis between processes. The results show that it is possible to achieve adequate mechanical properties for all analyzed conditions. Furthermore, it was observed that the productivity provided by the gas metal arc welding process was greater than shield metal arc welding.

Resumo em Português:

O presente artigo apresenta uma solução possível às limitações de soluções modernas de tentativa e erro no desenvolvimento de procedimentos de soldagem. As dificuldades de encontrar soluções generalizadas para a equação de Rosenthal são discutidas e a abordagem de Calibração e Representação Mínima é apresentada como um procedimento promissor para o desenvolvimento destas soluções. Fatores dominantes são identificados, com os efeitos de fenômenos secundários sendo contabilizados por fatores de correção. Os fatores de correção são calibrados e mostrados em uma forma que podem ser facilmente calculados e utilizados pela indústria. A abordagem é, então, demonstrada determinando-se a largura da isoterma através da solução da equação de Rosenthal para uma placa plana. Comparações das equações escalonadas calibradas com a solução exata da equação de Rosenthal mostraram um erro máximo de menos do que 0,8% para qualquer isoterma.

Resumo em Inglês:

The present paper introduces a possible solution to the limitations of modern trial and error solutions to welding procedure development. The difficulties of finding generalized solutions to Rosenthal´s equation are discussed and the Minimal Representation and Calibration approach is introduced as a promising procedure for developing these solutions. Dominant factors are identified, with effects from secondary phenomena being taken into account by correction factors. These correction factors are then calibrated and presented in a form that can be easily computed, and therefore be amendable to industry. The approach is then demonstrated by determining the isotherm width from Rosenthal´s thick plate solution. Comparison of the calibrated scaling equations to Rosenthal´s exact solution showed a maximum error of less than 0.8% for any isotherm.

Resumo em Português:

Na última década a introdução de energia ultrassônica na soldagem a arco, com o intuito de aumentar o desempenho operacional dos processos de soldagem e de melhorar a qualidade das soldas resultantes, tem sido estudada intensamente. Em vista disso, neste trabalho é apresentada uma ampla revisão da literatura acerca da utilização desta técnica, que é aplicada fundamentalmente de duas formas. A primeira mediante a vibração (mecânica) ultrassônica de algum elemento pertencente ao conjunto de soldagem seja este o eletrodo, a peça de trabalho ou o material de adição, e a outra, que diz respeito à excitação ultrassônica do arco mediante a pulsação da corrente de soldagem em frequências acima de 20 kHz. Assim, são apresentados em detalhes os métodos de introdução do ultrassom nos processos de soldagem com eletrodo permanente e consumível, suas vantagens e limitações, e os ganhos em termos operacionais, como a estabilidade do arco e o aumento da penetração, e metalúrgicos, tais como refino de grão, homogeneidade da solda, melhoria das propriedades mecânicas e redução das zonas parcialmente diluídas. Por fim, são destacadas as potencialidades desses métodos na melhoria das propriedades da solda e na aplicação em materiais de baixa soldabilidade.

Resumo em Inglês:

In the last decade the introduction of ultrasonic energy in arc welding, in order to increase the performance of welding processes and improve the quality of the welds has been studied intensively. In view of this, in this paper an extensive review of the literature concerning the use of this technique, which is applied mainly in two ways is presented. The first due to mechanical ultrasonic vibration of some element belonging to the welding set, such as the welding electrode, the workpiece or the filler material. The other one respect to the arc ultrasonic excitation due to pulsation of welding current at frequencies above 20 kHz. So, are presented in detail the methods of introduction of ultrasound in welding processes with permanent and consumable electrode, its advantages and limitations, and gains in operational terms, such as arc stability and increased penetration, and metallurgical, such as grain refining, weld homogeneity, improved mechanical properties and reduction of partially diluted zones. Finally, it highlighted the potential of these methods in the improvement of weld properties and application in low weldability materials.

Resumo em Português:

Visando uma análise da evolução microestrutural e da resistência à corrosão do metal de solda em aço AISI 317L, obtido pelo processo GTAW, realizou-se a avaliação do efeito de exposições prolongadas a 550°C, através de tratamentos térmicos por 200h, 300h e 400h. Após cada tratamento foi efetuada uma caracterização microestrutural por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Em seguida, foram realizados testes de polarização eletroquímica de reativação cíclica (PERC), para avaliar o grau de sensitização das amostras. Os resultados obtidos indicaram que o aumento do tempo de exposição promoveu a formação progressiva de fases intermetálicas, comprometendo a resistência à corrosão intergranular do metal de solda. Tais resultados contribuirão para uma melhor previsão do comportamento de soldas em aço AISI 317L, durante a operação dos equipamentos da indústria de processo.

Resumo em Inglês:

Aiming at an analysis of the microstructural evolution and corrosion resistance of the weld metal in steel AISI 317L, obtained by GTAW process, conducted to evaluate the effect of prolonged exposure at 550 ° C by thermal treatment for 200h, 300h and 400h. After each treatment microstructural characterization was performed by scanning electron microscopy (SEM). Double loop electrochemical polarization reactivation tests (DL-EPR) were performed to evaluate the degree of sensitization of the samples. The results indicated that increasing the exposure time at 550 ºC promoted the progressive formation of intermetallic phases, which caused corrosion decay of the weld metal. These results contribute to a better prediction of the behavior of AISI 317L welded joins during operation of the process equipment industry.

Resumo em Espanhol:

La problemática en las empresas fabricantes de estructuras y construcciones soldadas en aluminio se centra en la disminución de las propiedades mecánicas de las uniones soldadas influenciada por el aporte térmico en las regiones de soldadura; así como, en los efectos de las discontinuidades y defectos, los altos costos de reparación de soldaduras y la baja productividad. El objetivo de este trabajo es evaluar la influencia de las mezclas de gases 80Ar20He (MG1), 60Ar40He (MG2), 80Ar19He1O2 (MG3), 60Ar39He1O2 (MG4), sobre la soldabilidad de la aleación de aluminio AA5083-O utilizando un material de aporte ER5183 y el proceso GMAW-P automatizado. La metodología incluyó una fase de parametrización de soldaduras, la caracterización del metal base y las regiones de soldadura. El análisis de resultados se llevó a cabo en términos de la evolución microestructural en las regiones de soldadura y evaluación de las propiedades como dureza, resistencia y elongación, así como la evaluación de discontinuidades y defectos de la unión, costos y velocidad de soldadura. Los resultados muestran que las mezclas de gas que contienen O2 favorecen significativamente la soldabilidad de la aleación en estudio.

Resumo em Inglês:

Problems of industries and manufacturers of welded structures in aluminum alloys are centered on reduction of mechanical properties in welded joints due to heat input effects on heat affected zone (HAZ); as well as, effects of discontinuities and metallurgical defects, high cost repairs, and low productivity. The aim of this work is to evaluate the influence of gas mixtures 80Ar20He (MG1), 60Ar40He (MG2), 80Ar19He1O2 (MG3), and 60Ar39He1O2 (MG4), on aluminum alloy AA5083-O weldability using filler metal ER5183 automated GMAW-P process. Methodology has included a factorial experiment design, customization of welding parameters, characterization of base metal and welding regions. Analysis of results were carried out based on microstructure evaluation of welding regions, measurements of hardness and tensile properties, observations of discontinuities and defects, costs evaluation, and welding speed. Results show that gas mixtures with O2 are highly beneficial to obtain good weldability of studied alloy.

Resumo em Português:

As ligas a base de Cobalto são largamente aplicadas à superfície de componentes na forma de revestimentos soldados. O sistema CoCrWC reforçado por carbonetos é utilizado para ampliar a vida em serviço em ambientes agressivos que envolvem desgaste e corrosão em diferentes meios. Este trabalho busca avaliar o efeito da corrente de deposição sobre a microestrutura e propriedades de revestimentos obtidos por PTA. Para tal, a liga CoCrWC (Stellite #6) foi depositada sobre chapas de aço inoxidável AISI316L com as seguintes correntes de deposição: 100, 120, 150, 180 e 200A. Assim, diferente interação com o substrato é esperada e o seu efeito sobre as características dos revestimentos foi avaliada. A geometria de revestimentos de cordão único, diluição, fases formadas e fração volumétrica de fases foram avaliadas por microscopia laser Confocal, eletrônica de varredura e difração de raios-X. Testes de dureza Vickers e de desgaste foram realizados para correlacionar a microestrutura às propriedades dos revestimentos. Os revestimentos mostraram microestrutura composta por dendritas de Cobalto contendo elementos em solução sólida e carbonetos interdendríticos. A diluição aumentou com a corrente de deposição, variando entre 11,8 e 56,5% o que reduziu a fração de carbonetos e elevou a fração de área com solução sólida em Cobalto, promovendo a redução na dureza desde 500 até 310HV0,5. Maior corrente de deposição levou a aumento na taxa de perda de massa medida em ensaio de desgaste por deslizamento tipo pino sobre disco, alcançando até 44,38% de incremento no coeficiente de desgaste, como conseqüência da menor fração de carbonetos e elementos de liga em solução sólida e do grau de refinamento da microestrutura.

Resumo em Inglês:

Cobalt-Based alloys are largely applied to the surface of components as welded coatings. Carbides reinforced CoCrWC system is used to extend the service life under harsh environments involving wear and corrosion in different media. This work aims to evaluate the effect of deposition current on the microstructure and properties of PTA coatings. So, CoCrWC alloy (Stellite #6) was processed on AISI316L stainless steel plates with the following main arc current: 100, 120, 150, 180 and 200A. So, different interaction with the substrate must be expected and its effect on coatings features was evaluated. The geometry of single track coatings, dilution, formed phases and phase volume fraction was assessed by laser Confocal, scanning electron microscopy and X-ray diffraction analysis. Vickers hardness and wear tests were carried out to correlate microstructure to properties of coatings. Coatings showed microstructure composed by hypoeutectic dendrites of Cobalt solid solution and interdendrictic carbides. Dilution increased with deposition current from 11,8 e 56,5% which reduced the carbides fraction and increased the Cobalt solid solution areas, resulting in hardness decrease from 500 to 310HV0,5. Higher deposition current induced mass loss rate increase on pin-on-disc sliding wear tests, arising 44,38% increment on wear coefficient, as a consequence of the lower carbides fraction and solid solution alloying and refinement degree of the microstructure.

Resumo em Português:

Neste trabalho, tubos de aço inoxidável supermartensítico (AISM) foram soldados por fricção radial (SFR) e suas propriedades de corrosão foram estudadas através de ensaios de polarização anódica em solução de 3,5 % de NaCl e da técnica eletroquímica de reativação potenciocinética de ciclo duplo (DL-EPR). As medidas foram realizadas em amostras extraídas de diferentes regiões da solda SFR, i.e., metal de base (MB), interface de soldagem e anel consumível (AC). As propriedades de corrosão foram discutidas em termos da microestrutura metalúrgica resultante em cada região. A precipitação de carbonetos de Cr que ocorre durante o tratamento de revenimento causa um empobrecimento em Cr substancial na estrutura revenida do MB (Ir/Ia = 54,22%). Por outro lado, as regiões do AC e da interface de soldagem, que tiveram suas microestruturas transformadas e seus precipitados de carboneto de Cr redissolvidos pelo ciclo termomecânico de soldagem SFR, apresentam um baixo grau de empobrecimento em Cr (Ir/Ia < 1%). A microestrutura do AC, composta de uma mistura de martensita temperada e austenita retida, apresenta maior resistência à corrosão localizada do que a estrutura revenida do MB. Também foi observado que a ferrita-δ diminui a resistência à corrosão por pites na região da interface de soldagem.

Resumo em Inglês:

In this work, supermartensitic stainless steel pipes were radial friction (RF) welded and their corrosion behavior were studied based on potentiodynamic polarization and double loop - electrochemical potentiokinetic reactivation (DL-EPR) tests. Measurements were performed on samples taken from the base metal (BM), weld interface, and consumable ring (CR) of the RF weldment. The corrosion properties were discussed in terms of their resulting metallurgical microstructure. The precipitation of Cr carbides that takes place during the tempering treatment induces a substantial Cr depletion value (Ir/Ia = 54,22%). On the other hand, CR and weld interface regions, which had their microstructure transformed and their Cr carbide precipitates redissolved by the RF welding thermomechanical cycle, present a low level of Cr depletion (Ir/Ia < 1%). The AC microstructure, which is composed of a mixture of virgin martensite and stable retained austenite, presents an increase in pitting corrosion resistance compared to the tempered structure of the BM region. It was also observed that the δ-ferrite decreases the pitting resistance of the weld interface region.

Resumo em Português:

Equipamentos usados nas usinas sucroalcooleiras e de extração mineral são submetidos a condições severas de desgaste abrasivo. Revestimentos duros são usualmente aplicados para reparar este tipo de dano, sendo bastante empregados consumíveis de soldagem contendo altos teores de cromo e carbono. No presente trabalho visa investigar a microestrutura de revestimentos duros formados com a fusão de cavacos de titânio puro ASTM F67 grau 4, material usado na fabricação de implantes odontológicos. Misturas com diferentes formadores de carbonetos (Fe-Cr e Fe-Nb como aditivos) também foram testadas. Revestimentos feitos com duas camadas de cavacos "puros" (Ti), cavacos com Fe-Cr (Ti-Cr) e cavacos com Fe-Nb (Ti-Nb) foram depositadas sobre peças de aço-carbono por soldagem TIG/GTAW. A microestrutura das camadas foi observada com microscópio óptico e por microscópio eletrônico de varredura equipado com microanálise. A caracterização microestrutural revelou que a distribuição de carbonetos varia significativamente com a natureza química dos aditivos usados. A microanálise mostrou que houve a formação de carbonetos com composição química complexa no seio do metal de solda, cuja estequiometria foi determinada com análise por difração de raios-X. Carbonetos mistos do tipo MC e cementita foram identificados. Os resultados apresentados indicam que a aplicação de cavacos de titânio ASTM F67, como insumo para formação de carbonetos, pode contribuir para melhorar a resistência ao desgaste em comparação aos tradicionais revestimentos duros com carbonetos de cromo.

Resumo em Inglês:

Equipments of the sugar-cane plants and mineral extraction are submitted to severe abrasive wear conditions. Welded hardfacing are usually applied to repair that kind of damage where commercial chromium/carbon-rich welding consumables have usually been employed. In the present work was investigated the microstructure of experimental hardfacings made by addition of residues (chips) collected from machining of ASTM F67 (unalloyed Ti, grade 4) alloy. Mixtures with different carbide-formers (Cr/Nb ferro-alloys) were also tested. Two layers of "pure" chips (Ti), chips plus Fe-Cr (Ti-Cr), and chips plus Fe-Nb (Ti-Nb) were applied on low-carbon steel specimens by GTAW/TIG process. The microstructure of hardfacing layers was observed by optical and scanning electron microscopy (SEM) equipped with EDS microanalysis. The microstructural characterization has determined that carbide distributions change significantly with the chemical nature of the hardfacing. SEM observations coupled with EDS microanalysis have confirmed the formation of complex carbides within metal weld, whose stoichiometry was determined by X-rays diffraction (XRD) analysis. Mixed carbides MC-type and some cementite have been found. As a result it was suggested that using of ASTM F67 chips as carbide formers for composition of welding consumables can contribute to improve wear resistance of hardfacings, if compared with traditional chromium-based hardfacings.

Resumo em Espanhol:

El presente trabajo se basa en la valoración de resultados obtenidos experimentalmente, mediante la aplicación de diferentes métodos de evaluación, reportados en la literatura especializada, de la estabilidad en el proceso de transferencia de carga eléctrica a través del arco. Un diseño factorial simple, cuya variable independiente es la corriente de soldadura, fue aplicada al proceso con electrodos AWS A5.1 E6013. Los depósitos de soldadura fueran realizados en posición plana con el empleo de un dispositivo de alimentación por gravedad. Fue obteniendo mediante procesamiento digital de señales y técnicas estadísticas, criterios sobre la estabilidad del proceso de transferencia de carga eléctrica, refrendados mediante la aplicación de técnicas de inspección visual y estudio de la morfología. De los resultados obtenidos, se concluye que entre los parámetros considerados para valorar el proceso de transferencia de carga eléctrica la mediana de la conductividad de los picos de reencendido y la cantidad de picos de reencendido se presentan como los índices más representativos, tanto desde el punto estadístico como fenomenológico. Esto se corrobora en el hecho de que el estudio morfológico metalográfico y el análisis de estabilidad del proceso de transferencia de carga eléctrica coincide en que el régimen de 160 A (para electrodos de 4 mm de diámetro) es el más estable, comprobándose la validez del método empleado.

Resumo em Inglês:

The present work is based on an assessment of experimentally obtained results from the application of different methods of evaluation, reported in the specialized literature, of the electrical charge transference stability in the arc. A simple factorial design, taking the welding current as independent variable, was applied to the process with an AWS A5.1 E6013 electrode. The welds were carried out in the flat position by a gravity device. It was possible to obtain criteria to classify the electrical charge transference stability of the process, by digital signal processing and statistical technique. The outcome was based on visual inspection and morphologic studies. It was concluded that amongst the considered parameters the average value of the arc conductivity during re ignition peaks and the quantity of re ignition peaks are the more representative indexes, both from statistics and from the phenomenological points of view. This finding is validated by the fact that the bead morphology and the stability analysis of the electrical charge transference process coincides with the fact that the 160 A (for 4-mm-diameter electrodes) is the most stable regime.

Resumo em Português:

Simulações térmicas de zona afetada de calor (ZAC) têm sido amplamente utilizadas. Este é um meio econômico e agil para avaliação das transformações de fase em aços quando submetidos a ciclos térmicos de soldagem, bem como para determinar diagramas de transformação de resfriamento contínuo (CRC). Diferentes abordagens para a simulação e configuração de parâmetros têm sido usadas por vários pesquisadores, embora conduzindo a resultados não totalmente similares. Assim, foi proposta uma rodada do tipo "round-robin" teste com diferentes laboratórios, com o objetivo de evidenciar potenciais fontes de erro ou inadequação das abordagens. Um aço alta resistência baixa liga (ARBL) foi usado como estudo de caso. Apesar do número limitado de testes, os dados mostram baixa robustez quando comparados os resultados advindos dos diferentes laboratórios e apontam para a necessidade de se programar três ações. A primeira é para implementar um programa cooperativo e multi-institucional para avaliar o efeito dos parâmetros relevantes da simulação, tais como a taxa de aquecimento e tempo de permanência na temperatura de pico, sobre as microestrutura e temperaturas finais de transformação, bem como sobre a dureza, de uma dada taxa de resfriamento. A segunda é propor procedimentos de calibração para os sistemas de simulação e medição. A terceira ação é estimular os especialistas desta área para desenvolver um guia de terminologia para constituintes na zona afetadapelo calor de aços ferríticos.

Resumo em Inglês:

Thermal simulations of heat affected zone (HAZ) have been widely used. This is an economic expedite process for phase transformation evaluations in steels when subjected to weld thermal cycles as well as to draw continuous cooling transformation (CCT) diagrams. Different approaches for the simulation and parameter settings have been used by several researchers, yet leading to not always even results. Thus, it was proposed a round-robin test trial performed by different laboratories, aiming to evidence potential sources of error or inadequacy of the approaches. A High Strength Low Alloy (HSLA) steel was used as a case study. Despite the limited number of tests, the results show low robustness when comparing the outcomes from the different laboratories and point out for the need to take three actions. The first one is to implement a cooperative and multi-institutional program to assess the effect of relevant simulation parameters, such as the heating rate and holding time at peak temperature, on the final microstructure and transformation temperatures as well as on the hardness for a given cooling rate. The second is to propose calibration procedures for the simulation and measurement systems. The third action is to stimulate experts in this area to develop a guideline of terminology for constituents in the heat affected zone of ferritic steels.