Análise dos efeitos da pulsação da corrente em frequências ultraelevadas sobre a microestrutura de soldas dissimilares utilizando o processo de soldagem TIG

Abstract

Até o momento, se carece de estudos relacionados com a introdução de ultrassom no processo de soldagem TIG aplicado a uniões dissimilares; o que motiva o desenvolvimento deste trabalho. Uma união dissimilar de materiais metálicos consiste, de maneira geral, na obtenção de uma estrutura contínua a partir de dois ou mais componentes metálicos cujas composições químicas se diferem consideravelmente. Na indústria, processos de soldagem são empregados diariamente para realizar tais uniões e o desenvolvimento de pesquisas que conciliam as variáveis do processo utilizado com os resultados em termos de propriedades metalúrgicas da junta contribuem para a qualidade final dos produtos. Neste estudo foi utilizado o processo de soldagem TIG com frequência de pulsação da corrente ultrassônica para realizar uniões dissimilares entre aço carbono SAE 1020 e aço inoxidável AISI 304. Dois parâmetros de soldagem foram variados com objetivo de verificar a influência destes na microestrutura da região de solda e propriedades mecânicas das juntas: a amplitude e frequência de pulsação da corrente. Para efetivamente estudar a influência destes, foi confeccionado, a título de comparação, uma junta dissimilar de referência na qual utilizou-se corrente de soldagem contínua e constante com mesmo valor médio das correntes pulsadas adotadas anteriormente. Para a caracterização das microestruturas das regiões de solda foram realizadas análises metalográficas. Determinadas propriedades mecânicas das juntas como tensão máxima de tração, tensão de escoamento e tensão de ruptura foram obtidas através de ensaios de tração; e o perfil de microdureza da seção transversal do cordão de solda com ensaios de microdureza Vickers. O desenvolvimento deste estudo revelou que com a introdução do ultrassom no processo de soldagem, houve uma redução significativa do tamanho da zona afetada pelo calor (ZAC) em ambos os materiais utilizados, diferentemente do que propõe parte da literatura. Percebeu-se também um aumento no tamanho de grãos na ZAC do aço carbono, novamente em desacordo com parte da literatura. Há indícios de que o ultrassom tenha induzido a difusão de elementos de liga gamagênicos provindos do aço inoxidável para a ZAC do aço carbono. Grãos martensíticos foram percebidos na região da zona fundida (ZF) e os resultados dos ensaios de microdureza confirmaram esta percepção. Nos ensaios de tração a ruptura ocorreu no lado do aço carbono, para todas as amostras.