Estudo da soldabilidade do ferro fundido cinzento utilizando soldagem MIG e Eletrodo Revestido

Abstract

A soldagem do ferro fundido cinzento FC-200 apresenta desafios significativos devido ao seu elevado teor de carbono, que favorece a formação de micronstituintes frágeis na região da solda, como a ledeburita na Zona Fundida e martensita na Zona Termicamente Afetada (ZTA). Esses microconstituintes comprometem a usinabilidade e reduzem a tenacidade das peças. A motivação deste estudo decorre da alta incidência de defeitos em peças fundidas, sendo estimado que aproximadamente 55% desses componentes poderiam ser recuperados por meio de procedimentos de soldagem adequados. Neste contexto, neste trabalho avaliou-se a soldabilidade do ferro fundido FC200, na forma de placas de teste, utilizado na fabricação de componentes como tampas e carcaças de motores elétricos, visando a viabilidade da recuperação de componentes rejeitados, utilizando os processos de soldagem MIG e com eletrodo revestido (SMAW), com e sem pré-aquecimento. No processo MIG, foi utilizado arame de baixo carbono com 1 mm de diâmetro, corrente aproximada de 180 A e gás de proteção (98% Ar + 2% CO2) na vazão de 15 L/min. Para o processo com eletrodo revestido, utilizou-se eletrodo com 88% de níquel, com varetas de 2,5 mm no primeiro conjunto de amostras e 3,25 mm no segundo, com correntes variando de 105 a 120 A e pré-aquecimento em torno de 300 °C. As amostras obtidas foram caracterizadas por microscopia óticas (microconstituintes presentes), dureza, microdureza HV0,5 e resistência à flexão em três pontos. Os resultados demonstraram que o processo com eletrodo revestido e pré-aquecimento apresentou o melhor desempenho, com menor ocorrência de formação de ledeburita na zona fundida e de transição e de martensita na ZTA e maior resistência mecânica. Observou-se que o aporte térmico gerado nas primeiras amostragens influenciou significativamente a microestrutura final da junta soldada, formando zonas frágeis e com dureza elevada, mesmo com pré-aquecimento. A recuperação de peças não mostrou-se tecnicamente viável, para a solda MIG. Já a soldagem ER deve estar atento em alguns casos especiais especialmente em regiões de maior espessura que não exigem usinagem posterior. No entanto, a reparação de peças que requerem usinagem é limitada, devido à formação de regiões endurecidas que dificultam o acabamento e podem comprometer a qualidade final. O controle rigoroso dos parâmetros de soldagem — como temperatura, velocidade de avanço e sequência de passes — mostrou-se essencial para minimizar defeitos e garantir a qualidade das juntas. O estudo contribui diretamente para a redução de refugos e para o aumento da produtividade no setor de acabamento da empresa.

Welding FC-200 gray cast iron presents significant challenges due to its high carbon content, which promotes the formation of brittle phases in the Heat-Affected Zone (HAZ), such as martensite and cementite. These phases compromise both the machinability and structural integrity of the components. In this study, a high rate of part breakage was observed during the casting process, and it is estimated that approximately 55% of these components could be recovered through appropriate welding procedures. This work evaluated the feasibility of repairing rejected components—such as covers and housings for electric motors—using MIG welding and Shielded Metal Arc Welding (SMAW), with and without preheating. In the MIG process, a low-carbon wire with 1 mm diameter was used, operating at approximately 180 A and a shielding gas flow rate of 15 L/min. For the SMAW process, 88% nickel electrodes were employed, using 2.5 mm rods for the first sample set and 3.25 mm rods for the second, with welding currents ranging from 105 to 120 A and preheating at approximately 300 °C. The results showed that the SMAW process with preheating provided the best performance, yielding more stable microstructures and higher mechanical strength. It was observed that the thermal input in the early samples significantly influenced the final weld microstructure, leading to brittle and hardened zones even with preheating. Part recovery was technically feasible, particularly for thicker regions not requiring post-weld machining. However, repairing components that require machining remains limited due to the formation of hardened areas that hinder finishing and may compromise final quality. Strict control of welding parameters—such as temperature, travel speed, and bead sequencing—was essential to minimize defects and ensure weld quality. This study contributes directly to reducing scrap rates and improving productivity in the company's finishing sector.