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8/17/2019 AVALIAÇÃO DA PERDA DE MASSA DE REVESTIMENTO DURO DEPOSITDADO POR SOLDAGEM COM ARAME TUBULAR …
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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERALDO PARANÁ
PR
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
CAMPUS DE CURITIBA
DEPARTAMENTO DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA
E DE MATERIAIS - PPGEM
FERNANDO HENRIQUE GRUBER COLAÇO
AVALIAÇÃO DA PERDA DE MASSA DE
REVESTIMENTO DURO DEPOSITADO POR
SOLDAGEM COM ARAME TUBULAR DE LIGA
FeCrC-Ti
CURITIBAJUNHO - !"#
8/17/2019 AVALIAÇÃO DA PERDA DE MASSA DE REVESTIMENTO DURO DEPOSITDADO POR SOLDAGEM COM ARAME TUBULAR …
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FERNANDO HENRIQUE GRUBER COLAÇO
AVALIAÇÃO DA PERDA DE MASSA DE
REVESTIMENTO DURO DEPOSITADO POR
SOLDAGEM COM ARAME TUBULAR DE LIGA
FeCrC-Ti
Dissertação apresentada como requisito parcial
à obtenção do título de Mestre em Engenharia,
do Programa de Pós-Graduação em
Engenharia Mecnica e de Materiais, !rea de
"oncentração em Engenharia de Materiais, do
Departamento de Pesquisa e Pós-Graduação,
do "ampus de "uritiba, da #$%P&'
Orie$%&'(r ( Pro)' *ssimar Maranho, Dr'
"#&+$+
JUNHO ) !"#
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TERMO DE APROVAÇÃO
%E&..D* /E.&+0#E GE& "*12*
AVALIAÇÃO DA PERDA DE MASSA DE
REVESTIMENTO DURO DEPOSITADO POR
SOLDAGEM COM ARAME TUBULAR DE LIGA
FeCrC-Ti
Esta Dissertação )oi 3ulgada para a obtenção do título de mestre em engenharia,
4rea de concentração em engenharia de Materiais, e apro5ada em sua )orma )inal
pelo Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecnica e de Materiais'
666666666666666666666666666666666 Pro)' Giuseppe Pinta7de, Dr'
"oordenador de "urso
B&$*& E+&,i$&'(r&
666666666666666666666666666666 666666666666666666666666666666 Pro)' *ssimar Maranho, Dr' Pro)' %4bio Martins, Dr'
#$%P& #$%P&
666666666666666666666666666666 666666666666666666666666666666 Pro)' Giuseppe Pinta7de, Dr Pro)' &amón 8' "ort9s Paredes, Dr
#$%P& #%P&
"uritiba, :; de :?'
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iv
A minha família
Pela educação, apoio e lição de vidatransmitida.
A minha esposa Cláudia Colaço, peloeterno amor, apoio, compreensão e
carinho.
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vi
“é muito melhor lançar-se em busca de
conuistas !randiosas, mesmo e"pondo-
se ao fracasso, do ue alinhar-se com os
pobres de espirito, ue nem !o#am muito
nem sofrem muito, porue vivem numa
penumbra cin#enta, onde não conhecem
nem a vit$ria, nem derrota.%
(Theodore Roosevelt)
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vii
"*12*, %ernando /' G', A&.i&/0( '& Per'& 'e M&11& 'e Ree1%i,e$%( D2r(
De3(1i%&'( 3(r S(.'&4e, *(, Ar&,e T252.&r 'e Li4& FeCrC-Ti6 =>:?,Dissertação FMestrado em Engenharia - Programa de Pós-graduação emEngenharia Mecnica e de Materiais, #ni5ersidade $ecnológica %ederal do Paran4,"uritiba, :==p'
RESUMO
.este trabalho estudou-se a perda de massa de re5estimento duro
aplicado pelo processo de soldagem com arame tubular com a 5ariação de energia
de soldagem, g4s de proteção e n7mero de camadas do re5estimento' "om arame
tubular autoprotegido de liga %e-"r-"-$i )oram depositados cordHes simples sobre
chapas de aço ao "arbono +8+ :>=> para a an4lise da mor)ologia, diluição e
dure@a' Para a an4lise da perda de massa )oram depositados cordHes sobreposto
)ormando camadas de re5estimento' Por meio de an4lise de imagem )oram )eitas
mediçHes do re)orço, largura e penetração do cordão de solda e, por consequCncia,
obtida a diluição' %oram reali@adas mediçHes de dure@a na secção trans5ersal dos
cordHes e na super)ície dos corpos de pro5a de desgaste' brasImetro tipo roda de
borracha )oi usado para determinar a perda de massa dos re5estimentos' *s
re5estimentos apresentaram microestrutura martensítica e austenita retida com
carbonetos )inamente dispersos na matri@' *s principais )atores que contribuíram
para o aumento na perda de massa )oram as trincas de5ido a maior taa de
res)riamento das amostras depositadas com baia energia de soldagem, a diluição
na primeira camada de todas as amostras tamb9m contribuíram para o aumento naperda de massa' s menores perdas de massa )oram dos re5estimentos de duas e
quatro camadas depositados com alta energia de soldagem' )ração 5olum9trica de
carbonetos de $itnio contribuíram para a diminuição do caminho li5re m9dio entre
as partículas de carbonetos aumentando a resistCncia ao desgaste dos
re5estimentos'
P&.&r&1-*7&e8 8oldagem com arame tubular, re5estimento duro, perda de massa'
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"*12*, %ernando /' G', E&.2&%i($ (9 M&11 L(11 (9 :e.'-De3(1i%e'
H&r'9&*i$4 ;i%7 C(re' :ire Ti-FeCrC A..(:?, Dissertação FMestrado emEngenharia - Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecnica e de Materiais,#ni5ersidade $ecnológica %ederal do Paran4, "uritiba, :==p'
ABSTRACT
+n this JorK Je ha5e studied the mass loss o) hard)acing applied bL )lu
cored arc Jelding' /eat input, shielding gas and number o) laLers coating' erechanged to application o) %e-"r-$i-" sel)-shielded tubular Jire' 8ingle beads Jere
deposited on plates o) carbon steel +8+ :>=> to analL@e the morphologL, hardness
and dilution' %or the analLsis o) mass loss Jere deposited beads )orming o5erlapped
laLers coatings' L means o) image analLsis measurements Jere made o) the
rein)orcement, Jidth and penetration and, consequentlL, the dilution obtained'
/ardness measurements Jere per)ormed on cross-section o) the beads and the
sur)ace o) the specimens o) Jear' &ubber Jheel abrasion tester Jas used to access
the mass loss o) coatings' $he coatings had retained austenite and martensite
microstructure Jith carbides )inelL dispersed in the matri' $he main )actors that
contributed to the increase in mass loss Jere the cracKs due to higher cooling rate o)
the samples deposited Jith loJ heat input, the dilution in the )irst laLer o) all samples
also contributed to the increase in mass loss' $he smallest mass losses Jere those
deposited coatings Jith high heat input the second and )ourth laLer, the samples
"=, "N and 8=' $he 5olume )raction o) titanium carbides contributed to the
decrease in the mean )ree path betJeen the particles o) carbides increase the Jear
resistance o) the coatings'
=e
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SUMÁRIO
&E8#M*'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''vii
8$&"$'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''viii
1+8$ DE %+G#&8'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' "i
1+8$ DE $E18'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' "iv
1+8$ DE &EB+$#&8 E 8+G18'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' "v
" INTRODUÇÃO6666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666">
:': *b3eti5o''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''=>
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666"
=': +ntrodução à 8oldagem'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''=:
='= Processos de 8oldagem para plicação de &e5estimentos Duros''''''''''''''==
='? Processo de 8oldagem com rames $ubulares'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''==
='?': Equipamentos do Processo 8oldagem com rames $ubulares''''''''''''''=N='?'= "lassi)icação dos rames $ubulares''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''=O
='?'? Energia de 8oldagem''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''=
='?'N G4s de Proteção'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''?O
='?'O Diluição dos "ordHes de 8olda'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''?;
='N Desgaste brasi5o''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''?
='N': Mecanismo de Desgaste brasi5o''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''N:
='O Desgaste de &e5estimentos Duros plicados com rame tubular''''''''''''''N?
='O': +n)luCncia do .7mero de "amadas de &e5estimentos''''''''''''''''''''''''''''N?='O'= Microestrutura de &e5estimentos Duros plicados com rame $ubular'NO
='O'? Mecanismos de Desgaste dos &e5estimentos'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''O=
='O'N Ensaio de Desgaste por brasImetro Q&oda de orrachaR'''''''''''''''''''''OS
# MATERIAIS E M?TODOS6666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666@>
?': Materiais''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''O;
?'= Equipamentos''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''OT
?'=': ancada de Deposição dos "ordHes de 8olda''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''OT
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"
?'='= Equipamento para 5aliação do Desgaste'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''O
?'? Procedimento Eperimental''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''S>?'?': plicação dos "ordHes de 8olda''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''S:
?'?'= plicação dos &e5estimentos'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''S?
?'?'? n4lise da Mor)ologia dos "ordHes de 8olda'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''SO
?'?'N n4lise da Diluição Dos "ordHes de 8olda''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''SS
?'?'O n4lise da Dure@a dos "ordHes dos &e5estimentos'''''''''''''''''''''''''''''''S;
?'?'S n4lise do $eor de "arbono dos &e5estimentos'''''''''''''''''''''''''''''''''''''ST
?'?'; n4lise da Perda de Massa nos &e5estimentos''''''''''''''''''''''''''''''''''''''S
?'?'T n4lise da Microestrutura dos &e5estimentos'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''';>
?'?' n4lise dos Mecanismos de Desgaste''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''';:
RESULTADOS E DISCUSSÃO6666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666>
N': Mor)ologia dos "ordHes de 8olda''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''';=
N'= Diluição dos "ordHes de 8olda''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''';N
N'? Dure@a dos "ordHes de 8olda'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''';O
N'N Percentual de "arbono dos &e5estimentos'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''';S
N'N': E)eito da Energia de 8oldagem'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''';;N'N'= E)eito do g4s de Proteção''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''';
N'N'? E)eito do .7mero de "amadas'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''T:
N'O Dure@a dos &e5estimentos ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''T?
N'O': E)eito da Energia de 8oldagem''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''TN
N'O'= E)eito do G4s de Proteção''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''TO
N'O'? E)eito do .7mero de "amadas'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''T;
N'S Microestrutura dos &e5estimentos''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''TT
N'S': "ontagem de "arbonetos''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''':
N'; Perda de Massa dos &e5estimentos'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''S
N';': E)eito da energia de soldagem''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''';
N';'= E)eito do g4s de proteção'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
N';'? E)eito do n7mero de camadas'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''':>:
N'T Mecanismos de desgaste'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''':>N
@ CONCLUSES6666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666"""
O': 8ugestHes para $rabalhos %uturos'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''::=
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"i
LISTA DE FIGURAS
%igura =':( Equipamento semi-autom4tico para soldagem com arames tubulares' ''''''''''''''''''''''''''''=N
%igura ='=( E)eito dos parmetros da energia de soldagem na penetração de cordHes de solda''''''''?>
%igura ='?( E)eito da corrente de soldagem quanto a diluição, re)orço, penetração e largura do cordãode solda'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ?:
%igura ='N( E)eito da distncia entre o bico de contato e a peça na geometria do cordão''''''''''''''''''''?=
%igura ='O( E)eito da energia de soldagem na microdure@a do cordão de solda''''''''''''''''''''''''''''''''''?N
%igura ='S( E)eito da energia de soldagem na dure@a, diluição e perda de 5olume de re5estimentoduro F%e"r"''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''?N
%igura =';( Balores de Microdure@a dos cordHes de solda 5ariando o g4s de proteção'''''''''''''''''''''''?S
%igura ='T( &epresenta as 4reas Fre)orço e Fpenetração para o c4lculo da diluição''''''''''''''''''''?;
%igura ='( E)eito da interação entre a corrente e 5elocidade de soldagem'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''?T
%igura =':>( Esquema do sistema tribológico a abrasão a dois-corpos e b a trCs-corpos'''''''''''''''''N>
%igura ='::( Microssulcamento - sulcos )ormados por de)ormação pl4stica sem remoção de material''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''N=
%igura =':=( Microssulcamento com )ormação de proa pelo ac7mulo de material deslocado porde)ormação pl4stica para a )rente da partícula abrasi5a''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''N=
%igura =':?( Microcorte com )ormação de ca5aco pelo ac7mulo de material deslocado por de)ormaçãopl4stica para a )rente da partícula abrasi5a''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''N?
%igura =':N( Balores de desgaste para re5estimentos com uma e duas camadas'''''''''''''''''''''''''''''''NN
%igura =':O( Perda de massa dos re5estimentos de uma e trCs camadas para dois tipos de arame'''NO
%igura =':S( +lustração da importncia do tamanho e da )ração 5olum9trica dos carbonetos''''''''''''''N;
%igura =':;(Distribuição de partículas de $i" na camada de re5estimento duro' +magens demicroscopia a ótica e b eletrInica de 5arredura'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''N;
%igura =':T( Partículas de "arboneto $itnio em matri@ austenítica-martensítica''''''''''''''''''''''''''''''''NT
%igura =':( Microestrutura antes FaFbainita acicular e após Fb Fbainita es)eroidita a sobreposiçãodo cordão de solda, na mesma região'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''N
%igura ='=>( Microestrutura de re5estimento depositado com arame tubular( Fa camada 7nicaU Fb trCscamadas' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''O>
%igura ='=:( Microestrutura de re5estimento contendo $itnio( Fa camada 7nicaU Fb trCs camadas'''O:
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"ii
%igura ='==( Microestrutura dos cordHes de solda para Fa =>cmVmin, Fb N>cmVmin e Fc S>cmVmin' umento de =>>''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' O:
%igura ='=?( $rilhas desgastadas de re5estimentos duros depositados por soldagem'''''''''''''''''''''''''O=
%igura ='=N( $rilhas de desgaste da super)ície desgastada para Fa re5estimento com baio teor de $ie Fb com teor de $i mais ele5ado''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''O?
%igura ='=O( Microestrutura dos re5estimentos desgastados por roda de borracha em Fa camada7nica e Fb duas camadas com presença de trincas''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''ON
%igura ='=S( &iscos da partícula de quart@o na super)ície polida de )erro )undido causando trinca emum carboneto'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''OO
%igura ?':( ancada utili@ada para deposição dos cordHes e re5estimentos( a )onte de soldagem e b
mo5imentador da tocha''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''OT
%igura ?'=( brasImetro W&oda de orrachaW, pro3etado de acordo com a norma 8$M GSO''''''''''''S>
%igura ?'?( Esquema de deposição do cordão de solda'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''S:
%igura ?'N( &epresentação esquem4tica da deposição dos re5estimentos''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''SN
%igura ?'O( &epresentação esquem4tica da deposição das camadas de re5estimentos'''''''''''''''''''''SO
%igura ?'S( Esquema mostrando a região de retirada dos corpos de pro5a da secção trans5ersal doscordHes de solda''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''SO
%igura ?';( Esquema da mor)ologia do cordão apresentando largura F1, re)orço F&, penetração FP e4reas e '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''SS
%igura ?'T( &epresentação esquem4tica das indentaçHes da microdure@a na Xona %undida'''''''''''''S;
%igura ?'( Esquema de posição das mediçHes de Dure@a dos re5estimentos''''''''''''''''''''''''''''''''''''ST
%igura ?':>( Esquema de preparação dos corpos de pro5a para caracteri@ação dos re5estimentos'''S
%igura ?'::( &epresentação esquem4tica do per)il das imagens da microestrutura'''''''''''''''''''''''''''';:
%igura N':( 8eção trans5ersal dos cordHes de solda' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''';=
%igura N'=( Percentual de "arbono em )unção da energia de soldagem para re5estimentos com uma,duas e quatro camadas' a com g4s de proteção e b sem g4s de proteção''''''''''''''''''';T
%igura N'?( Percentual de "arbono em )unção da atmos)era gasosa de "*= para re5estimentos comalta e baia energia de soldagem' a com uma, b duas e c quatro camadas''''''''''''''''T>
%igura N'N( Percentual de "arbono em )unção do n7mero de camadas para re5estimentos com e sematmos)era gasosa' a com alta e b baia energia de soldagem''''''''''''''''''''''''''''''''''''''T=
%igura N'O( Dure@a Y/&cZ em )unção da energia de soldagem para re5estimentos com uma, duas equatro camadas' a com g4s de proteção e b sem g4s de proteção'''''''''''''''''''''''''''''''TO
%igura N'S( Dure@a Y/&cZ em )unção da atmos)era gasosa de "*= para re5estimentos com alta e
baia energia de soldagem' a com uma, b duas e c quatro camadas''''''''''''''''''''''''''TS
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"iii
%igura N';( Dure@a Y/&cZ em )unção do n7mero de camadas para re5estimentos com e sematmos)era gasosa' a com alta e b baia energia de soldagem''''''''''''''''''''''''''''''''''''''T;
%igura N'T( Microestrutura apresentada pelos re5estimentos' umento de O>>'''''''''''''''''''''''''''''''''TT
%igura N'( Microestrutura do re5estimento identi)icando os carbonetos de $itnio'''''''''''''''''''''''''''''T
%igura N':>( "aracteri@ação química dos carbonetos de $itnio por ED8'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''>
%igura N'::( Microestrutura do re5estimento identi)icando as regiHes brancas )ormada por austenitaretida''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''>
%igura N':=( "aracteri@ação química das regiHes brancas de austenita retida atra59s de ED8'''''''''':
%igura N':?( Microestrutura da seção trans5ersal das amostras depositadas com lta energia de
soldagem para uma, duas e quatro camadas de re5estimento, com e sem atmos)eragasosa' taque Bilella por : minuto e com aumento de :>>>''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''=
%igura N':N( Microestrutura da seção trans5ersal das amostras depositadas com baia energia desoldagem para uma, duas e quatro camadas de re5estimento, com e sem atmos)eragasosa' taque Bilella por : minuto e com aumento de :>>> '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''?
%igura N':O( Perda de massa em )unção da energia de soldagem para re5estimentos com uma, duase quatro camadas' a com g4s de proteção e bsem g4s de proteção''''''''''''''''''''''''''''';
%igura N':S( Perda de massa YmgZ em )unção da atmos)era gasosa de "*= para re5estimentos comalta e baia energia de soldagem' a com uma, b duas e c quatro camadas'''''''''''''':>>
%igura N':;( Perda de massa YmgZ em )unção do n7mero de camadas para re5estimentos com e sematmos)era gasosa' a com alta e b baia energia de soldagem'''''''''''''''''''''''''''''''''''':>=
%igura N':T( 8uper)ície de desgaste do re5estimento da liga %e"r"-$i com aumento de O> 5e@es':>N
%igura N':( mpliação da super)ície de desgastada mostrando riscos causados pelo abrasi5o'''''':>O
%igura N'=>( Marca de desgaste colidindo com um carboneto prim4rio de $itnio' ''''''''''''''''''''''''''':>S
%igura N'=:( $rincas paralelas sugerindo destacamento de material''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''':>;
%igura N'==( $rincas na super)ície de desgaste dos re5estimentos de alta energia de soldagem''' '':>T
%igura N'=?( $rincas na super)ície de desgaste dos re5estimentos de baia energia de soldagem'' ':>
%igura O':( "erti)icado de con)ormidade do g4s de proteção' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''::
%igura O'=( &esultados da an4lise química das amostras de re5estimentos Parte :''''''''''''''''''''''':=>
%igura O'?( &esultados da an4lise química das amostras de re5estimentos Parte =''''''''''''''''''''''':=:
%igura O'N( &esultados da an4lise química das amostras de re5estimentos Parte =''''''''''''''''''''''':==
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"iv
LISTA DE TABELAS
$abela =': - &epresentação do processo de soldagem'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''=;
$abela ='= - &epresentação do tipo de metal de adição'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''=;
$abela ='? - &epresentação do m9todo de produção dos arames consumí5eis''''''''''''''''''''''''''''''''''=T
$abela ='N - &epresentação da )aia de dure@a apresentada pelos consumí5eis aplicados''''''''''''''''=T
$abela ='O - &epresentação das propriedades do metal de adição''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''=
$abela ='S - Proposta de classi)icação de se5eridade para desgaste abrasi5o'''''''''''''''''''''''''''''''''''N:
$abela ?':( "omposição química nominal do arame-eletrodo''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''S:
$abela ?'=( Parmetros utili@ados para a deposição e identi)icação dos cordHes de solda'''''''''''''''''SS
$abela ?'?( .omenclatura dos corpos de pro5a dos re5estimento'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''S;
$abela N':( Balores de mor)ologia dos cordHes de solda''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''';;
$abela N'=( Balores de percentual de diluição dos cordHes de solda''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''';T
$abela N'?( Balores de dure@a da @ona )undida na seção trans5ersal dos cordHes de solda''''''''''''''T>
$abela N'N( Percentual de "arbono dos arames e das amostras dos re5estimentos'''''''''''''''''''''''''''T:
$abela N'O( Dure@a m9dia dos re5estimentos''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''TT
$abela N'S( Percentual de carbonetos de $itnio e austenita retida nos re5estimentos'''''''''''''''''''''''T
$abela N';( Perda de massa dos re5estimentos''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''':>>
8/17/2019 AVALIAÇÃO DA PERDA DE MASSA DE REVESTIMENTO DURO DEPOSITDADO POR SOLDAGEM COM ARAME TUBULAR …
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"v
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
+8+ - American &ron and 'teel &nstitute
l - lumínio
r - rgInio
8$M - American 'ociet( for )estin! and *aterials
8 - American +eldin! 'ociet(
" - "arbono
"*= - Dióido de "arbono"r - "romo
"u - "obre
D"P - Distncia entre o ico de "ontato a Peça
D+. - eustches &nstitut fr ormun!
ED8 - Espectroscopia de Energia Dispersi5a
%" - %lu "ored rc elding
%e - %erroGM - /as *etal Arc +eldin!
/ - Dure@a rinell
/&c - Dure@a &ocKJell "
/B - Dure@a BicKers
M;"? - %ormação de "arbonetos
MG - *etal Active /as
M - Metal de ase
MEB - Microscópio EletrInico de Barredura
M+G - *etal &nert /as
Mn - ManganCs
Mo - MolibdCnio
Mo=" - "arboneto de MolibdCnio
.b - .ióbio
.b" - "arboneto de .ióbio
.i - .íquel
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"vi
PPGEM - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecnica
&PM - &otaçHes por Minuto8 - 'ubmer!ed Arc +eldin!
8M - 'hielded *etal Arc +eldin!
8n - Estanho
$i - $itnio
$i" - "arboneto de $itnio
- $ungstCnio
[ - "oe)iciente de atrito
8/17/2019 AVALIAÇÃO DA PERDA DE MASSA DE REVESTIMENTO DURO DEPOSITDADO POR SOLDAGEM COM ARAME TUBULAR …
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Capítulo 1 Introdução 17
" INTRODUÇÃO
umentar o tempo de 5ida dos componentes mecnicos 9 de grande
interesse na ind7stria, principalmente quando se )ala em desgaste abrasi5o' *
desgaste abrasi5o tem como consequCncia a perda de massa, que causa mudanças
de dimensHes e le5a a )alha dos componentes mecnicos FM+11E&, =>>O' +sso est4
ligado ao custo de reposição das peças de5ido a onerosidade dos materiais e as
paradas da produção FP$+8$U .8"+ME.$*, =>>' lguns m9todos )oram
desen5ol5idos e incorporados aos processos de )abricação 5isando prolongar a
durabilidade de componentes F"/ME&1+., =>>?' Entre eles as t9cnicas de
endurecimento super)icial ou hardfacin!, que trata da deposição por soldagem de
um material com ele5ada resistCncia ao desgaste sobre a super)ície da peça
FD\*1+BE+& et al., =>>= FM+11E&, =>>O'
#ma das principais aplicaçHes de re5estimentos depositados por
soldagem 9 a recuperação de peças desgastadas ou dani)icadas, que geram um
grande custo de manutenção, le5ando ao desen5ol5imento de um 5asto leque de
t9cnicas conhecidas como re5estimento duro, que pode restaurar as partes dando
condiçHes de reutili@ação F/*&8%+E1D, :T>' Muitos desses reparos tCm 5ida mais
longa que o componente original, de5ido à possibilidade de depositar re5estimentos
mais resistentes ao desgaste, impacto, abrasão ou corrosão que o material original'
Para redu@ir estes )enImenos, )oram estudadas soluçHes que 5isam à
aplicação de re5estimentos em super)ícies para pre5enir, minimi@ar ou recuperar aperda de material pelas di)erentes )ormas de desgaste de metais FP$+8$U
.8"+ME.$*, =>> F1+MU %E&&&E8+, =>:> F#"/E1] et' al', =>>O'
Em )ace de grande demanda por componentes com alto desempenho em
relação ao desgaste abrasi5o 9 preponderante a utili@ação de processos de
)abricação que proporcionem a obtenção dos mesmos com menor relação
custoVbene)ício' "omo, por eemplo, a aplicação de re5estimentos com maior
dure@a em relação ao material base utili@ando processos de soldagem' .esse
8/17/2019 AVALIAÇÃO DA PERDA DE MASSA DE REVESTIMENTO DURO DEPOSITDADO POR SOLDAGEM COM ARAME TUBULAR …
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Capítulo 1 Introdução 18
sentido, procura-se )abricar componentes bimet4licos, ou se3a, com n7cleo
constituído de materiais mais d7cteis e menos resistentes ao desgaste re5estidospor um material duro FP$+8$U .8"+ME.$*, =>>'
*s processos de soldagem mais utili@ados para a aplicação de
re5estimentos são aqueles que tCm como característica grande taa de deposição e,
se possí5el, menor diluição' "om isso obt9m-se alto rendimento e menor in)luCncia
do material base na composição do metal solidi)icado F+.E& et al., :=' Dentre
os processos, um dos quais se enquadra no quesito de produti5idade, 9 o processo
de soldagem com arame tubular F%" 0lu" Cored Arc +eldin! F"*&*.D* et
al., =>> F^...U M#G., =>>S'
1+M e %E&&&E8+ F=>:> estudaram a aplicação de re5estimentos
duros depositados por soldagem com arames tubulares em )acas picadoras de
cana-de-aç7car' #tili@aram quatro tipos de consumí5eis, sendo trCs arames
tubulares e um eletrodo re5estido com elementos b4sicos idCnticos de %e"r",
di)erenciados pela adição de $i e .b' Por outro lado #"/E1] et' al' F=>>O
a5aliaram re5estimentos de 54rias ligas contendo %erro, "romo, "arbono e outros
elementos depositados pelo processo eletrodo re5estido' "onstataram que a liga
rica em "r Fliga do $ipo %e"r" demostrou maior resistCncia ao desgaste abrasi5o
utili@ando brasImetro &oda de orracha que a liga rica em carbonetos compleos,
como Mo=", .b" e M;"? Fliga "-"r--.b-Mo-B'
5antagem da t9cnica de soldagem com arame tubular est4 na obtenção
de componentes com adequada resistCncia ao desgaste utili@ando quantidademenor de materiais mais onerosos' l9m disso, esses componentes, tamb9m,
podem ser recuperados 54rias 5e@es sem que ocorra a perda por danos nas suas
dimensHes, pois com o desgaste da super)ície 9 possí5el a aplicação de no5o
re5estimento duro' Yre)erenciaZ
.o estudo de desgaste, por ser um )enImeno de remoção indese345el de
material da super)ície, de5e-se considerar as características próprias do material em
)unção do tipo de solicitação atuante' Q* desgaste abrasi5o 9 caracteri@ado quando
8/17/2019 AVALIAÇÃO DA PERDA DE MASSA DE REVESTIMENTO DURO DEPOSITDADO POR SOLDAGEM COM ARAME TUBULAR …
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Capítulo 1 Introdução 19
partículas duras desli@am ou são )orçadas contra uma super)ície met4lica em
relação à qual estão em mo5imento, pro5ocando por de)ormação pl4stica ou )ratura)r4gil a remoção do materialR F/#$"/+.G8, :=' Especi)icamente, no caso do
desgaste abrasi5o, 9 interessante que os materiais possuam carbonetos duros
inseridos em uma matri@ d7ctil F$]1"X^U *&E.G*., := FX#M G/&, :T;'
#ma possibilidade de obtenção de carbonetos 9 quando da solidi)icação de
materiais com altos teores de "arbono e de elementos )ormadores de carbonetos
como Ban4dio, MolibdCnio, $ungstCnio e $itnio'
*s carbonetos podem ser obtidos pelo controle das 5ari45eis de processo
que proporcionam a solidi)icação em condiçHes tais que )a5oreçam a )ormação de
carbonetos duros em uma matri@ d7ctil F# et al., :S F*""1+.+U
G*1DE.8$E+., =>>:' .esses casos os re5estimentos podem ser aplicados por
processos de soldagem, nos quais tamb9m ocorre a )usão do material base
FM&0#E8 et al ', =>>O FM"/D*, :S'
#m dos )atores que in)luenciam sobre a )ração 5olum9trica dos
carbonetos )ormado no re5estimento 9 a diluição' diluição do material base no
re5estimento 9 respons45el pela perda de dure@a e possi5elmente aumento no
desgaste' &+E+&* et al. F=>>O 5eri)icaram maior perda de 5olume nos pontos que
registraram maior diluição' De )orma geral uma maior diluição tem in)luCncia
negati5a na resistCncia ao desgaste por abrasão' Este resultado, 9 eplicado pela
relação que eiste entre a diluição e a composição química do metal depositado e
consequentemente com a microestrutura )inal do re5estimento'
l9m da diluição 9 possí5el que a atmos)era protetora tamb9m tenha
in)luCncia na )ormação de carbonetos' Estudo reali@ado por "&D*8* et al. F=>>?,
mostrou que na aplicação de re5estimentos com arame tubular ocorre aumento do
teor de "arbono no metal de solda com a 5ariação do tipo de g4s de proteção'
.esse caso, )oi utili@ado arame e metal base de ligas de .i-"r, que são constituídos
de menor n7mero de elementos de liga com a)inidade para )ormar carbonetos' Por
outro lado, eistem arames tubulares )ornecidos por 54rios )abricantes que possuem
8/17/2019 AVALIAÇÃO DA PERDA DE MASSA DE REVESTIMENTO DURO DEPOSITDADO POR SOLDAGEM COM ARAME TUBULAR …
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Capítulo 1 Introdução 20
em sua composição química maior quantidade de elementos )ormadores de
carbonetos, similar aos aços r4pidos'
Diante disso, neste trabalho )oram 5eri)icadas as propriedades do material
depositado como dure@a, microestrutura e outros )atores que a)etam a resistCncia ao
desgaste, onde 5ariou-se a energia de soldagem, o g4s de proteção e o n7mero de
camadas' * propósito deste trabalho )oi medir a perda de massa dos re5estimentos
e caracteri@ar a super)icie desgastada, al9m do estudo da mor)ologia dos cordHes de
solda para um melhor depósito destes re5estimentos'
"6" O5e%i(
Este trabalho tem por ob3eti5o principal determinar a perda de massa de
re5estimentos duros aplicados pelo processo de soldagem com arame tubular
autoprotegido usando uma liga do sistema %e-"r-"-$i'
Para alcançar o ob3eti5o principal desse trabalho )oram reali@adas etapas
caracteri@adas pelos seguintes ob3eti5os secund4rios(
• Determinar a in)luCncia da energia de soldagem na mor)ologia, diluição e
dure@a dos cordHes de solda'
•
Determinar a in)luCncia do "*= como g4s de proteção adicional, nadure@a, mor)ologia e diluição dos cordHes de solda'
• Determinar a in)luCncia da energia de soldagem, do "*= como g4s de
proteção adicional e do n7mero de camadas na dure@a, na microestrutura
e na perda de massa dos re5estimentos'
• Determinar os mecanismos de desgaste na super)ície dos re5estimentos'
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Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a 21
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
6" I$%r('2/0( S(.'&4e,
8oldagem 9 de)inida como a união de dois ou mais materiais, atra59s da
)usão dos mesmos, com ou sem adição de outro material )undido' união dos
materiais 9 uma tecnologia desen5ol5ida no )inal do s9culo _+_ e ganhou impulso
no inicio do s9culo __' De acordo com relatos de M"/D* F:S e M&0#E8
F=>>= os principais marcos da e5olução dessa t9cnica começaram a partir de :T>>
com a descoberta dos princípios da bateria por lessandro Bolta' #sando a bateria,
o inglCs /umphrL Da5L, produ@iu um arco el9trico entre dois eletrodos de car5ão'
"om o período da +` Guerra Mundial, de5ido às necessidades, a soldagem passou a
ser usada mais intensamente como processo de )abricação' partir desta 9poca, a
tecnologia da soldagem so)reu um grande impulso, os processos de soldagem 34
eistentes )oram aper)eiçoados e no5os processos )oram desen5ol5idos' Em tornode :=S )oram apresentados os princípios da alimentação contínua de um arame
)ormando um arco sob proteção gasosa'
Em :NT, o processo de soldagem M+G )oi desen5ol5ido no 1attelle
*emorial &nstitute' Em :O?, o processo de soldagem MG empregando somente
g4s oidante )oi desen5ol5ido por ^' B' 1Luba5sKii e .' M' .o5oshilo5 na Fe-
#&88, aplicando no arame nu continuamente alimentado com proteção gasosa de
"*=' Em :ON, rthur ' ernard desen5ol5eu o processo Eletrodo $ubular
protegido por g4s FQualshield R, patenteado em :O; nos Estados #nidos da
m9rica' * processo Eletrodo $ubular autoprotegido FQ&nnershield R )oi desen5ol5ido
por George G' 1andis e D' M' Patton nos Estados #nidos da m9rica em :O
FM"/D*, :S e M&0#E8, =>>=' l9m da união dos materiais na )abricação
de estruturas, utili@am-se muitos processos de soldagem para deposição de material
sobre uma super)ície, 5isando a )ormação de re5estimentos com características
especiais como re5estimento duro contra desgaste ou mesmo a recuperação de
peças desgastadas'
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Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a 22
6 Pr(*e11(1 'e S(.'&4e, 3&r& A3.i*&/0( 'e Ree1%i,e$%(1 D2r(1
.a aplicação de re5estimentos super)iciais em materiais de grandes
dimensHes empregados na ind7stria são utili@ados processos de soldagem com
)ontes de energia a arco el9trico, que tamb9m são citados na literatura inglesa como
hardfacin! FG&EG*&]U &$1E, :T>' Estes processos apresentam altas taas
de deposição, alta e)iciCncia, entre outras características particulares FM&0#E8,
=>>=' *s processos mais utili@ados para a deposição de re5estimentos duros são(
soldagem a arco com eletrodos re5estidos F8M - 'hielded *etal Arc +eldin! ,
soldagem a arco submerso F8 - 'ubmer!ed Arc +eldin! , soldagem a arco com
arame sólido nu alimentado continuamente ou M+GVMG FGM /as *etal Arc
+eldin! e soldagem com arame tubular F%" 0lu" Cored Arc +eldin!
F8"*$$+U P*.*M&EB, =>>T FM&0#E8, =>>= FM"/D*, :S' Entretanto,
o processo de deposição com arame tubular possui características que di)erenciam
de outros processos a arco el9trico como os ingredientes do )luo inseridos
internamente no arame F1+MU %E&&&E8+, =>>;' Por isso ser4 mais detalhado
nos próimos itens'
6# Pr(*e11( 'e S(.'&4e, *(, Ar&,e1 T252.&re1
* processo de soldagem com arame tubular consiste na )ormação do
arco el9trico entre um tubo met4lico Farame-eletrodo alimentado continuamente e a
peça' * tubo met4lico 9 preenchido por um )luo que pode )ormar reaçHes
metal7rgicas durante a soldagem F8, :: '
Eistem duas 5ariaçHes b4sicas do processo arame tubular( uma em que
toda a proteção necess4ria 9 dada pelo próprio )luo contido no eletrodo, chamado
de arame autoprotegidoU outra em que a proteção 9 complementada por um g4s,geralmente o "*=, chamado de processo protegido por g4s eterno FME]E&, :?'
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Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a 2%
* processo de soldagem com arame tubular se assemelha à soldagem
com eletrodos re5estidos, pois apresenta 5antagens como alto )ator de trabalho, alta
taa de deposição, alto rendimento' l9m disso, tem algumas das 5antagens
apresentada na soldagem com eletrodos re5estidos tais como alta 5ersatilidade,
possibilidade de a3ustes da composição química do cordão de solda e )acilidade de
operação em campo F8, ::'
8egundo M"/D* F:S, a taa de deposição do processo de
soldagem com arame tubular 9 ele5ada' "omparando com o processo de soldagem
com eletrodo re5estido a mesma 9 cerca de duas 5e@es maior na posição 5ertical eseis 5e@es na plana hori@ontal, alcançando at9 :: KgVh' De acordo com
&"&E.8E et al. F=>>S, o tempo de soldagem para um quilImetro de tubulação
de aço carbono 9 de aproimadamente :;O horas com o processo soldagem com
eletrodo re5estido, :=T horas com o processo de soldagem M+GVMG e ::= horas
com o processo de soldagem com arame tubular, para tubos com =ON mm F:>R de
dimetro nominal e ,O mm de espessura'
Di5ersos trabalhos )oram desen5ol5idos em relação à con)ecção de
re5estimentos utili@ando arames tubulares, para melhorar a resistCncia ao desgaste
abrasi5o de componentes mecnicos' Deste modo são a5aliadas as características
do processo de deposição em relação à qualidade dos re5estimentos, melhorando a
resistCncia ao desgaste abrasi5o'
Por eemplo, "*&*.D* et al. F=>> a5aliaram a resistCncia ao
desgaste abrasi5o de quatro di)erentes ligas depositadas atra59s de dois tipos deprocessos de soldagem( eletrodo re5estido e arame tubular, com o ob3eti5o de
determinar a resistCncia ao desgaste abrasi5o atra59s da perda de massa dos
re5estimentos utili@ando o equipamento brasImetro Q&oda de orrachaR' *s
autores 5eri)icaram que a perda de massa dos re5estimentos depositados pelo
processo de soldagem com os arames tubulares )oi menor em relação ao processo
de soldagem com eletrodo re5estido' Por outro lado, 1+M e %E&&&E8+ F=>:>
encontraram resultados semelhantes entre os processos de soldagem com arame
tubular e eletrodo re5estido com as ligas de %e-"r-" e com adição .b e $i'
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Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a 2&
6#6"E2i3&,e$%(1 '( Pr(*e11( S(.'&4e, *(, Ar&,e1 T252.&re1
8egundo a 8ociedade mericana de 8oldagem - 8 F8, ::, o
processo de soldagem com arames tubulares utili@a sistemas da soldagem
semiautom4tica ou mecani@ada'
* equipamento b4sico, mostrado na %igura =':, para a soldagem inclui
)onte de alimentação, sistema da alimentação de arame e pistola de soldagem'
0uando o processo necessita de proteção gasosa 9 utili@ado um equipamento
auiliar de alimentação do g4s de proteção contendo cilindro de g4s, reguladores,
mangueiras e um dispositi5o de liberação do g4s acionado pelo gatilho no punho da
tocha de soldagem'
Fi42r& 6"8 E2i3&,e$%( 1e,i-&2%(,%i*( 3&r& 1(.'&4e, *(, &r&,e1 %252.&re16" *&5( 'e 1(.'& $e4&%i( re9ri4er&/0( '& %(*7& e$%r&'& # 41 'e3r(%e/0( 4&%i.7( '& %(*7& @ re9ri4er&/0( '& %(*7& re%(r$( *($'2K%e '(&r&,e > 41 'e 3r(%e/0( i$'( '( *i.i$'r( 1&K'& 'e 42& 'e re9ri4er&/0( e$%r&'& 'e 42& 'e re9ri4er&/0( "! e$%r&'& 'e V CA "" *&5( 'e 1(.'&
3(1i%i( " *($e+0( 3&r& & 9($%e 3ri,ri& !#!! V6F($%e8 A'&3%&'( 'e FORTES e VA !!@6
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Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a 2'
Este equipamento 9 semelhante ao usado na soldagem soldagem a arco
com arame sólido nu alimentado continuamente, especialmente aquele que utili@a
g4s de proteção' 8egundo ME]E& F:?, M"/D* F:S e M&0#E8 F=>>=,
arames com dimetros at9 =,N mm geralmente são utili@ados com uma )onte que
possui cur5a característica tensão constante Fplana e um alimentador de arame
com 5elocidade constante'
)onte de alimentação tensão constante )ornece corrente su)iciente para
manter um arco na tensão que 9 pr9-a3ustada na )onte de alimentação' #ma
mudança na 5elocidade de alimentação do arame, condu@ a uma 5ariação nacorrente de soldagem, a qual permite a estabilidade do arco sem nenhum
equipamento adicional FM&0#E8, =>>=' Portanto, a3ustando-se a 5elocidade de
alimentação do arame eletrodo obt9m-se maior ou menor 5alor da corrente m9dia de
soldagem, considerando ainda a compatibilidade da tensão de operação para a
estabilidade do processo FME]E&, :?'
* sistema de alimentação de arame 9 composto por roletes tracionados
que impulsionam o arame para dentro da tocha na direção do bico de contato
atra59s de um condutor FM&0#E8, =>>= F8"*$$+U P*.*M&EB, =>>T' De
acordo com a ME]E& F:?, os arames autoprotegido são de)ormados )acilmente
pela pressão ecessi5a dos rolos de alimentação, neste caso utili@a-se rolos de
alimentação serrilhados'
8egundo M&0#E8 F=>>= pode ser usado uma tocha mais simples na
soldagem com arames do tipo autoprotegido, 34 que neste caso não 9 necess4rio ouso de g4s de proteção'
6#6C.&11i9i*&/0( '(1 Ar&,e1 T252.&re1
Para atender às necessidades das ind7strias melhorando suacompetiti5idade, atra59s do aumento da produti5idade e da redução de custos,
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Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a 2
)oram desen5ol5idos arames tubulares combinando as melhores características da
soldagem com eletrodo re5estido e M+GVMG'
*s arames tubulares tem como proteção do arco e do cordão de solda
um )luo de material contido dentro do arame, e ainda pode ser suplementada por
um )luo de g4s )ornecido por uma )onte eterna FM&0#E8, =>>=' Esse )luo do
arame pode )ornecer uma proteção gasosa para o arco e poça de )usão al9m de
melhorar as propriedades do material, chamado de arame autoprotegido
FQ&nnershield R' *utra opção 9 o uso de armes tubulares que necessitam de proteção
gasosa, que são denominados arames tubulares com g4s de proteção eternaFQualshield R'
utili@ação de arames tubulares em re5estimentos de moinhos, dentes
de engrenagens, bordas de caçambas, p4s carregadeiras, dentre outros, necessitam
de boa resistCncia ao impacto e abrasão' 8egundo o )abricante FE8, =>::,
arames tubulares autoprotegido para re5estimento duro depositam atra59s da
soldagem uma liga de %e-"r-" )ormando carbonetos de $itnio em matri@
martensítica, que são indicados para estas aplicaçHes' Estes arames são
comercialmente disponí5eis em carret9is de :=,O Kg com dimetro de :,S> mm e
bobinas de =O Kg com dimetro de =,N> mm, utili@ando como parmetros de trabalho
uma gama de tensão de =S-=T B e corrente :T> =T> para arames com :,S> mm
e =N ?> B e =T> N>> para arames com =,N> mm de dimetro'
*s consumí5eis para re5estimento duro utili@ados neste trabalho são
classi)icados de acordo com a norma D+. TOOO, por eemplo M%-S-G%-OO-GP,especi)icados nas $abela =': at9 $abela ='O'
$abela =': representa em qual processo de soldagem se aplicam os
consumí5eis, de acordo com a norma D+. TOOO, na especi)icação do arame
consumí5el atra59s da primeira descrição na classi)icação'
$abela ='= representa o tipo de metal de adição, de acordo com a
norma D+. TOOO, na especi)icação do arame consumí5el atra59s da segunda
descrição na classi)icação'
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Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a 27
T&5e.& 6" - Re3re1e$%&/0( '( 3r(*e11( 'e 1(.'&4e,6
E+e,3.( Si4.& Pr(*e11( 'e S(.'&4e,
G 8oldagem *iacetilCnica
E 8oldagem manual ao arco el9trico com eletrodo re5estidos
M% MF 8oldagem ao arco el9trico utili@ando-se arames tubulares
TIG 8oldagem ao arco el9trico com eletrodo não consumí5el de $ungstCnio
MSG 8oldagem ao arco el9trico com proteção gasosa
UP 8oldagem ao arco submerso
F($%e8 ESAB !""6
T&5e.& 6 - Re3re1e$%&/0( '( %i3( 'e ,e%&. 'e &'i/0(6
E+e,3.( Si4.& Ti3( 'e Me%&. 'e A'i/0(
" .ão ligado com >,N" ou baia liga com at9 >,N" e at9 um m4imode O dos elementos de liga "r, Mn, .i no total'
.ão ligado com at9 ou mais de >,N" ou baia liga com mais de >,N"e at9 um m4imo de O dos elementos de liga "r, Mn, Mo, .i no total'
# 1igado com as propriedades dos aços de trabalho à quente'
1igado, com as propriedades dos aços r4pidos'
@ 1igados, com mais de O"r, com um baio teor de " Fat9 mais oumenos >,='
S 1igados, com mais de O"r, com um teor maior de " Fat9 mais oumenos >,= a =,>'
> Martensíticos ao Mn com :: a :TMn, mais de >,O" e at9 ?.i'
usteníticos "r-.i-Mn
ços "r-.i Fresistente à oidação, 4cidos e calor
"! "om um alto teor de " e alto teor de "r e sem agentes adicionais)ormadores de carbonetos
! A base de "o, ligados a "r-, com ou sem .i e Mo'
" A base de carbonetos Fsinteti@ado, )undido ou tubular'
A base de .i, ligado ao "r, ligado ao "r-'
# A base de .i, ligado ao Mo, com ou sem "r'
#! A base de "u, ligado ao 8n
#" A base de "u, ligado ao l'
# A base de "u, ligado ao .i'
F($%e8 ESAB !""6
8/17/2019 AVALIAÇÃO DA PERDA DE MASSA DE REVESTIMENTO DURO DEPOSITDADO POR SOLDAGEM COM ARAME TUBULAR …
28/122
Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a 28
$abela ='? representa o m9todo de produção dos consumí5eis, de
acordo com a norma D+. TOOO, na especi)icação do arame consumí5el atra59s da
terceira descrição na classi)icação'
T&5e.& 6# - Re3re1e$%&/0( '( ,%('( 'e 3r('2/0( '(1 &r&,e1 *($12,Kei16
E+e,3.( Si4.& M%('( 'e Pr('2/0(
G: 1aminado
GO %undido
G% G Etrudado
GS 8interi@ado
GF $ubular
UM &e5estido
F($%e8 ESAB !""6
$abela ='N representa a )aia de dure@a apresentada pelos consumí5eis
aplicados, de acordo com a norma D+. TOOO, na especi)icação do arame consumí5el
atra59s da quarta descrição na classi)icação'
T&5e.& 6 - Re3re1e$%&/0( '& 9&i+& 'e '2re& &3re1e$%&'& 3e.(1 *($12,Kei1 &3.i*&'(16
E+e,3.( NKe. 'e D2re& F&i+& 'e D2re&
"@! :=O / :;O
!! :;O / ==O
@! ==O / =;O
#!! =;O / ?=O
#@! ?=O / ?;O
!! ?;O / N=O@! :=O / :;>
@!! NO> / O?>
! ?; /&" N=
@ N= /&" N;
@! N; /&" O=
OO @@ O= /&" O;
! O; /&" S=
@ S= /&" S;
>! /&" ST
F($%e8 ESAB !""6
8/17/2019 AVALIAÇÃO DA PERDA DE MASSA DE REVESTIMENTO DURO DEPOSITDADO POR SOLDAGEM COM ARAME TUBULAR …
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Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a 29
$abela ='O representa propriedades dos consumí5eis aplicados, de
acordo com a norma D+. TOOO, na especi)icação do arame consumí5el atra59s da
quinta descrição na classi)icação'
T&5e.& 6@ - Re3re1e$%&/0( '&1 3r(3rie'&'e1 '( ,e%&. 'e &'i/0(6
E+e,3.( Si4.& Pr(3rie'&'e1 '( Me%&. 'e A'i/0(
C &esistCncia a corrosão
G &esistente ao desgaste abrasi5o
= "apa@ de endurecer em trabalho
N .ão magneti@45el
GP P &esistente ao impacto
R &esistente a )ormação de carepa
S /abilidade de corte Faços r4pidos, etc
T $ão resistente a altas temperaturas quanto os aços )erramenta para
trabalho a quente
&esistente ao calor Fnão )ormadores de carepa, para temperaturasacima de S>>"
F($%e8 ESAB !""6
6#6#E$er4i& 'e S(.'&4e,
energia de soldagem FEF
8/17/2019 AVALIAÇÃO DA PERDA DE MASSA DE REVESTIMENTO DURO DEPOSITDADO POR SOLDAGEM COM ARAME TUBULAR …
30/122
Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a %0
Energia de 8oldagem n ' B ' + v
Eq' =':
energia de soldagem 9 um )ator de grande importncia, pois tem
in)luCncia nos 5alores de mor)ologia dos cordHes, na microestrutura, na diluição, na
dure@a e na perda de massa dos re5estimentos depositados'
corrente de soldagem 9 diretamente proporcional e a principal
respons45el pela mudança na mor)ologia atra59s da penetração do cordão de solda
FM"/D*, :S'
Estudos reali@ados por M*/M$ et al. F=>:= mostraram a in)luCncia da
tensão, corrente e 5elocidade de soldagem na penetração e microestrutura de
re5estimentos aplicados por soldagem com arame tubular' .os resultados
mostrados na %igura ='= obser5a-se que a penetração do cordão de solda )oi mais
in)luenciada pela corrente de soldagem, os parmetros 5elocidade de soldagem e
tensão apresentaram pouca in)luCncia na penetração do cordão de solda'
Fi42r& 68 E9ei%( '(1 3&r,e%r(1 '& e$er4i& 'e 1(.'&4e, $& 3e$e%r&/0( 'e *(r'e1 'e 1(.'&6F($%e8 A'&3%&'( 'e MOHAMAT et al !"6
8/17/2019 AVALIAÇÃO DA PERDA DE MASSA DE REVESTIMENTO DURO DEPOSITDADO POR SOLDAGEM COM ARAME TUBULAR …
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Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a %1
Eperimentos reali@ados por ^... e M#G. F=>>S, otimi@ando
combinaçHes dos parmetros do processo de soldagem com arame tubular,
a5aliaram os e)eitos da corrente de soldagem quanto a diluição, penetração, re)orço
e largura do cordão' *s resultados podem ser obser5ados na %igura ='? que mostra
o e)eito do aumento da corrente de soldagem utili@ando os parmetros( distncia
bico de contato - peça FD"P de =S mm, ngulo da tocha de :> e 5elocidade de
soldagem de S,SS mmVs' Percebe-se que h4 um aumento proporcional na inclinação
da reta entre penetração e re)orço, e consequentemente um aumento na diluição'
largura do cordão de solda )oi o )ator mais in)luenciado pelo aumento do parmetro
corrente de soldagem'
Esses resultados )oram con)irmados por P1.+ e M#G. F=>>;que estudaram o e)eito da corrente e da 5elocidade de soldagem na penetração do
Fi42r& 6#8 E9ei%( '& *(rre$%e 'e 1(.'&4e, 2&$%( & 'i.2i/0( re9(r/( 3e$e%r&/0( e .&r42r& '(*(r'0( 'e 1(.'&6
F($%e8 A'&3%&'( 'e =ANNAN e MURUGAN !!6
8/17/2019 AVALIAÇÃO DA PERDA DE MASSA DE REVESTIMENTO DURO DEPOSITDADO POR SOLDAGEM COM ARAME TUBULAR …
32/122
Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a %2
cordão de solda' *s autores perceberam que a penetração diminui com o aumento
da 5elocidade de soldagem para todos os ní5eis de corrente at9 =?> , para
correntes acima deste 5alor a penetração não apresenta di)erenças signi)icati5as,
pois, segundo os autores, a poça de )usão não amortece o arco em correntes mais
ele5adas'
#m dos parmetros que a)etam a tensão de soldagem 9 a 5ariação da
distncia bico de contato peça F+.E& et al., := tendo in)luCncia na
mor)ologia do cordão de solda' Ele5ados 5alores de D"P podem minimi@ar a
e)iciCncia da proteção gasosa e baios 5alores de D"P causam penetraçãopro)unda, altos re)orços e cordHes estreitos de5ido ao e)eito da 5ariação da distncia
entre o bico de contato e a peça promo5em uma 5ariação da tensão de soldagem'
Estudos reali@ados por ^... e M#G. F=>>S mostraram a
in)luCncia da D"P na mor)ologia dos cordHes de solda, como pode ser 5isto na
%igura ='N'
Fi42r& 68 E9ei%( '& 'i1%$*i& e$%re ( 5i*( 'e *($%&%( e & 3e/& $& 4e(,e%ri& '( *(r'0(6F($%e8 A'&3%&'( 'e =ANNAN e MURUGAN !!6
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Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a %%
*bser5ando os resultados, percebe-se um aumento uni)orme nos 5alores
de largura e re)orço dos cordHes de solda, e uma redução da penetração quando se
aumenta a D"P' Estes resultados apresentam importante 5ariação no percentual
de diluição dos cordHes de solda, pois diminuindo a penetração e aumentando o
re)orço ocorre a redução do percentual de diluição'
8egundo os autores, o aumento na largura se d4 de5ido ao aumento da
4rea do arco na super)ície da solda' * aumento no re)orço 9 resultante de um
mesmo 5olume de material depositado com a diminuição da diluição, penetração e
aumento da largura do cordão' * aumento da D"P aumenta a resistCncia docircuito atra59s do e)eito 2oule, que aumenta a energia em )orma de calor para o
arame, diminuindo assim a corrente de solagem' De5ido ao aumento da tensão de
soldagem pelo aumento da D"P a penetração do arco 9 redu@ida e,
consequentemente, redu@ a diluição do cordão de solda F^...U M#G.,
=>>S'
^#M& e 8//+ F=>:: a5aliaram a in)luCncia de trCs di)erentes ní5eis
de energia de soldagem F=,OS? K>O a5aliaram o e)eito da energia de soldagem nadiluição, dure@a e perda de 5olume Fdesgaste abrasi5o reali@ado por brasImetro
&oda de orracha de re5estimentos duros depositados com eletrodo re5estido de
liga %e-"r-" em camada 7nica sobre um substrato de aço estrutural 8$M -?S' *s
autores relatam que hou5e um aumento na diluição e uma redução na dure@a do
re5estimento com o aumento da energia de soldagem, como pode ser 5isto na
%igura ='S' consequCncia do aumento da perda de massa )oi o resultado da
redução na dure@a de5ido ao aumento da diluição no re5estimento'
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Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a %&
Fi42r& 68 E9ei%( '& e$er4i& 'e 1(.'&4e, $& '2re& 'i.2i/0( e 3er'& 'e (.2,e 'eree1%i,e$%( '2r( FeCrC6
F($%e8 RIBEIRO et al 6 !!@6
Fi42r& 6@8 E9ei%( '& e$er4i& 'e 1(.'&4e, $& ,i*r('2re& '( *(r'0( 'e 1(.'&6F($%e8 A'&3%&'( 'e =UMAR e SHAHI !""
8/17/2019 AVALIAÇÃO DA PERDA DE MASSA DE REVESTIMENTO DURO DEPOSITDADO POR SOLDAGEM COM ARAME TUBULAR …
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Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a %'
6#6G1 'e Pr(%e/0(
.a soldagem a arco com eletrodo consumí5el o metal de adição )undido 9
trans)erido para poça de )usão, aquecido a temperaturas muito ele5adas
necessitando de uma proteção contra os gases da atmos)era' .as regiHes
superaquecidas ocorre uma interação do metal )undido com os gases e escórias
presentes na região do arco FM&0#E8, =>>='
atmos)era de proteção usada na soldagem com arames tubulares pode
ser )ormada por alguns tipos de gases, sendo os mais comuns "* = e misturas com
"*= e r podendo ser aplicado em di)erentes proporçHes de misturas' * tipo de g4s
de proteção in)luencia em 54rios aspectos na soldagem, como modo de
trans)erCncia met4lica, )ormato do arco, geometria do cordão de solda,
microestrutura e dure@a' F8, ::'
.a soldagem utili@ando o g4s de proteção "*=, o g4s pode in)luenciar
nas características dos cordHes como mor)ologia, dure@a e percentual de "arbono'
"&D*8* et al. F=>>? em seus eperimentos aplicaram re5estimentos com quatro
camadas utili@ando dois tipos de arames EN:>.iMo e E?>1$: para 5eri)icar a
in)luCncia da composição do g4s de proteção' * teor de "arbono das trCs
composiçHes de g4s utili@adas para o arame EN:>.iMo )oi( >,>?: Fr-T "*=,
>,>T: Fr-=> "*= e >,:N: F"*= puroU o mesmo comportamento aconteceu
para o arame E?>1$:( >,>NO Fr-T "*=, >,>?S Fr-=> "*
= e >,>S F"*
=puro' 8egundo os autores, a 5ariação do teor de " mostrou-se dependente do g4s
de proteção utili@ado' *s maiores teores de "arbono ocorreram nas amostras
soldadas com "*= puro para ambos os arames' Estes resultados apontam para a
tendCncia de incorporação de "arbono no metal de solda quando são utili@ados
gases de proteção com maiores teores de "*='
Em estudos reali@ados por 8$&1+.G et al. F=>:: a5aliou-se os e)eitos
do algumas 5ari4reis do processo, inclusi5e do g4s "*=, nas características do
cordão como mor)ologia, microestrutura e dure@a' *bser5ou-se que com o aumento
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Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a %
do percentual de "*= hou5e 5ariação na mor)ologia principalmente na largura do
cordão de solda e na )ormação de uma microestrutura mais grosseira e de menordure@a'
^$/E&8. et al. F=>:? reali@aram trabalhos utili@ando arame tubular
?:S1$ para soldar metal de base +8+ ?:S1, para analisar a in)luCncia do percentual
de "*= no g4s de proteção' *s autores 5eri)icaram que com o aumento do
percentual de "*= no g4s de proteção ocorre redução no percentual de )errita, esse
comportamento pode ser eplicado pela presença de "arbono que 9 um
estabili@ador da austenita' .este caso a 4rea da austenita aumenta e redu@ o
percentual de )errita com o incremento no percentual de "*= no g4s de proteção e
que, segundo os autores, desacelera a taa de solidi)icação' redução no dure@a
atra59s do aumento do percentual de "*= pode estar associado como a redução do
percentual de )errita' *s 5alores de dure@a são apresentados na %igura =';'
Fi42r& 6>8 V&.(re1 'e Mi*r('2re& '(1 *(r'e1 'e 1(.'& &ri&$'( ( 41 'e 3r(%e/0(6F($%e8 =ATHERASAN et al !"#6
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Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a %7
6#[email protected]/0( '(1 C(r'e1 'e S(.'&
Q.a soldagem por )usão chama-se diluição a parcela de metal de base
que entra na composição da @ona )undida Fmetal de solda F8, ::R' *
percentual de diluição 9 medido pela porcentagem do metal de base no cordão de
solda e pode ser calculado da seguinte equação ='=(
Diluição Y4rea
Z :>> YZ4reas f Eq' ='=
.a deposição de re5estimentos duros 9 dese345el baia diluição para que
a composição química e as propriedades do depósito de solda se3am minimamente
in)luenciadas pelas propriedades do metal de base, geralmente in)eriores quanto ao
requisito de resistCncia ao desgaste F1+M et al., =>>; F&+E+&* et al ', =>>O'
%igura ='T est4 representando as 4reas F4rea de re)orço do cordão de
solda e F4rea de penetração do cordão de solda utili@adas para o c4lculo do
percentual de diluição, al9m de indicar o que 9 penetração, re)orço e largura do
cordão de solda'
Fi42r& 68 Re3re1e$%& &1 re&1 A re9(r/( e B 3e$e%r&/0( 3&r& ( *.*2.( '& 'i.2i/0(6F($%e8 COLAÇO et al !"6
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Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a %8
^... e M#G. F=>>S estudaram a interação entre a corrente e a
5elocidade de soldagem no percentual de diluição de cordHes de solda utili@ando
processo de soldagem com arame tubular, os resultados podem ser 5istos na %igura
='' Beri)ica-se que com o aumento da corrente obtCm-se maiores percentuais de
diluição de5ido ao aumento da energia de soldagem' Por9m para altas 5elocidades
de soldagem, o percentual de diluição deia de aumentar porque a energia de
soldagem empregada 9 menor'
.a deposição de re5estimentos, o consumí5el 9 quase sempre de
composição di)erente do metal de base e os elementos de liga presentes são bem
balanceados para garantir o e)eito dese3ado' * aço ao "arbono 9 normalmente
utili@ado como metal base, cu3o elemento em abundncia 9 o %erro, se hou5er
diluição ele5ada do metal de base serão pre3udicadas as características dore5estimento'
Fi42r& 68 E9ei%( '& i$%er&/0( e$%re & *(rre$%e e e.(*i'&'e 'e 1(.'&4e,6F($%e8 =ANNAN e MURUGAN !!6
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Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a %9
"om relação a resistCncia ao desgaste abrasi5o, segundo eperimentos
reali@ados por &+E+&* F=>>N, obser5ou-se que o aumento da corrente de
soldagem resulta em um aumento da perda de 5olume de5ido ao aumento na
diluição, com isso propicia a )ormação de microestruturas com baia )ração
5olum9trica de carbonetos'
6 De14&1%e A5r&1i(
*s principais tipos de desgaste e os mais encontrados nos setores da
ind7stria )oram classi)icados de acordo com E]&E F:;T como desgaste abrasi5o,
encontrado em O> dos casos, :O são desgaste adesi5o, T erosi5o, T )ricção
e O químico'
De acordo com a 8$M GN> F8$M, =>>:, o desgaste abrasi5o 9
de)inido como Qa perda progressi5a de massa resultante da interação entrepartículas ou aspere@as duras que são )orçadas contra uma super)ície, ao longo da
qual se mo5emR' tra59s desta de)inição eistem duas situaçHes que originam
di)erentes terminologias para o desgaste abrasi5o sendo classi)icados como abrasão
a dois-corpos e abrasão a trCs-corpos'
De)ine-se a abrasão a dois-corpos F%igura =':> a como o sistema no qual
as partículas, aspere@as ou protuberncias duras estão rigidamente )ias no
segundo corpo ou contra-corpo, )a@endo com que penetrem e causem riscos no
primeiro corpo F/#$"/+.G8, := FP+.$DE, =>>=' de)inição para
interpretação usual de abrasão a trCs-corpos F%igura =':> b 9 dada como o sistema
no qual os abrasi5os estão li5res para rolarem F/#$"/+.G8, := FP+.$DE,
=>>=' Pode-se obser5ar na %igura =':> o esquema do sistema tribológico'
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Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a &0
*utra classi)icação pode ser usada para descre5er o desgaste abrasi5o
considerando as tensHes en5ol5idas no processo, sendo o desgaste abrasi5o por
baia tensão e alta tensão' Para di)erenciar esta classi)icação de5e-se considerar se
a de)ormação das partículas )or ecedido at9 que se3am )raturadas, então 9
considerado como desgaste abrasi5o de alta tensão' .o caso das partículas
permanecerem intactas sem de)ormação considera-se desgaste abrasi5o de baia
tensão F/#$"/+.G8, :='
G$E8 F:T )a@ uma crítica em relação ao desgaste abrasi5o com aclassi)icação dois e trCs-corpos, usando ensaio roda de borracha, teste padroni@ado
pela 8$M GSO F8$M, =>>:, pois 9 classi)icado como desgaste abrasi5o a trCs-
corpos, por9m eiste a possibilidade dos abrasi5os incrustarem na roda de borracha
adquirindo uma con)iguração a dois-corpos'
De acordo com G$E8 F:T, de5ido a )alta de uni)ormidade na
abordagem da classi)icação, sugere-se que o desgaste abrasi5o pode ser
subdi5idido em trCs regimes de gra5idade( moderado, se5ero e etremo' 8endo queas 5ari45eis que de)iniriam esta classi)icação seriam( tamanho, angulosidade,
restrição ao mo5imento dos abrasi5os e os ní5eis de tensão aplicada' .a $abela ='S
9 mostrada a proposta de classi)icação de se5eridade para o desgase abrasi5o'
$&EX*. et al. 3 : sugeriram que os termos abrasão por riscamento,
partículas )ias FgroJing Jear e abrasão por rolamento, partículas em mo5imento
Frolling Jear, se3am usados como nomenclatura para classi)icação de abrasão a
dois ou a trCs-corpos, com 5ista ao tipo de mor)ologia obser5ada nas super)ícies
desgastadas'
Fi42r& 6"!8 E12e,& '( 1i1%e,& %ri5(.4i*( & &5r&10( & '(i1-*(r3(1 e 5 & %r1-*(r3(16F($%e8 HUTCHINGS "6
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Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a &1
T&5e.& 6 - Pr(3(1%& 'e *.&11i9i*&/0( 'e 1eeri'&'e 3&r& 'e14&1%e &5r&1i(6
Si%2&/0( %K3i*&
M('( 'e 'e14&1%e &5r&1i(
M('er&'( Seer( E+%re,(
T&,&$7( '& 3&r%K*2.& Pequena M9dia Grande
Re1%ri/0( &(,(i,e$%(
1i5reParcialmente restringida
pela contra )ace%ortementeconstringida
Ge(,e%ri& '& 3&r%K*2.& rredondado nguloso nguloso
Te$10( 'e *($%&%(aia +nsu)iciente
para )raturar aspartículas
Moderada 8u)iciente para)raturar as partículas
Muito alta "ausade)ormação
macroscópica
Me*&$i1,(1 '(,i$&$%e Microssulcamento Micro corte Micro corte
Ter,(1 e2i&.e$%e1
- brasão baia tensão-brasão porriscamento
- aia tensão a trCs-corpos
-brasão a alta tensão-brasão por moagem
-lta tensão a trCs-corpos-aia tensão a dois-
corpos'
-brasão porgoi5adura
-lta tensão a dois-corpos
F($%e8 GATES "6
66"Me*&$i1,( 'e De14&1%e A5r&1i(
De acordo com /#$"/+.G8 F:=, os mecanismos de desgaste
abrasi5o podem ser controlados por de)ormação pl4stica eVou controlados por )ratura
)r4gil, que podem ocorrer separadamente ou em con3unto, mesmo em materiais
con5encionalmente considerados como )r4geis'
.o mecanismo de desgaste abrasi5o controlado por de)ormação pl4stica
ocorrem e5entos que podem remo5er ou não materiais da super)ície F/#$"/+.G8,
:=' * e5ento onde não ocorre remoção de material da super)ície 9 chamado de
microssulcamento que 9 caracteri@ado por deslocar o material por de)ormação
pl4stica para as bordas dos sulcos'
.a %igura ='::, pode se 5er a )ormação de sulcos causados por
de)ormação pl4stica sem remoção de material'
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Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a &2
* caso mais etremo de microssulcamento 9 caracteri@ado quando ocorre
a sucessão de e5entos sob ação do mecanismo de microssulcamento' Esse
)enImeno resulta na perda de massa pela geração de ca5acos de5ido ao ac7mulo
sucessi5o de danos na super)ície de desgaste' .a %igura =':=, pode-se 5eri)icar o
ac7mulo de material deslocado por de)ormação pl4stica para a )rente da partícula
abrasi5a, este )enImeno 9 chamado de microssulcamento com )ormação de proa'
Fi42r& 6"8 Mi*r(112.*&,e$%( *(, 9(r,&/0( 'e 3r(& 3e.( &*,2.( 'e ,&%eri&. 'e1.(*&'( 3(r'e9(r,&/0( 3.1%i*& 3&r& & 9re$%e '& 3&r%K*2.& &5r&1i&6
F($%e8 TWLCA= e OREGON "6
Fi42r& 6""8 Mi*r(112.*&,e$%( - 12.*(1 9(r,&'(1 3(r 'e9(r,&/0( 3.1%i*& 1e, re,(/0( 'e,&%eri&.6
F($%e8 TWLCA= e OREGON "6
8/17/2019 AVALIAÇÃO DA PERDA DE MASSA DE REVESTIMENTO DURO DEPOSITDADO POR SOLDAGEM COM ARAME TUBULAR …
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Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a &%
* microcorte ou microriscamento 9 caracteri@ado pela remoção de
material em um processo controlado por de)ormação pl4stica' "aracteri@ado pelas
se5eras condiçHes de desgaste, como o alto ngulo de ataque das partículas
abrasi5as e altas tensHes atuantes entre partícula e super)ície, promo5e um )luo de
material à )rente dessas partículas, que se destacam )ormando ca5acos, mostrado
na %igura =':?'
6@ De14&1%e 'e Ree1%i,e$%(1 D2r(1 A3.i*&'(1 *(, Ar&,e %252.&r
6@6" I$9.2$*i& '( N,er( 'e C&,&'&1 'e Ree1%i,e$%(1
"amadas de re5estimento são caracteri@adas pela deposição de cordHes
de solda com alguma sobreposição, )ormando uma cobertura de material com
características di)erentes do material de base' "omo 34 )oi obser5ado quando )alado
sobre percentual de diluição, não 9 interessante para a aplicação de re5estimentos
Fi42r& 6"#8 Mi*r(*(r%e *(, 9(r,&/0( 'e *&&*( 3e.( &*,2.( 'e ,&%eri&. 'e1.(*&'( 3(r'e9(r,&/0( 3.1%i*& 3&r& & 9re$%e '& 3&r%K*2.& &5r&1i&6
F($%e8 TWLCA= e OREGON "6
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Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a &&
resistente a abrasão a mistura entre o metal de base com o material depositado,
pois pode alterar características dese3adas no re5estimento'
Então, segundo 8EB+11 et al. F=>>N, para minimi@ar o e)eito da diluição
na microestrutura do depósito 9 aconselh45el a deposição de pelo menos duas
camadas de re5estimento para melhorar a resistCncia ao desgaste abrasi5o' *s
autores a5aliaram a resistCncia ao desgaste abrasi5o por roda de borracha de cinco
di)erentes tipos de re5estimentos duros e 5eri)icaram que os melhores resultados
)oram obtidos em re5estimentos depositados em segunda camada com arames ricos
em "romo e $ungstCnio com percentual de "arbono acima de N'
Estes resultados corroboram os de &+E+&* F=>>N, onde obser5ou-se
que a perda de massa dos re5estimentos em camada 7nica 9 maior do que quando
depositada a segunda camada, e são mais acentuados com o aumento da corrente
de soldagem a partir de :N> , como pode ser 5isto na %igura =':N'
Fi42r& 6"8 V&.(re1 'e 'e14&1%e 3&r& ree1%i,e$%(1 *(, 2,& e '2&1 *&,&'&16F($%e8 RIBEIRO !!6
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Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a &'
Este comportamento tamb9m 9 obser5ado por "*&*.D* et al. F=>>
em re5estimentos contendo %e-"r-", 5ariando o percentual de $itnio na
composição do material depositado em uma e trCs camadas de re5estimento'
Beri)icou-se a importncia da minimi@ação do e)eito da diluição, al9m do e)eito da
composição química na microestrutura do re5estimento' *s re5estimentos
depositados com trCs camadas apresentaram menor perda de masa tanto para o
arame QR como para QR, como pode ser 5isto na %igura =':O' "ontudo o arame QR,
que apresentou maior percentual de $itnio, )oi mais resistente ao desgaste
abrasi5o'
6@6Mi*r(e1%r2%2r& 'e Ree1%i,e$%(1 D2r(1 A3.i*&'(1 *(, Ar&,e T252.&r
microestrutura dos re5estimentos tem um papel importante no
desempenho em relação a resistCncia ao desgaste, principalmente a microestrutura
)ormada por )ases duras ou carbonetos duros' %atores como composição da liga e
Fi42r& 6"@8 Per'& 'e ,&11& '(1 ree1%i,e$%(1 'e 2,& e %r1 *&,&'&1 3&r& '(i1 %i3(1 'e&r&,e6
F($%e8 A'&3%&'( 'e CORONADO et al !!6
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Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a &
do tratamento t9rmico in)luenciam na )ormação de distintos tipos de carbonetos,
como M", MS", M
;"
?, M
=?"
S e "r
="
?, onde M representa um ou mais tipos de
4tomos met4licos e " "arbono F1+MU %E&&&E8+, =>>'
8egundo G&EG*&] e &$1E F:T> a)irmam que o aumento da
dure@a não necessariamente aumenta a resistCncia ao desgaste' Eemplo disso 9 a
comparação de materiais di)erentes com a mesma dure@a( um aço de construção
tratado termicamente e um re5estimento duro apresentaram perda de massa
di)erentes sendo menor para o re5estimento duro, estando este comportamento
relacionado com a microestrutura' %atores como segunda )ase dura ou carbonetosduros são preponderantes na microestrutura para a melhoria da resistCncia ao
desgaste em re5estimentos'
*utro )ator importante 9 a quantidade de "arbono no material para a
con)ecção do re5estimento' "/.G et al ' F=>> 5eri)icaram que, em re5estimentos
hipereut9ticos de %e-"r-", o percentual de "arbono in)luencia na )ração 5olum9trica
de carbonetos de materiais com o mesmo percentual de elementos )ormadores de
carbonetos' %oi 5eri)icado que materiais com maior percentual de "arbono
apresentam mais carbonetos por unidade de 4rea, por9m com tamanhos menores e
materiais com menor percentual de "arbono apresentam carbonetos prim4rios de
tamanho maior' *s re5estimentos que apresentaram maior percentual de "arbono
)oram respons45eis por apresentar maior dure@a de5ido a maior quantidade de
carbonetos de F"r,%e;"?'
perda de massa 9 in)luenciada pela microestrutura que 9 composta pordi)erentes )ases e o modo em que são arran3adas' Entre as )ases os carbonetos
duros desempenham um papel )undamental na melhoria da resistCncia ao desgaste'
8egundo X#M G/& F:T; e /#$"/+.G8 F:= o tamanho e a )ração
5olum9trica de carbonetos in)luenciam diretamente na perda de massa, de5ido ao
aumento no caminho li5re m9dio com carbonetos grandes ou )raçHes muito baias,
possibilitando que o abrasi5o penetre mais na matri@ retirando mais material, como
pode ser 5isto na %igura =':S'
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Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a &7
Pode-se perceber que con)orme aumenta o espaçamento entre os
carbonetos o abrasi5o tende a penetrar mais pro)undamente no material causando
mais perda de material, por9m se os carbonetos )orem muito pequenos o abrasi5o
ir4 simplesmente arranc4-lo da matri@' Então 9 importante con)eccionar
microestruturas de acordo com o tipo de de desgaste atuante no processo'
.G et al. F=>>O estudaram a deposição de re5estimento duro com
re)orço de carboneto de $itnio atra59s do )luo do eletrodo' *s autores 5eri)icaramque quantidade de %e$i e $i*= contida no )luo melhora as reaçHes metal7rgicas do
$i" no re5estimento, aumentando a dure@a e a resistCncia ao desgaste'
microestrutura mostrada na %igura =':; 9 )ormada por partículas es)9ricas
irregulares de carbonetos de $itnio F$i", distribuídas em uma matri@ martensítica
com austenita retida'
Fi42r& 6">8Di1%ri52i/0( 'e 3&r%K*2.&1 'e TiC $& *&,&'& 'e ree1%i,e$%( '2r(6 I,&4e$1 'e,i*r(1*(3i& & %i*& e 5 e.e%rX$i*& 'e &rre'2r&6
F($%e8 :ANG et al !!@6
Fi42r& 6"8 I.21%r&/0( '& i,3(r%$*i& '( %&,&$7( e '& 9r&/0( (.2,%ri*& '(1 *&r5($e%(16F($%e8 HUTCHINGS "
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Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a &8
s partículas de $i" oriundas do )luo interno do arame tubular são
depositadas durante a soldagem e )undidas com o calor do arco, )ormando
carbonetos prim4rios ancorados na matri@ do re5estimento' .a %igura =':T pode ser
5isto a microestrutura de um re5estimento de %e-"r-" contendo carboneto de $itnio
em uma matri@ martensítica com austenita retida'
.os resultados de 1+M e %E&&&E8+ F=>> obser5ou-se uma matri@
austenítica-martensítica bastante homogCnea em todo o 5olume de depósito, com
dure@a 5ariando de S=; a ST: /B' l9m de carbonetos prim4rios de $itnio com
dimensHes 5ariando de =O [m Fnas regiHes de inter)ace com o metal de base e :O>
[m próimos a super)ície do cordão de solda' Estes resultados con)irmam os
descritos por /#$"/+.G8 F:= e E]&E F:;T onde a matri@ martensítica
apresenta )aia de dure@a de O>> a :>:> /B e os carbonetos de $itnio apresentam
)aia de dure@a entre =N;> a ?=>> /B'
"om relação à in)luCncia da austenita, estudando ligas %e-"r-", 1EE et
al ', :S Fapud "*&&, =>>O 5eri)icaram que à medida que a )ração de austenita
aumenta na matri@, a tenacidade aumenta substancialmente enquanto que a
resistCncia ao desgaste permanece ra@oa5elmente constante, al9m de que a
Fi42r& 6"8 P&r%K*2.&1 'e C&r5($e%( Ti%$i( e, ,&%ri &21%e$K%i*&-,&r%e$1K%i*&6F($%e8 LIMA e FERRARESI !!6
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Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a &9
austenita retida causa a trans)ormação indu@ida da austenita para martensita pela
de)ormação durante o desgaste abrasi5o F$*$$E.U _+E, =>>N'
microestrutura pode ser alterada de5ido a in)luCncia do tratamento
t9rmico dos cordHes posteriormente depositados' .os eperimentos reali@ados por
1*&+E& et al. F=>>S 5eri)icou-se o e)eito do percentual de sobreposição dos
cordHes de solda em re5estimento depositado pelo processo arame tubular, quanto
a dure@a e microestrutura na região de sobreposição dos cordHes de solda'
Percebeu-se que não hou5e 5ariação na dure@a com a 5ariação da sobreposição do
cordão posterior, por9m apresentou microestrutura re)inada' s microestruturasretiradas na mesma 4rea antes e após depositar o segundo cordão são mostradas
na %igura =': Fa bainita acircular )oi trans)ormado parcialmente bainita es)eroidita,
%igura =': Fb'
"*&*.D* et al. F=>> produ@iram re5estimentos com uma e trCs
camadas depositadas pelo processo arame tubular com duas ligas 5ariando alguns
parmetros, dentre eles o teor de $i' 8egundo o autor 9 possí5el obser5ar na %igura
='=> Fa que em camada 7nica o re5estimento apresenta microestrutura de
martensita maclada e )issuras propagadas de5ido a )ragilidade da matri@ e na %igura
='=> Fb re5estimento com trCs camadas que apresenta dentritas de austenita emmatri@ eut9tica'
Fi42r& 6"8 Mi*r(e1%r2%2r& &$%e1 &5&i$i%& &*i*2.&r e &31 5 5&i$i%& e19er(i'i%& &1(5re3(1i/0( '( *(r'0( 'e 1(.'& $& ,e1,& re4i0(6
F($%e8 ALORAIER et al !!6
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Capítulo 2 Revisão Bilio!r"#i$a '0
)ormação do grão austenítico est4 associado a menor taa de
res)riamento, apesar dos resultados em terceira camada apresentarem menor
dure@a em relação à camada 7nica, possuem maior resistCncia ao desgaste
abrasi5o de5ido à propagação de trincas e )ratura nos re5estimentos depositados em
camada 7nica' .a microestrutura de re5estimento depositado em camada 7nicapode ser 5isto n7cleos de martensita en5ol5idas por austenita, isto pode acontecer
de5ido a ele5ada taa de res)riamento na primeira camada trans)ormando a
austenita em martensita causado pelo contato direto com o substrato, criando
tensHes residuais' F"*&*.D* et al., =>>'
s microestruturas mostradas na %igura ='=: são das ligas com
percentual de $i entre =,NS em Fa camada 7nica e N,SS em Fb trCs camadas de
re5estimento' s microestruturas apresentaram carbonetos )inos F:-N [m rico em$itnio distribuídos uni)ormemente em matri@ eut9tica' )ração 5olum9trica de
carbonetos apresentou :N para a primeira camada e => para a terceira camada'
Percebeu-se um aumento na resistCncia ao desgaste a abrasão com trCs camadas
de re5estimentos F"*&*.D* et al., =>>'
Estes resultados mostram que a 5ariação na quantidade de camadas de
re5estimentos depositados pelo processo arame tubular resultam na diminuição da
perda de massa de re5estimentos duros contendo $itnio' 8endo a microestrutura a
maior respons45el pelo aumento da resistCncia ao desgaste abrasi5o de5ido ao
Fi42r& 6!8 Mi*r(e1%r2%2r& 'e ree1%i,e$%( 'e3(1i%&'( *(, &r&,e %252.&r8 & *&,&'& $i*&Y
5 %r1 *&,&'&16F($%e8 CORONADO et al !!6
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