Estudo dos efeitos da pulsação ultrassônica da corrente no processo TIG sobre a geometria, microestrutura e propriedades da solda

Abstract

Com o desenvolvimento dos processos de soldagem TIG, uma nova variante surgiu e possibilitou a utilização da pulsação ultrassônica de corrente com os resultados preliminares bastante promissores. O objetivo deste trabalho foi estudar os efeitos da pulsação de corrente em frequências ultrassônicas no processo TIG, sobre a geometria, microestrutura e propriedades da solda, incluindo a zona fundida (ZF) e a zona afetada pelo calor (ZAC). Na literatura científica são descritos vários métodos de utilização de energia ultrassônica. Os efeitos são evidentes no que se refere às características dimensionais da solda e os seus aspectos metalúrgicos, principalmente o refino do grão e a mudança na microestrutura. Maior capacidade de homogeneização e maior refino com dispersão de partículas de segunda fase também são descritos na literatura. Para atingir os objetivos propostos, realizou-se um mapeamento da influência da frequência de pulsação e da forma de onda pulsada sobre as características dimensionais e metalúrgicas de soldas obtidas pelo processo TIG com excitação ultrassônica. Na análise da geometria do cordão das soldas realizadas com pulsação ultrassônica não se constatou um padrão com alterações significativas, necessitando aprofundamento em pesquisas posteriores. Os resultados mais relevantes foram observados na ZAC GG onde se constatou menor dureza em relação a TIG convencional. A interface entre a ZAC GG e a ZF apresentou microestrutura com grãos mais refinados não sendo possível, na maioria dos corpos de prova ensaiados, identificar a linha de fronteira entre as duas regiões. A microestrutura se constituiu com menor fração de martensita, mais ferrita nucleada nos contornos de grãos da austenita prévia, com pequena quantidade de bainita e colônias de perlita. Este comportamento pode estar associado ao aumento da taxa de convecção do calor relativo ao processo, com a agitação do material da ZF provocado pela pulsação ultrassônica.<br>

Abstract : With the development of the TIG welding processes, a new variant emerged and enabled the use of the ultrasonic pulsation of current. Preliminary results are quite promising. The objective of this work was to study the effects of current pulsation on ultrasonic frequencies in the TIG process, we evaluated the geometry, microstructure and properties of the weld, including the molten zone (ZF) and the zone affected by heat (ZAC). Literature describes several methods of using ultrasonic energy. The effects are evident with regard to the dimensional characteristics of the weld and its metallurgical aspects, mainly the refining of the grain and the change in the microstructure. Higher homogenization capacity and higher refining with dispersion of second phase particles are also described in the literature. In order to reach the proposed objectives, a mapping of the influence of pulse rate and pulsed waveform on the dimensional and metallurgical characteristics of welds obtained by the TIG process with ultrasonic excitation was carried out. In the analysis of the cord´s geometry of the welds performed with ultrasonic pulsation, a pattern with significant changes was not found, requiring further research in later studies. The most relevant results were observed in the ZAC GG where we found less hardness than the conventional TIG. The interface between the ZAC GG and the ZF showed microstructure with more refined grains and it is not possible, in the majority of the tested specimens, to identify the boundary line between the two regions. The microstructure consisted of a smaller fraction of martensite, plus nucleated ferrite in the grain boundaries of the previous austenite, with a small amount of bainite and perlite colonies. This behavior may be associated to the increase of the heat convection rate relative to the process, with the agitation of the ZF material caused by the ultrasonic pulsation.