Estudo da soldabilidade do aço dual phase 980 aplicável na fabricação de chassi de veículo de competição fórmula SAE

Abstract

Devido à crise energética global e à crescente demanda de redução de emissões de CO2 na atmosfera, por meio da redução do peso dos veículos, e à elevação dos padrões de segurança para os usuários, vem aumentando a demanda para o desenvolvimento e utilização de Aços Avançados de Alta Resistência (AHSS) bem como de novas tecnologias de fabricação, na indústria automotiva mundial. Os aços Dual Phase se apresentam como um dos principais materiais para suprir as demandas no mercado interno, aliando elevada resistência mecânica, cujo limite de resistência à tração pode variar de 500 a 1200 MPa, à relativamente alta ductilidade. O maior inconveniente deste material encontra-se na queda de dureza da zona termicamente afetada pelo calor (ZAC), em função do revenido não isotérmico da martensita, quando soldados. O presente trabalho foi realizado no contexto do Projeto Fórmula SAE da equipe FórmulaCEM visando a viabilizar a aplicação do Dual Phase 980 na fabricação da estrutura tubular do chassi, em substituição do aço SAE 1010, para o qual estudou-se a soldabilidade metalúrgica deste material, utilizando o processo de soldagem TIG, através da elaboração de juntas planas e juntas tubulares em formato “H”, modificando a combinação de materiais. Contatou-se que a microestrutura da zona afetada pelo calor nas juntas planas, mostra-se predominantemente martensítica, com dispersão de finas partículas de cementita, as quais precipitam como consequência do processo de revenimento na zona afetada pelo calor, causando queda no limite de resistência mecânica e no limite de escoamento. Por outro lado, a partir de ensaios de tração, nas juntas tubulares utilizando arranjos de materiais DP980/DP980 e DP980/SAE1020, foi possível obter um limite de carga máxima médio superior a 95% da carga máxima que foi atingida no arranjo tubular realizado em aço SAE1020, de modo que ambos arranjos atendem os requisitos para a homologação do Dual Phase 980 como material alternativo, como exigido pela SAE Brasil.

Due to the global energy crisis and the increasing demand for reducing CO2 emissions in the atmosphere by reducing vehicle weight and raising safety standards for users, the demand for the development and use of Advanced Steels (AHSS) as well as new manufacturing technologies in the global automotive industry. Dual Phase steels are one of the main materials to meet the demands in the domestic market, combining high mechanical strength, which tensile strength range can range from 500 to 1200 MPa, to relatively high ductility. The main drawback of this material is the hardness drop of the heat-affected zone (HAZ), as a function of non-isothermal martensite tempering, when welded. The present work was carried out in the context of the SAE Formula Project of the FormulaCEM team aiming to make feasible the application of the Dual Phase 980 in the fabrication of the tubular chassis structure, replacing SAE 1010 steel, for which the metallurgical weldability of this material was studied, using the TIG welding process, through the elaboration of flat joints and tubular joints in "H" format, modifying the combination of materials. It was contacted that the microstructure of the zone affected by the heat in the flat joints, shows predominantly martensitic, with dispersion of fine cementite particles, which precipitate as a consequence of the tempering process in the zone affected by the heat, causing decrease in the limit of resistance mechanical and in the limit of flow. On the other hand, from tensile tests ,in tubular joints using DP980 / DP980 and DP980 / SAE1020 material arrangements, it was possible to obtain an average maximum load limit of more than 95% of the maximum load that was reached in the tubular arrangement made of SAE1020 steel, so that both arrangements meet the requirements for homologation of the Dual Phase 980 as an alternative material as required by SAE Brazil.