Trabalho tensões residuais

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Trabalho de Mestrado sobre Tensão Residuais

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Trabalho tensões residuais

  1. 1. TRABALHOTRABALHO REVISÃO BIBLIOGRÁFICAREVISÃO BIBLIOGRÁFICA Disciplina : Metalurgia da SoldagemDisciplina : Metalurgia da Soldagem Professor : Theophilo MouraProfessor : Theophilo Moura Acadêmico : David MacielAcadêmico : David Maciel ANÁLISE DE EVOLUÇÃO DO ESTADOANÁLISE DE EVOLUÇÃO DO ESTADO DAS TENSÕES RESIDUAIS DEDAS TENSÕES RESIDUAIS DE SOLDAGEMSOLDAGEM Por: Segen Estefen, Tatiana Gurova, Xavier Castello, Anatoli Leontiev
  2. 2. Objetivo 1) Análise das tensões de soldagem de peças com e sem restrições; 2) Avaliação de dois tipos de soldagem , com arame simples e duplo; 3) Avaliação do estado das tensões residuais em cada passo operacional ; 1) Posicionamento das chapas; 2) Colocação das restrições ; 3) Soldagem; 4) Remoção parcial da restrições; 5) Remoção total das restrições;
  3. 3. Objetivo 4) Analise das tensões no Metal de solda, ZTA e no Metal de Base próximo ao cordão de solda e ao longo da chapa; 5) Identificar os perfis típicos da distribuição das tensões residuais para soldagem com arame simples e arame duplo; Método Difração de Raio – X , utilizando equipamento portátil RAYSTRESS
  4. 4. Introdução Tensão residual : qualquer tensão que existe no volume de um material sem aplicação de carga externa. A tensão representa um fator importante que determina a capacidade de carga e vida útil de uma construção. O conhecimento prévio das tensões, possibilita correções na execução do projeto, facilita o controle da integridade e contribui para o planejamento da Manutenção. Causas: dentre as várias vamos citar o processo de soldagem, tratamentos mecânicos, tratamentos térmoquímicos, podendo ter sua origem na deformação plástica heterogênea, ação térmica e/ou transformações de fase.
  5. 5. Estudo Tensões de Soldagem: são tensões internas em equilíbrio, que permanecem na estrutura após a execução da Solda, se dá no resfriamento a partir das contrações em diferentes regiões aquecidas e plastificadas durante a operação de soldagem. Nível de Tensão : depende • Do grau de restrição da estrutura na direção considerada; • Transversal ao cordão de solda; • Longitudinal ao cordão de solda; • Gradiente de temperatura ao longo da espessura da peça;
  6. 6. Estudo Tensão residual de Soldagem : Analise Aquecimento / variação da temperatura Equação de Dilatação térmica Modenesi: Efeitos Mecânicos
  7. 7. Estudo Tensão residual de Soldagem : Analise variação do comprimento Inicial = coeficiente de dilatação térmica linear ( tab ) a 20ºC = Comparação entre 3barras e as tensões de uma solda Modenesi: Efeitos Mecânicos
  8. 8. Estudo Desenvolvimento de tensões residuais longitudinais durante a soldagem Modenesi: Efeitos Mecânicos
  9. 9. Estudo Método de Medição de Tensões: Equipamento Portátil de difração de Raio-X ( RAYSTRESS )
  10. 10. Estudo Principio da Tensometria por Raio-X Técnica baseada, de um lado na Teoria de difração de raio-x para materiais cristalinos, e do outro , na mecânica dos sólidos, em particular, na teoria da elasticidade . Os valores das tensões são definidos a partir da deformação da estrutura cristalina causada pela ação destas tensões. As deformações são medidas conforme lei de Bragg : 2d sinϴ = ƛ , através do deslocamento da linha de difração. Onde a condição para haver difracção: λ~ d, Caso específico dos cristais: d~10 -10 m, os raios X são a radiação mais adequada ( λ~10-10 m ).
  11. 11. Experimento Teste: Substrato •Chapa de Aço ASTM 131 grau A •Tamanho 2200mm x 800mm x 19mm •Limite de escoamento mínimo 2350MPa Pontos de Medição: No metal base foi escolhida uma linha perpendicular ao cordão de solda no meio de uma chapa . As medições foram realizadas na direção longitudinal ( paralelo ao cordão de solda ) e na direção transversal ( perpendicular ), bem como foram medidas tensões residuais no metal de solda ( MS ), na Zona afetada ( ZTA ), e no metal base próximo ao cordão ( MB ) Limpeza: Realizada com polimento eletrolítico para remoção da camada superficial oxidada pela laminação e no metal de depositado. Obs: realizou-se a identificação da ZTA.
  12. 12. Experimento Ensaio: Avaliação inicial da distribuição das tensões residuais nas chapas , realizadas com e sem restrições antes da soldagem. A soldagem foi realizada com restrições no plano da chapa ao longo do perímetro e ao longo da junta de soldagem. Soldagem com arame simples em 4 camadas e 11 passes. O chanfro de 20º, junta de topo com backing de cerâmica, soldagem manual com MIG, Vms = 3,74mm/s, Am = 203A , V= 27v e Limite de escoamento do metal de solda = 545 MPa. Soldagem com arame duplo em 3passes de espessura 7mm, 12mm, 19mm. O chanfro de 20º, junta de topo com backing de cerâmica, soldagem automatizada com MIG, Am1 = 324A , Am2 = 231A , V1= 29v , V2= 25v .
  13. 13. Experimento Ensaio: Após a retirada das restrições foram observadas distorções de empenamento e de embicamento das chapas soldadas, sendo maiores na soldagem com arame simples e menores com duplo. Etapas: 1 Medição com todas as restrições; 2 Medições com as restrições internas retiradas; 3 Medições com chapa livre de restrições; Ver artigo!!
  14. 14. Outras Aplicações em função de diversas geometrias RAYSTRESS
  15. 15. Obrigado pela Atenção David Maciel UFCG - Campina Grande , 13/08/09

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