Aplicação de ultrassons durante a soldadura de aços de construção: caracterização microestrutural dos cordões

Abstract

A realização deste trabalho teve como objectivo principal o estudo do possível efeito ao nível microestrutural de vibrações ultrassónicas na soldadura. Para isso, foi usado um sistema (soldadura + ultrassons) em que ao mesmo tempo que uma peça é soldada são transmitidas vibrações de uma determinada frequência. Nos provetes de aço C1, com uma secção rectangular 200x100 e espessura 8 mm, efectuou-se um rasgo na parte central onde foi depositado o cordão de soldadura. Além desse rasgo foi realizado um furo roscado em todos os provetes que permite a sua fixação à unidade transmissora de ultrassons. De forma a evitar dissipação de energia no momento da soldadura, construiu-se um suporte que permite fixar o conjunto transdutor - waveguide a uma determinada altura. A soldadura dos provetes foi realizada na empresa Ribalde, sendo o processo executado por um robô de soldadura MIG. O equipamento de ultrassons usado foi o Mastersonic MSG 2000, um transdutor e um waveguide. Foram utilizados 6 provestes divididos em três grupos, sendo que nestes um dos provetes foi soldado normalmente e o outro com os ultrassons ligados. A intensidade e alimentação do fio foram alterados nos três testes sendo a velocidade de soldadura mantida constante. Pretendia-se que a frequência e potência dos ultrassons fossem iguais nos três testes, contudo no último teste, não foi possível manter o mesmo valor de frequência, sendo o seu valor ligeiramente diferente. Após a soldadura dos provetes, retirou-se uma amostra de cada um para efectuar a sua caracterização e respectiva avaliação do efeito da vibração. Esta fez-se através de uma análise macro e microestrutural, avaliação da microdureza e tamanho de grão. Os resultados obtidos permitem concluir que as ondas ultrassónicas não alteraram os constituintes presentes na microestrutura resultante da soldadura. No entanto, provocaram ligeiras melhorias em relação as características geométricas do cordão, ao tamanho de grão e microdureza do produto final.

This project was conducted as an intent to study of the effect, at a microstructural level, of the ultrasonic vibration in the welding process. For that purpose, a system was used (welding +ultrasonic) where in while a specimen is welded, vibrations are transmitted in a given frequency. For the steel specimens C1, with a rectangular section of 200x100 and a thickness of 8mm, was produced a groove on the central part where it was deposited weld bead. Besides this groove, a threaded hole was performed on all specimens which enables the fixation of the ultrasonic on the specimens. It is through this link between the waveguide and the specimen that vibrations are transmitted during welding. It was necessary to build a support allowing the support of the ultrasonic at a certain height to avoid power dissipation. The welding of the test pieces was performed in the company Ribalde by a MIG welding robot. The ultrasonic equipment used was the Mastersonic MSG 2000, a transducer and a waveguide. Six test specimens were used, divided into three groups in which one of the specimens was typically welded and the other with the ultrasonic connected. The current was altered in three tests but the weld speed was kept constant. The frequency and power of the ultrasound were the same in the three tests. However, due to small problem, there was a light difference in the frequency from the last test. After welding the specimens, one sample was removed from each one for performing the characterization and study of the effect of the ultrasonic, respectively. This was executed through a macro and microstructural analysis and evaluation of hardness and grain size. The results obtained allows us to conclude that the vibration does not change the resulting microstructure of the weld, however, leads to improvements compared to the grain size and hardness of the final product.