Com o intuito de avaliar as melhores características das soldaduras efectuadas no decorrer deste trabalho experimental algumas soldaduras foram sujeitas, a uma análise mais aprofundada como forma de definir um critério de selecção dos melhores parâmetros para a elaboração da peça em questão.
Os métodos de avaliação formam os seguintes: Análise macrográfica das soldaduras; Análise micrográfica das soldaduras;
Microdurezas nas diferentes zonas dos materiais soldados.
10.1
ENSAIOS REALIZADOS
10.1.1
PREPARAÇÃO DAS AMOSTRAS
As amostras realizadas para o estudo macrográfico e micrográfico das soldaduras efectuadas, foram efectuadas com o recurso á montagem da secção transversal das soldaduras efectuadas, de forma a garantir a sua sustentabilidade nas operações de desbaste e polimento necessárias para a observação posterior.
Tese de Mestrado Mário Mendes Página 33 As montagens formam efectuadas a frio com recurso ao material da marca AcryFix da Struers que é composto por um pó de metatacrilato de metilo (AcryFix Powder), e um liquido endurecedor (AcryFix Liquid), que é misturado nas proporções de 2 para 1 em volume. Estes constituintes formam então misturados durante 30 segundos de forma a haver a homogeneização do polímero (Metacrilato de Metilo) e de seguida foi depositado sobre as amostras a observar, sendo necessário cerca de 15 minutos para a sua solidificação.
FIGURA 25 - IMAGEM ILUSTRATIVA DAS AMOSTRAS EFECTUADAS PARA OS DOIS TIPOS DE CONDIÇÕES SOLDADURAS DE TOPOA TOPO E SOLDADURAS DE CANTO
Após a preparação das amostras, estas foram então sujeitas aos passes de desbaste com uma granulometria decrescente (180, 300, 400 e 600 mesh) e de polimento com recurso a soluções de partículas de diamante de 6µm e 1µm.
10.1.2
EXAME MACROGRÁFICO
O exame macrográfico efectuado das soldaduras teve como objectivo, obter o maior número de dados sobre as características superficiais das soldaduras (defeitos visíveis) bem como, com recurso a amostragens destrutivas de forma a avaliar as suas características. Contudo esta análise é feita com o recurso à vista desarmada ou com recurso lupas de ampliações inferiores a 5x, de forma a fornecer o maior número possível de informações relevantes sobre a soldadura em causa [9, 10 e 21].
Com o estudo macrográfico das soldaduras pretende-se avaliar por um lado as anomalias geométricas ou físicas, e por outro lado validar as condições de soldadura com que foram efectuados [9, 10 e 21].
A análise das anomalias das soldaduras tem um carácter pontual, uma vez que a zona examinada pode não ser representativa da totalidade da soldadura, o que é uma das
Tese de Mestrado Mário Mendes Página 34 limitações desta técnica. Mas com a análise macroestrural das amostras podem-se fazer as seguintes avaliações:
Geométricas:
Desalinhamento dos bordos; Deformação angular;
Bordos queimados;
Sobreespessura excessiva ou falta de material; Defeitos físicos (ou de homogeneidade):
Falta de fusão (defeitos de penetração) Porosidades
Inclusões não metálicas Faltas de ligação colagens Fissuras [10 e 21].
Com recurso à contrastação dos materiais (ataque químico) podem ainda ser evidenciadas as diferentes zonas da soldadura e proceder à sua medição e análise.
Esta técnica é um modo de identificar as heterogeneidades físicas e químicas existentes no material à escala macrográfica e, a partir da sua apreciação, obter informações sobre textura, estruturas, descontinuidades, homogeneidade, processos de fabricação, sanidade, estado do material (fragilidade), etc., e ajudar ainda, consoante a importância dos defeitos revelados e a utilização do produto, a definir a qualidade desse produto. [20]
De forma a evidenciar as diferentes zonas das soldaduras efectuadas foram sujeitas a um ataque químico para avaliação macroestrutural das amostras avaliar as suas dimensões sendo que o contraste foi obtido com recurso à solução de Nital 10% (solução composta por 10 ml de HNO3 + 90 ml de C2H5OH) durante alguns segundos [21].
Após a contratação das amostras com o ataque químico, foi efectuada a sua observação com recurso á uma lupa da marca Nikon, modelo SMZ-2T onde se procedeu à captação das imagens com recurso ao software PAQI para posterior análise e medição das diferentes zonas das soldaduras efectuadas.
Tese de Mestrado Mário Mendes Página 35
10.1.3
ENSAIO MICROGRÁFICO
A realização do exame micrográfico às soldaduras teve como objectivo primordial avaliar as características estruturais ou de constituição do material, com o intuito de relacionar com as suas propriedades físicas e químicas e mecânicas.
Esta análise permite um estudo mais detalhado que o estudo macrográfico, nomeadamente sobre a constituição do material, permitindo desta forma estudar os seguintes itens:
Caracterizar e identificar as fases presentes, assim como definir a sua extensão e distribuição;
Identificar as diversas heterogeneidades, como inclusões não metálicas, segregações, fissuras internas, entre outras;
Avaliar o tamanho de grão, bem como a fracção volúmica das fases presentes Avaliar a dimensão das inclusões e distribuição destas [9].
Quanto à análise das soldaduras estudadas estas formam analisadas após o polimento e ataque de contraste respectivo. O ataque de contraste utilizado foi com uma solução de Nital 2 % (solução composta por 2 ml de HNO3 + 98 ml de C2H5OH) durante alguns segundos de forma a evidenciar os constituintes [23].
Após a observação das amostras foram observadas ao Microscópio Óptico Composto (MOC) e respectiva captação de imagens para análise.
10.1.4
ENSAIO DE MICRODUREZAS VICKERS
O ensaio de microcrodureza foi realizado com o intuito de avaliar as propriedades mecânicas nas diferentes zonas do material, que se formam com o decorrer das soldaduras, de forma a avaliar as diferenças entre as zonas originadas no processo [24]. Este ensaio consiste numa avaliação das propriedades de resistência mecânica e de ductilidade dos materiais com o recurso ao ensaio de microdureza Vickers, que avalia a resistência do material à penetração, com recurso a um penetrador em forma de pirâmide quadrangular de diamante [24].
O ensaio efectuado consistiu numa aplicação de uma carga de 0,98 N (100gF) durante 15 segundos nas amostras a ensaiar nas diversas zonas evidenciadas nos esquemas seguintes, onde o × que representa os locais das identações efectuadas.
Tese de Mestrado Mário Mendes Página 36 Legenda:
MBe/MBd – material base esquerda/direita, ZTAe/ZTAd – Zona termicamente afectada (esquerda/direita) e CS – cordão de soldadura.
As soldaduras de canto foram avaliadas segundo o seguinte esquema:
Legenda:
MBs/MBi – material base superior/inferior, ZTAs/ZTAi – Zona termicamente afectada superior/inferior e CS – cordão de soldadura.
O equipamento usado para a obtenção do ensaio de microdurezas foi um microdurímetro da marca SHIMADZU tipo M, nº87433.