Efeitos da temperatura de austenitização e da transformação martensítica sobre tensões residuais pós-soldagem em um aço estrutural baixa liga de alta resistência mecânica - análise por elementos finitos.
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Data
2023
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Resumo
Este estudo investigou a influência das temperaturas de início da transformação
martensítica (Ms) e seus consequentes efeitos sobre tensões residuais pós-soldagem
em um aço estrutural ARBL (Alta Resistência Baixa Liga) de elevada resistência
mecânica por meio de simulações computacionais pelo Método dos Elementos
Finitos. Com esse objetivo, foi realizada uma soldagem real para aquisição de dados
utilizados na calibração da fonte de calor aplicada na simulação. Para tal, foi realizado
o monitoramento de ciclos térmicos por meio de termopares localizados em posições
estratégicas, seguido da análise de macrografias do cordão de solda. Posteriormente,
dados de dilatometria foram utilizados para determinar os coeficientes de expansão
instantâneos a uma taxa de resfriamento de 25 ºC/s aplicada ao aço para três valores
diferentes de temperaturas de pico (Tp): 1300 °C, 1150 °C e 920 °C. Com base nesses
dados foram criados quatro modelos de materiais, um para cada Tp (denominados
P920, P1150 e P1300), além de um quarto modelo com coeficiente de expansão
térmica constante (PCTE), sem considerar a transformação martensítica, para fins de
comparação. O estudo pode ser dividido em três partes principais: a calibração de
uma fonte de calor e determinação de condições de contorno para a simulação; o
estudo de um Modelo de Três Barras usado para isolar os efeitos de Tp nas tensões
residuais; o estudo de um Modelo de Chapa Composta, no qual a ZTA da chapa foi
subdividida com base na temperatura de pico atingida e os modelos de material
correspondentes foram aplicados. Para comparação dos resultados também foram
realizadas simulações considerando a chapa composta inteiramente por cada um dos
modelos de material. Os resultados mostraram a importância de se considerar a
transformação martensítica em estudos de simulações de tensões residuais induzidas
por soldagem e uma clara tendência de decréscimo das distribuições gerais das
tensões finais com menor Ms.
Descrição
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
Palavras-chave
Soldagem - tensões residuais, Engenharia de materiais - simulações numéricas, Engenharia de materiais - dilatometria, Aço - temperatura de austenitização, Aço - temperatura de início de transformação martensítica
Citação
ABREU, Salvatore Giuliano Peixoto Tropia de. Efeitos da temperatura de austenitização e da transformação martensítica sobre tensões residuais pós-soldagem em um aço estrutural baixa liga de alta resistência mecânica - análise por elementos finitos. 2023. 106 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2023.