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Efeitos do Aporte Térmico na Soldagem - Heat Input

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heat input aporte termico

 

O QUE É O APORTE TÉRMICO - HEAT INPUT

O aporte térmico – também chamado de 'heat input' ou ‘entrada de calor’ - pode ser definido como "a energia fornecida pelo arco de solda à peça de trabalho, que é transformada em calor". Na prática, entretanto, o aporte pode ser caracterizado como a razão entre a potência do arco fornecida ao eletrodo e a velocidade de deslocamento do arco.
Para calculá-lo, você pode utilizar a equação abaixo:
calculo heat input aporte termico
Onde consideramos:
H: aporte de calor (J/mm)
V: tensão aplicada (V)
I: corrente elétrica (A)
v: velocidade de soldagem (mm/s)
n: eficiência térmica da soldagem (%)
 

QUAIS OS EFEITOS DO APORTE TÉRMICO?

A característica mais importante do aporte térmico é que ele governa as taxas de resfriamento nas soldas e, portanto, afeta a microestrutura do metal de solda e da zona afetada pelo calor. Uma mudança na microestrutura afeta diretamente as propriedades mecânicas das soldas. Portanto, o controle de entrada de calor é muito importante na soldagem a arco elétrico em termos de controle de qualidade.
Muitas especificações exigem a medição e o controle do aporte térmico durante o processo de qualificação do procedimento. Algumas delas têm o aporte térmico como uma variável essencial suplementar, ou seja, você só precisa controlá-lo se o design de seu produto exigir propriedades mínimas de impacto definidas. Já outras especificações não o definem como uma variável essencial específica, mas exigem que você controle a base do aporte térmico e sua relação com a tensão, corrente e velocidade de deslocamento.
O pensamento fundamental por trás da importância do aporte térmico na soldagem é que, à medida que este aporte térmico aumenta, a taxa de resfriamento da solda é reduzida.
Com uma taxa de resfriamento reduzida, a maioria dos materiais exibirá maior quantidade e tamanho de grãos, que resulta em propriedades mecânicas alteradas, principalmente na tenacidade do material – produzindo uma microestrutura mais fraca, com menos propriedades efetivas. O aço inoxidável, por exemplo, se torna menos resistente à corrosão. Além disso, há maior propensão de trincas a frio e  maiores zonas termicamente afetadas no metal base.
Por outro lado, o baixo aporte térmico – causado por uma velocidade de deslocamento excessiva, por exemplo – também tem seus prejuízos. O cordão se solidificará muito rapidamente, resultando em uma estrutura de grãos não refinada e falhas potenciais na penetração.
 

COMO CONTROLAR O HEAT INPUT

Para possuir um melhor controle sobre o aporte térmico e suas variáveis, recomenda-se o pré-aquecimento para diminuir a taxa de resfriamento e a zona termicamente afetada, prevenindo a formação e microestruturas indesejadas como a martensítica (solução sólida de carbono e ferro).
O pré-aquecimento também atua evitando que materiais presentes na superfície do material acabem se depositando na junta de solda, causando porosidade ou aumentando o potencial de trincas. Por fim, ele ajuda a reduzir a quantidade de tensões residuais no metal e na junta de solda, o que pode eliminar a necessidade de tratamento térmico pós-soldagem em algumas aplicações.
Podemos concluir que, embora nem sempre seja uma variável prioritária, o aporte térmico afeta diretamente toda a qualidade da junta soldada. Cruzar os limites de valores mínimos e máximos podem causar diversos problemas, levando à necessidade de retrabalho. Manter a soldagem dentro dos parâmetros garantirá as propriedades mecânicas dos materiais envolvidos.
Caso você tenha dúvidas, pode contar com o auxílio da equipe técnica da Aventa. Estamos sempre a disposição para oferecer soluções aos processos de nossos clientes, bem como oferecer treinamentos e capacitações para colaboradores envolvidos.