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.

Abstract

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.