O uso de aporte térmico na soldagem de estruturas pesadas, como navios e torres eólicas, amplia a produtividade na união de materiais, mas tende a degradar as propriedades mecânicas – particularmente a resistência à fratura frágil – nas regiões adjacentes à solda dos aços normalmente utilizados nessas aplicações.
Pesquisa realizada na Escola de Engenharia estudou o efeito desses processos em um novo aço de fabricação nacional, produzido por laminação controlada e resfriamento acelerado (TMCP), e o comparou com o desempenho de aço convencional de mesma classe de resistência mecânica (355 MPa).
O trabalho é objeto da milésima dissertação de mestrado do Programa de Pós-graduação em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de Minas (PPGEM), cuja defesa foi realizada no último dia 20, no campus Pampulha. A dissertação Avaliação do efeito de diferentes aportes de calor na microestrutura e tenacidade da região de grãos grosseiros da zona afetada pelo calor de aço TMCP, de autoria do pesquisador Tadeu Messias Donizete Borba, foi orientada pelo professor Paulo José Modenesi, do Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais.
“Essa defesa representa todo o esforço despendido por centenas de professores, servidores técnico-administrativos e alunos, nas últimas décadas, e o recompensador sucesso do Programa”, resume o coordenador do PPGEM, professor Rodrigo Lambert Oréfice.
Simulação
Na pesquisa, Tadeu Borba simulou as regiões alteradas pela alta temperatura durante a soldagem de dois aços, com auxílio de um dilatômetro, para estudar a evolução da microestrutura dos materiais durante o processo. Também utilizou simulador termomecânico (Gleeble®) para obter a determinação de propriedades mecânicas das regiões alteradas pela soldagem. Segundo ele, o novo aço sofre, durante o processo, alterações microestruturais menos prejudiciais para o seu desempenho do que o material convencional.
O pesquisador avaliou o crescimento de grão e as alterações microestruturais na região de grãos grosseiros (GGZAC) de um aço de 35 milímetros de espessura e de 355 MPa de limite de escoamento, produzido por laminação controlada, seguida de resfriamento acelerado ou Thermomechanical Controlled Process (TMCP), em comparação com um aço de mesma classe de limite de escoamento produzido convencionalmente. Ambos foram submetidos a distintos ciclos térmicos nos equipamentos dilatômetro e Gleeble®, de forma a simular elevados aportes de soldagem.
De acordo com o orientador, foram discutidos possíveis mecanismos capazes de explicar as diferenças observadas. “Os ensaios mecânicos realizados confirmaram esses resultados e, em particular, mostraram a possibilidade de se obter, em soldas com elevado aporte térmico feitas com o novo aço, região de grãos grosseiros (GGZACs) com adequada resistência à fratura frágil e melhor do que a obtida com o aço convencional”, comenta o professor.
Soldagem na UFMG
Na UFMG, as pesquisas em soldagem tiveram início no fim da década de 1970 e se fortaleceram nos anos seguintes, com a oferta de disciplinas no curso de pós-graduação em Engenharia Metalúrgica e de Minas e com a instalação do Laboratório de Soldagem e Ensaios Não Destrutivos. “Desde o seu início, esse laboratório se caracterizou pelo desenvolvimento de atividades de pesquisa envolvendo alunos de graduação e de pós-graduação e em estreita colaboração com a indústria”, conta Paulo Modenesi. Segundo ele, em 1996, no Departamento de Engenharia Mecânica (Demec), foi criado o Grupo de Robótica, Soldagem e Simulação, com a intenção de desenvolver estudos relativos à robotização da soldagem, “mais especificamente, estudar fenômenos térmicos, físicos, químicos, mecânicos e metalúrgicos que ocorrem durante a soldagem, com o objetivo de viabilizar a automação do processo”.
O Laboratório de Soldagem e Robótica (LRSS) do Demec mantém parcerias com empresas e universidades no Brasil e no exterior. “O LRSS possui vários equipamentos que possibilitam completa autonomia para o ensino de graduação em Engenharia Mecânica e cursos de extensão, entre os quais, o Curso Intensivo de Preparação de Mão de Obra Industrial (Cipmoi), bem como projetos na área de soldagem robotizada, inclusive subaquática”, informa o professor.
O grupo tem o objetivo de contribuir para o aperfeiçoamento técnico-científico de profissionais na área de automação de processos de soldagem, desenvolvimento e implementação de novas tecnologias, além da prestação de serviços em robótica, soldagem e simulação.