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Trincas de solidificação

Escrito por Infosolda. Posted in Metalurgia

       As trincas de solidificação ocorrem normalmente devido à presença de fase líquida no interior do cordão de solda ou na metal de base, que parecem macroscopicamente solidificados. Aparecem geralmente durante o resfriamento com uma localização no centro do cordão de solda.

 causas das trincas de solidificação

As trincas de solidificação podem também ocorrer devido a dois fatores conjuntos: a composição química da poça de fusão e as tensões geradas durante a solidificação e o resfriamento da junta. No caso da composição química, ocorre a microssegregação de elementos de liga que abaixam a temperatura solidus. Assim, apesar de parecer completamente solidificado, o cordão de solda continua microscopicamente com a presença de filmes líquidos na região interdendrítica.

O abaixamento da temperatura solidus para os metais ferrosos e os não ferrosos tem origens diferentes. No caso dos metais ferrosos essa diminuição de temperatura é devido à presença de elementos químicos como: enxofre, fósforo, boro e silício entre outros. Já nos metais não ferrosos, a probabilidade de ocorrer uma trinca de solidificação é diretamente proporcional à extensão do intervalo de solidificação e à micro- segregação de elementos de liga.

Borland propôs um mecanismo para a formação de trincas de solidificação em metais não ferrosos a partir da observação de que a composição química mais susceptível a trinca de solidificação é a de maior intervalo de solidificação. No modelo de Borland, a região sólido+líquido do diagrama de fases compreende três estágios: no primeiro, as dendritas formadas estão circundadas pelo metal líquido, não existindo, praticamente, contato entre dendritas; no segundo estágio, as dendritas começam a se tocar, havendo quantidade de líquido suficiente para preencher qualquer trinca que porventura venha a ocorrer; no terceiro, as dendritas continuam se tocando cada vez mais e, ocorrendo uma trinca, o líquido disponível não é suficiente para preenchê-la e a trinca continua a se propagar.

As tensões residuais dependem da secção transversal do cordão de solda, do coeficiente de dilatação térmica linear e da restrição da junta soldada.

a ocorrência da trinca de solidificação está relacionada ao tamanho do cordão

Quanto maior for o tamanho do cordão, maior a probabilidade de ocorrer a trinca de solidificação. Esse fato é devido à dependência do valor da tensão residual transversal com a área do cordão de solda. Um cordão muito largo gera uma tensão residual muito maior que um cordão mais estreito. Da mesma maneira, um cordão muito estreito e profundo pode apresentar trincas de solidificação. Assim, é desejável um equilíbrio entre a largura e a penetração do cordão.

A soldagem de um aço ferrítico com um austenítico pode gerar tensões que acabem por gerar trincas. Da mesma maneira, a soldagem de manutenção de um aço carbono com uma liga austenítica para diminuir o teor de hidrogênio na zona afetada pelo calor pode resolver o problema da trinca a frio mas pode gerar uma trinca de alta temperatura ou na ligação entre os dois materiais. Outro exemplo seria o revestimento da superfície do chanfro para minimizar a diluição ou promover uma compatibilidade entre o metal de base e o de adição.

Quanto maior for a restrição de uma junta, maior a possibilidade de ocorrer a trinca de solidificação. A restrição da junta é determinada por fatores que impedem a livre dilatação e contração durante a soldagem. Assim, uma chapa com espessura de 2,5mm é menos restrita que uma chapa de 25mm, admitindo-se a mesma área para ambas. Neste caso, o peso da chapa mais grossa age como fator que limita a livre movimentação e, como consequência, aumenta a restrição da chapa.

O efeito da diferença de coeficiente de dilatação linear é marcante para a soldagem de materiais dissimilares ou com metal de adição dissimilar.

Da mesma maneira, uma junta topo-a-topo é menos restrita que uma junta em ângulo, admitindo-se a mesma espessura para ambas. A chapa soldada perpendicularmente à chapa-base impede a livre dilatação e contração desta, que também restringe a movimentação da outra chapa. A restrição aumenta mais ainda quando se passa de uma junta em ângulo para uma junta cruciforme.

Link Relacionado:

Soldagem – Coleção tecnológica SENAI – 1ª ed. 1997