A extensão da zona afetada pelo calor pode ser calculada por uma equação que descreve a evolução da temperatura máxima (Tmáx) da chapa em função da distância a partir da zona de ligação. Essa equação é derivada do conceito de chapa fina e com 100% de penetração do cordão de solda.
A Tmax é utilizada para calcular a extensão da zona afetada. O valor de Tmáx depende das condições de fornecimento do material antes da operação de soldagem. Para uma chapa de aço normalizada ou recozida, o valor de Tmáx deve ser o da temperatura eutetóide do aço (ao redor de 723°C). Isso significa que a região da chapa aquecida a uma temperatura acima de 723°C teve mudanças de microestrutura e de propriedades mecânicas.
Para a reparação em um eixo de aço carbono média liga ao Cr-Ni-Mo, temperado e revenido a 400°C, o cálculo da extensão da ZAC considera que o valor de Tmáx deve ser o da temperatura de revenido, uma vez que as mudanças microestruturais ocorrerão principalmente acima desta temperatura.
cálculo da extensão da ZAC
Para uma chapa de um material deformado a frio o valor de Tmax é o de início de recuperação do material. Percebe-se então que a extensão da zona afetada pelo calor depende da condição inicial da chapa a ser soldada. Chapas de aço com a mesma composição mas com tratamentos térmicos diferentes, têm diferentes extensões da zona afetada pelo calor.
Pode-se obter um exemplo de como o tratamento térmico afeta diferentes zonas de chapas de aço, calculando-se a extensão da zona afetada pelo calor.
Suponha-se o cálculo da extensão da ZAC para uma chapa de aço carbono com 5mm de espessura, nas condições normalizada, temperada e revenida a 450°C. Deve-se verificar o efeito de temperatura de pré- aquecimento (25 e 100°C) e da energia de soldagem (700 e 1400J/mm) na extensão da ZAC e admitir a temperatura de fusão do aço em 1500°C e pC igual a 0,0044J/mm3. Substituindo os valores na equação, obtêm-se os valores mostrados no quadro.
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Temperatura de pré-aquecimento |
Energia de soldagem |
Extensão da ZAC |
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Chapa normalizada |
Chapa temperada e revenida |
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25°C |
700J/mm 1400J/mm |
5,8mm |
12.9mm |
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100°C |
700J/mm 1400J/mm |
6,9mm |
16,5mm |
Com o resultado encontrado, é possível concluir que a extensão da ZAC é bem mais influenciada pela energia de soldagem do que pela temperatura de pré- aquecimento da chapa. Da mesma maneira, a chapa temperada e revenida apresenta uma ZAC mais extensa.
É muito importante conhecer os efeitos dos parâmetros de soldagem, da natureza do material e da geometria da junta na velocidade de resfriamento e na extensão da ZAC. Trata-se de conceitos indispensáveis para avaliar a presença de defeitos ou mesmo o comportamento da junta soldada em serviço.
