Publicação: Influência do gás de proteção na soldabilidade do aço inoxidável
ferrítico aplicado a sistema de exaustores automotivos
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
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Resumo
A indústria de exaustores automotivos passou por diversas evoluções ao longo dos últimos
20 anos com o intuito de atender a demanda por controles mais severos de emissões de
gases poluentes, devido à necessidade de maior durabilidade, de aumento da eficiência do
motor e de reduções de peso e custo. Com este intuito, os aços inoxidáveis ferríticos vêm
sendo cada vez mais empregados em exaustores, sendo estes até pouco tempo soldados
exclusivamente com arames austeníticos para garantir uma boa qualidade à solda.
Recentemente, metais de adição ferríticos têm sido desenvolvidos para conferir uma boa
qualidade às soldas, além de significativa redução custo. Porém, ainda existe a necessidade
da realização de estudos do comportamento destes metais de adição, principalmente com
relação à influência do gás de proteção nas mudanças das propriedades das juntas
soldadas. Assim, o objetivo deste trabalho foi estudar a influência do gás de proteção na
soldabilidade do aço inoxidável ferrítico, avaliando a microestrutura, as propriedades
mecânicas e a susceptibilidade à sensitização das juntas. Foram utilizados dois metais de
base ferríticos (UNS 43932 e AISI 441) que são atualmente empregados em exaustores
automotivos, cinco gases de proteção (Ar puro, Ar+2%O2, Ar+4%CO2, Ar+8%CO2 e
Ar+25%CO2) e três metais de adição maciços (ER308LSi, ER430Ti e ER430LNb). Os
parâmetros de soldagem foram determinados em juntas de topo com uma fresta de três
milímetros, avaliando a corrente de soldagem e a tensão de arco para garantir a mesma
energia gerada pela fonte desconsiderando o rendimento térmico para todas as condições
estudadas. Concluiu-se, para os gases de proteção estudados, que ocorrem variações
significativas na soldabilidade apenas para o metal de adição ER430Ti. Neste caso, ocorreu
diminuição da ductilidade da solda, inclusive com formação de martensita quando se soldou
com 25% de dióxido de carbono e aumento da suscetibilidade a corrosão intergranular. Para
os outros dois metais de adição (ER308LSi e ER430LNb), verificou-se a viabilidade da
soldagem com todos os gases utilizados, não se observando variações significativas na
dutibilidade da solda e baixa corrosão intergranular. Logo, levando em consideração a
qualidade da solda e menor custo do metal de adição, com 25% de dióxido de carbono
torna-se mais viável a utilização do metal de adição ER430LNb.
Abstract
The automotive exhaust industry has gone through several evolutions over the last 20 years
in order to comply with the stringent gas emission control policies and due to longer
durability, increased engine efficiency and weight and cost reduction requirements. With that
in mind, ferritic stainless steels have been progressively more used in exhaust systems,
being traditionally and exclusively welded with austenitic wires to ensure good weld quality.
Recently, ferritic wires have also been developed to provide good weld quality as well as
significant cost reduction. However, it is necessary to conduct studies on these wires
behavior, particularly regarding the shielding gas influence. Thus, the aim of this work was to
assess the shielding gas influence on the ferritic stainless steel weldability, evaluating the
joint microstructure, mechanical properties and susceptibility to sensitization. Two ferritic
base metals (UNS 43932 and AISI 441), both used in automotive exhaust systems, five
shielding gases (pure Ar, Ar+2%O2, Ar+4%CO2, Ar+8%CO2 and Ar+25%CO2) and three solid
wires (ER308LSi, ER430Ti and ER430LNb) were utilized. The welding parameters were
determined for butt joints with a three-millimeter gap, taking the welding current and arc
voltage into account to ensure the same heat input for all conditions tested. It was concluded,
for the shielding gases studied, that significant variations in the weldability only took place for
the ER430Ti wire. In this case, weld ductility reduction, including martensite formation when
it was welded with 25%-carbon-dioxide shielding gas and intergranular corrosion
susceptibility increase occurred. For the other two wires (ER308LSi and ER430LNb), welding
feasibility was verified with all the shielding gases studied, because it was not observed weld
ductility variation and little intergranular corrosion. Then, because of the weld quality and the
cost it is better to use ER430LNb wire using 25%-carbon-dioxide shielding gas.
Palavras-chave
Soldagem, Aço inoxidável, Aço inoxidável ferrítico, Gás de proteção, MIG/MAG, Curto-circuito, Ferritic stainless steel, Shielding gas, Short-circuit
Citação
FERREIRA FILHO, Demostenes. The Shielding Gas Influence on the Weldability of Ferritic
Stainless Steel Utilized in Automotive Exhaust Systems. 2010. 288 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2010.