Preparação de amostras para Análise Macrográfica da Solda
O processo de soldagem tem como objetivo unir permanentemente dois ou mais objetos em um único corpo sólido através de diferentes métodos. Devido as caraterísticas como custo e segurança, a solda está presente no dia a dia: veículos, aeronaves, construção civil etc.
Para avaliar a eficiência do processo de soldagem assim como a qualidade e segurança do item soldado, não basta observar só o aspecto externo da solda, é necessário avaliar a fusão interna entre os materiais envolvidos no processo, está análise pode ser realizada através da macrografia do cordão de solda.
Cordão de Solda
O produto formado pela fusão dos materiais utilizados no processo de soldagem é denominado cordão de solda e a sua geometria revela as propriedades mecânicas da solda. Pela geometria do cordão de solda é possível identificar algumas características tais como: largura da solda, penetração, área de fusão, espessura, garganta efetiva, zona termicamente afetada etc. Além das características dimensionais da geometria do cordão, é possível identificar alguns defeitos, como: existência de poros, falta de fusão, gap e trincas. Para visualizar a geometria de um cordão de solda, é necessário preparar a amostra, esta preparação envolve um processo de lixamento e ataque químico, este ataque irá “oxidar” a superfície da amostra revelando a geometria do cordão.
Revelação química
Após realizar o corte do corpo de prova, é necessário evidenciar as características da geometria da solda, a forma mais comum de realizar este processo é através de um ataque químico com ácido que irá “corroer” a superfície dos materiais presentes na junta, um cordão típico de solda é formado por dois materiais (metal de base e metal de adição), cada material irá reagir de uma forma diferente ao ácido, fazendo com que a superfície fique com um aspecto (tonalidade) diferente. Se tratando de um processo químico, fatores como: propriedades dos materiais soldados, tempo de exposição, tipo e concentração do ácido afetam diretamente o resultado. A falta ou excesso de ataque podem tornar difícil determinar as tonalidades de cada metal na junta soldada. Abaixo descrevemos o passo a passo para realizar o ataque químico de uma junta soldada de aço carbono SAE. Vale ressaltar que nem todos os passos aqui descritos são aplicáveis para todos os materiais, podendo variar para cada caso.
Equipamentos necessários
• Capela para exaustão de gases, pia e torneira;
• EPI: Luvas, óculos etc.;
• Papel toalha;
• Vidro de relógio.
• Ácido Nital 3,5%;
• Álcool 99%;
• Soprador térmico;
• Serra fita;
• Lixadeira de cinta com granulometria grau 100;
• Lixadeira circular de bancada com grau 220 e 320 em cada disco.
Passo a passo para preparar uma amostra
A preparação de amostras envolve processos químicos e abrasivos. O uso de equipamentos de proteção individuais é imprescindível para segurança. Este texto serve apenas como uma referência e a termica solutions são se responsabiliza por mal uso.
01) Corte em serra de fita: Para revelar o cordão, é necessário realizar um corte transversal na sessão do cordão de solda do corpo de prova. Uma serra de fita é capaz de realizar este corte na maioria dos materiais soldados. É fortemente recomendável a utilização de óleo de corte para manter a peça refrigerada durante o corte, evitando assim a “queima” da amostra.
02) Lixadeira de cinta com granulometria grau 100: Esta etapa é importante para remover as rebarbas provenientes da etapa de corte aproveitando melhor o material de lixamento. O tempo médio estimado é de 50 segundos para cada amostra. Recomenda-se também a utilização de água durante todas as etapas de lixamento para refrigerar a peça. O tempo estimado para esta etapa é de 2 minutos e 20 segundos (a dureza do material influencia diretamente em todas as etapas de lixamento, onde o grão da lixa e tempo de lixamento podem variar para cada tipo de material).
03) Lixadeira circular com granulometria grau 220: Após remover as rebarbas, a lixa 220 irá começar a remover as imperfeições mais grosseiras da amostra, diferentemente da lixadeira de cinta, a lixadeira circular ajuda a não deixar marcas de lixamento na amostra.
04) Limpeza e secagem da amostra: É recomendável nesta etapa limpar a amostra para remover os resíduos provenientes do lixamento, podendo ser utilizada água nesta etapa. Esta etapa ajuda a aumentar o acúmulo de resíduos na lixa 320 e aumentar sua durabilidade.
05) Lixadeira circular com granulometria grau 320: Esta etapa irá remover as últimas marcas provenientes do lixamento anterior. Para lixar aplique uma pressão atentando-se a orientação e paralelismo do lixamento, procurando remover as marcas de lixa até que a peça fique com aspecto regular. Duração estimada de 40 segundos.
06) Limpeza e secagem da amostra: Limpe a amostra novamente com água ou álcool para remover as impurezas dos processos anteriores e evitar a contaminação do ácido utilizado nesta sessão. Após lavar a amostra, seque bem.
07) Ataque químico por imersão com Nital 3,5%: Antes de expor a amostra ao ácido, ligue a exaustão de gases da capela para evitar acidentes. Despeje o Nital em um “vidro de relógio” (pires) e coloque a amostra com a face lixada virada para o ácido (não é necessário cobrir toda amostra, apenas a face em que o cordão está exposto). Certifique-se que toda a face da amostra está em contato com o ácido. O processo de oxidação é instantâneo e pode durar alguns minutos, podendo variar conforme a concentração do ácido e tipo do material da amostra. Para encontrar o melhor tempo de ataque, a amostra pode ser retirada do vidro para observação, caso ainda não tenha encontrado o ponto ideal, coloque a amostra novamente no ácido e repita até alcançar o ponto ideal. Se a peça passar do ponto, será necessário lixar novamente para remover a camada “atacada”.
08) Neutralização do ataque químico: Ao constatar que a amostra foi devidamente atacada e o cordão foi “revelado”, retire a amostra do recipiente, lave com álcool 99% para neutralizar o ácido e utilize um soprador térmico para secar a amostra.
09) Macrografia: Com a amostra devidamente atacada e seca, ela estará pronta para ser avaliada no DIS.
Cuidados com o armazenamento
Caso a amostra não vá ser analisada logo após a sua preparação, é necessário que ela seja armazenada em um dessecador de ar. A amostra em contato com o ar sofre constantemente um processo de oxidação, criando pontos de ferrugem que atrapalham a avaliação.
Embutimento
Para alguns cordões de solda de espessura muito final, é recomendável o embutimento em resina (podendo embutir até mais de 1 amostra no mesmo bloco). Para peças mais espessas, não é necessário embutir.
Tipos de solda aplicáveis
A estudo macrográfico é recomendado para quase todas as soldas, sejam soldas robóticas ou manuais.
Parâmetros de geometria do cordão de solda
Os parâmetros dimensionais podem variar conforme normas próprias para cada projeto de peça e o mesmo se aplica a região onde o corpo de prova será cortado, cada projeto possui regiões críticas da peça onde é necessário realizar um controle fino do processo.
Macrografia
A macrografia consiste na análise, descrição ou registro do aspecto de uma peça ou amostra metálica, segundo uma seção plana devidamente polida e em regra atacada por um reagente apropriado. O exame é realizado através de um estereoscópio e um software de inspeção e emissão automática dos relatórios. O aspecto assim obtido designa-se por macroestrutura.
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