Avaliação da soldabilidade a ponto por resistência de AHSS eletrogalvanizados da classe de 1000 MPa de limite de resistência
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Ariel Rodriguez Arias
Resumo
Neste estudo foi investigado o efeito da soldagem a ponto por resistência dos aços Dual Phase (DP) e Complex Phase (CP), da classe de 1000 MPa de limite de resistência, eletrogalvanizados, utilizando múltiplos pulsos de corrente, com foco na melhoria das propriedades mecânicas dos componentes soldados. Foram aplicadas condições de soldagem compostas por dois pulsos de corrente, distintos em magnitude e/ou tempo de duração, ou por três pulsos iguais. A resistência mecânica das juntas soldadas foi avaliada por tração cruzada e cisalhamento e a vida em fadiga por cisalhamento, comparativamente a juntas soldadas sob a condição convencional (um único pulso de corrente), segundo a norma ISO 18278-2:2016. A soldagem do aço DP nas condições de duplo pulso proporcionou aumentos nas cargas máximas obtidas por tração cruzada e cisalhamento de até 106% e 45%, respectivamente. Quanto à tenacidade, foram obtidos aumentos de até 496% e 156%, sob tração cruzada e cisalhamento, respectivamente. Esses resultados foram atribuídos ao refinamento microestrutural da matriz e a uma maior densidade de contornos de alto ângulo na região da solda. Em contrapartida, para o aço CP, as condições de múltiplos pulsos resultaram em quedas de até 25% e 17% nas cargas máximas obtidas por tração cruzada e cisalhamento, respectivamente. Quanto à tenacidade, as quedas foram de 30% e 38%, sob tração cruzada e cisalhamento, respectivamente. Essas quedas foram atribuídas ao amaciamento significativo da zona afetada pelo calor (ZAC). A vida em fadiga das juntas soldadas a partir dos dois aços não foi significativamente influenciada pelos parâmetros de soldagem, situação associada à geometria das juntas, que permaneceu inalterada, independentemente da condição de soldagem aplicada. Os resultados mostraram que técnicas de soldagem com mais de um pulso de corrente podem favorecer a soldabilidade a ponto por resistência dos aços avançados de alta resistência (AHSS), mas que esse favorecimento depende do material a ser soldado. Dentre os fatores que devem ser considerados para a definição ou não pela utilização de múltiplos pulsos, pode-se citar a composição química e a microestrutura do material, além do indesejado acréscimo no tempo de soldagem. Quanto a esse, os ganhos advindos do aumento da tenacidade tendem a ser um fator determinante, haja vista se tratar de aços aplicados em componentes de segurança, vários deles com grande responsabilidade no tocante à absorção de energia ao impacto.
Abstract
In this study, the effect of resistance spot welding on Dual Phase (DP) and Complex Phase (CP) steels, with a tensile strength class of 1000 MPa, electro-galvanized, using multiple current pulses, was investigated, focusing on improving the mechanical properties of welded components. Welding conditions comprising two current pulses, different in magnitude and/or duration, or three equal pulses were applied. The mechanical strength of the welded joints was evaluated by cross-tension and shear tests, and fatigue life by shear, in comparison to joints welded under the conventional condition (a single current pulse), according to the ISO 18278-2:2016 standard. The DP steel welding with double pulse conditions provided increases in the maximum loads obtained by cross-tension and shear by up to 106% and 45%, respectively. In terms of toughness, increases of up to 496% and 156% were obtained under cross-tension and shear, respectively. These results were attributed to the microstructural refinement of the matrix and a higher density of high-angle grain boundaries in the weld region. Conversely, for CP steel, the multiple pulse conditions resulted in decreases of up to 25% and 17% in the maximum loads obtained by cross-tension and shear, respectively. Regarding toughness, the decreases were 30% and 38% under cross-tension and shear, respectively. These drops were attributed to significant softening of the heat-affected zone (HAZ). The fatigue life of the welded joints from both steels was not significantly influenced by the welding parameters, a situation associated with the joint geometry, which remained unchanged regardless of the welding condition applied. The results showed that welding techniques with more than one current pulse could favor the resistance spot weldability of advanced high-strength steels (AHSS), but this favorability depends on the material to be welded. Among the factors to be considered for the definition or not of using multiple pulses, one can cite the chemical composition and microstructure of the material, besides the undesired increase in welding time. Regarding this, the gains from the increased toughness tend to be a determining factor, as these steels are applied in safety components, many of them with significant responsibility for energy absorption upon impact.
Assunto
Engenharia metalúrgica, Metalurgia física, Aço de alta resistência - Propriedades mecânicas, Soldabilidade
Palavras-chave
Soldagem a ponto, Aços avançados de alta resistência, Pulsos de corrente
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