Estudo de processos de soldagem e proposta de melhoria de uniões soldadas críticas de uma caçamba escavadeira com foco na prevenção da fadiga em serviço

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Universidade Federal de Minas Gerais

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Monografia de especialização

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Study of welding processes and proposal for improving critical welded joints of an excavator bucket with a focus on preventing fatigue in service

Primeiro orientador

Membros da banca

Paulo Villani Marques
Yuri Nogueira Rezende

Resumo

Com a modernização dos aços as caçambas escavadeiras para mineração tiveram uma redução significativa de massa, o que promoveu a redução da emissão de gases poluentes pelos equipamentos onde estes implementos são instalados. No entanto, esses materiais, são fornecidos no mercado, tratados termicamente, exigindo certos cuidados antes, durante e após a soldagem, pois se não avaliado e selecionado corretamente todos os parâmetros e técnicas de operação para confecção do implemento, esse pode não performar de 2.000 a 3.000 horas de operação exigidas contratualmente por clientes. Assim, para atenuar as consequências do processo de soldagem, como as tensões residuais, este estudo se propôs a entender os processos e parâmetros de soldagem que mais se adequam na construção de implementos, avaliando tanto o ponto de vista produtivo quanto o metalúrgico. Ademais, buscou-se selecionar materiais que, além de possuírem baixo carbono equivalente, devem apresentar boa resistência à decoesão lamelar, devido ao grande volume de solda encontrado nesses equipamentos, o estudo também apresenta melhorias no projeto para atenuar a fadiga. Conclui-se que apesar do impacto causado pela soldagem nos materiais a teoria que aborda a fadiga enfatiza que o formato da junta é o fator mais preponderante para a ocorrência do fenômeno mecânico, mas que a soma de vários fatores intrínsecos da construção do implemento não pode ser desprezada para postergar a fadiga.

Abstract

With the modernization of steel, excavator buckets for mining had a significant reduction in mass, which promoted the reduction of polluting gas emissions from the equipment where these implements are installed. However, these materials are supplied on the market heat treated, requiring certain care before, during and after welding, where if all parameters and operating techniques for manufacturing the implement are not correctly evaluated and selected, it may not perform from 2,000 to 3,000 operating hours contractually required by customers. To mitigate the consequences of the welding process, such as residual stresses, this study aimed to understand the welding processes and parameters that are most suitable for the construction of implements, evaluating both the productive and metallurgical points of view, as well as seeking to select materials that, in addition to having a low carbon equivalent, must present good resistance to lamellar decohesion due to the large volume of welding found in this equipment, proposing to present improvements in the design to mitigate fatigue. The study indicated that despite the impact caused by welding on materials, the theory that addresses fatigue emphasizes that the shape of the joint is the most preponderant factor for the occurrence of the mechanical phenomenon, but that the sum of several factors intrinsic to the construction of the implement, cannot be neglected to postpone fatigue.

Assunto

Soldagem, Tensão residual, Fadiga

Palavras-chave

Soldagem, Fadiga, Tensão residual, Processos, Técnicas operatórias, Parâmetros de soldagem

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