Estudo do comportamento à abrasão e formação de revestimentos aplicados por GTAW com dupla alimentação de arames tubulares

Abstract

O presente trabalho tem por objetivo investigar a formação de revestimentos usando dupla alimentação de arames tubulares e o papel da microestrutura frente aos mecanismos de desgaste abrasivo. Este estudo apresenta um método original, Flux-Cored-Double-Wire GTAW (FCDWGTAW), onde arames de diferentes composições foram usados simultaneamente para obter microestruturas diversas. O estudo foi dividido pelas etapas de fabricação do cordão e desempenho das microestruturas obtidas. Para isso, uma matriz de Projeto Composto Central (CCD) de cinco fatores e cinco níveis foi usada para conduzir experimentos com GTAW, sendo: corrente de deposição, velocidade de deslocamento, distância de afastamento, ângulo da tocha e frequência de pulso de alimentação do arame. Como resultado da etapa de fabricação, modelos para determinar a geometria e diluição foram obtidos, e a importância que a corrente e velocidade de deslocamento tem sobre os efeitos no cordão. Na etapa de desempenho, seis revestimentos foram depositados em substrato de aço AISI1020 pela combinação entre os arames tubulares: Fe-Cr-C, Fe-Cr-C-Nb, Fe-Cr-C-Mo-Nb, Fe-Cr-C-Mo-Ti. O resultado da combinação destes arames foi uma microestrutura hipoeutética com carbonetos de nióbio e titânio, com dureza média de 650 HV0,3 e microestruturas hipereutéticas formada por diferentes teores de nióbio, com variação de microdureza de 820 a 1020 HV0,3. O desempenho destas microestruturas foi verificado em ensaios de abrasão em escala macroscópica (riscamento linear) e escala microscópica (microabrasão). Nos ensaios de riscamento foi utilizado carga progressiva entre 20 e 180 N em um penetrador de diamante com geometria HRC para verificar os mecanismos e a largura do desgaste. O coeficiente de atrito e imagens da seção transversal confirmaram que a microestrutura hipoeutética apresentou maior deformação que as hipereutéticas. O caminho livre médio de carbonetos não aumentou a resistência à abrasão em escala macroscópica, mas a microdureza do revestimento foi determinante para minimizar a largura de desgaste causada pelo penetrador. Para a realização dos ensaios de microabrasão foram empregados os abrasivos SiO2 e Al2O3 na fração de 2% diluídos com água destilada, usando condições para reproduzir o mecanismo de riscamento com o método de ensaio “esfera livre” e carga normal de 0,8 N. Os resultados de desgaste confirmam o movimento de deslizamento das partículas em todas as amostras ensaiadas com alumina e sílica, exceto para a microestrutura hipoeutética desgastada com sílica. O coeficiente de desgaste resultante dos ensaios com alumina foi maior que os resultados obtidos com o abrasivo sílica. A resistência ao desgaste foi determinada principalmente pelo caminho livre médio e pela fração de carbonetos do tipo MC e não pela dureza da matriz. Como conclusão, a resistência ao riscamento linear para microestruturas compostas de segunda fase dura depende do grau de deformação imposto pelo agente abrasivo. No caso dos ensaios em escala microscópica, a resistência ao desgaste foi afetada principalmente pela dureza do revestimento e passou a depender da dureza e da fração da segunda fase dura, quando devidamente suportada pela matriz.