Soldagem a laser de chapa de nióbio: caracterização mecânica e microestrutural

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Marques, Leandro Bordalo Schmidt
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Laser welding; Nióbio puro; Parâmetros de soldagem; Pure niobium; Soldagem a laser; Soldagem de chapa de nióbio; Soldagem do nióbio; Welding of niobium; Welding of the niobium sheets; Welding parameters
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97134/tde-07122022-102428/

O nióbio compõe o grupo dos metais refratários e possui como principal característica uma boa resistência mecânica e à corrosão, associado a um relativo baixo peso específico, se comparado ao tântalo, por exemplo. O nióbio puro na forma de chapas finas é usado em aplicações industriais específicas como para a fabricação de cavidades supercondutoras e na indústria nuclear. Chapas de nióbio puro também podem ser usadas na fabricação ou reparos de revestimento interno de equipamentos para indústria química. Porém, há desafios para a soldagem do nióbio especialmente com relação à absorção de contaminantes presentes no ambiente (oxigênio, nitrogênio, hidrogênio e carbono). Estes elementos promovem o endurecimento e a fragilização do material, razão pela qual deve se utilizar gás de proteção ou soldar a vácuo. Cita-se que os processos comumente utilizados são GTAW (Gas tungsten arc welding), também conhecido como TIG (tungsten inert gas) e EBW (electron beam welding), ou seja, soldagem por feixe de elétrons, que se dá a vácuo. A soldagem a Laser do nióbio é uma alternativa a outros processos de soldagem e uniões de peças. O Laser apresenta alta concentração de energia, maior velocidade de soldagem, baixo aporte térmico, maior precisão e controle, sendo possível sua automatização, sem retrabalho pós soldagem e com ganho de produtividade. Neste trabalho foi realizada caracterização mecânica e microestrutural de chapas de nióbio puro com 2,3 mm de espessura, soldadas a Laser, definindo-se os parâmetros de soldagem mais adequados à chapa, adotando-se o método de soldagem a Laser em cheio (bead-on plate). Foram controladas a potência, a velocidade de soldagem e a vazão do gás de proteção, para o qual se usou o argônio de alta pureza. Na sequência, foram realizadas análises dos defeitos encontrados e da seção transversal dos corpos de prova, medições de microdureza Vickers, ensaios de tração e dobramento para a caracterização da melhor condição de soldagem. A solda com melhor resultado, foi a realizada com 1800 W, velocidade de soldagem de 10 mm/s e vazão de argônio de 10 L/min. Verificou-se, porém, importante redução da resistência à tração, limite de escoamento, alongamento e ductilidade nos cordões de solda. Testes de tração revelaram comportamento distintos, dúctil e frágil, dependendo da condição analisada. A melhor condição manteve o comportamento dúctil e resistência à tração e limite de escoamento superiores ao requerido para a chapa laminada (metal base).