Tratamento Térmico Para Alívio De Tensões: A Estratégia Ideal

O alívio de estresse por meio do tratamento térmico é um processo essencial após a soldagem, uma vez que visa mitigar os efeitos da dilatação térmica provocada pelo calor gerado durante o processo de soldagem.

O Tratamento térmico para alívio de tensões consiste no aquecimento uniforme de uma junta soldada, de forma com que o limite de escoamento do material seja reduzido para valores abaixo das tensões residuais.

A faixa de temperatura de tratamento térmico deve ser respeitada, pois, o material estará justamente obtendo o tratamento, ou seja, alcançando o alívio de tensões existentes pós-soldagem e permanecendo aquecido dentro desta faixa, mas o alívio das tensões será realmente atingido mediante a permanência desta junta soldada na faixa de temperatura, em tratamento por um tempo mínimo especificado em um procedimento de tratamento térmico e esse tempo está correlacionado a espessura da junta que está sendo tratada termicamente.

Características

O tratamento térmico para alívio de tensões é uma série de operações que envolvem aquecimento, tempo de residência a uma temperatura específica e resfriamento sob condições controladas, visando melhorar as propriedades de um material ou conferir-lhe propriedades predeterminadas.

O tratamento térmico para alívio de tensões é caracterizado por um processo de aquecimento de um material até uma determinada temperatura, mantendo-o nessa temperatura por um tempo suficiente para permitir a redução das tensões internas do material.

Após o período necessário, o material é resfriado lentamente para evitar o surgimento de novas tensões ou deformações no material.

Esse processo ajuda a melhorar a resistência e a durabilidade do material, além de reduzir o risco de deformações, trincas e falhas prematuras durante a sua utilização.

Tipos

Os principais tipos de tratamentos térmicos associados às operações de soldagem são:

• Recozimento: consiste em aquecer o material a uma temperatura adequada, mantê-lo nessa temperatura por um tempo determinado e, em seguida, resfriá-lo lentamente. Esse processo pode ser utilizado para eliminar tensões e distorções em chapas, tubos, entre outros.
• Normalização: é um processo de tratamento térmico que consiste em aquecer o material a uma temperatura acima da temperatura de austenitização, mantê-lo nessa temperatura por um tempo determinado e, em seguida, resfriá-lo no ar. Esse processo pode ser utilizado para melhorar a tenacidade e a resistência do material.
• Tempera: é um processo de tratamento térmico que consiste em aquecer o material a uma temperatura acima da temperatura de austenitização e, em seguida, resfriá-lo rapidamente em um meio líquido, geralmente água ou óleo. Esse processo é utilizado para aumentar a dureza e a resistência do material.
• Revenimento: é um processo que consiste em aquecer o material temperado a uma temperatura abaixo da temperatura de austenitização e mantê-lo nessa temperatura por um tempo determinado. Esse processo reduz a dureza do material, mas aumenta sua tenacidade e resistência.
• Alívio de tensões por vibração: é um processo de tratamento térmico que consiste em aplicar vibrações de alta frequência no material enquanto ele é aquecido. Esse processo pode ser utilizado para reduzir as tensões residuais em componentes que possuem geometrias complexas, como asas de aviões.

Vantagens Do Tratamento Térmico Para Alívio De Tensões

O tratamento térmico para alívio de tensões traz diversas vantagens para o processo de fabricação de peças e equipamentos, tais como:

1. Redução de tensões residuais: O tratamento térmico pode reduzir significativamente as tensões residuais em peças e equipamentos, evitando a distorção e rachaduras, melhorando a qualidade e a durabilidade das peças.
2. Melhora das propriedades mecânicas: O alívio de tensões através do tratamento térmico pode melhorar as propriedades mecânicas dos materiais, aumentando sua resistência à tração, dureza, tenacidade e resistência à fadiga.
3. Maior precisão dimensional: A eliminação das tensões residuais pode melhorar a precisão dimensional das peças e equipamentos, garantindo que eles atendam às especificações técnicas.
4. Redução de distorções: O tratamento térmico pode reduzir as distorções que podem ocorrer durante o processo de fabricação de peças e equipamentos.
5. Redução de riscos de falhas: A redução das tensões residuais pode reduzir o risco de falhas por fadiga e fratura em peças e equipamentos.
6. Maior eficiência no processo de fabricação: O tratamento térmico para alívio de tensões pode ser facilmente integrado ao processo de fabricação, aumentando a eficiência e a produtividade da produção.

Essas vantagens tornam o tratamento térmico para alívio de tensões uma técnica amplamente utilizada em diversas indústrias, como aeronáutica, automotiva, metalúrgica e outras que dependem de alta qualidade e desempenho de seus produtos.

Objetivos

• Aumentar a ductilidade;
• A dureza da zona de fusão e da zona afetada pelo calor é reduzida;
• Reduzir empenamento e alterações dimensionais (após usinagem);
• Aumente a resistência à fadiga;
• Melhorar a resistência à corrosão.

O tratamento térmico de alívio de tensão do aço é mais comumente usado e envolve aquecimento abaixo da temperatura crítica de transição, mantendo o material nesse nível por um período de tempo, geralmente proporcional à espessura do material, e depois resfriando lentamente; as tensões prejudiciais são reduzidas a limites mínimos e aceitáveis.

As operações de alívio de tensões não devem ser confusas com tratamentos de recozimento, onde a temperatura é muito mais elevada, acima da temperatura crítica de transição do material.

Benefícios

Os principais benefícios do alívio de tensões são:

• Maior ductilidade das peças sem afetar a dureza.
• Dureza reduzida;
• Melhores condições metalúrgicas na zona afetada pelo calor;
• Proporciona maior uniformidade e melhora as propriedades mecânicas da peça.
• Melhorar a fadiga e a resistência à corrosão.
• Possui alta precisão para resultados rápidos e eficientes.

Cuidados

Algumas recomendações e cuidados a serem observados ao trabalhar com tratamento térmico para alívio de tensões incluem:

1. Verificar as especificações técnicas: é importante ter em mãos as especificações do material e do processo de soldagem para determinar a temperatura, tempo e tipo de tratamento térmico adequado.
2. Preparar o material corretamente: o material deve ser limpo e livre de resíduos, óleos ou outras impurezas que possam interferir no processo de tratamento térmico.
3. Utilizar os equipamentos adequados: é necessário utilizar equipamentos de aquecimento adequados, como fornos e aquecedores, para atingir a temperatura correta e evitar danos ao material.
4. Monitorar o processo de aquecimento: é importante monitorar continuamente a temperatura do material durante o processo de aquecimento para garantir que ele não exceda a temperatura recomendada e não ocorra a deformação do material.
5. Esfriar o material de forma adequada: o material deve ser esfriado de forma adequada, seguindo as recomendações do fabricante, para evitar a formação de tensões residuais.
6. Realizar testes de qualidade: é importante realizar testes de qualidade no material após o tratamento térmico para garantir que ele atenda aos requisitos de resistência e qualidade.
7. Utilizar equipamentos de segurança: é fundamental usar equipamentos de segurança, como luvas e óculos de proteção, para evitar lesões durante o processo de tratamento térmico.

É importante seguir essas recomendações para garantir a eficácia e a segurança do processo de tratamento térmico para alívio de tensões.

Procedimento

O alívio de tensões depende basicamente da temperatura e do tempo gasto nessa temperatura; a resistência mecânica e a composição química do material também devem ser consideradas.

O aquecimento localizado cria tensões de tração e compressão nas proximidades da junta soldada. De modo a reduzir a tensão causada pela retração do metal depositado após a soldagem, é realizado um tratamento térmico de alívio de tensão.

Na soldagem, o fenômeno de introdução de tensões pode ser descrito pela deposição da solda na chapa. A poça fundida e a fonte de calor juntas causam aquecimento localizado da área; sob a ação da fonte de calor, a massa tende a se expandir e a tensão de compressão faz com que o ferro fundido se deforme localmente devido à sua relativa ductilidade.

O pilar resiste à expansão do material e evita a expansão da seção; à medida que a poça fundida esfria e o metal quente se contrai, a tensão de compressão é cancelada e depois convertida em tensão de tração no metal frio.

Outra forma de introduzir tensões em uma carroceria em níveis indesejados é através da deformação a frio, como a calandragem; além da relação diâmetro/espessura permitida pela norma, devem ser seguidos os requisitos do código ASME VIII amplamente utilizado na indústria.

Além da finalidade da junta soldada, o tratamento térmico deve ser adaptado a cada material com base em suas propriedades físicas, mecânicas e de propriedades de cada material.

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