Faaliyet Tabanlı Maliyetleme Sisteminin Uygulama A ş amaları

No trabalho com ligas de titânio em geral e especificamente na indústria aeronáutica, a natureza dos processos de soldagem estão imersas num cenário de poucas unidades de produção, necessidade de extrema confiabilidade em condições severas e elevado custo unitário. Em geral, a soldagem de ligas de titânio requer processos com fontes de calor mais concentradas, como soldagem com arco- plasma, laser e feixe de elétrons.

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1.1.2.1. Soldagem com arco elétrico

Nos processos de soldagem com arco elétrico a união do material é efetuada pelo calor gerado por um arco elétrico, gerado entre um eletrodo e as peças. O eletrodo é protegido por uma capa através da qual um gás inerte (argônio, hélio ou CO2) é aplicado. O gás tem a função de tornar a região da solda protegida contra a

oxidação, melhorar o controle e qualidade da solda. Existem três tipos de soldagem a arco mais empregados (HEDLUND, 2005):

 Soldagem a arco com eletrodo de tungstênio (GTAW ou TIG) é o processo mais usado para o titânio e suas ligas. Um arco elétrico entre o eletrodo de tungstênio e o material cria a fusão na região da solda, enquanto um gás inerte protege o eletrodo de tungstênio e a poça do metal fundido contra oxidação. Além da proteção, o gás inerte pode ajudar a aumentar a penetração ou a velocidade. As soldas podem ser executadas sem a adição de outros materiais ou com a adição de um fio denominado de material consumível.

 O processo de soldagem a arco com fio contínuo (GMAW ou MIG) não é tão aplicado em titânio como em metais ferrosos e outras ligas não ferrosas. No processo MIG um arco elétrico é gerado entre um eletrodo consumível continuamente alimentado e a peça de trabalho. A transferência do material atomizado ocorre acima de uma densidade crítica de corrente elétrica e requer a utilização corrente contínua com o eletrodo positivo. Este processo exige altas correntes e portanto altas velocidades de soldagem.

 A soldagem com arco plasma (PAW) produz um arco estreito entre um eletrodo não consumível e a poça de fusão. Além do gás de proteção, existe o gás gerador do plasma que ao passar pelo orifício injetor se ioniza produzindo a característica do jato de plasma ionizado. Se a intensidade calor no plasma é alta o suficiente, então esse processo pode operar em um regime semelhante a soldagem a laser ou da soldagem por feixe de elétrons, com uma grande penetração.

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1.1.2.2. Soldagem com feixe laser

A solda com feixe laser produz uma fonte de calor extremamente concentrada na região da soldagem, trazendo vantagens como maior precisão de posicionamento, controle da profundidade, qualidade da solda e menores distorções nas peças. Este processo é considerado como ideal para soldagem de componentes de motores a jato feitos de ligas resistentes ao calor. Este processo, juntamente com a soldagem por feixe de elétrons, são os que geram a menor distorção final nas peças soldadas (HEDLUND, 2005).

1.1.2.3. Soldagem com feixe de elétrons

Outro processo utilizado na industria aeronáutica é a soldagem por feixe de elétrons (EBW). O EBW gera pouca distorção no material soldado. Este processo tem uma vantagem sobre a soldagem a laser, por não haver problemas com a reflexão do feixe no metal fundido. Esta característica torna o processo particularmente útil para a soldagem de ligas de titânio que não podem ser soldadas numa atmosfera aberta. O EBW é um processo de soldagem por fusão através de um feixe de elétrons (alta energia) que aquecem a área a ser soldada. Os eletrons do feixe são elevados a um estado de alta energia, acelerados de 30% a 70% da velocidade da luz, o que produz energia térmica suficiente para soldar os metais e especialmente ligas de titânio (HEDLUND, 2005).

1.1.2.4. Soldagem por difusão

A soldagem por difusão é um processo que liga materiais por meio de aplicação simultânea de pressão e calor. Quando ocorre uma deformação plástica entre duas superfícies em contato por ação de calor, as camadas de átomos que compõem a estrutura cristalina do metal vibram e se movimentam em várias direções, ocupando lugares diferentes nos planos cristalinos. A essa movimentação dá-se o nome de difusão. O contato entre as superfícies provoca difusão dos átomos, que se movimentam pelo interior das superfícies, promovendo a ligação perfeita das partes (SHIRZADI, 1997, 2015). A operação pode ser feita no vácuo, sob proteção de gás ou fluido e, de preferência, sem material de adição. O processo

35 por difusão é utilizado para unir materiais com composição química semelhante ou materiais dissimilares, predominantemente os metálicos, e foi desenvolvido originalmente para ser aplicado na construção de peças para a indústria aeronáutica e espacial. É aplicada preferencialmente nas situações em que a união por processos de soldagem convencionais não é possível.

1.1.2.5. Soldagem por atrito com ferramenta

Recentemente, os métodos de FSW em ligas de alta temperatura, incluindo aços, aços inoxidáveis, as ligas de titânio e ligas de níquel têm chamado cada vez mais a atenção da indústria aeroespacial, naval e petroquímica. No entanto, o desenvolvimento e implantação de tal tecnologia de união de materiais continuam como um desafio, pois o desenvolvimento de ferramentas acessíveis e confiáveis que suportem as condições térmicas e mecânicas impostas permanece como uma das barreiras que precisam ser superadas (MISHRA; MAHONEY, 2007).

Apesar das qualidades inicialmente observadas, para determinadas aplicações como conformação plástica, a análise das propriedades mecânicas resultantes de FSP é preponderante para correta aplicação do processo. Um exemplo é encontrado na Figura 1-7.

Figura 1-7 – Exemplo de sinergia entre o processo FSW e superplasticidade em ligas de titânio. (a)(c) A região processada possui maior plasticidade do que o material original, e em (b)(d) exemplo de região processada com menor plasticidade do que o material original (EDWARDS e RAMULU, 2009).

a b

c

36 Na Figura 1-7, se observa a diferença entre o material original e uma região que sofreu um FSP. Em (a) e (c) a região processada possui maior plasticidade do que o material original, em (b) e (d) a região processada possui menor plasticidade do que o material original (EDWARDS e RAMULU, 2009).

Os parâmetros no processamento por FSP ou FSW irão influenciar fortemente o processamento posterior nos materiais resultantes. A Figura 1-8 apresenta um diagrama simples para questionamento das propriedades envolvidas no processo de FSW e FSP. Para chegar ao resultado final onde as características deverão ser semelhantes, deve-se conhecer e controlar os parâmetros envolvidos no processo.

Figura 1-8 – Diagrama simples de questionamento.

Onde o ideal, se o material possuir fases posteriores de conformação, é a obtenção de uma região processada ou soldada que possua preferencialmente as mesmas propriedades do material de base. E propriedades diferentes na região processada, para casos onde é necessária um aumento ou diminuição de resistência em uma determinada parte da peça.

Propriedades