Resumo: A versatilidade dos processos de soldagem com a utilização de fluxos é atribuída principalmente a grande variedade de elementos possíveis nas formulações, principalmente nos processos com a utilização de arames tubulares. Contudo, cada componente do fluxo é selecionado criteriosamente de acordo com a função a ser exercida durante todo o processo, gerando efeitos na transferência metálica, na formação e solidificação da poça de fusão. O presente trabalho investigou a soldagem de arames tubulares do tipo MCAW com fluxo compostos de cavacos das ligas de titânio e grafite, visando a formação de carbonetos, e os efeitos de elementos adicionais TiO2, CaCO3 e CaF2 sobre o comportamento do arco elétrico, como a estabilidade, modo de transferência e propriedades da solda. O comportamento dos oscilogramas e ciclogramas gerados a partir dos sinais elétricos indicaram a ocorrência de transferência mistas entre curto circuito, globular e spray, de acordo com cada formulação do fluxo nos arames e sob os parâmetros de soldagem mantidos constantes. A formação dos carbonetos de titânio foi evidenciada em todas as condições de fluxo. Entretanto, a matriz dos depósitos apresentou a formação de fases e constituintes diferentes, como resultado dos efeitos gerados pelos componentes do fluxo.

Abstract: Versatility of welding processes is mainly attributed to a variety of possible elements used in fluxes formulations, especially in the processes using tubular wires. However, each flux component is selected by a criterion according to an expected function throughout the process, generating effects on metal transfer, formation and solidification of the melt pool. The present work investigates the welding of MCAW tubular wires with chip titanium alloy and graphite as a main component of the flux aim to react as a titanium carbide and the effects by the addition of TiO2, CaCO3 and CaF2 on the electrical arc behavior, such as stability, operation mode. weld transfer and weld properties. The behavior of the oscillograms and cycles generated from the electrical signals indicates the occurrence of modes transfers between short-circuiting, globular and spray, according to each flux added for each condition under the same welding parameters. Formation of titanium carbides was evidenced under all conditions. However, a weld matrix shows the formation of different phases as a consequence of the effects generated by the flux components.

Resumo Cavacos de titânio foram utilizados como componentes do fluxo em arames tubulares fabricados a partir da conformação e trefilação de fitas metálicas com espessuras diferentes. Os arames apresentaram diâmetros internos com dimensões diferentes afetando as taxas de preenchimento do fluxo. Para as mesmas condições de soldagem, os arames fabricados com as fitas de maior espessura promoveram maiores taxas de curto circuito na transferência metálica, enquanto que nas fitas finas houve uma transferência mista com curto circuito e globular. O processo se mostrou mais estável nos arames fabricados com a fita mais grossa. Apesar das micrografias evidenciarem áreas com maior presença de TiC, os carbonetos apresentaram uma distribuição bastante uniforme ao longo da solda. Nestas regiões nota-se que os carbonetos apresentaram partículas com tamanhos maiores e formato mais arredondado. Os valores de microdureza apresentaram relação direta com a oferta de titânio no fluxo.

Abstract Titanium chips were used with flux components in tubular wires made from the conformation and drawing of metallic strips with different thicknesses. The wires showed internal diameters of different dimensions, affecting fluxes rates filling efficiency. For the same welding conditions, the wires made with the thicker tapes promoted higher short circuit rates in the metallic transfer, while in the thin tapes there was a mixed transfer with short circuit and globular. Stability of welding process was more notable by tubular wire made of the thicker tapes. The variation in the supply of titanium from the flow affected the morphology and size of the carbide particles considerably. The microhardness values presented a direct relation with the titanium supply in the flux.

O titânio é um metal nobre e possui excelentes propriedades biomecânicas, podendo assim ser plenamente aceito pelo organismo humano. A grande demanda na utilização de implantes dentários, fabricados a partir de ligas de titânio traz consigo um aumento significativo na geração de resíduos (cavacos), resultantes dos processos de usinagem empregados. Com o objetivo de reduzir os impactos ambientais, soluções alternativas para a reutilização de tais resíduos têm sido estudadas. O carboneto de titânio (TiC) possui elevada dureza, o que potencialmente permitiria a sua utilização como reforço em revestimentos antidesgaste aplicados em equipamentos das indústrias sucroalcooleira e mineradoras. Neste trabalho cavacos de ligas a base de titânio foram processados e utilizados como matéria prima para a fabricação de consumíveis experimentais de soldagem. Cordões de solda foram produzidos sobre amostras de aço-carbono por soldagem a arco elétrico com proteção gasosa e eletrodo de tungstênio (tradução do termo inglês GTAW). A caracterização microestrutural do metal de solda foi realizada por MEV e difração de raios-X. O comportamento mecânico dos revestimentos foi analisado por meio de um ultramicrodurômetro digital. Verificou-se que a microestrutura do metal de solda era composta por partículas não prismáticas de alta dureza distribuídas em uma matriz ferrítica. Medidas feitas por microanálise EDS mostraram diferenças na concentração de titânio entre a matriz e as partículas duras, onde maiores teores deste elemento foram identificados. A análise cristalográfica confirmou que houve a formação de carbonetos de titânio envoltos por uma matriz de ferrita.

Titanium element is a noble metal and owns excellent biomechanical properties. The necessity for utilization dental implants fabricated with titanium alloys have caused an increased in generation of residue as a result of fabricating processes. Aiming to reduce the environmental impact, alternative solutions for reutilization of these residues have been studied. Titanium carbide (TiC) has high hardness and can be applied as coating reinforcement against wear. In this work, chips of titanium cast were processed and used in the fabrication of experimental hardfacing consumables. Coatings were produced in cast steel specimens using the GTAW process. The microstructures were investigated by means of scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The mechanical behavior of the coatings was analyzed by a dynamic ultra-micro hardness tester. The microstructure of the welding metal was composed of particles non-prismatic and high hardness surrounded by a ferritic matrix. The measures made by electron dispersive spectroscopy (EDS) showed difference of the concentration of titanium trough the particle, where larger contents of titanium were found, and the matrix. The crystallographic analyses reinforced the formation of titanium carbides embedded in a ferrite matrix into welding metal.

Equipamentos usados nas usinas sucroalcooleiras e de extração mineral são submetidos a condições severas de desgaste abrasivo. Revestimentos duros são usualmente aplicados para reparar este tipo de dano, sendo bastante empregados consumíveis de soldagem contendo altos teores de cromo e carbono. No presente trabalho visa investigar a microestrutura de revestimentos duros formados com a fusão de cavacos de titânio puro ASTM F67 grau 4, material usado na fabricação de implantes odontológicos. Misturas com diferentes formadores de carbonetos (Fe-Cr e Fe-Nb como aditivos) também foram testadas. Revestimentos feitos com duas camadas de cavacos "puros" (Ti), cavacos com Fe-Cr (Ti-Cr) e cavacos com Fe-Nb (Ti-Nb) foram depositadas sobre peças de aço-carbono por soldagem TIG/GTAW. A microestrutura das camadas foi observada com microscópio óptico e por microscópio eletrônico de varredura equipado com microanálise. A caracterização microestrutural revelou que a distribuição de carbonetos varia significativamente com a natureza química dos aditivos usados. A microanálise mostrou que houve a formação de carbonetos com composição química complexa no seio do metal de solda, cuja estequiometria foi determinada com análise por difração de raios-X. Carbonetos mistos do tipo MC e cementita foram identificados. Os resultados apresentados indicam que a aplicação de cavacos de titânio ASTM F67, como insumo para formação de carbonetos, pode contribuir para melhorar a resistência ao desgaste em comparação aos tradicionais revestimentos duros com carbonetos de cromo.

Equipments of the sugar-cane plants and mineral extraction are submitted to severe abrasive wear conditions. Welded hardfacing are usually applied to repair that kind of damage where commercial chromium/carbon-rich welding consumables have usually been employed. In the present work was investigated the microstructure of experimental hardfacings made by addition of residues (chips) collected from machining of ASTM F67 (unalloyed Ti, grade 4) alloy. Mixtures with different carbide-formers (Cr/Nb ferro-alloys) were also tested. Two layers of "pure" chips (Ti), chips plus Fe-Cr (Ti-Cr), and chips plus Fe-Nb (Ti-Nb) were applied on low-carbon steel specimens by GTAW/TIG process. The microstructure of hardfacing layers was observed by optical and scanning electron microscopy (SEM) equipped with EDS microanalysis. The microstructural characterization has determined that carbide distributions change significantly with the chemical nature of the hardfacing. SEM observations coupled with EDS microanalysis have confirmed the formation of complex carbides within metal weld, whose stoichiometry was determined by X-rays diffraction (XRD) analysis. Mixed carbides MC-type and some cementite have been found. As a result it was suggested that using of ASTM F67 chips as carbide formers for composition of welding consumables can contribute to improve wear resistance of hardfacings, if compared with traditional chromium-based hardfacings.