Efeito Marangoni na Soldagem

EFEITO MARANGONI NA SOLDAGEM

BELÉM, SETEMBRO 2014

INTRODUÇÃO
Muitos fatores podem influenciar na geometria do cordão de solda, dentre eles estão os parâmetros de soldagem como: corrente, tensão, velocidade de soldagem, tipo e vazão do gás de proteção, o metal de adição, a espessura e o tipo de junta. A composição química da liga influencia as suas propriedades físicas e químicas e também interfere na interação entre arco e poça de fusão e, consequentemente, no formato do cordão. Segundo Campbell (1992, Martins et al, 2012 ), a presença de enxofre e oxigênio promove a formação de escória que gera instabilidade no arco e maior agitação na poça de fusão. Outra teoria bem aceita se baseia na influência do gradiente de tensões superficiais (causado pela temperatura e concentração de solutos), no sentido do movimento do metal líquido na poça de fusão, fenômeno conhecido como efeito Marangoni (Witz et al,2005). O formato da poça determina, em grande parte, o formato do cordão e a resistência mecânica da solda, por isso a importância de se compreender as causas e efeitos desses fatores. Este trabalho irá abordar apenas o efeito Marangoni.
EFEITO MARANGONI NA SOLDAGEM
Foi demonstrado por Marangoni que uma gradiente de tensão superficial em um líquido tenderá a movê-lo da região de menor para a de maior tensão superficial. O fluxo de material induzido por este processo é conhecido comumente como corrente (ou efeito de) Marangoni (HEIPLE & ROPER, 1990). As variações na profundidade de penetração do cordão de solda em aços seriam resultantes da convecção de metal líquido na poça de fusão, influenciada pela composição química da mesma, particularmente, pelo teor de enxofre dissolvido.
O efeito Marangoni pode ser expresso pelo número adimensional (Ma):

Onde:
- x [m] é uma coordenada no plano da superfície do líquido;

- g [N/m] a tensão superficial;
- T [º C] a temperatura;
- L [m] um comprimento