Effect of Torch Weaving on the Microstructure, Tensile and Impact Resistances, and Fracture of the HAZ and Weld Bead by Robotic GMAW Process on ASTM A36 Steel

Abstract

Abstract The effect of torch weaving on the microstructure, tensile strength, impact resistance and fracturing in robotic welded joints using varing welding speeds, voltages and currents was evaluated through fractography using scanning electron microscopy, tension, impact and micro-hardness tests and optic microscopy. Results indicated that linear, sinusoidal and circular weavings favored an increase of the width of the HAZ as well as a slight increase in yield resistance accompanied by hardening in comparison with a triangular weave. The latter favored larger impact energy in the HAZ with less width, containing coarse-grained ferrite due to lower tensile strength and Vickers hardness. A circular weave generated the highest level of hardening and the lowest energy absorbed in the HAZ as a consequence of an increase in yield strength related to the fine needles of acicular ferrite. A linear weave favored the greatest width of the HAZ compared with other weld weavings due to heat accumulation along the fusion line of the welded joint. Hardening and loss of toughness were evaluated through fractographic analysis showing mixed fractures mainly composed of brittle fracturing made by transgranular cleavages with facets containing well defined river patterns.Resumo O efeito do movimento da tocha sobre a microestrutura, resistência à tração e impacto e fratura em juntas soldadas por processo robotizado, variando velocidade, voltagem e corrente de soldagem foi avaliado através de fratografia, usando microscopia eletrônica de varredura, provas de tração e impacto e testes de microdureza e microscopia óptica. Os resultados indicaram que os movimentos lineares, senoidais e circulares favorecem um aumento da largura da ZAC, assim como, um ligeiro aumento do limite elástico acompanhado de endurecimento em comparação com o movimento triangular. A energia de impacto é mais favorecida na ZAC com menor largura, contendo grãos grosseiros de ferrita devido à menor resistência à tração e dureza Vickers. Um movimento circular produziu o nível mais elevado de endurecimento e a menor energia absorvida na ZAC como consequência de um aumento na limite elástico relacionado com as agulhas finas de ferrita acicular. Um movimento linear favoreceu maior largura da ZAC em comparação com outros movimentos da tocha, devido à acumulação de calor ao longo da linha de fusão da junta soldada. Endurecimento e perda de tenacidade foram avaliados através de análise fratográfica mostrando fraturas mistas compostas principalmente de fratura frágil por clivagem transgranular com facetas contendo marcas de rio bem definidas.