Kleber Eduardo Bianchi

The application of press hardening steels is spreading from automobiles, where crashworthiness demands are critical, to other segments, such as the agricultural and road transport industries. However, the operational conditions to which such equipment is exposed requires the application of heavier sheet gages and adapted joining processes. In this context, fatigue is recognized as the critical failure mode. The present article describes the procedures and results of fatigue testing performed on GMAW-CSC and PAW butt-welded specimens of 1500 MPa press hardening steel. Both methods are suitable alternatives to laser welding when joining relatively heavy-gaged components. The obtained fatigue results are also related to heat-affected zone characteristics and weld bead surfaces. Additionally, some ground-flush GMAW-CSC specimens were tested. The test results indicate that both welding procedures provide suitable fatigue performance. As-welded GMAW-CSC joints on this ultra-high strength steel accomplished a fatigue performance similar to welds of conventional steel. However, a remarkable performance increase was observed after flush grinding the weld beads. The plasma welding process presented less good results due to the more extensive manufacturing and geometric variability. The results indicate that adopting a suitable arc welding process, in association with post-weld geometry improvement, provides a fatigue performance that is competitive with laser-welded press hardening steels.

This work investigates and compares the fatigue performance of laser-welded joints of two press hardening steels: a standard 22MnB5 and a variant modified by a combination of niobium and molybdenum (NbMo) alloying. The results indicate that joint geometry aspects, superposed to an intrusion-generated damage mechanism, were prevalent in causing a poor fatigue life in the case of peak stress values greater than 11% of the base metal's ultimate strength being around 1450 MPa. As identical process procedures were employed, the tests allowed investigating the influence of the alloy design on fatigue performance. The results of geometrical analysis and fatigue tests indicated that the NbMo modified alloy performed better than the standard 22MnB5 steel. The results also suggest that, if extremely tight quality limits are used in the manufacturing procedures, laser-welded joints of press hardened steels could offer a very favorable fatigue performance being considerably better than that of conventional and high strength structural steels.

Os problemas devido à fadiga em componentes mecânicos e estruturais são recorrentes na indústria, sendo ainda mais preocupantes quando tais componentes apresentam uniões soldadas. Ao longo dos anos, estudos têm sido realizados com o objetivo de desenvolver procedimentos para aumentar a vida em fadiga desse tipo de união. Dentre tais procedimentos estão algumas técnicas aplicadas ao cordão ou filete após concluído o processo de soldagem. O presente trabalho científico tem por objetivo estudar o efeito, em termos de vida sob carga cíclica, da técnica conhecida globalmente por toe grinding, que consta da usinagem localizada do pé do cordão de solda. A ranhura resultante do processo propicia a redução do fator de concentração de tensões, bem como a retirada de microdefeitos. Mais especificamente, o estudo visou verificar a influência de tal processo na vida em fadiga de juntas cruciformes de Aço ASTM A131 Grau AH36, soldadas pelo processo Arame Tubular (Flux-Cored Arc Welding - FCAW) e submetidas a carregamento cíclico transversal. Para tal, procedimentos experimentais envolvendo diferentes áreas da fabricação foram utilizados para confeccionar os corpos de prova, dentre os quais, um processo pré-qualificado de soldagem, bem como técnicas de inspeção não destrutiva dos cordões. Mesmo assim, o corte lateral dos corpos de prova mostrou que as juntas apresentaram falta de penetração na raiz dos cordões. Em sequência, a amostra foi dividida em dois grupos – com e sem toe grinding – e os ensaios de fadiga foram realizados em condições semelhantes para ambos os grupos. Os resultados obtidos nos ensaios mostraram que o mecanismo de falha, no caso dos corpos de prova que não sofreram toe grinding, se tratou da propagação de microtrincas do tipo intrusão previamente localizadas no pé dos filetes de solda. Já os corpos de prova que passaram pelo toe grinding apresentaram migração do local de falha do pé para a raiz dos cordões de solda, bem como um aumento expressivo do valor médio de número de ciclos até a falha.