livro técnicas em soldagem
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1 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
WORLD’S
QUALIFICAÇÃO
PROFISSIONAL
PROCESSO A ARCO ELÉTRICO
ELETRODO REVESTIDO (SMAW)
Criativa
2 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Este trabalho foi elaborado exigindo-se
meses de pesquisa e estudo, possui trechos
tirados de vários trabalhos científicos e de
páginas da web, além de fazer parte
integrante do curso de técnicas em soldagens
da World’s Qualificação Profissional.
Os assuntos abordados neste primeiro
volume estão relacionados à teoria e conceitos
primitivos que servirão de base para aplicação
nos processos de soldagem por eletrodo
revestido, esperamos que este volume sane as
suas dúvidas e curiosidades iniciais, seria
impossível esgotar os assuntos relacionados às
Técnicas e Processos de soldagem, mas
abordamos aqui neste primeiro volume, em
uma linguagem simples e acessível tudo que
um profissional gabaritado deve conhecer
para exercer a função de soldador com
competência, este livro é o primeiro volume e
faz parte integrante da coleção Técnicas em
Soldagens da editora.
Todos os Direitos Reservados. Copyright 2011
Juliana Freitas Martins
Diretora de Ensino Tecnológico
Professor Instrutor Colaborador
Douglas Santos
3 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
CURSO TÉCNICAS EM SOLDAGENS
O progresso alcançado no campo da
soldagem, bem como o desenvolvimento de
processos e tecnologias avançadas nos últimos
anos, é resultado de uma exaustiva busca de
aprimoramento e aperfeiçoamento das técnicas,
e o conhecimento dessas tecnologias é tão
importante, que todo aquele que não possuir uma
mentalidade aberta, capaz de assimilar novas
idéias, será ultrapassado e incapacitado para o
atual ritmo do progresso industrial.
E em todos os setores relacionados com o
trabalho industrial, o profissional deve estar
consciente de suas atividades como um todo,
bem como dos riscos decorrentes da utilização
dos equipamentos manuseados. Deseja-se ainda,
que o mesmo possa adotar medidas capazes de
eliminar ou pelo menos minimizar acidentes e
desperdícios, permitindo o desempenho do
trabalhado de forma segura e eficaz.
Este volume 1 “Eletrodo Revestido-Teoria” se
destina ao acompanhamento das aulas teóricas,
sendo complementado com vídeos, palestras,
imagens e experiências vivenciadas. Através dele
são apresentados os princípios básicos envolvidos
na soldagem, descrevendo os tipos de
equipamentos, consumíveis, EPI’s etc.
4 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
1.0 NOÇÕES DE ELETRICIDADE APLICADA À SOLDAGEM
1.1 CORRENTE ELÉTRICA
Dá-se o nome de corrente elétrica ao movimento ordenado de
cargas elétricas de um corpo.
Há dois tipos de corrente elétrica usados em máquinas de
soldagem: a corrente contínua e a corrente alternada.
CORRENTE CONTÍNUA ( = )
Uma corrente é chamada de continua ou constante quando o
seu valor não se altera com o tempo, podemos tomar como
referências de geradores de correntes contínua as pilhas e as
baterias frequentemente utilizadas em nosso cotidiano.
Resumindo a corrente contínua é aquela que circula sempre no
mesmo sentido. A fonte fornecedora de corrente (gerador de
solda, Bateria, Inversor ou Retificador de Solda) mantém constante
sua polaridade, ou seja, o borne negativo será sempre negativo e
o borne positivo será sempre positivo; borne é onde é encaixado
os cabos na máquina de solda.
A Figura a seguir mostra o aspecto físico, símbolo e curva da
corrente contínua em função do tempo.
CORRENTE ALTERNADA (~)
É aquela que passa através de um corpo sofrendo inversão de
sentido em intervalos regulares de tempo, caminhando primeiro
num sentido e depois no outro, usado com mais frequência em
+ -
GERADOR
PEÇA
ELETRODO
U(V)
xV
t(s)
5 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
máquinas transformadoras. Cada borne hora será negativo, hora
será positivo. Em soldagens a troca de polaridade pode se dar a
cada interrupção do arco elétrico.
Segue abaixo representação gráfica da corrente alternada.
INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA
A corrente elétrica, seja ela alternada ou contínua, pode ter sua
intensidade medida. Para medir a intensidade da corrente, usa-se
a unidade de medida chamada AMPÈRE, que é representado
pela letra A. Portanto é correto dizer que, num determinado
instante, a intensidade da corrente circulante pelo eletrodo é de 5
a 200 A.
1.2 TENSÃO ELÉTRICA
Já foi visto que a corrente elétrica é um movimento ordenado de
cargas elétricas através de um corpo. Essas cargas, porém, não se
movem sem que haja uma força atuando sobre elas, fazendo-as
circularem. A essa força atuante, dá-se o nome de tensão
elétrica. Portanto, tensão elétrica é a força que movimenta as
cargas elétricas através de um corpo e que tem, como unidade
de medida, o volt, que é representado pela letra V.
1.3 RESISTÊNCIA ELÉTRICA
É a dificuldade que um corpo oferece à passagem da corrente
elétrica. Sua unidade de medida é o ohm, que é representado
pela letra grega Ω . Ao atravessar um corpo, a corrente elétrica
encontra dificuldade e gera calor. Esse calor pode ser desejável,
como é o caso do chuveiro elétrico, ou indesejável, como no caso
de um mau contato numa conexão elétrica. Na soldagem
elétrica, deve-se evitar o aquecimento indesejável em:
± ±
TRANSFORMADOR
PEÇA
ELETRODO
U(V)
xV
t(s)
6 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
a) mau contato entre o grampo-terra e a massa; Ligação à massa
suja, solta ou com material intermediário.
b) mau contato entre o cabo elétrico e o porta-eletrodo,
danificado, parafuso mal ajustado, fios quebrados ou mesmo
desgaste por uso.
c) mau contato entre terminais do cabo elétrico e os bornes da
máquina; bornes mal ajustados/frouxos, cabos danificados,
quebrados e desgastados.
d) Grampo-terra ou cabos danificado, quebrado, desgastado
pelas altas temperaturas, ou com a mola gasta, o que ocasiona
vários mini curtos depredando o mesmo na área de contato.
Observação: Ao fazer uma conexão elétrica, deve-se ter o
cuidado de executá-la corretamente, para que não ocorra mal
contato e consequentemente perda de energia elétrica, gerando
aquecimento indesejável.
1.4 MATERIAIS CONDUTORES
São corpos que permitem a passagem da corrente elétrica com
relativa facilidade. Os mais usados são o cobre e o alumínio.
7 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
1.5 -MATERIAIS ISOLANTES
São corpos que, dentro de uma determinada faixa de tensão, não
permitem a passagem da corrente elétrica. Os mais usados são a
borracha, a mica, a porcelana e a baquelita.
2.0 - ARCO ELÉTRICO
É a passagem da corrente elétrica de um polo (peça) para outro
(eletrodo), desde que seja mantido entre eles um afastamento
conveniente. Esse afastamento, chamado de comprimento do
arco, deve ter aproximadamente um diâmetro e meio do núcleo
do eletrodo.
Observe:
O calor intenso produzido pelo arco elétrico funde a ponta do
eletrodo e a parte da peça tocada por este, formando a solda.
Além de seu papel de fonte de calor, o arco elétrico ainda
conduz as gotas de metal, depositando-as de encontro à peça, o
que permite executar soldas na posição sobre cabeça.
Solda de ponta cabeça, o arco impulsiona as gotas de metais em fusão possibilitando as mais
variadas posições de soldagens.
Afastamento
Este afastamento é
determinante no tamanho
e propriedades do arco
elétrico e do cordão de
Núcleo ou alma do eletrodo
Revestimento do eletrodo, age como
proteção do arco, podendo também atuar
como catalisador
ISOLANTE CONDUTOR
8 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
2.1 -OBTENÇÃO DA CORRENTE ELÉTRICA
Nas soldagens, a corrente elétrica pode ser obtida por meio de
máquinas de solda que podem ser Máquinas de solda Geradora,
Máquinas Transformadora, Máquinas Retificadora e Inversoras
Eletrônica.
a) MÁQUINA DE SOLDA GERADORA
Fornece apenas corrente contínua, são máquinas rotativas que
possuem um motor elétrico ou motor de combustão interna,
acoplado a um gerador de corrente elétrica, contínua, destinada
à alimentação do arco elétrico, Quando acoplados a motores
elétricos, necessitam de uma rede elétrica trifásica, com tensões
de 220/380/440V. Os geradores resistem bem aos trabalhos de
soldagem de longa duração, à plena carga.
Princípio do gerador
No gerador, tem-se um rotor com bobinas que gira no campo
magnético. As bobinas contidas no rotor produzem corrente que
será retirada através de coletores, resultando uma corrente
contínua de saída para alimentar o arco. Observe abaixo.
Rotor
Estator Ventilador Induzido
Escovas
CC Coletor Exitação
9 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Emprego dos geradores
Os geradores são largamente empregados por apresentarem os
seguintes recursos:
Permitem o uso de todos os tipos de eletrodo devido à
corrente contínua;
Gera sua própria energia através do acoplamento de um
dispositivo girante, que pode ser um trator, motor a
combustão, roda d’água, motores elétricos, etc. São muito
usados em trabalho de campo por sua versatilidade.
Podem ser de pequeno, médio e grande porte, dependendo da
exigência do trabalho a ser realizado.
Manutenção dos geradores
Por possuírem partes girantes, é necessário que se estabeleça um
plano de manutenção e lubrificação. Os coletores exigem uma
limpeza planejada, bem como uma troca periódica de suas
escovas.
Os geradores de corrente contínua apresentam, como
desvantagem, o alto custo de aquisição em relação aos demais,
bem com um alto custo de manutenção, por possuírem partes
móveis, entretanto, apresentam de positivo a melhor estabilidade
do arco elétrico.
b) MÁQUINA DE SOLDA TRANSFORMADORA
Geralmente é um transformador usado em soldagens, pode
possuir um ou vários bornes, conforme visto acima, as máquinas
transformadoras fornecem apenas corrente alternada, para obter
corrente contínua à partir de uma máquina de solda
transformadora, a máquina de solda, que é basicamente um
transformador, deve ter um conjunto retificador onde a tensão de
saída do transformador é retificada e usada para as soldas em CC
e CA. Os transformadores de soldagem podem apenas ser
conectados à corrente alternada e fornecem somente esse tipo
de corrente.
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10 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Isso está relacionado com a contínua variação do campo
magnético na bobina primária, onde circula apenas corrente
alternada. Essa constante variação ou alternância do campo
magnético gera corrente na bobina secundária.
Nos transformadores, modifica-se apenas a tensão da corrente
alternada. Pode ser do tipo monofásico ou trifásico e ser
alimentado com tensões de 110, 220, 380 e 440v.
Os transformadores, sendo máquinas para soldagem com
corrente alternada, não têm polaridade definida e só permitem o
uso de eletrodos apropriados para esse tipo de corrente.
A máquina normalmente dispõe de dois terminais para ligação de
cabo terra e porta-eletrodo
Representação esquemática de um transformador de solda de
alta potência com comutador especial para chapas finas.
Gama de regulagem da corrente: 20 a 80ª
Na maioria dos casos, tem um dispositivo volante com o qual se
regula a intensidade da corrente.
Observação: Em função do consumo de potência em trabalhos
de longa duração utilizando-se eletrodos de diâmetros maiores,
+
-
11 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
deve-se ter o cuidado de selecionar-se a máquina com potência
adequada.
Vantagens dos Transformadores
Eliminam o risco de surgimento do sopro magnético, que
provoca uma fusão desigual do eletrodo e defeito na solda,
principalmente inclusões de escória.
Baixo custo de equipamento.
Baixo custo de manutenção.
Desvantagens dos Transformadores
Desequilibram a rede de alimentação, devido à sua ligação
monofásica.
Devido à alternância da corrente de soldagem, que passa por
zero a cada semi-período, a tensão em vazio da máquina (42V)
precisa ser elevada, a fim de possibilitar-se o reacendimento do
arco elétrico.
Não podem ser usados com eletrodos que não proporcionem boa
ionização da atmosfera por onde flui o arco elétrico.
C) MÁQUINA DE SOLDA RETIFICADORA.
Como visto anteriormente, além de um transformador ela possui
um conjunto retificador para ser usado em correntes contínuas e
correntes alternadas, estes tipos de máquinas podem ser usadas
em soldagens TIG, já os transformadores não, a não ser que haja
um dimensionamento ou um adaptação de um conjunto
retificador.
Os retificadores de soldagem são constituídos basicamente de um
transformador trifásico, cujo secundário é ligado a uma ponte de
retificadores. Os retificadores são elementos que somente
12 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
permitem a passagem de corrente em um só sentido, portanto
convertem a corrente alternada em corrente contínua de saída.
A Figura abaixo apresenta uma ideia da transformação da
corrente alternada trifásica numa corrente contínua pulsante pela
ação dos retificadores.
As pulsações se interrompem com a utilização da corrente de
soldagem. Os retificadores, no que diz respeito aos custos de
aquisição e de manutenção, à vantagens inerentes às máquinas
de corrente contínua, isto é, operam com baixas tensões em
vazio, proporcionam um regime de arco elétrico estável e
permitem a utilização de qualquer tipo de eletrodo.
Observação: Em caso de incêndio, devem ser utilizados extintores de CO2 ou nitrogênio.
d) MÁQUINA DE SOLDA INVERSORA.
Desde o advento de semicondutores de alta potência, por
exemplo IGBT e MOSFET, foi possível construir inversores de
potência, capazes de transformar corrente AC (Corrente
Alternada) em corrente DC (Corrente Direta) em alta freqüência,
o suficiente para as grandes cargas de potência exigida para
soldagem com eletrodos (ARC / MMA). Elas são conhecidas como
"Inversoras de Soldagem". Estes equipamentos, geralmente
transformam a energia elétrica AC, convertendo-a em altas
voltagens e armazenando-a em um banco de capacitores em
voltagem DC, onde um microprocessador controla a entrega
desta energia para um segundo transformador conforme a
13 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
amperagem desejada para a soldagem, retornando como
corrente suave/estável e controlada.
As frequências utilizadas são normalmente muito altas,
tipicamente acima de 10.000 Hz. Os equipamentos de soldagem,
baseado nestes princípios, podem e normalmente são, muito mais
eficientes do que as máquinas de solda tradicionais,
principalmente porque os controles da regulagem da amperagem
desejada são microprocessados, fazendo com que, por exemplo,
uma oscilação de energia elétrica na rede não altere a
amperagem de saída na soldagem.
Além disso, quando comparamos os tamanhos dos equipamentos
tradicionais à este tipo de inversora, encontramos mais uma
grande vantagem: chegam a pesar um quinto de uma máquina
de solda tradicional na mesma faixa de potência, o que torna
este tipo de equipamento muito útil para aplicações em grandes
alturas, espaços confinados, necessidade de grande mobilidade,
etc. além de serem muito mais econômica em relação às demais
máquina vistas anteriormente.
2.2 SENTIDO DE CIRCULAÇÃO DA CORRENTE ELÉTRICA
A corrente circula do pólo negativo ( -) para o pólo positivo ( + ).
1.10 -POLARIDADES
No processo de soldagem, quando a máquina de solda está
operando, a corrente elétrica sai pelo borne A, desloca-se pelo
cabo até a peça que está sendo soldada e provoca a fusão do
material da peça com o material do eletrodo através do arco
elétrico. Em seguida, passa pelo eletrodo e retorna ao borne B
através do cabo, entra novamente na máquina e, pelo circuito
interno, torna a sair pelo borne A.
14 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Com a aplicação de uma fonte de corrente contínua de
soldagem, pode-se ter diferentes temperaturas na peça e no
eletrodo em função da polaridade utilizada.
Essas diferenças de temperaturas na peça e no eletrodo
modificam sensivelmente a deposição e a profundidade do
cordão de solda conforme figura abaixo:
Os geradores de corrente de soldagem fornecem a tensão e a
corrente dentro de valores adequados para a operação. A tensão
fica em torno de 15 a 30V em trabalho e a corrente situa-se na
faixa de 60 a 300A.
2.3 EFEITO DA TENSÃO NA SOLDAGEM
Visto que o ar não é um condutor, o arco deve ser inicialmente
aberto através de um curto-circuito, fazendo com que, ao
levantar-se o eletrodo, a corrente flua neste instante com elevada
amperagem.
A tensão faz com que a corrente elétrica prossiga circulando
mesmo depois que o eletrodo é afastado da peça, fazendo com
que o arco elétrico se mantenha. O arco produz alta temperatura,
fundindo o material do eletrodo e da peça, formando a solda.
Colocando-se a polaridade positiva no eletrodo o mesmo trabalha a 4.200°C e a peça
fica a 3.600°C
Essa posição da polaridade é conhecida como
polaridade inversa
Colocando-se a polaridade negativa no eletrodo o
mesmo trabalha a 3.600°C e a peça fica a 4.200°C
Essa posição da polaridade é conhecida como
polaridade direita
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15 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Deve-se abaixar o eletrodo e tocar na peça para fazer um curto
circuito, após este curto, deve-se afastar o eletrodo a uma
distância igual a aproximadamente 1,5 do diâmetro da alma ou
núcleo do mesmo.
A elevada corrente no instante do curto-circuito provoca um
intenso aquecimento, tendo-se, portanto, uma elevada
temperatura.
A elevada temperatura faz com que ocorra a fusão do eletrodo,
cujas partículas fundidas passam a se transferir para a peça
formando uma poça de fusão.
Após a abertura do arco e fusão do eletrodo, a transferência do
material do eletrodo para a peça pode vir a ocorrer através de
gotas fundidas de tamanhos grandes, médios ou pequenos
(quase névoa)
Gotejamento Grosso Gotejamento Médio Gotejamento Fino
O tipo de transferência depende da corrente de soldagem,
composição do eletrodo, comprimento do arco elétrico e
composição do revestimento.
Por exemplo, a 1ª Figura acima caracteriza um processo com
baixa corrente, enquanto que a 3ª Figura acima caracteriza um
processo com alta corrente.
O gotejamento grosso caracteriza-se por baixa corrente e nele
pode ocorrer perigo de curto-circuito. Apresenta o som de estalos
e chiados, possui uma maior penetração e tem uma taxa de
deposição em torno de 10 a 30 gotas por segundo.
A transferência por gotejamento fino possui uma penetração
menor. Ela é mais bem aplicada em revestimentos e ocorre com
altas correntes. Tem um som normal e uma taxa de deposição em
torno de 200 gotas por segundo.
16 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Através do tipo de corrente, pode-se influenciar a transferência do
material do eletrodo para a peça.
3.0 ELETRODOS REVESTIDOS PARA SOLDAGENS
Na soldagem a arco elétrico, o eletrodo é um elemento dos mais
importantes na transferência de material. Num eletrodo não
revestido, ocorrem durante a transferência, a combinação de O2,
H2 e N2, existentes na atmosfera, com o metal fundido e com a
poça de fusão. Os gases O2, H2 e N2 tendem a oxidar o metal de
adição do cordão de solda, bem como interferir no arco elétrico,
no resfriamento e na estrutura resultante.
Os eletrodos normalmente possuem revestimentos de materiais
não metálicos que, ao se fundirem, formam uma escória que,
solidificando-se, atua como uma cobertura protetora do material
de adição e do cordão de solda.
Além disso, existem eletrodos que, em função da composição do
revestimento, geram gases e fumaça, os quais protegem o arco
da ação dos gases O2, H2 e N2, bem como o metal de adição. O
revestimento torna mais fácil a fusão do eletrodo, melhorando
ainda a condutibilidade elétrica na região do arco, tornando-o
mais estável e de fácil condução.
Alma ou núcleo do eletrodo Revestimento do
eletrodo
Arco Elétrico Poça de fusão
Alma ou núcleo do eletrodo Revestimento do
eletrodo
Arco Elétrico
escória
Metal de Base
17 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
A Soldagem a Arco com Eletrodos Revestidos (Shielded Metal Arc
Welding – SMAW é um processo no qual a coalescência (união)
dos metais é obtida pelo aquecimento destes com um arco
estabelecido entre um eletrodo especial revestido e a peça).
O eletrodo é formado por um núcleo metálico ("alma"), com
250mm a 500mm de comprimento, revestido por uma camada de
minerais (argila, fluoretos, carbonatos, etc.) e/ou outros materiais
(celulose, ferro ligas, etc.), com um diâmetro total típico entre 2 e
8mm.
A alma do eletrodo conduz a corrente elétrica e serve como
metal de adição. O revestimento gera escória e gases que
protegem da atmosfera a região sendo soldada e estabilizam o
arco.
O revestimento pode ainda conter elementos que são
incorporados à solda, influenciando sua composição química e
características metalúrgicas. Afigura acima ilustra o processo.
O seu equipamento usual consiste de fonte de energia (ou
máquina de soldagem), porta-eletrodo e cabos, além de
equipamentos de segurança para o Soldador. O calor do arco
funde a ponta do eletrodo e um pequeno volume do metal de
base formando a poça de fusão. A soldagem é realizada
manualmente, com o soldador controlando o comprimento do
arco e a poça de fusão (pela manipulação do eletrodo) e
deslocando o eletrodo ao longo da junta. Quando o eletrodo
é quase todo consumido, o processo é interrompido para troca do
eletrodo e remoção de escória da região onde a soldagem será
continuada.
A tabela abaixo apresenta as suas vantagens, limitações e
aplicações principais.
VANTAGENS E LIMITAÇÕES APLICAÇÕES
Equipamento simples, portátil e barato.
Não necessita fluxo ou gases externos
Pouco sensível a correntes de ar (trabalho no
campo)
Processo muito versátil em termos de materiais
soldáveis.
Facilidade para atingir áreas de acesso restrito
Aplicação difícil para materiais reativos.
Produtividade relativamente baixa.
Exige limpeza após cada passe.
Soldagem de produção, manutenção e
montagens de campo.
Soldagens de aço carbono e ligados.
Soldagens de ferro fundido
Soldagens de alumínio, níquel e suas ligas.
18 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
No Brasil, normas da AWS são amplamente utilizadas para a
especificação de consumíveis para soldagem.
Eletrodos para a soldagem de aços de baixo carbono são, em
geral, especificados com base nas propriedades mecânicas do
metal depositado, no tipo de revestimento e em suas
características operacionais. A especificação da AWS para estes
aços é feita através de um conjunto de letras e dígitos conforme
mostraremos na figura abaixo Por exemplo, de acordo com a
norma AWS A5.1, uma classificação do tipo E6010 indica um
eletrodo capaz de depositar material com um limite de resistência
de 60.000psi (420MPa) e que possui um revestimento celulósico,
com ligante a base de silicato de sódio, indicado para soldagem
em todas as posições com corrente contínua e o eletrodo no pólo
positivo. Para os aços carbono, os eletrodos podem ser
separados em diferentes tipos em função das características de
seu revestimento, destacando-se:
Como dito anteriormente eletrodos revestidos são constituídos de
uma alma metálica rodeada de um revestimento composto de
matérias orgânicas e/ou minerais, de dosagens bem definidas.
Adiantamos a classificação anterior pelo fato de ser mais
comumente usada, porém agora nos aprofundaremos em
conhecer o eletrodo revestido e suas características.
O material da alma metálica depende do material a ser soldado,
podendo ser da mesma natureza ou não do metal de base, uma
vez que há a possibilidade de se utilizar revestimentos que
complementem a composição química da alma.
Para os materiais mais comumente soldados, os tipos de almas
utilizados são os que aparecem na próxima Tabela:
19 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
TABELA MATERIAIS DA ALMA DOS REVESTIMENTOS Aço doce e baixa liga Aço carbono (C < 0,10 %)
Aços inoxidáveis Aço carbono ou aço inoxidável
Ferros fundidos Níquel puro, ligaFe-Ni. Ferro fundido, aço, bronze, etc.
Os revestimentos por sua vez são muito mais complexos em sua
composição química, pois como eles têm diversas funções, estas
são conseguidas com a mistura dos diversos elementos
adicionados. Iniciaremos estudando as funções dos revestimentos,
para em seguida estudar os tipos e elementos químicos utilizados
para atingi-las.
3.1 FUNÇÕES DOS REVESTIMENTOS
Os revestimentos apresentam diversas funções, que podem ser
classificadas nos seguintes grupos:
Função Elétrica: Como já dito, em trabalhos com corrente
alternada, utilizando-se um eletrodo sem revestimento e sem
nenhum outro tipo de proteção, é impossível estabelecer um arco
elétrico. Porém, graças à ação ionizante dos silicatos contidos no
revestimento, a passagem da corrente alternada é
consideravelmente facilitada entre o eletrodo e a peça à soldar.
Assim, a presença do revestimento no eletrodo permitirá a
utilização de tensões em vazio baixas, mesmo em trabalhos com
corrente alternada (40 a 80 V), possibilitando assim uma redução
do consumo de energia no primário e um considerável aumento
da segurança do soldador e a continuidade e consequentemente
a estabilidade do arco.
Função Metalúrgica: O revestimento ao fundir cria uma
"cratera" e uma atmosfera gasosa que protegem a fusão da alma
contra o Oxigênio e Nitrogênio do ar. Ele depositará "escória" que
é mais leve que o metal fundido e que protegerá o banho de
fusão não somente contra a oxidação e nitretação, mas também
contra um resfriamento rápido. A escória constitui um isolante
térmico que terá as seguintes funções: Permitir a liberação dos
gases retidos no interior do metal depositado, evitando com isto a
formação de poros, e, Minimizar o endurecimento do material
depositado por têmpera, têmpera esta consequência de um
rápido esfriamento.
20 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Função Mecânica e Operatória: Durante a fusão dos
eletrodos ocorre em sua extremidade uma depressão que
chamamos de cratera; A profundidade desta cratera tem
influência direta sobre a facilidade de utilização do eletrodo,
sobre as dimensões das gotas e a viscosidade da escória. Um
eletrodo de boa qualidade deve apresentar a cratera mais
profunda e as gotas mais finas, além disto, a cratera servirá
também para guiar as gotas do metal fundido como pode ser
visto na Figura ao lado - Influência da profundidade da cratera na
utilização do eletrodo.
3.2 TIPOS DE REVESTIMENTO
O diâmetro indicado de um eletrodo corresponde sempre ao
diâmetro da alma. Os diâmetros de mercado variam na faixa de 2
a 6 mm, embora existam eletrodos especiais com dimensões
diferentes destas.
Conforme a espessura do revestimento pode-se classificar os
eletrodos nos seguintes tipos:
Peculiar ou fino: revestimento é o menos comum de todos.
Tem a espessura menor do que 10% do diâmetro da alma, e por
isto, é o que requer a menor intensidade de corrente para ser
fundido. Este eletrodo não apresenta a formação de cratera. Por
cratera pode-se entender a medida indicada na cota da Figura -
Influência da profundidade da cratera na utilização do eletrodo.
Semi-espesso: Eletrodos em que a faixa de espessura do
revestimento encontra-se entre 10 a 20% do diâmetro da alma.
Sua fusão requer um valor de corrente ligeiramente superior ao
tipo anterior. A cratera formada por este eletrodo é a menor de
todos os tipos.
Espesso: Eletrodos em que a faixa de espessura do
revestimento encontra-se entre 20 a 40% do diâmetro da alma.
Sua fusão requer um valor de corrente ainda maior, e a cratera
formada pode ser considerada como média.
Muito Espesso: Esta classificação engloba os revestimentos
em que a faixa de espessura do revestimento seja maior que 40%
do diâmetro da alma. Requer as maiores intensidades de corrente
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21 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
para ser fundido e apresenta uma cratera que podemos
considerar como profunda.
A intensidade de corrente necessária para a fusão dos
eletrodos variará conforme uma série de fatores que veremos
adiante, porém tomando por base apenas esta classificação dos
tipos de revestimento, é possível estabelecer regras práticas que
indicarão a corrente adequada para o trabalho, uma vez que
para todos os eletrodos, existem os limites máximos e mínimos de
corrente. Por valor máximo pode-se definir um valor a partir do
qual o eletrodo crepita dificultando a operação de soldagem e
ocorre a danificação do revestimento (queima antes de sua
efetiva utilização), e por limite mínimo um valor em que o arco
fique muito difícil de estabelecer.
Para os eletrodos de revestimento muito espesso pode-se
considerar a fórmula apresentada a seguir:
I = (40 a 60) * (d-1) onde:
I = Intensidade de corrente necessária para a soldagem do
eletrodo.
d = Diâmetro da alma do eletrodo.
Tomando como base um eletrodo com o diâmetro de 4 mm, as
intensidades de corrente recomendadas de acordo com o tipo de
revestimento, seriam as seguintes:
VALORES DE REFERÊCIA PARA ELETRODOS DE 4mm TIPO DE REVESTIMENTO INTENSIDADE DA CORRENTE
Fino 130 A
Semi-espesso 150 A
Espesso 170 A
Muito espesso 200 A à 220 A
É importante destacar que tanto a regra como a tabela
apresentada, não são válidas para eletrodos que contenham
elevado teor de pó de Ferro no revestimento, pois estes
necessitarão de maiores valor de intensidade de corrente.
22 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Além da classificação por dimensões, os revestimentos podem
ainda ser classificados em relação a sua composição química do
seu revestimento.
Na composição química do revestimento de um eletrodo, são
utilizados diversos componentes químicos com diferentes funções
como pode ser visto na próxima tabela.
TABELA ELEMENTOS ADICIONAIS NO REVESTIMENTO
FUNÇÕES BUSCADAS ELEMENTOS ADICIONAIS Formadores de gás Celulose, dolomita, CaCo3, etc.
Formadores de Escória e Fundentes Argila, Talco, TiO2, CaCo3, SiO2, Fe-
Mn, FeO, feldispato, asbestos, etc.
Estabilizadores de Arco TiO2, ilmenita, silicatos de Na e K, etc.
Desoxidantes Fe-Si, Fe-Mn, Fe-Cr, etc.
Elementos de Liga Fe-ni, Fe-Mn, Fe-Cr, etc.
Nesta classificação, o elemento que se encontra em maior
teor no revestimento é aquele que será utilizado como base. Assim
também será possível separar os eletrodos em função de sua
composição química. Esta classificação é a mais importante, pois
é a que servirá de base para as normas internacionais.
Os grupos de revestimentos segundo esta classificação são
apresentados a seguir:
Eletrodos Celulósicos
(EXX10 e EXXX1): Possuem elevada quantidade de material
orgânico(celulose) no revestimento, cuja decomposição pelo
arco gera gases que protegem o metal líquido. A quantidade de
escória produzida é pequena, o arco é muito violento, causando
grande volume de respingos e alta penetração em comparação
com outros tipos de eletrodo. O cordão tende a apresentar
escamas irregulares. A solda apresenta propriedades mecânicas
adequadas para várias aplicações, contudo, não devem ser
usados na soldagem de aços de teor elevado de carbono, de
aços ligados e na soldagem de peças de maior espessura devido
23 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
a possibilidade de fragilização pelo hidrogênio proveniente do
revestimento. São particularmente adequados para soldagem
fora da posição plana, tendo grande aplicação na soldagem
circunferencial de tubulações e na execução de passes de raiz
em geral. Devido à sua grande penetração e perda por respingos
não são adequados para o enchimento de chanfros.
Eletrodos Rutílicos
(EXXX2, EXXX3 e EXXX4): Contém quantidades significativas de
rutilo (TiO2) no revestimento e produz uma escória abundante,
densa e de fácil destacabilidade. São eletrodos de fácil uso, que
podem ser usados em qualquer posição exceto quando têm uma
elevada quantidade de pó de ferro no revestimento (para
aumentar a produtividade). Podem operar tanto em CA como em
CC e produzem um cordão com bom aspecto visual e de
penetração baixa ou média. Sua resistência à formação de
trincas na solidificação da poça de fusão é relativamente
pequena o que pode ser um problema na soldagem de peças
contaminadas com óleo. São eletrodos de grande versatilidade e
de uso geral.
Eletrodos Básicos
(EXXX5, EXXX6 e EXXX8): Possuem quantidades apreciáveis
decarbonatos (de cálcio e de outros elementos) e de fluorita,
formam uma escória básica que, juntamente com o CO2 gerado
da decomposição dos carbonatos, protege o metal líquido. Esta
escória exerce uma ação metalúrgica benéfica sobre a solda,
dessulfurando-a e reduzindo o risco de formação de trincas de
solidificação. Não possui substâncias orgânicas em sua
formulação e, se manuseado corretamente, produz soldas com
baixo teor de hidrogênio, minimizando os riscos de fragilização e
fissuração por este elemento. A penetração é média e o cordão
apresenta boas propriedades mecânicas, particularmente quanto
à tenacidade. É indicado para aplicações de grande
responsabilidade, na soldagem de juntas de grande espessura ou
de grande rigidez e na soldagem de aços de maior teor de
carbono, de aços de maior resistência mecânica e de aços de
composição química desconhecida. Este tipo de eletrodo é
24 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
altamente hidroscópico, requerendo cuidados especiais na sua
armazenagem.
Eletrodos Oxidantes
(EXX20 e EXX27): Possui revestimento constituído principalmente
de óxidos de ferro e manganês que produz escória oxidante,
abundante e de fácil destacamento. O metal depositado possui
baixos teores de carbono e manganês e grande quantidade de
inclusões. Este tipo de eletrodo é pouco utilizado atualmente,
embora exista em certo interesse na sua utilização como eletrodo
para a soldagem subaquática.
O processo é adequado para unir materiais em uma ampla
faixa de espessura, sendo mais utilizado para juntas de 3 a 20mm.
Encontra, também, grande aplicação em juntas de maior
espessura, quando a soldagem precisa ser realizada fora da
posição plana, particularmente para a soldagem no campo.
Trabalha, tipicamente, com uma corrente entre 50 e 600A
(os maiores valores sendo usados com eletrodos de maior
diâmetro), resultando em uma taxa de deposição (de metal de
adição) de 1 a 8kg/h. Para a soldagem de peças finas ou fora da
posição plana é necessário usar eletrodos de menor diâmetro,
corrente baixa e, assim, uma baixa taxa de deposição. Ainda, a
necessidade de interrupção periódica do arco para a troca de
eletrodo e remoção de escória, faz com que, neste processo, a
proporção do tempo gasto pelo soldador efetivamente soldando
(fator de ocupação) seja, em geral, inferior a outros processos de
soldagem a arco. Assim, o processo SMAW tende apresentar uma
menor produtividade e uma maior dependência de mão de obra
que outros processos a arco. Estes fatores têm levado,
recentemente, a uma substituição desse processo por outros em
muitas aplicações, particularmente nos países mais desenvolvidos.
Revestimento Ácido
Este revestimento é constituído principalmente de óxido de Ferro,
Manganês e sílica. Produz uma escória ácida, abundante e
porosa e também de fácil remoção. Este eletrodo pode ser
utilizado nos dois tipos de corrente, apresenta penetração média
25 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
e alta taxa de fusão, causando por um lado uma poça de fusão
volumosa, e em consequência disto a limitação da aplicação as
posições plana e filete horizontal.
As propriedades da solda são consideradas boas para diversas
aplicações, embora sua resistência à formação de trincas de
solidificação seja baixa. Apresentam também uma muito boa
aparência do cordão.
Vistas então as diferentes formas como os eletrodos podem ser
classificados quanto ao seu revestimento, são apresentadas à
seguir as especificações mais utilizadas para identifica-los.
4.0 ESPECIFICAÇÕES AWS PARA ELETRODOS REVESTIDOS
A AWS - American Welding Society (Sociedade Americana
de Soldagem - o equivalente à nossa Associação Brasileira de
Soldagem) criou um padrão para a identificação dos eletrodos
revestidos que é aceito, ou pelo menos conhecido, em quase
todo o mundo. Devido a simplicidade, e talvez o pioneirismo, esta
é a especificação mais utilizada no mundo atualmente para
identificar eletrodos revestidos.
Estas especificações são numeradas de acordo com o
material que se pretende classificar, conforme a TABELA
ESPECIFICAÇÕES AWS PARA ELETRODOS REVESTIDOS.
26 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Entre estas especificações as mais populares são as utilizadas para
aço Carbono (AWS A 5.1), as utilizadas para aços de baixa liga
(AWS A 5.5), e as utilizadas para aços inoxidáveis (AWS A 5.4).
A primeira (AWS A 5.1) tem uma forma simples de ser
interpretada que pode ser vista na figura 2 a seguir. A
especificação para aços de baixa liga (AWS A 5.5) é muito
semelhante a anterior, utiliza exatamente a mesma base e
adiciona no fim um hífen e alguns dígitos (entre um e três podendo
ser letras e números ou somente letras) que indicarão a presença
e quantidade do elemento de liga adicionado no revestimento do
eletrodo. Na tabela abaixo da norma, são apresentados os
significados dos sufixos desta norma.
TABELA SIGNIFICADO DOS SUFIXOS DA ESPECI FICAÇÃO AWS A 5 .5
B2 L - idem ao B2 c/ C máx . de 0 ,05%
A1- 0,5% Mo B4 - 2% Cr e 0,5% Mo C3 - 1,0% Ni, 0,35% Mo e 0,15%
Cr
B1 - 0,5% Cr e 0,5%
Mo
B4L - 2% Cr e 0,5% Mo
c/ C max. de 0,05% D1 - 1,5% Mn e 0,35% Mo
B2 - 1,25% Cr e 0,50%
Mo B5 - 0,5% Cr e 1,0% Mo D2 - 1,75% Mn e 0,35% Mo
B2L - ídem ao B2 c/
C2 máx de 0,005% C1 - 2,5% Ni
G - min. de 0,5% Ni ou 0,3 Cr ou
0,2% Mo ou 0,1% V ou 1,0% Mn
B3 - 2,25% Cr e 1% Mo C2 - 3,5% Ni M - especif. militar USA
Eletrodo para soldagem ao Arco elétrico
AWS E XXXYZ
Número que indica revestimento e corrente XX10 rev. Celulósico (sódio) CC+ XX20 rev. ácido CC- XXY1 rev. Celulósico (potássio) CC+ CA XXY2 rev. Rutílico (sódio) CC- CA XXY3 rev. Rutílico (potássio) CC+ CC- CA XXY4 rev. Rutílico (pó de ferro) CC+ CC- CA XXY5 rev. Básico (sódio) CC+ XXY6 rev. Básico (potássio) CC+ CA XXY7 rev. Ácido (pó de ferro) CC- CA XXY8 rev. Básico (pó de ferro) CC+ CA
Número que indica a posição de soldagem 1= Todas as Posições 2= Plana Horizontal 3=Somente plana
Conjunto de 2 ou 3 números que indicam a resiatência do material em Ksi 1Ksi=100Psi=6850Pa
27 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Finalizando, a interpretação da especificação de eletrodos para
aços inoxidáveis (AWS A 5.4), pode ser vista na Figura - Norma AWS
A 5.4.
Destacando que estas normas devem ser conhecidas por aqueles
que desejam exercer a profissão de soldador, muitas vezes o
conhecimento das ligas, tipos de eletrodos, composição do
revestimento, e efeitos da amperagem no material, são decisivos
para uma boa soldagem, e são estes diferenciais que separam um
soldador profissional de alguém que sabe soldar.
Uma vez vista a forma como é feita a identificação
conforme a norma mais usual, a seguir será apresentado e
comentado alguns eletrodos classificados conforme
especificação AWS A 5.1.
4.1 CARACTERÍSTICAS DOS PRINCIPAIS ELETRODOS
(AÇO CARBONO)
E 6010 (Na) e E 6011 (K): Grande penetração, solda em todas
as posições, facilidade a produzir transferência metálica por spray
(desde que se utilize valores de corrente adequados), escória de
pequeno volume e aspecto vítreo, boas propriedades mecânicas,
alto teor de umidade: E 6010 =>3 a 5% ; E 6011 => 2 a 4%, principal
constituinte: celulose.
E 6012 e E 6013: Média penetração, escória viscosa e densa, o E
6012 pode ser utilizado em correntes relativamente altas já que seu
Eletrodo para soldagem ao Arco elétrico
AWS E XXX Yy – 1Z
Número que indica i tipo de revestimento e corrente 5 = Básico CC 6 = Rutílico CC/CA
Estas letras indicam a presença de elemento químico adicional ex: V = Vanádio Cr = Cromo Pode ser também ser a letra L que Indica C max. = 0,04%
Conjunto de 3 números que designam o grau do metal depositado Conforme Nota AISI
28 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
revestimento possui pequenas proporções de celulose e uma
grande proporção de materiais refratários, o E 6013 possui mais K
que torna o arco mais estável.
E 6020: Média a profunda penetração, transferência por spray,
escória espessa e de fácil remoção, revestimento ricas em óxido
de Ferro e Manganês, altas taxas de deposição e poça de fusão
com metal muito fluido, o que obrigará operar nas posições plana
ou filete horizontal.
E 7016:Possui pouco ou nenhum elemento gerador de hidrogênio
no arco (celulose, asbestos), são cozidos em temperaturas entre
500 a 600° C para minimizar a retenção de água pelo
revestimento, por isto, são recomendados para a soldagem de
aços susceptíveis à trinca a frio.
Eletrodos: E 7014, E 7018, E 7024, E 7027, E 7028: São eletrodos com
pó de ferro, possuem elevadas taxas de deposição, trabalha com
elevados valores de corrente, quando o teor de pó de Ferro
ultrapassa os 40% a soldagem só é recomendada na posição
plana, revestimento espesso => melhor proteção e técnica de
soldagem por arraste.
Algumas das aplicações em que podem ser utilizados estes
eletrodos são apresentadas na tabela.
TABELA DESEMPENHO DE ALGUNS ELETRODOS
EM DIFERENTES APLICAÇÕES APLICAÇÕES 6010 6011 6013 7016 7018 7024
Aço com Enxofre alto ou s/ análise química na na 3 10 9 5
Alta Ductilidade 6 7 5 10 10 5
Alta Penetração 10 9 5 7 7 4
Alta Resistência ao Impacto 8 8 5 10 10 9
Alta Taxa de Deposição 4 4 5 4 6 10
Espessura Fina, Probabilidade de Distorção. 5 7 9 2 2 7
Espessura Grossa, Alta Restrição. 8 8 8 10 9 7
Facilidade de Remoção de Escória 9 8 8 4 7 9
Filete 1G/ 2G alta produtividade 2 3 7 5 9 10
Filete todas posições 10 9 7 8 6 Na
Poucas Perdas por Respingos 1 2 7 6 8 9
Topo posição plana e < 6 .0 mm 4 5 8 7 9 9
Topo todas posição e < 6 .0 mm 10 9 8 7 6 na Os valores estão correspondidos entre 10 (aplicação fortemente indicada)
e 1 (aplicação não recomendada). A sigla "na" significa "não aplicável".
29 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
4.2 MANUTENÇÃO E CUIDADO COM OS ELETRODOS
Caso não sejam tomados os adequados cuidados no
armazenamento e manuseio, os eletrodos revestidos podem se
danificar. Parte ou todo o revestimento pode se danificar,
principalmente nos casos de dobra ou choque do eletrodo.
Sempre que se observar qualquer alteração no estado do
eletrodo, este não deve ser utilizado em operações de
responsabilidade.
A umidade em excesso no revestimento dos eletrodos
(principalmente os básicos), é de uma forma geral, prejudicial a
soldagem. Ela pode levar a instabilidade do arco, formação de
respingos e porosidades principalmente no início do cordão e a
fragilização e fissuração pelo Hidrogênio.
O nível de umidade pode ser medido em laboratórios conforme
estipulado na norma AWS A5.5-81. Pode também ser estimado
praticamente, quando o teor de umidade for suficientemente
alto, por duas diferentes maneiras:
Verificação do comportamento do eletrodo durante a soldagem.
Os eletrodos úmidos, em geral, geram um som explosivo e,
quando a umidade for excessiva, haverá, no início da soldagem,
desprendimento de vapor d'água do eletrodo. Além disto,
ocorrendo a interrupção da soldagem com um eletrodo úmido, o
revestimento tende a trincar longitudinalmente.
Verificação do som produzido pelo choque de dois ou mais
eletrodos. Dois eletrodos úmidos ao se tocarem geraram um som
mais abafado e grave do que eletrodos secos, que por sua vez
produzem um som mais agudo e metálico.
Devido aos citados problemas causados pela umidade, os
eletrodos devem de preferência ser adquiridos em embalagens
hermeticamente fechadas e armazenados em ambientes
controlados, de modo a serem evitados danos e contatos com a
umidade do ar. Por ambientes controlados, entendem-se
ambientes com umidade relativa do ar menor do que 50%. As
embalagens dos eletrodos são consideradas totalmente
estanques enquanto fechadas. Após abertas, perdem a
capacidade de executar uma adequada armazenagem, e os
eletrodos devem ser mantidos em estufas.
O período máximo que se recomenda para que um eletrodo
permaneça fora da estufa são duas horas. Após este tempo, há o
risco de ocorrer absorção excessiva de umidade. Caso isto venha
30 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
a acontecer, os eletrodos básicos devem ser recondicionados por
um tratamento de ressecagem, devendo em seguida retornarem
as estufas.
Como os eletrodos são produzidos por diferentes fabricantes, é
normal se encontrar diferenças nos tempos e temperaturas
considerados ideais para a manutenção e ressecagem. Por isto as
empresas devem ter procedimentos específicos para a correta
armazenagem dos eletrodos levando em conta estas diferenças.
Na ausência destes, as recomendações do fabricante podem ser
aplicadas diretamente. Tendo em vista estas diferenças, a tabela
7 apresentada a seguir é simplesmente uma referência.
ARMAZENAMENTO E RESSECAMENTO DE ELETRODOS
CLASSE DO ELETRODO
ARMAZENAMENTO
EMBALAGEM FECHADA
ARMAZENAMENTO
EM ESTUFA
TRATAMENTO
DE
RESSECAGEM
EXX10 e EXX11 Temperatura ambiente Não Recomendado Não Recomendado
EXX12 ,XX1 ,XX1 4 ,XX2 0 ,XX2 4 e XX2 7 Ver a Nota Fiscal 65° a 85° 120° a 150° por 1h
E7015 , E7016, E7018 até E7028 Ver a Nota Fiscal 65° a 95° 260° a 320° por 1h
E80/9015, E80/9016 e E80/9018 Ver a Nota Fiscal 95° a 120° 320° a 370° por 1h
E100/110/12015, E100/110/12016 e E 100/110/12018
Ver a Nota Fiscal
95° a 120° 245° a 400° por 1h
E XXX1 5 / 1 6 ( ino x idáv e is ) Ver a Nota Fiscal 65° a 95° 200° a 230° por 1h
Umidade do ar abaixo de 50% e temperatura 10°C acima da temperatura ambiente, porém no mínimo 20°C No tratamento de secagem foram considerados valores mínimos.
4.3 VARIÁVEIS
O processo de soldagem a arco elétrico por eletrodo revestido,
quando comparado com outros, apresenta relativamente poucos
parâmetros com possibilidade de regulagem. Os efeitos de cada
um são mostrados na tabela EFEITO DA ALTERAÇÃO NOS
PARÂMETROS DESOLDAGEM a seguir.
As siglas Ic (Intensidade de corrente), Va (Velocidade de avanço)
e U0 (Tensão em vazio) significam respectivamente: Intensidade
de corrente ("amperagem"), Velocidade de avanço e Tensão em
vazio ("voltagem").
31 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
EFEITO DA ALTERAÇÃO NOS PARÂMETROS DE SOLDAGEM
CAUSAS EFEITOS
Ic. Va e U0 NORMAIS
Ic. MUITO BAIXO
Ic. MUITO ALTO Va. MUITO BAIXA Va. MUITO ALTA U0 (1) BAIXO U0 ALTO
FUSÃO NORMAL DIFÍCIL CREPITANTE NORMAL MUITO
IRREGULAR NORMAL IRREGULAR
FORMA DO DEPÓSITO
CORRETA MUITO
CONVEXO ACHATADO E DEFORMADO
MUITO CONVEXO CONVEXO E
DEFORMADO CONVEXO
ACHATADO E DEFORMADO
ASPECTO DO DEPÓSITO
REGULAR E LIMPO
REGULAR E LIMPO
MUITO IRREGULAR C/
MUITOS RESPINGOS
REGULAR EM PLANA,
DEFORMADA EM ÂNGULO
MUITO IRREGULAR
ESTRIAS ALONGADAS
REGULAR E LIMPO
IRREGULAR C/ MUITOS
RESPINGOS
PENETRAÇÃO ÓTIMA FRACA MUITO GRANDE
INÚTIL E PERIGOSA
MUITO GRANDE FRACA RAZOÁVEL ALTA
FORMA DA CRATERA
CIRCULAR SAUDÁVEL
DEFORMADA MAS SADIA
DEFORMADA, POROS E TRINCAS
REGULAR MAS PROFUNDA
DEFORMADA COM POROS
REGULAR REGULAR
OUTROS DEFEITOS
NENHUMA POROS E
INCLUSÃO DE ESCÓRIA
MORDEDURA POROSIDADE E
TRINCAS MORDEDURA
MORDEDURA POROSIDADE E
TRINCAS NENHUM
POROS CASO ELETRODO
ERRADO
(1 ) - Porém superior a tensão de abertura do arco
A intensidade de corrente é o parâmetro que é mais sensível a
variação. Depende também dos seguintes aspectos: Diâmetro do
eletrodo, massa da peça, afastamento na montagem,
temperatura inicial da peça e posição de soldagem, veremos no
capítulo de trata de TÉCNICAS E PROCEDIMENTOS DE SOLDAGEM.
5.0 EQUIPAMENTOS E FERRAMENTAS USADOS NO PROCESSO
DE SOLDAGEM ELETRODO REVESTIDO
Arco Elétrico - Eletrodo Revestido (SMAW) é um dos mais
versáteis processos de união da indústria e é extensivamente
usado no mundo inteiro. Na Índia aproximadamente 10% da
soldagem fabricada é feita por este processo e mesmo nos países
mais avançados como Rússia, Estados Unidos, Japão e Europa
Ocidental conta com aproximadamente 60% do metal
depositado por este processo. Seu uso está decrescendo
vagarosamente, mas é esperado permanecer indispensável para
reparos e pequenos trabalhos. Uma de suas características
atrativas é seu baixo custo inicial para uma instalação na indústria.
Máquinas de solda para SMAW estão disponíveis e podem ser
ligadas imediatamente se necessário em cabeamento doméstica
monofásica, daí sua popularidade mesmo para pequenos
fabricantes.
32 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
O maior equipamento para SMAW é a máquina de solda
que como vimos anteriormente pode ser um transformador de
tensão, um retificador de Corrente Contínua, um grupo motor
gerador, ou um Inversor Eletrônico.
A seleção do equipamento depende da provisão para
investimento inicial e da faixa de materiais a serem manipulados.
O tamanho e tipos de eletrodos que são usados e a penetração e
a velocidade de soldagem utilizada determinam o suprimento
necessário para o fornecimento de corrente. As máquinas de
soldagem empregadas para SMAW são quase invariavelmente do
tipo C.C. já que elas servem ao melhor propósito em manter o
arco elétrico não perturbado mesmo quando a mão do soldador
é inadvertidamente perturbada temporariamente.
Dos quatro tipos básicos de máquinas de soldagem cada
uma tem suas vantagens. A máquina de solda de C.C., é muito
versátil na soldagem de uma variedade de metais em qualquer
espessura desejada. Ela permite uma operação portátil e usa de
maneira eficiente uma grande variedade de eletrodos revestidos.
O transformador de soldagem tem o custo inicial mais baixo bem
como o mais baixo custo de operação e manutenção. Ela não
tem partes móveis, portanto sua operação é silenciosa. A
máquina de solda retificadora C.C. tem um projeto simples e
combina as vantagens de um transformador de soldagem e de
um conjunto retificador de soldagem C.C.
Existem outros equipamentos para máquinas de solda, isto é,
cabos, conectores, alicates, cabos terra.
Os cabos que transportam a corrente no circuito de soldagem são
bastante flexíveis e são feitos geralmente de cobre e alumínio.
Esses fios são muito finos (0,2 mm de diâmetro) e para constituir os
cabos estes fios enrolados entre 800 e 2500 fios dependendo da
capacidade de transporte de corrente do cabo. Cabos de
alumínio são mais leves e pesam somente um terço dos cabos de
cobre, mas sua capacidade de transporte de corrente é cerca de
60% menor em relação aos cabos de cobre.
5.1 CONECTORES
Os conectores de cabos são usados para aumentar o
comprimento dos terminais de soldagem devem ter o tamanho
adequado para transportar a corrente desejada e devem se
ajustar perfeitamente para evitar queda de tensão. Algumas vezes
a solda fraca (Soldering) ou a soldagem forte (Brazing), ou mesmo
29
33 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
soldagem comum são usadas para conectar os cabos, mas os
conectores mecânicos são os mais populares pois eles podem ser
montados ou desmontados.
Conectores para alongamentos de cabos de soldagens
O alicate é geralmente encaixado no cabo de solda e o tamanho
do cabo depende da corrente necessária a ser transportada no
circuito de soldagem. Usualmente alicates são especificados
dependendo da corrente que eles devem transportar; tendo um
intervalo de 150 a 500 A. Os alicates populares têm ranhuras nas
garras que facilitam a fixação do eletrodo em diferentes ângulos
para uma fácil manipulação.
5.2 TERMINAIS
Os terminais de cabos de solda, tem a utilidade se otimizar a
fixação nos bornes das máquinas, muitas pessoas, apenas enrolam
ou amarram a ponta dos cabos nos bornes, isto nunca deve ser
feito.
Terminais de cabos de soldagens
5.3 ALICATE PORTA ELETRODO
O porta eletrodos, ou alicates de soldagem, podem ser dos mais
variados modelos, sendo que o que difere uma marca da outra é
34 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
a qualidade de acabamento, o material usado em sua
fabricação, e adaptações específicas para certos tipos de
serviços, eles podem variar de 100 a 1000 Ampères, e deve-se ter
um cuidado especial ao fixá-lo no cabo, não deixando partes do
cobre do cabo soltas, ou parafuso fixador frouxo.
Os porta-eletrodos servem para a fixação e energização do
eletrodo. É fundamental a correta fixação e boa isolação dos
cabos para que os riscos de choque sejam minimizados. As garras
devem estar sempre em bom estado de conservação, o que
ajudará a evitar os problemas de superaquecimento e má fixação
do eletrodo, podendo vir a soltar-se durante a soldagem.
Um porta-eletrodo é dimensionado para trabalhar em uma
determinada faixa de diâmetros. Esta limitação vem não só da
abertura máxima nas garras para encaixar o eletrodo, como
também, e principalmente, pela corrente máxima que pode
conduzir.
Um porta-eletrodo para ser utilizado em valores de correntes
mais elevadas, necessita ser mais robusto, o que fará com que seu
peso aumente. Como o peso é um fator determinante na fadiga
do soldador, deve-se sempre procurar especificar o menor porta-
eletrodo possível, para a faixa de corrente que se pretende
trabalhar.
Porta Eletrodo ou Alicate porta Eletrodo
5.4 GRAMPO TERRA, OU GARRA TERRA.
Assim como o porta-eletrodo, o grampo terra, ou a Garra
negativa, pode se de cobre ou de Alumínio, pode ser fundido ou
estampado, pode se de pressão por mola ou pressão por
parafuso, mas o importante é que a pressão é fundamental para o
não aquecimento desnecessário do cabo e do metal base, e
conservação da garra.
35 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Garra Negativa, ou Grampo Terra.
5.5 CABOS PARA SOLDAGEM
Os cabos transportam a corrente elétrica da fonte de energia ao
porta-eletrodo (cabo de soldagem), e da peça de trabalho para
a fonte de energia (cabo de retorno) para possibilitar a soldagem.
Os cabos podem ser de Cobre ou de Alumínio, devem apresentar
grande flexibilidade de modo a facilitar o trabalho em locais de
difícil acesso. É necessário que os cabos sejam cobertos por uma
camada de material isolante, que deve resistir entre outras coisas
à abrasão, sujeira e um ligeiro aquecimento que será normal
devido a resistência à passagem da corrente elétrica.
Os diâmetros dos cabos dependem basicamente dos seguintes
aspectos:
Corrente de soldagem;
Ciclo de trabalho do equipamento;
Comprimento total dos cabos do circuito;
Fadiga do operador.
Estes quatro itens atuam de maneira antagônica. Enquanto que
para os três primeiros seria ideal o cabo com o maior diâmetro
possível, (menor chance de superaquecimento para os dois
primeiros e menor perda de corrente para o terceiro) no último
item é exatamente o oposto, pois ocorre aqui o mesmo que com
os porta-eletrodos, um cabo resistente a maiores valores de
passagem de corrente é consequentemente mais robusto e por
sua vez mais pesado causando com isto maior fadiga ao soldador.
Cabos de conexões da máquina ao terra e ao alicate de solda Cabos de entra de energia
Cabos usados em máquinas de solda e extensões.
36 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Para os cabos confeccionados em cobre, a tabela -
diâmetros recomendados de cabos para soldagem, à seguir,
indica os diâmetros recomendados em função da corrente, fator
de trabalho e, principalmente, comprimento do cabo.
Tabela - Diâmetros Recomendados de Cabos Para Soldagem
5.6 Martelo Picador e Escova de Aço para limpeza
O martelo picador pode ser feito de metal ou cobre, possui uma
talhadeira em uma ponta e um ponteiro em outra, serve para a
retirada de escória, e limpeza do cordão de solda, é
indispensável juntamente com a escova de aço, pois a utilização
dos mesmos influi de maneira significativa na qualidade e
acabamento da solda.
Aprenderemos nas aulas de técnicas em soldagem, que a
cada interrupção do arco elétrico será necessário realizar a
limpeza do cordão de solda.
37 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
5.7 Estufas Porta-eletrodos.
As estufas porta eletrodos servem para conservar os eletrodos
secos e protegidos, evitando que os mesmos venham a adquirir a
umidade do ar antes do uso, as máquinas de soldas modernas já
vem com entrada de tomada para o uso dos mesmos.
As estufas de grande porte também servem para a secagem dos
eletrodos, por a umidade influencia o arco elétrico podendo
produzir poros e outras não conformidades.
5.8 Gabarito.
É uma ferramenta constituída de chapa de aço, de forma
geométrica variável de acordo com o tipo de trabalho a ser
executado. São utilizados em substituição aos instrumentos de
precisão, para padronizar dimensões de cordões, filetes,
verificação de esquadro, ângulos de chanfros, etc. Nas figuras
abaixo mostramos os principais tipos de gabaritos utilizados nas
operações de soldagem e suas aplicações.
Ainda existem gabaritos para verificação da altura do reforço,
ângulos do chanfro, etc. Existem também gabaritos para soldas,
para verificação de conformidades nos filetes ou nos ângulos de
soldagem, aprenderemos a usá-los posteriormente, mas segue
abaixo imagens de alguns tipos.
Junta de Esquadro
Junta de Cunha
Junta Para Filetes
38 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
4.0 INSTRUÇÕES EM EQUIPAMENTOS DE SEGURANÇA
Os acidentes na soldagem são causados principalmente
pela falta de atenção, pelo uso incorreto ou o não uso
do EPI (Equipamento de Proteção Individual), por todos os
envolvidos no processo.
Todos os acidentes podem ser prevenidos. Assim para evitar
que eles aconteçam devemos ter total conhecimento da forma
de utilização do
6.0 PROCESSOS DE SEGURANÇA EM SOLDAGEM A ARCO ELÉTRICO
POR ELETRODO REVESTIDO – RISCOS E EPI’s
Choques Elétricos:
Choques elétricos podem ser fatais. Instalações elétricas
inadequadas, aterramento incorreto, assim como operação
incorreta do equipamento são as fontes mais comuns de
acidentes.
Nunca entre em contato com partes energizadas do
equipamento de solda caso não esteja devidamente aterrado,
como a rede de alimentação elétrica, o cabo de entrada, os
cabos de soldagem, porta eletrodo, pistola ou tocha de soldar,
terminais de saída da máquina e a peça a ser soldada.
Ao soldar ou cortar (por plasma) é recomendado não utilizar
acessórios ou objetos metálicos, como anéis, relógios, colares e
outros itens metálicos, pois estes em contato com partes
energizadas podem provocar acidentes.
Não manusear o equipamento de solda se suas luvas, sapatos ou
piso molhado.
Pessoas portadoras de marca-passo devem consultar um médico
antes de permanecerem próximas a áreas de soldagem, pois os
campos eletromagnéticos ou as radiações podem interferir no
funcionamento do aparelho.
O que é Equipamento de Proteção Individual - EPI?
Referência básica: Norma Regulamentadora NR 6 do TEM.
É todo o dispositivo ou produto, de uso individual, utilizado
pelo trabalhador, destinado à proteção de riscos suscetíveis de
ameaçar a segurança e a saúde no trabalho.
39 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Em quais circunstâncias devem ser usados os EPIs?
a) Sempre que as medidas de ordem geral não ofereçam
completa proteção contra os riscos de acidentes do
trabalho e/ou de doenças profissionais e do trabalho.
b) Enquanto as medidas de proteção coletiva estiverem
sendo implantadas
c) Para atender a situações de emergência.
Quais os principais EPIs aplicados em operação de soldagem?
Quando aplicável, os seguintes EPIs são normalmente adotados:
A) PARA PROTEÇÃO DA CABEÇA
- Capacete
- Capuz/touca
B) PARA A PROTEÇÃO DOS OLHOS E FACE
- Óculos de segurança (partícula e luminosidade)
Quando se solda, corta ou goiva, quando se remove a escória de
um cordão de solda ou quando se esmerilha alguma peça
partículas metálicas, respingos e fagulhas podem atingir os olhos
em vários ângulos inclusive fazendo-se tabelas rebatendo-se em
outros materiais. Nos processos semiautomáticos ou automáticos,
pontas de arame podem ferir gravemente. Usar os óculos de
segurança inclusive por baixo da máscara de soldar ou de
qualquer protetor facial.
Qualquer pessoa dentro de uma área de soldagem ou corte, ou
num raio de 20 m, deve estar adequadamente protegida. A
irradiação de um arco elétrico tem grande alcance e partículas
metálicas e respingos podem voar sobre distâncias relativamente
grandes.
40 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
- Protetor facial
- Máscara para soldagem/elmo (radiação e partícula) com filtros
(lentes escuras)
Regras para a proteção da visão
A corrente elétrica que circula num condutor provoca o
aparecimento de campos elétricos e magnéticos. As correntes
elétricas utilizadas em soldagem ou corte criam tais campos em
torno dos cabos de solda e dos equipamentos. Ademais certas
máquinas de soldar geram e usam para abrir o arco, ou durante
toda a operação de soldagem, um faiscamento do tipo ―ruído-
branco‖ conhecido como ―alta frequência‖.
Consequentemente, pessoas portadoras de marca-passo devem
consultar um médico antes de adentrar uma área de soldagem
ou corte: os campos elétricos e magnéticos ou as irradiações
podem interferir no funcionamento do marca-passo.
Os arcos elétricos de soldagem ou corte emitem raios ultravioletas
e infravermelhos. Exposições de longa duração podem provocar
queimaduras graves e dolorosas da pele e danos permanentes na
vista, mesmo usando a máscara, deve-se descansar a vista em
intervalos regulares de tempo.
Para soldar ou cortar, usar máscara com vidro ou dispositivo de
opacidade e filtragem adequado ao processo e à aplicação
prevista.
A tabela abaixo orienta quanto à opacidade recomendada para
a proteção em função do processo e da faixa de corrente usados.
Como regra geral, iniciar com uma opacidade alta demais para
que se veja a zona do arco; reduzir então a opacidade que se
tenha uma visão adequada da área de soldagem, sem problema
para os olhos.
Filtros recomendados (adaptado da norma de segurança ANSI Z49.1)
37
41 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
C) PARA PROTEÇÃO AUDITIVA
- Protetor auditivo / auricular
Certas operações de soldagem, corte ou goivagem produzem
ruídos de intensidade elevada e, eventualmente, longa duração.
Protetores de ouvido adequados, além de protegerem contra
estes ruídos excessivos, impedem que respingos e fagulhas entrem
nos ouvidos.
D) PARA PROTEÇÃO RESPIRATÓRIA
- Respirador purificador de ar, ou mesmo exaustor quando em
espaço confinado (fumos, névoa e poeira). Trabalhadores com
sintomas de exposição a fumos e gases devem ser levados para
uma área não contaminada e inalar ar fresco ou oxigênio. Caso a
vítima esteja inconsciente, quem prestar socorro deve eliminar os
gases venenosos ou asfixiantes da área ou usar equipamento
apropriado de respiração antes de adentrá-la. Remover a vítima
para uma área não contaminada e chamar um médico.
Administrar oxigênio por meio de uma máscara se a vítima estiver
respirando. Caso contrário, praticar a reanimação
cardiopulmonar, de preferência com administração simultânea de
oxigênio. Conservar a vítima aquecida e imobilizada.
E) PARA PROTEÇÃO DA PELE
- Mangotes.
- Avental (radiação não ionizante e partículas aquecidas)
- Luva de segurança (calor e radiação)
- Manga e braçadeira
- Bota de segurança
- Perneira
Regras para proteção da pele
Devido à emissão de raios ultravioletas e infravermelhos, arcos
elétricos queimam a pele da mesma maneira que o sol, porém
muito mais rapidamente e com maior intensidade. Os operadores,
e em particular aqueles sensíveis à exposição ao sol podem sofrer
queimaduras na pele após breve exposição a um arco Elétrico. Os
respingos de solda e as fagulhas são outras fontes de
queimaduras. Seguir as recomendações abaixo para garantir uma
42 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
proteção segura contra a irradiação de um arco elétrico e os
respingos, segue abaixo algumas dicas importantes.
Não arregaçar as mangas da camisa ou do avental.
Roupa de algodão ou similares constitui uma proteção
inadequada, pois além de ser inflamável, ela pode se deteriorar
em função da exposição às radiações dos arcos elétricos.
Não usar sapatos baixos e folgados nos quais respingos e
fagulhas pode penetrar.
As pernas das calças devem descer por cima das botas ou dos
sapatos para evitar a entrada de respingos.
Manchas de óleo ou graxa ou sujeira em excesso podem
inflamar-se devido ao calor do arco.
Fagulhas e respingos podem penetrar por tais aberturas e
queimar pelos e/ou pele.
Os bolsos não devem conter objetos ou produtos combustíveis
tais como fósforos ou isqueiros.
Todas as regras acima se aplicam integralmente às manutenções
preventivas e corretivas dos equipamentos. Manutenções ou
reparações somente devem ser feitas por elementos habilitados
devidamente protegidos e isolados do ponto de vista elétrico;
somente usar ferramentas isoladas, específicas para eletricidade.
Proceder à reparação de máquinas elétricas em local apropriado
e devidamente isolado.
ALGUMAS NORMAS DE SEGURANÇA RELACIONADAS AO PROCESSO
Cor na segurança do trabalho -NBR7195 (1982)
Classificação dos equipamentos elétricos e eletrônicos quanto à
proteção contra os choques elétricos -NBR6151 (1990)
Estabelecimento de segurança aos efeitos da corrente elétrica
percorrendo o corpo humano - NBR6533 (1981)
43 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Cabos flexíveis com cobertura para máquinas de soldar a arco -
NBR8762 (1985)
Sistemas de proteção por extintores de incêndio -NBR12693
(1993)
Execução de sistemas de detecção e alarme de incêndio -
NBR9441 (1986)
Prevenção de acidentes em espaço confinado -NBR12246
(1992)
Níveis de ruído para conforto acústico -NBR10152 (1987)
Identificação de gases em cilindros -NBR12176 (1992)
Segurança de instalações de ar comprimido NB 222 (1971)
Capacete de segurança para uso na indústria -NBR8221 (1983)
Luvas de segurança -NB 122 (1966)
Calçado de proteção -NBR12561 (1992)
44 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
RESERVADO PARA ANOTAÇÕES
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45 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
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46 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
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47 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
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48 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
PARABÉNS VOCÊ ACABOU DE TERMINAR A
PRIMEIRA PARTE DA APOSTILA DE TEORIA BÁSICA
EM SOLDAGENS, ESPERAMOS QUE ESTE CURSO
TENHA RESPONDIDO ÀS EXPECTATIVAS SUAS,
AGORA IREMOS NOS APROFUNDAR UM POUCO
NO ASSUNTO ESTUDANDO AS JUNTAS, TIPOS DE
JUNTAS, POSIÇÕES DE SOLDAGENS, MATERIAIS,
SIMBOLOGIA EM SOLDAGENS.
ESTUDAREMOS TAMBÉM ALGUNS TIPOS DE
DEFEITOS E NÃO CONFORMIDADES, LOGO APÓS
IREMOS OS TESTES E TIPOS DE INSPEÇÃO EM
SOLDAGENS, E POR ÚLTIMO IREMOS REVER
ALGUNS CONCEITOS BÁSICOS SOBRE SIMBOLOGIA
QUE GOSTARÍAMOS QUE VOCÊS NUNCA
ESQUECESSEM, POIS A QUALIDADE DE UM CURSO
ESTÁ DIRETAMENTE RELACIONADA COM A
INTENSIDADE DE APRENDIZADO, A QUANTIDADE
CONHECIMENTO ADQUIRIDO, A LINGUAGEM E
MANEIRA COMO AS INFORMAÇÕES SÃO
REPASSADAS, ALÉM DA DISPOSIÇÃO DE TEMPO E
EQUIPAMENTOS PARA TRINOS E PRÁTICAS
PROFISSIONAIS, TUDO ISTO ESTAMOS OFERECENDO
NESTE CURSO, FAÇA REVISÃO E EM SEGUIDA A
SUA PROVA, LEMBRANDO QUE A SUA NOTA
DETERMINA O TIPO DE CERTIFICADO,
MODALIDADE OURO, PRATA OU BRONZE.
49 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
7.0 PROCESSOS DE SOLDAGEM
Um grande número de diferentes processos utilizados na
fabricação e recuperação de peças, equipamentos e estruturas é
abrangido pelo termo soldagem.
Existem várias definições de soldagens, e entendemos por
soldagem a união ou junção de materiais, sendo que não só os
metais, mas todos os materiais podem ser soldados, porém aqui
neste texto trataremos do assunto de nosso curso, que é a
soldagem a arco elétrico por eletrodo revestido, que abrange a
soldagem por fusão de metais.
A definição indicada a este curso será: A soldagem é a união ou
junção de uma ou mais peças de metais pelo processo de fusão,
assegurando na junta soldada a continuidade de propriedades
físico-químicas e metalúrgicas dos materiais.
Atualmente existem mais de 50 métodos e processos de soldagens
porém, iremos verificar dois mais conhecidos, os processos de
soldagens por fusão ( os processos por eletrodo revestido e TIG
que veremos neste curso) e os processos por deformação, que é a
arrebitagem, a soldagem por dobramentos e compactação
muito utilizada na indústria de ar condicionado e isolantes
térmicos.
Existe um grande número de processos por fusão que podem ser
separados em subgrupos, por exemplo, de acordo com o tipo de
fonte de energia usada para fundir as peças. Dentre estes, os
processos de soldagem a arco (fonte de energia: arco elétrico)
são os de maior importância industrial na atualidade. Devido à
tendência de reação do material fundido com os gases da
atmosfera, a maioria dos processos de soldagem por fusão utiliza
algum meio de proteção para minimizar estas reações, como
vimos no volume 1 desta coleção, esta proteção é realizada pelo
revestimento do eletro, e veremos no volume 3 e 4 a proteção
realizada por um gás. A tabela que veremos abaixo mostra os
principais processos de soldagem por fusão e suas características
principais.
50 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
PROCESSO FONTES DE
CALOR
TIPO DE
CORRENTE E
POLARIDADE
AGENTE
PROTETOR OU
DE CORTE
OUTRAS CARACTERÍSTICAS APLICAÇÕES
Soldagem por
Eletro-escória
Aquecimento
por resistência
da escória
líquida
CC ou CA Escória
Automática/Mecanizada
Junta na vertical, Arame
alimentado mecanicamente
na poça de fusão. Não existe
Arco
Soldagens de Aço carbono
de baixa e alta liga, ≥50mm,
peças de grande espessura
Soldagem ao
Arco Submerso Arco Elétrico
CC ou CA
Eletrodo +
Escória e Gases
gerados
Automática/Mecanizada ou
semiautomática. O arco arde
sob uma camada de fluxo
granular
Soldagens de Aço carbono
de baixa e alta liga
espessura ≥10mm, Posição
Plana ou horizontal de
peças estruturais, tanques,
vasos de pressão, etc.
Soldagem com
eletrodo
Revestido
Arco Elétrico CC ou CA
Eletrodo + ou -
Escória e Gases
gerados
Manual, vareta metálica
recoberta por camada de
fluxo
Soldagem de quase todos
os metais. Exceto cobre
puro, metais preciosos,
reativos e de baixo ponto
de fusão.
Soldagem com
Arame Tubular Arco Elétrico CC Eletrodo +
Escória e Gases
gerados, ou
fornecidos por
fonte externa,
em geral CO2
O fluxo está contido dentro
de um arame tubular de
pequeno diâmetro,
Automático ou
semiautomático
Soldagens de Aço carbono
com espessuras ≥1mm,
soldagens de chapas
Soldagem
MIG/MAG Arco Elétrico CC Eletrodo +
Gás Argônio ou
Hélio,
Argônio+O2,
Argônio+CO2,
CO2
Automática/Mecanizada ou
semiautomática, o arame é
solido
Soldagens de aço carbono
de baixa e alta liga, não
ferrosos, com espessura
≥1mm, Soldagens em tubos,
chás etc. em qualquer
posição
Soldagem a
Plasma Arco Elétrico CC Eletrodo -
Argônio, Hélio,
ou Argônio+
Hidrogênio
Manual ou Automática,
Eletrodo não consumível de
Tungstênio. O arco é constrito
por um bocal
Todos os metais importantes
em engenharia exceto Zn,
Be e suas ligas, com
espessura de até 1,5mm.
Passes de raiz
Soldagem TIG Arco Elétrico CC ou CA
eletrodo -
Argônio, Hélio
ou Mistura
destes
Manual ou Automática,
Eletrodo não consumível de
Tungstênio. O arame é
adicionado separadamente
Soldagem de todos os
metais exceto Zn, Be e suas
ligas, espessura entre 1 e
6mm. Soldagem de não
ferrosos e aços inox. Passes
de raiz em tubulações
Soldagem por
Feixe Eletrônico
Feixe
Eletrônico
CC Alta Tensão
Peça +
Vácuo
(>>10-4mmHg)
Soldagem automática, não
há a transferência de metal,
feixes de elétrons focalizados
em um pequeno ponto
Soldagem de todos os
metais exceto em evolução
de gases ou vaporização
excessiva, a partir de 25mm
de espessura. Industria
Nuclear e aeroespacial
Soldagem a
Laser Feixe de Luz
Argônio ou
Hélio Como acima
Como acima, corte de
materiais não metálicos
Soldagem a Gás Chama Oxi-
acetilênica
Gas (CO, H2,
CO2,H2O
Manual, arame é adicionado
separadamente
Soldagem manual de aço
carbono, Cu, Al, Zn, Pb e
Bronze, Soldagem de
chapas finas e tubos de
pequeno diâmetro
51 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Na soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido, o ambiente
exerce ainda que mínima; influência sobre o processo, por este
motivo, é sempre viável observar as características do ambiente
como temperatura, umidade entre outros.
7.1 Influências da atmosfera na poça de fusão
A menos que se solde em uma câmara de vácuo, o que é
impensável devido ao custo, todos os processos de soldagem por
arco elétrico precisam de algum tipo de proteção para evitar
contaminações da atmosfera.
No caso do processo de soldagem aqui estudado, será o
revestimento dos eletrodos que, entre outras coisas, produzir á
uma proteção gasosa através de sua queima. Antes do estudo
propriamente dos revestimentos e suas funções, são apresentados
os inconvenientes da soldagem com arames sem revestimento (e
sem proteção gasosa).
Um eletrodo sem revestimento e sem nenhum outro tipo de
proteção, após sua fusão perde parte de seus elementos e
deposita um metal nitretado e oxidado, cujo valor das
propriedades mecânicas serão relativamente inferiores as das
chapas de aço doce. Estes dois elementos químicos (Nitrogênio e
Oxigênio), são os principais para influenciar a deterioração das
propriedades, e são detalhados a seguir:
Oxigênio
É provado que, durante a fusão de um eletrodo sem revestimento,
a maior parte do Carbono e do Manganês contidos no aço do
eletrodo, são queimados durante a operação de soldagem, o
que naturalmente irá influenciar as propriedades mecânicas do
metal depositado, já que as propriedades de um aço dependem
basicamente, do seu teor de Carbono e Manganês.
O Carbono transforma-se em óxido de Carbono (CO), e em
dióxido de Carbono (CO2), enquanto o Manganês, transforma-se
em óxido de Manganês (Mn3O4).
O Silício, extremamente ávido pelo Oxigênio, queima-se
igualmente, dando origem a uma escória de sílica (SiO2).
Numerosos ensaios permitem concluir que a fusão de um eletrodo
52 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
sem revestimento e sem a adição de nenhum outro tipo de
proteção, provoca uma forte oxidação do Carbono, Manganês e
Silício Outras reações químicas são menos importantes. Os teores
de Enxofre (S) e de Fósforo (P) variam pouco.
É importante salientar que, os fenômenos de oxidação dependem
basicamente das condições operatórias e do comprimento do
arco; Um arco longo (tensão elevada) conduzirá a reações de
oxidação mais importantes do que um arco curto. Além disto, as
características da fonte de alimentação elétrica (corrente
contínua ou alternada), desde que forneçam condições para um
arco estável, não terão grande influência sobre estes fenômenos.
Aqui vale a pena destacar que não é possível soldar com eletrodo
sem revestimento em corrente alternada com as fontes de
soldagem convencionais, a menos que se recorra a uma
ionização artificial, através de uma faísca piloto.
Além destas reações químicas, o Oxigênio do ar pode ter uma
ação direta sobre o Ferro. Ele pode, durante a sua transferência
para o metal de base e ao nível do banho de fusão, formar sobre
as gotas uma película de óxidos.
Nitrogênio
Embora nas operações normais o Nitrogênio não tenha grande
afinidade com o Ferro, nas altas temperaturas do arco elétrico há
a possibilidade de formação de nitrato de Ferro.
Mesmo que, a quantidade deste nitrato formado seja
normalmente muito pequena, ele tem graves consequências
porque tornará a solda frágil, diminuindo a resiliência do metal
depositado.
O Nitrogênio combinado é difícil de identificar principalmente
porque não aparece sobre a forma de nitrato, e sim sob a falsa
aparência de perlita não identificável ao microscópio. Diversos
trabalhos mostram que a presença destes nitratos aumenta
substancialmente a dureza, aumenta em menor quantidade a
resistência à tração, mas diminui rapidamente o alongamento a
ruptura e a estricção, a resistência à fadiga e a resiliência. Em
suma, quando o teor de Nitrogênio ultrapassa o valor de 0,03% há
uma diminuição nos valores das propriedades mecânicas.
53 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Como já dito, em trabalhos com corrente alternada, utilizando-se
um eletrodo sem revestimento e sem nenhum outro tipo de
proteção, é impossível estabelecer um arco elétrico. Porém,
graças à ação ionizante dos silicatos contidos no revestimento, a
passagem da corrente alternada é consideravelmente facilitada
entre o eletrodo e a peça à soldar.
Assim, a presença do revestimento no eletrodo permitirá:
A utilização de tensões em vazio baixas, mesmo em trabalhos com
corrente alternada (40 a 80 V), possibilitando assim uma redução
do consumo de energia no primário e um considerável aumento
da segurança do soldador e, A continuidade e
consequentemente a estabilidade do arco.
O revestimento ao fundir cria uma "cratera" e uma atmosfera
gasosa que protegem a fusão da alma contra o Oxigênio e
Nitrogênio do ar. Ele depositará "escória" que é mais leve que o
metal fundido e que protegerá o banho de fusão não somente
contra a oxidação e nitretação, mas também contra um
resfriamento rápido. A escória constitui um isolante térmico que
terá a função de permitir a liberação dos gases retidos no interior
do metal depositado, evitando com isto a formação de poros, e,
minimizando o endurecimento do material depositado por
têmpera, têmpera esta consequência de um rápido esfriamento.
Durante a fusão dos eletrodos ocorre em sua extremidade uma
depressão que chamamos de cratera.
A profundidade desta cratera tem influência direta sobre a
facilidade de utilização do eletrodo, sobre as dimensões das gotas
e a viscosidade da escória. Um eletrodo de boa qualidade deve
apresentar a cratera mais profunda e as gotas mais finas.
Além disto, a cratera servirá também para guiar as gotas do metal
fundido.
Os eletrodos, devem seguir os critérios de recomendação
estudados no volume 1, e na prática, existe uma influência na
distância de afastamento entre a ponta do eletrodo e a peça
(tamanho do arco elétrico), no ângulo ou grau de inclinação
entre o eletrodo e o plano horizontal da peça (influencia na
correção do sopro magnético entre outras), portanto, ao iniciante
54 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
em solda, deve-se sempre prestar atenção e tentar sentir estas
diferenças, para poder usá-las a seu favor em processos de
soldagens.
Abaixo temos a tabela que relata o desempenho de alguns tipos
de eletrodos em diferentes aplicações.
As aplicações variam de 1 a 10, sendo que 1 é Aplicação não recomendada r 10 é aplicação
fortemente recomendada
8.0 DEFINIÇÕES E SIMBOLOGIAS EM SOLDAGENS
8.1 Juntas
Chamamos de junta soldável ou simplesmente junta, a região da
peça a ser soldada, como podemos verificas a junta é composta
pela área afetada pela solda, inclusive a área de modificação
térmica; isto inclui parte das duas peças a serem juntadas, a junta
é composta basicamente pelo chanfro, a solda e a área afetada
termicamente; Não vamos nos aprofundar no assunto, pois o nosso
curso é apenas para a formação de soldadores e para
aperfeiçoamento das técnicas de soldagem; observe a seguir a
representação de uma junta e suas partes, iremos ver a
55 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
representação do chanfro, e depois da junta soldada e seus
passes.
Elementos de um Chanfro
Encosto ou nariz (s): Parte não chanfrada de um componente da
junta.
Garganta, folga ou fresta (f): Menor distância entre as peças a
soldar.
Ângulo de abertura da junta (α) e ângulo de chanfro (β).
Os elementos de um chanfro são escolhidos de forma a permitir
um fácil acesso até o fundo da junta, mas, idealmente, com a
menor necessidade possível de metal de adição.
Deve-se ter um cuidado especial na preparação dos Biseis
(chanfros) de soldagem. Chamamos de bisel (chanfro) à região
da peça a ser soldada como na figura abaixo; Podemos definir
chanfro como o corte ou preparação feito a uma junta pata
melhor penetração em toda a sua espessura; veremos abaixo, os
tipos de chanfros mais usados.
56 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Estas juntas são previamente preparadas antes do processo de
soldagem, pois para se começar o processo deve se verificar, se
nas juntas a serem soldadas não há poeira, gorduras, umidade,
graxas, ou outro tipo de material que impeça ou mesmo influencie
de maneira negativa a aderência da solda nas peças.
Para a escolha do chanfro adequado observam-se primeiramente
as especificações técnicas da peça a ser soldada, são escolhidos
de forma a permitir um fácil acesso até o fundo da junta, mas,
idealmente, com a menor necessidade possível de metal de
adição.
Elementos de uma junta
• Raiz: Região mais profunda do cordão de solda. Em uma
junta chanfrada, corresponde à região do cordão junto
da fresta e do encosto. Tende a ser a região mais
propensa à formação de descontinuidades em uma
solda.
• Face: Superfície oposta à raiz da solda.
• Passe: Depósito de material obtido pela progressão
sucessiva de uma só poça de fusão. Uma solda pode ser
feita em um único ou em vários passes.
• Camada: Conjunto de passes localizados em uma mesma
altura no chanfro.
• Reforço: Altura máxima alcançada pelo excesso de
material de adição, medida a partir da superfície do
material de base.
• Margem: Linha de encontro entre a face da solda e a
superfície do metal de base.
• Chanfro: Corte efetuado na junta para possibilitar/facilitar
a soldagem em toda a sua espessura.
As juntas ainda podem ser dividas em juntas de Topo, canto,
arestas, sobreposta e junta de ângulo. Abaixo iremos conhecer os
57 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
tipos de juntas, observando que vocês deverão na extensão deste
curso trabalhar com todas elas, e só poderão deixar de praticá-las
quando conseguirem realizar soldagens de juntas perfeitas.
Juntas de topo
Quando a espessura do material não excede 5 mm geralmente
elas são soldadas simplesmente colocando as bordas retificadas
juntas uma da outra com espaçamento de 1 a 2 mm. Mesmo as
chapas com espessura de 5 a 8 mm podem ser soldadas sem
qualquer preparação especial, mas, porém aumentando-se o
espaçamento de 2 a 4 mm. Este tipo de juntas é referido como
junta de topo reto, Entretanto quando a espessura do material
exceder 8 mm é geralmente difícil conseguir penetração na borda
reta. As bordas são preparadas por usinagem na configuração "V"
conforme mostrado na figura anterior. Quando a espessura da
chapa é muito grande, usualmente acima de 20 mm, é melhor ter
uma preparação de borda tipo X isto ajuda a obter boa
qualidade de solda sem distorção.
O espaçamento de raiz é feito de forma que permita penetração
total enquanto que a face da raiz evita vazamento de solda
devido à excessiva concentração de calor nas bordas afiadas. O
ângulo do chanfro depende da fusão apropriada dos lados com
metal de solda do eletrodo. É selecionado para permitir a
completa limpeza da escória da raiz e dos cordões afetados.
Juntas Sobrepostas
Uma junta sobreposta é aquela em que as chapas se sobrepõem
uma as outras. Este tipo de junta não é muito recomendada e não
deve ser usada a menos que seja necessário. Quando for adotado
este tipo de junta a sobre posição deve ter entre de 3 a 5 vezes a
58 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
espessura da chapa e as soldas devem ser feitas em ambos os
lados.
É necessário que seja feita uma limpeza nas juntas, e as chapas
devem estar alinhada e montada. Comparando com a junta de
topo, a junta sobreposta tem as seguintes desvantagens:
(i) Perde-se metal ao fazer-se a sobreposição;
(ii) Juntas sobrepostas em tubulações exigem que os tubos tenham
diâmetros diferentes de forma que você possa encaixar um no
outro para se conseguir a superposição. Isto não só acarreta
obstruções ao fluido na tubulação, mas também permite uma
solda ao invés de duas a menos que tenha um grande diâmetro a
permitir a entrada do soldador dentro dela. Juntas sobrepostas
não são recomendadas para chapas com espessura acima dos
10 mm.
Juntas de Canto e de Aresta
Seguem as mesmas especificações mencionadas anteriormente,
porém são pouco usadas nos processos de manutenção e
fabricação devido à sua baixa resistência à tração e trepidação.
Juntas em Ângulo
Soldas de ângulo são extensivamente utilizadas pelo processo
SMAW. Dependendo da espessura das chapas o membro vertical
pode ter preparação quadrada, chanfrada ou junta "J". O
objetivo da preparação de junta é permitir a necessária
penetração e resistência. Essas juntas podem ser obtidas num
passe simples ou múltiplos passes dependendo da espessura da
chapa e da preparação da junta.
A seleção da junta dos três tipos e suas variantes discutidas acima
será governada pela espessura e pelo alinhamento das partes
envolvidas bem como do propósito e das condições de serviço da
junta resultante. Para qualquer situação dada o projetista deve
encontrar a melhor junta do ponto de vista da facilidade da
soldagem e performance satisfatória em serviço.
59 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Elementos de uma Junta Soldada
Em soldagens usamos uma simbologia específica que o soldador
deve conhecer, pois a mesma facilita a execução dos processos
através de informações previamente inseridas e planificadas na
planta. Estas informações devem seguir critérios padronizados
para se evitar a duplicidade de interpretações e confusões na
hora da execução, vamos apenas conhecer os principais símbolos
em soldagens.
A simbologia de soldagem é a representação gráfica de todas as
informações que são necessárias da área. Dentre as várias normas
que são utilizadas na simbologia de soldagem, podemos citar as
que correspondem aos processos de trabalho de indústrias
Européias, americanas e asiáticas, tais como AWS – American
Welding
Largura da Solda
Reforço
Face da Solda
Margem da Solda
Penetração da Raiz
Penetração da Junta
Raiz da Solda
Largura da Solda
Zona Fundida
Zona Termicamente Afetada
Metal de Base
Cobre Junta
60 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Societty; Euronorm,; ISO – International Standard Organization; JIS –
Japanese Industrial Standards. As normas mais utilizadas no Brasil
são da AWS e da ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas.
8.2 Símbolos
Os símbolos são desenhos que representam orientações para o
processo de soldagem; indicam a geometria das juntas, as
dimensões e o ângulo do chanfro, a abertura de raiz, o
comprimento da solda, o local de trabalho, entre outras
informações. Os símbolos são utilizados para economizar espaço e
trabalho nos desenhos dos projetos e, ao mesmo tempo; além
disso, os símbolos tornam a interpretação do desenho mais rápida
e fácil. Os símbolos de soldagem podem ser classificados em dois
grandes grupos: os símbolos básicos e os suplementares. A norma
AWS considera um terceiro grupo, o dos símbolos típicos, que
reúne todos os símbolos necessários à situação de soldagem, bem
como as dimensões e especificações de materiais.
Símbolos padronizados são usados para indicar a localização,
detalhes do chanfro e outras informações de operações de
soldagem em desenhos de engenharia. Existem sistemas de
símbolos de soldagem desenvolvidos em normas de diferentes
países. No Brasil, o sistema mais usada é o da American Welding
Society, através de sua norma AWS A2.4, Symbols for Welding and
Nondestructive Testing. Contudo, símbolos baseados em normas
de outros países são, também, usados. Como estes símbolos são
similares aos da AWS, mas apresentam diferenças em detalhes,
isto pode levar à interpretação errada de desenhos. Um símbolo
completo de soldagem consiste dos seguintes elementos:
Linha de referência (sempre horizontal),
Seta,
Símbolo básico da solda,
Dimensões e outros dados,
Símbolos suplementares,
Símbolos de acabamento,
Cauda, e
Especificação de procedimento, processo ou outra referência.
61 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Na figura abaixo, veremos os Símbolos de soldagem e alguns de
seus componentes e símbolos suplementares.
Os símbolos básicos de soldagem transmitem as informações
elementares do processo. Segundo a AWS, as partes sempre
presentes na representação simbólica da soldagem são a linha de
referência e a linha de seta. A linha de referência, indicada na
figura anterior, é um traço horizontal que serve de suporte para as
informações a respeito da soldagem. Conforme sua localização,
acima ou abaixo da linha da referência, os símbolos utilizados
indicam ações diferentes. Um símbolo colocado abaixo da linha
de referência determina que o procedimento de soldagem deve
ser feito no lado indicado pela linha de seta; se o símbolo estiver
acima da linha, a soldagem deverá ser feita no lado oposto da
linha de seta. No caso de soldagem em ambos os lados da peça,
aparecerão dois símbolos, um acima e outro abaixo da linha de
referência.
Solda em um lado
Solda em ambos os lados
A linha de seta parte de uma das extremidades da linha de
referência e indica a região em que deverá ser realizada a
62 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
soldagem, como na figura anterior; o local exato da soldagem é
especificado pela posição do símbolo, acima ou abaixo da linha
de referência. A linha da seta pode ser colocada tanto na
extremidade esquerda quanto na direita da linha de referência,
devendo ser observada a estética do desenho.
A linha de seta pode ser contínua ou não. Quando a linha de seta
é contínua, indica que qualquer um dos lados da junta pode
apresentar chanfro. A linha de seta não contínua indica o lado da
junta que deverá ser chanfrado, semelhante à figura abaixo.
A outra extremidade da linha de referência pode apresentar um
símbolo semelhante ao da figura uma letra V deitada.
Este símbolo é chamado cauda e traz informações a respeito de
procedimentos, especificação e normas estabelecidos por
associações de soldagem. Essas indicações são compostas de
algarismos e letras, representativos do procedimento.
Se não for necessária nenhuma especificação, o desenho da
cauda pode ser dispensado.
O símbolo da solda por costura é representado como um círculo
colocado no meio da linha de referência e representa dois traços
horizontais que cortam o círculo, um acima e outro abaixo da
linha de referência, como podemos verificar na figura Abaixo.
63 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Solda por Costura
Solda em Ângulo
A solda de tampão é representada por um retângulo colocado
acima ou abaixo da linha de referência, conforme a figura 2.9. O
retângulo pode conter algarismos, indicando a medida do
enchimento em milímetros; a omissão da medida indica que o
enchimento é total.
Solda em Tampão
Para simbolizar a solda por ponto, utiliza-se um círculo colocado
no meio da linha de referência.
Solda Ponto a ponto
O símbolo da solda de revestimento é representado por dois
semicírculos colocados abaixo da linha de referência e indica que
uma ou mais camadas de cordão necessárias, uma ao lado da
outra.
Solda de Revestimento
Como você viu podemos resumir esta primeira parte básica de
simbologia com os exemplos que daremos abaixo.
Linha de Referencia
Colocam-se aqui na parte de cima as informações relacionadas ao mesmo lado de soldagem; parte de cima ou do mesmo lado da representação da seta.
Colocam-se aqui na parte de baixo as informações relacionadas ao mesmo lado de soldagem; parte de baixo ou do lado oposto, podemos imaginas que a área do quadrado é um corte transversal da junta soldada.
15
64 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Os símbolos das juntas com chanfro são: V ou X, meio V ou K, U ou
duplo U, J ou duplo J. O chanfro de uma junta é indicado por
meio desses símbolos, colocados na linha de referência.
Os variados tipos de juntas com chanfro, seus respectivos símbolos
e as representações deles nas juntas podem ser vistos no Quadro
abaixo.
a b c
Nas figuras anteriores temos soldas sem chanfros, com as peças
apenas encostadas, usamos estes chanfros em chaparias de
pequena espessura, a figura a representa solda sem chanfro
apenas na parte superior, a b representa que não há chanfro
apenas na parte inferior e a c representa soldagem sem chanfro
algum.
Chanfro biselado em X
Chanfro biselado em K ou meio V duplo
Chanfro em meio V
Chanfro biselado em U
Chanfro biselado em J
Como podem ver há infinitas possibilidades de combinações
destes símbolos, tais como meio u, duplo u etc.
65 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Usando o quadro abaixo, podemos representar os mais variados
tipos de juntas soldadas, e chanfros, o símbolo básico da solda
indica o tipo de solda e chanfro que serão usados. A figura abaixo
mostra os símbolos básicos mais comuns
66 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
A posição do símbolo básico na linha de referência indica se a
solda será depositada no mesmo lado ou no lado oposto do local
indicado no desenho pela seta:
A simbologia de soldagem utiliza também símbolos suplementares
para fornecer informações mais detalhadas a respeito do tipo de
trabalho a ser feito.
As linhas múltiplas de referência, representadas na figura abaixo,
são utilizadas para conter as informações a respeito das
operações sucessivas de soldagem. A ordem em que essas
operações devem ser executadas é determinada pela
proximidade da linha em relação à seta; a primeira operação será
aquela indicada pela linha mais próxima da seta e assim
sucessivamente.
Esta representação anterior refere-se a uma soldagem com
chanfro em V na parte posterior, em seguida a representação
67 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
pede-se que se faça uma solda de revestimento, com o tempo
vocês vão dominar a leitura e interpretação de projetos de solda.
68 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
O símbolo de solda no campo é representado por um triângulo
cheio, ligado a um traço vertical e indica que a junta deve ser
soldada no final da montagem do conjunto; isto acontece no
caso de soldagem de conjuntos formados por peças muito
grandes que só podem ser montadas na obra; a ponta do
triângulo ou bandeira deve estar sempre em posição oposta à
linha de seta, conforme a figura abaixo.
Solda em Campo
O símbolo de solda em todo contorno, como verificado na figura
abaixo, é representado por um círculo colocado na intersecção
da linha de referência com a linha de seta e indica que todo o
local ao redor da junta deve ser soldado; este tipo de soldagem
geralmente acontece com junta em T.
Solda em Todo o Contorno
O símbolo do cobre-junta é representado por um retângulo
colocado acima ou abaixo da linha de referência, de acordo
com a direção indicada pela seta, e pode conter o símbolo
químico ou a classificação do material utilizado, como na figura
abaixo. Este símbolo indica que um material deve ser colocado
na raiz da junta para servir de suporte para o metal fundido.
O símbolo com espaçador é um retângulo que um material igual
ao metal de base, que fará parte da fusão, deverá ser inserido,
como representado na figura abaixo. O símbolo é colocado no
69 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
meio da linha de referência e pode conter a indicação do
material utilizado.
As dimensões da solda são representadas por números colocados
ao lado do símbolo ou dentro dele e indicam a altura da perna da
solda, a profundidade ou ângulo do chanfro a ser feito, a abertura
da raiz, a penetração de solda ou garganta efetiva, o
comprimento e o espaçamento do cordão de solda.
A medida da perna é colocada à esquerda do símbolo, como na
figura abaixo. Quando se tratar de solda executada nos dois
lados, cotam-se os dois símbolos e as duas medidas, sejam elas
iguais ou diferentes.
No caso de solda de pernas desiguais, as cotas devem indicar
primeiro a altura da perna e depois o seu comprimento.
A medida do ângulo é colocada dentro do símbolo do chanfro. A
medida da profundidade do chanfro a ser feito é colocada do
lado esquerdo do símbolo, como na figura abaixo.
Cu 1020
6
6 6 cm
6 cm
10 - 6
10 - 6
6 cm
10 cm
70 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Abertura de raiz é a distância, na raiz da junta, entre as duas
peças a serem soldadas. A medida é colocada dentro do símbolo
que representa a junta, como na figura abaixo.
Observe que dependendo do símbolo que estiver à frente do
número e o símbolo complementar, esta representação pode
representar Ângulo de chanfros ou afastamento (ou distância), ou
ainda tamanho da raiz da junta.
Exemplo de um símbolo para uma solda em chanfro de ½ V com
dimensões:
A medida de penetração ou garganta efetiva é colocada à
esquerda do símbolo de solda, entre parênteses, como
representado na figura abaixo.
30 30
6
6
6
6
71 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
A dimensões de comprimento e espaçamento, nesta ordem, são
indicadas no lado direito do símbolo, separadas por um traço; o
comprimento é conhecido pela letra L, da palavra inglesa
―length‖, e o espaçamento é identificado pela letra P, de ―pitch‖;
estas letras podem aparecer na descrição do projeto, com as
indicações das respectivas dimensões, como na figura abaixo:
Podemos ainda representar as dimensões de Comprimento e
Espaçamento centro a centro. O espaçamento de uma solda
descontínua também é indicado à direita do símbolo; no caso de
solda descontínua coincidente, o símbolo é colocado acima e
abaixo da linha de referência. A dimensão do espaçamento de
uma solda descontínua intercalada também é indicada à direita
do símbolo, seguida pela dimensão do comprimento, conforme a
figura abaixo, onde representamos a solda descontínua.
10(11)
10
11
44 - 80
30 - 126 30 - 126
72 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Os símbolos típicos indicam os procedimentos mais usuais de
soldagem e trazem indicações, colocadas nos símbolos básicos,
que são relacionadas a detalhes do processo, tais como abertura
de ângulo, dimensões de solda, de espaçamento entre centros de
incrementos, altura do depósito e outras, conforme nas figuras.
8.3 Símbolos de Ensaios Não-Destrutivos
Os símbolos utilizados para representar os ensaios não destrutivos
são semelhantes aos de soldagem; existem os símbolos básicos,
como linha de referência, de seta, cauda, no caso de haver um
procedimento ou especificação, e os suplementares, como os
suplementares, como os algarismos indicativos da quantidade de
ensaios, as siglas representativas de cada tipo de ensaio, o local
onde o ensaio deve ser feito e o comprimento da secção a ser
examinada.
Ainda que pouco usado por soldadores, existem uma simbologia
apropriada para os ensaios em soldagem, principalmente os
ensaios não destrutíveis. Os diversos tipos de ensaios não
destrutivos são designados por letras ou siglas e aparecem na
parte inferior do conjunto de símbolos. As notações empregadas
seguem as normas AWS e Petrobrás, conforme a Tabela abaixo:
30 - 126 30 - 126
73 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
As figuras no Quadro abaixo indicam diversos tipos de símbolos de
ensaios não destrutivos (Petrobrás). Quando não houver
obrigatoriedade de executar o ensaio de um lado determinado,
os símbolos serão colocados na interrupção da linha de
referência.
Os símbolos de ensaios não destrutivos são combinados com os
símbolos de soldagem, como se pode analisar no Quadro acima:
9.0 METAIS
É genericamente toda substância mineral que se apresenta em
estado sólido à temperatura ambiente — com a única exceção
do mercúrio — e que se caracteriza por brilho característico,
opacidade, dureza, ductibilidade (que permite que o material
seja esticado em arames finos) e maleabilidade (que possibilita
sua redução a lâminas delgadas). Incluem-se nessa definição
tanto os metais propriamente ditos (ouro, prata, ferro, etc.), como
algumas ligas (bronze e latão, por exemplo). Outras propriedades
físicas que caracterizam o metal são sua elevada densidade, boa
fusibilidade e, principalmente, os altos coeficientes de
condutividade térmica e elétrica.
RAD
Radiografia Lado da Seta
PM Partículas magnéticas sem lado
específicos
PM 100
Ensaio de partículas magnéticas a ser executado numa extensão de
100mm
LP 200
Ensaio De Líquido Penetrante a ser executado numa
extensão de 200mm
US (2)
Quantidade: 2 Ensaios de Ultrason a serem executados
Quantidade: 2 Ensaios de Ultrason a serem executados
(5) RAD
PM+ LP Ensaios Combinados Partículas
magnéticas e Líquidos Penetrantes lado opostos
EV
Ensaios combinados de Ultrasom e radiografia do
lado da seta e ensaio visual do lado oposto
US+RAD RAD 25%
Ensaio de Radiografia em 25% de toda a extensão soldada em locais
selecionados
Ensaio parcial de partículas magnéticas em 50% de toda
a extensão soldada, em locais selecionados
PM 50% PM
Proc 03
Ensaio de partículas magnéticas a ser executado em todo contorno da
peça pelo procedimento 3
US Proc 254
Ensaio de partículas magnéticas a ser executado em todo contorno da junta
soldada pelo procedimento 254
74 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Liga Metalica
Uma liga é uma mistura, com propriedades específicas, que
contem ao menos dois elementos metálicos. Exemplos das ligas
são: aço (ferro, carbono e outros ), latão (cobre e zinco), bronze
(cobre e estanho, podendo conter outros elementos ) e
duralumínio (alumínio e cobre, podendo conter outros elementos).
Praticamente todos os aços contêm, além do carbono, os
elementos silício e manganês. Os elementos enxofre e fósforo
encontram-se presentes como impurezas. Aços inoxidáveis
contêm, além dos elementos contidos nos aços normais, cromo,
níquel e, em alguns casos, molibdênio. Aços especiais podem
conter: cobalto, vanádio, tungstênio, alumínio, cobre, boro e
outros. Os metais se oxidam, isto é, quando expostos ao oxigênio,
[muitas vezes em ambiente úmido (com H2O)], combinam se com
ele formando um óxido, que não possui algumas das principais
propriedades dos metais como o brilho e a ductilidade. No ferro,
por exemplo, esta camada de óxido é o que se dá o nome de
ferrugem.
Principais Propriedades Mecânicas dos Aços
Condutibilidade: térmica, elétrica;
Ductibilidade: capacidade de ser transformada em fios;
Maleabilidade: ser maleável, e ter a capacidade de ser
transformado em uma lâmina;
Elasticidade: ser esticado e voltar ao normal;
Tenacidade: resistência à tração;
Ponto de fusão e ponto de ebulição altos;
Aços Carbonos Comuns
São ligas formadas basicamente por ferro e carbono e apresenta
pequena quantidade de impurezas
Aços Carbono Resulfurados
São aços que contem teor de enxofre maior que os comuns.
Aços carbonos Resulfurados ou Refosforados
São aços que contem enxofre e fósforo em teores maiores que os
comuns.
Aço - Liga
75 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
São aços que contem elementos adicionados intencionalmente
para melhorar suas características.
Existem atualmente dois sistemas numéricos de classificação. Os
institutos, AISI e SAE criaram códigos para definir os elementos da
liga e o conteúdo de carbono dos aços. A classificação AISI/SAE
utiliza quatro dígitos para designar os materiais. Os dois primeiros
números representam os principais elementos que compõem a
liga. Os dois últimos números indicam a quantidade de carbono
presente, em centésimos de porcentagem.
Exemplo: SAE 1030 - aço ao carbono com 0,3% de C.
Para obtenção de soldas de alta qualidade e necessário que o
metal de base a ser soldado seja identificado de forma correta
pois a maioria das ligas metálicas são soldáveis, mas algumas
oferecem maior dificuldades do que outras sendo necessário a
identificação da mesma para escolha do procedimento e ou
parâmetros para soldagem adequado.
A American Welding Society (AWS) define soldabilidade como ―a
capacidade de um material ser soldado nas condições de
76 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
fabricação impostas por uma estrutura projetada de forma
adequada e de se comportar adequadamente em serviço‖.
Segundo Modenesi algumas indagações precisam ser observadas
na escolha do metal de base:
O metal de base é adequado para aplicação desejada ?
isto é ele possui as propriedades físicas e químicas
adequadas e necessárias para resistir aos requerimentos da
aplicação.
O projeto da estrutura soldada e de suas soldas é adequado
para o uso pretendido.
O metal de base a ser soldado apresenta boas
características em função do processo de soldagem
aplicado.
É necessário então avaliar a própria junta, Idealmente a junta
deveria apresentar resistência mecânica, ductilidade,
tenacidade, resistência à fadiga e a corrosão uniforme ao longo
da solda e as propriedades similares dos materiais.
Na maioria dos casos, a produção de uma solda envolve o uso de
calor e/ou deformação plástica, resultando em uma estrutura
metalúrgica diferente da do metal base. Soldas também podem
apresentar descontinuidades como vazios, trincas, material
incluso, etc.
Três problemas inter-relacionados devem ser considerados:
Problemas na zona fundida ou na zona termicamente afetada
que ocorrem durante ou imediatamente após a operação de
soldagem, como poros, trincas de solidificação, trincas induzidas
pelo hidrogênio, perda de resistência mecânica, etc.
Problemas na solda ou no material adjacente que ocorrem nas
etapas de um processo de fabricação posterior a soldagem.
Incluem a quebra de componentes na região da solda durante
processos de conformação mecânica.
Problemas na solda ou no material adjacente que ocorrem em
certo momento durante o serviço da estrutura soldada. Estes
podem ser, por exemplo, aparecimento e propagação de trincas
por diversos fatores, problemas de corrosão, fluência, etc.
77 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
9.1 SOLDAGENS DE AÇOS FERROSOS
Soldagem de Aços Carbono e de Baixa Liga
O maior problema destes aços é a formação de trincas induzidas
pelo hidrogênio, principalmente na zona termicamente afetada,
podem ainda ocorrer problemas de porosidade, mordeduras, falta
de fusão, corrosão, etc.
Aços de Baixo Carbono e Aços Doces
Aços de baixo carbono incluem as series AISI C-1008 e C1025. Para
soldagem com eletrodo revestidos, eletrodos da classe AWS E60XX
e E70XX fornecem resistência mecânica suficiente para soldagem
destes aços. Eletrodos E60XX devem ser usados para aços com
limite de escoamento inferior a 350 MPa. Eletrodos E70XX devem
ser usados com aços com limite de escoamento de ate 420 MPa.
Aços de Médio Carbono
Estes aços incluem as series AISI entre C -1030 e C-1050. Um pré-
aquecimento entre 150 e 260 º C pode ser necessário pós-
aquecimento é recomendado algumas vezes para aliviar tensões
residuais e reduzir a dureza que pode ser causada por
resfriamento rápido após a soldagem. Esses aços podem ser
soldados pelos mesmos processos usados para soldagem de aços
de baixo carbono.
Aços de Alto Carbono
Estes aços incluem as series AISI C-1050 e C -1095. A soldagem
destes aços necessita de cuidados especiais. Eletrodos/processos
de baixo hidrogênio precisam ser usados com um
preaquecimento entre 200 e 320º C, especialmente para peças
mais pesadas. Um tratamento térmico após a soldagem (alívio de
tensões ou mesmo recozimento) é usualmente especificado. Os
mesmos processos de soldagem podem ser usados para estes
aços.
78 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Aços de Baixa Liga
Estes aços são soldados, no processo eletrodo revestido, com
eletrodos das classes E80XX, E90XX e E100XX na norma AWS A5.5.
Para a seleção do metal de adição para estes aços. Além das
propriedades mecânicas, é necessário considerar detalhes da sua
composição química.
Aços de Baixa Liga ao Níquel
De ate 260º C 200° incluem aços das series AISI 2315, 2515 e 2517.
Pré-aquecimento não é necessário para %C < 0,15, exceto para
juntas de grande espessura. Para maiores teores de carbono, um
pré-aquecimento de ate 260º C deve ser usado, embora para
juntas de cerca de 7mm, este possa ser dispensado. Eletrodos de
baixo hidrogênio com sufixo C1 ou C2 devem ser usados
dependendo do teor de níquel do metal de base.
Aços Baixa Liga ao Manganês
Pré-aquecimento não é necessário para teores menores de
carbono manganês. Para C > 0,25%, um pré -aquecimento entre
120 e 150º C é necessário. Para maiores teores de carbono e
manganês e para juntas de grande espessura, a temperatura de
pré-aquecimento pode atingir 300º C, sendo recomendado o uso
de alivio de tensões. Eletrodos E80XX e E90XX com sufixos A1, D1 e
D2 devem ser usados.
Aços de Baixa Liga ao Cromo
Este grupo inclui os aços dos tipos AISI 5 015, 5160, 50100, 51100 e
52100. Aços com teor de carbono próximos do seu limite inferior
podem ser soldados sem nenhum cuidado especial. Para maiores
teores de carbono (e de cromo), a temperabilidade é aumentada
de forma pronunciada e pré-aquecimentos de ate 400º C podem
ser necessários, particularmente para juntas de grande espessura.
Eletrodos revestidos com sufixo B devem ser usados.
79 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Aços Resistentes ao Tempo (Aços Patináveis)
São aços de baixa liga que podem ser expostos ao ambiente sem
serem pintados, sendo protegidos por uma densa camada de
oxido que se forma naturalmente. Estes aços estão cobertos pela
especificação ASTM A242. Formulas de carbono equivalente (CE),
são comumente usadas para estimar a necessidade de cuidados
especiais na soldagem de um aço, seguindo a seguinte
expressão:
O CE deve ser calculado pela composição real do aço, quando
não for possível devem ser usados os teores máximos na faixa da
especificação do aço.
Para C < 0,40, o aço é considerado facilmente soldável.
Quando CE > 0,60, deve-se usar pré-aquecimento para
juntas acima de 20mm.
Quando CE > 0,90, um pré-aquecimento a uma temperatura
elevada é absolutamente necessário para todos os casos,
exceto para juntas de espessura muito pequena.
Aços Estruturais Temperados e Revenidos
Estes aços são cobertos pelas especificações ASTM A514/A517 e
outras. Para soldagem de aços da classe ASTM A514/A517, um
baixo aporte térmico é utilizado para se conseguir uma resistência
mecânica adequada na junta. Três fatores devem ser
considerados:
O uso do metal de adição adequado;
O uso do correto aporte térmico;
A estrita obediência ao procedimento de soldagem
recomendado.
80 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
O processo comumente usado na soldagem destes aços é
eletrodo revestido, arco submerso e arame tubular, dependendo
da disponibilidade de consumíveis. O processo TIG também é
utilizado, mas é restrito a juntas de menor espessura.
Qualquer que seja o processo de soldagem é essencial garantir
que o nível de hidrogênio na solda seja mínimo devido ao risco de
formação de trincas. Isto significa a utilização de consumíveis de
baixo hidrogênio, uma secagem adequada e a preparação de
uma junta limpa.
Na soldagem com eletrodo revestido, eletrodos de baixo
hidrogênio da classe E11018 ou E 12018 devem ser utilizados para
garantir uma resistência mecânica mínima na junta.
Juntas de pequenas espessuras (25 mm) podem ser soldadas a
temperaturas próximas a ambiente. Maiores espessuras precisam
de um pré-aquecimento em torno de 100º C e temperaturas
maiores podem ser utilizadas para juntas com pequena liberdade
de movimento (alta restrição) devido às elevadas tensões residuais
que podem desenvolver.
Aços Cromo-Molibdênio
Os processos mais comumente usados para soldagem de aços Cr-
Mo, eletrodo revestido, TIG e MIG/MAG, embora arco submerso e
arame tubular também possam ser usados, para qualquer
processo é importante selecionar um metal de adição similar ao
metal de base. No processo de eletrodo revestido, eletrodos com
sufixo B são utilizados variando de B1 a B4, para maiores teores de
liga eletrodos especiais são usados.
O procedimento de soldagem deve incluir pré-aquecimento (com
temperaturas de ate 370º C) e, muitas vezes pós-aquecimento em
função da temperabilidade destes aços. Temperaturas de
tratamentos térmicos variam de 620 a 705º C, as menores
temperaturas são usadas para menores espessuras.
No caso de interrupção da soldagem antes do seu termino, a
junta deve ser resfriada lentamente e tratada termicamente antes
do reinicio da soldagem.
81 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Soldagem de Aços Inoxidáveis
Os três processos mais utilizados para soldagem de aços
inoxidáveis são eletrodo revestido, TIG e MIG/MAG, embora vários
outros sejam também usados. O processo de eletrodo revestido é
utilizado em serviços em geral, particularmente no campo e em
diferentes posições. O processo TIG é amplamente utilizado na
soldagem de peças de aço inoxidável de menor espessura. O
processo MIG/MAG é utilizado para juntas mais espessas, sendo
um processo de maior produtividade.
As diferenças de propriedades físicas entre aços comuns e os
inoxidáveis implicam em diferenças nos procedimentos de
soldagem. As principais diferenças são:
Menor temperatura de fusão.
Menor condutividade térmica.
Maior coeficiente de expansão térmica.
Maior resistência elétrica.
Soldagem de Ferros Fundidos
Os ferros fundidos apresentam varias características que dificultam
a sua soldagem, destacando-se:
Alto teor de carbono e, em geral, de fósforos e de enxofre.
Tendência à formação de cementita na região da solda
devido às velocidades de resfriamento relativamente
elevadas associadas com a soldagem.
Baixa ductilidade do metal de base e de sua zona
termicamente afetada.
Estrutura porosa dos ferros fundidos cinzento, maleável e
nodular favorece a absorção de graxas e outras sujeiras
durante o seu uso.
Ferros fundidos brancos são considerados, em geral não soldáveis
devido a sua extrema fragilidade. A soldagem é utilizada em ferros
fundidos cinzentos, principalmente para eliminar defeitos de
fundição e para reparar peças trincadas ou mesmo fraturas. A
soldagem de ferros fundidos pode ser divida em duas:
82 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Procedimentos que fornecem um metal de depositado de
composição similar ao metal de base (ferro fundido).
Procedimentos que fornecem um metal depositado de aço
ou ligas com um elevado teor de metais não ferrosos
(cobre/níquel).
O primeiro método é usado para reparar defeitos em peças
fundidas e utiliza um pré-aquecimento de 300 a 700º C e, em
geral, um tratamento térmico após a soldagem. Durante a
soldagem, forma-se uma grande poça de fusão, favorecendo a
remoção de gases e inclusões não metálicas na zona fundida. O
resfriamento da solda é mantido bem lento (não mais do que 50 a
100º C/h) dificultando a formação de ledeburita e de martensita
na Zona Fundida e na Zona Termicamente Afetada. Os principais
processos de soldagem usados neste tipo de procedimento são
oxigás, eletrodo revestido e arame tubular.
No segundo método, a soldagem é, feita sem pré-aquecimento
ou com um preaquecimento mínimo com a deposição de passes
curtos e espaçados e com baixa energia de soldagem de modo a
minimizar a extensão das regiões afetadas pela soldagem.
Eletrodos podem ser de metais não ferrosos (ligas de níquel ou de
cobre) ou de aço. No primeiro caso, o material não dissolve o
carbono nem forma carbonetos, mantendo a Z.F. dúctil e macia.
Eletrodos de aço podem ser de aço inoxidável austenistico ou de
aços especiais com elevado teor de elementos formadores de
carboneto, neste caso o deposito tende a ter uma dureza mais
elevada, não sendo, em geral usinável, normalmente realizado
com eletrodo revestido.
9.2 SOLDAGEM DE METAIS NÃO FERROSOS
Alumínio e suas ligas
O alumínio apresenta diferenças de propriedades físicas e
químicas que levam a diferenças de sua soldagem em
comparação com a dos aços:
Elevada afinidade pelo oxigênio.
83 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Elevada condutividade térmica.
Elevado coeficiente de expansão térmica.
Baixo ponto de fusão (660º C)
Na soldagem de alumínio, o uso de pré-aquecimento e de um
maior aporte térmico é comum na soldagem de juntas de maior
espessura para garantir a formação da poça de fusão e evitar
problemas de falta de fusão, O preaquecimento na soldagem do
alumínio não deve ser superior a 205º C.
Os principais problemas metalúrgicos de soldabilidade do alumínio
e suas ligas são a formação de porosidade pelo H2, a formação
de trincas de solidificação e a perda de resistência mecânica
(para metal de base encruado ou endurecível por precipitação).
Os processos mais usados são MIG?MAG e TIG. Em ambos os
processos, a seleção do consumível é baseada na composição
química e em aspectos mecânicos e metalúrgicos. A
especificação de consumíveis para os processos MIG/MAG e TIG é
coberta pelas normas AWS A5.3 A5.10. A soldagem TIG é usada
principalmente para juntas de menor espessura. Os gases de
proteção usuais são argônio e o helio ou misturas de ambos.
Maiores teores de helio permitem uma melhor fusão do metal de
base nas causam redução da estabilidade do processo e da
remoção de oxido da superfície da junta.
Cobre e suas Ligas
As propriedades que requerem uma atenção especial na
soldagem do cobre são:
Elevada condutividade térmica.
Elevado coeficiente de expansão térmica.
Tendência a se tornar frágil a altas temperaturas.
Ponto de fusão relativamente baixo.
Baixa viscosidade do metal fundido.
Elevada condutividade elétrica.
O cobre necessita de um pré-aquecimento maior do que o
alumínio, para controle da fusão na sua soldagem, por exemplo,
para a soldagem de uma junta de 12mm de espessura,
recomenda-se um pré-aquecimento de cerca de 400º C para
84 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
soldagem TIG com argônio. O cobre apresenta grande potencial
para problemas de distorção. Ligas de cobre e zinco não devem
ser soldadas a arco, pois a elevada temperatura deste pode levar
a vaporização de parte do zinco na poça de fusão. Os processos
mais usados para soldagem do cobre e suas ligas são TIG e
MIG/MAG. A soldagem TIG é feita normalmente com corrente
continua e eletrodo negativo e proteção de argônio, hélio ou
misturas de ambos destes dois gases.
Para ligas de cobre e alumínio, pode ser necessário o uso de
corrente alternada para limpeza superficial. O processo MIG/MAG
é usado para soldagem de peças de maior espessura.
85 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
10. TÉCNICAS OPERATÓRIAS
As técnicas operatórias são os procedimentos e informações
corretas para uma ótima execução dos serviços de soldagem, são
imprescindíveis na execução conhecimentos relacionados não
somente ao processo, mas também à preparação, limpeza, e
inconformidades.
Este exemplar traz as noções básicas necessárias para o início na
carreira de soldador, o aperfeiçoamento das técnicas aqui
aprendidas depende única e exclusivamente do interesse do
aluno.
10.1 Preparação de Juntas
As juntas a serem soldadas devem estar isentas de óleo, graxa,
óxidos, tinta, resíduo do ensaio de líquido penetrante, areia e
fuligem do pré-aquecimento a gás, em uma faixa de 25mm de
cada lado das bordas.
Depósitos de carbono, escória e cobre resultantes do corte do
eletrodo de carbono devem ser removidos para garantir a
remoção total da ZAT, não podendo esta remoção ser menor do
que 1mm.
Na solda e em 25mm adjacentes a ela, as juntas a serem soldadas
devem estar escovadas e isentas de impurezas que posam
interferir na soldagem.
Quando o escovamento é empregado na preparação de
superfície de aço inoxidável austenítico ou liga a base de níquel, a
escova deverá ser de aço inoxidável ou revestido deste material e
deverá ser usada apenas com estes materiais.
Quando for usada limpeza química para eliminação de graxa,
tinta, óleo e etc. da superfície de aço inoxidável austenítico e liga
a base de níquel, os produtos utilizados devem possuir certificado
86 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
de contaminantes (Cl, F, e S) de maneira a atender aos requisitos
da norma ASME V artigo 6 T-641.
Ferramentas e Acessórios para Preparação das Juntas
Vários equipamentos, ferramentas e acessórios podem ser
utilizados para preparação das juntas a serem soldadas, dividem-
se em:
Processos que utilizam ferramentas manuais
Processos que utilizam equipamentos e ou ferramentas
rotativas
Processos e Ferramentas Utilizados
Para preparar juntas manualmente e indispensável o uso de
ferramentas e acessórios como abaixo listados não só para a
limpeza da superfície a ser soldada como para possíveis desbaste
e preparações especiais.
Bancada com Morsas para a Preparação de Juntas de Soldagem
As bancadas devem ter sua superfície plana e serem bem fixas já
as morsas devem ser fixadas em bancadas ou pedestais e são
utilizadas para fixação das peças a serem trabalhadas.
Limas Chatas Bastardas ou Murça
Para preparação de juntas. Possuem ambas as faces com picado
duplo e as bordas com picado simples, a ponta é ligeiramente
afilada na largura. As limas bastardas destinam-se ao desbaste
rápido, tanto para materiais ferrosos como não ferrosos.
87 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
As limas murças destinam-se a acabamentos.
Escova Manual de Aço
Utilizadas para limpeza superficial ou entre juntas de tintas e
oxidações leves e escoria e podem ter fios em aço, inox, ou
bronze com duas três ou quatro fileiras com cabo em madeira ou
plástico.
Martelo Picador
É uma ferramenta usada para a remoção de escoria proveniente
da soldagem, e deve ter suas pontas bem afiadas para uma
perfeita remoção.
Alicate Tenaz Pegador e outros Tipos de Utilizados na Soldagem
Os alicates têm a função de manipular e ou fixar as peças a serem
soldadas.
Martelos
Os martelos são utilizados no rebatimento de chapas e remoção
de escoria, e são encontrados em diversos modelos e tamanhos e
peso para uma infinidade de aplicações. Vejo os exemplos
abaixo.
88 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Esmeril de Coluna, ou de Bancada
Utilização: Desbastes de metais, madeira e alguns tipos de
plástico. Ajustes (por abrasão) de ferramentas de corte como
brocas, formão, facas eletrodos e etc.
Funcionamento: Funciona pela movimentação de um rebolo
(normalmente chamado de pedra) que girando à alta
velocidade, permite a abrasão do que se vai trabalhar.
Esmerilhadoras Angulares de 7” e 4”
Equipamento elétrico rotativo 110V,220V que utiliza discos de
desbaste e corte para metais e não metais,com rotação em
torno de 8500 RPM para equipamentos de 7‖ e 12000 RPM para
equipamentos de 4‖
As rotações para estes tipos de equipamentos diminuem com
aumento do diâmetro do disco utilizado.
Esmerilhadeira com empunhadura lateral com duas posições,
chave de aperto do disco, flange, porca e proteção e detalhe da
montagem dos discos desbaste e corte.
Observação: Os rebolos para esmeril e discos de corte e de
desbaste para Esmerilhadeira são fabricados em geral com oxido
89 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
de alumínio e resinas com a adição de telas em fibras de vidro
para os discos de desbaste e corte.
Retificas Retas
Utilizadas na preparação de juntas com desbaste leve
principalmente em peças cilíndricas, com rotação em torno de
22000 RPM utilizando pontas montadas (rebolos).
Escovas Rotativas para Esmerilhadeira Angular e Retifica
São utilizadas para acelerar o processo de limpeza antes e após a
soldagem e são confeccionadas em fios de aço com diversos
diâmetros e formatos para aplicações diversas podendo possuir
rosca na própria escova ou ser necessária a utilização de
acessórios para fixação.
10.2 Ponteamento
A finalidade do ponteamento é permitir uma fácil, correta e
econômica fixação das peças a soldar. Ele consiste em executar
cordões curtos e distribuídos ao longo da junta, sendo sua função
básica manter a posição relativa entre as peças, garantindo a
manutenção de uma folga adequada. O ponteamento pode ser
aplicado diretamente na junta, nos casos em que é prevista a
remoção da raiz.
A geometria da peça e a sequência de pontos devem ser
estudadas de forma a evitar, ou minimizar, as distorções ou o
fechamento das bordas. Se isto não for evitado, viria a prejudicar
a penetração e precisaria uma remoção excessiva de raiz, sob
risco de vir a causar a inclusão de escória.
90 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Para evitar estes inconvenientes, a técnica recomendável é partir
do centro para as extremidades, conforme mostrado na figura
abaixo.
L=30 a 50 vezes a espessura E
O comprimento do ponto é determinado em função da
experiência do soldador e deverá ser tal que garanta possíveis
manobras na peça, e ao mesmo temo resista aos esforços de
contração causados pela operação de soldagem. Uma regra
prática utilizada para peças com muitas vinculações, é utilizar
entre 1,5 a 3 vezes a espessura da chapa.
Nos casos onde não é possível a remoção da raiz, ou em casos
onde se pretende uma junta perfeitamente penetrada sem
remoção, pode-se utilizar de alguns artifícios para manter o
chanfro limpo e a abertura adequada para a operação de
soldagem.
Alguns destes recursos são apresentados abaixo, creio que muitas
destas técnicas são conhecidas por vocês.
Técnicas de fixação são conhecidas como cachorro e cilindro
Dispositivos para Verificação e Controle da Junta
Estes dispositivos são usados na calibração de folgas, canais
estreitos ou ajuste de peças usadas em conjuntos mecânicos
cada pente dispõe de laminas com os valores gravados sendo
protegidos por uma capa de aço.
91 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Escolha do Diâmetro do Eletrodo
Para execução de uma soldagem é necessário que os parâmetros
abaixo estejam de acordo com o trabalho a ser executado ou
EPS.
Corrente de Soldagem x Diâmetro e Tipo de Eletrodo
Principais Faixas de Corrente Utilizadas
Posicionamento do Eletrodo
Para posição plana e horizontal
92 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Posicionamento posição vertical ascendente, descendente e sob cabeça.
Posicionamento do Eletrodo em caso de Soldas em Ângulo
Técnicas de Tecimento
Tecimento é o movimento contínuo, sincronizado realizado pelo
eletrodo para uma melhor disposição do cordão de solda e poça
de fusão, ele tem papel fundamental no acabamento do cordão
de solda. Existem muito mais técnicas do que estas mostradas na
figura, porém as mais usadas são estas quatro da figura abaixo
Tipos de tecimento
93 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Alívio de Tensões e controle de Contrações
Como já é do nosso conhecimento, ao efetuar a solda, há a
interferência de forças de tração e deformação que podem
comprometer o resultado final do trabalho, nos atentaremos
apenas para o básico e os problemas corriqueiros encontrados no
trabalho em nosso dia-a-dia.
Tensões influenciadas pelo tecimento
A figura (1) mostra o enchimento por filetes método este que
permite a melhoria das propriedades mecânicas devido a sua
menor introdução de calor evitando assim o crescimento dos
grãos um dos motivos de fragilização da juntas, mas é o método
de soldagem que tem a maior probabilidade de inclusão de
escoria.
A figura (2) mostra o enchimento por passes largos esse método é
empregado quando utiliza-se eletrodos de grande fluidez em que
se tem total controle da poça de fusão e que essa movimentação
não exceda 5 vezes o diâmetro do eletrodo.
A figura (3) mostra o enchimento por passe triangular esse ultimo é
uma derivação do anterior que é empregado na soldagem de
chapas grossas onde se requer uma alta taxa de deposição, mas
deve-se salientas a diminuição das propriedades mecânicas.
94 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Tabela com Métodos para Alívio de Tensões
Procedimento Descrição Características Limitações
Pro
cess
os
Mec
ânic
os
(a)
Martelamento
Martelamento do metal depositado e de suas
adjacências durante ou após a soldagem
Método simples. Pode causar refino de grão
Inadequado para materiais de baixa
ductibilidade
Encruamento
A junta soldada é deformada plasticamente
pela aplicação de cargas de tração
Bastante eficiente para tanques esféricos e
tubulações
Inadequado para estruturas complicadas
pela dificuldade de aplicar tensões uniformes
Vibração
Vibrações são aplicadas na estrutura causando uma
ressonância de baixa frequência o que ocasiona
deformação plástica parcial da estrutura e alívio nas
tensões
Operação simples
Inadequado para chapas grossas ou grandes estruturas. Alívio de
tensões não é uniforme
Pro
cess
os
Té
rmic
os
(b) Recozimento Alivio
de Tensões
Aquecimento de 600-700ºC seguido de
resfriamento lento. Pode ser local ou total
Muito utilizado e bastante eficiente
Inaplicável para grandes estruturas e difícil de ser
executado em campo. Custo elevado
Recozimento a alta temperatura
Aquecimento de 900-950ºC seguido de
resfriamento lento. Pode ser local ou total
Pode eliminar completamente as tensões residuais
Inaplicável para grandes estruturas e difícil de ser
executado em campo. Custo elevado
Alivio de tensões a baixa temperatura
Aquecimento no local da solda de 150-200ºC em
uma largura de 60 a 130mm
Adequado para grandes estruturas
O alívio é baixo
11. DESCONTINUIDADE NA SOLDAGEM
É qualquer interrupção da estrutura típica ou (esperada).Neste
sentido pode-se considerar como descontinuidade qualquer
alteração na homogeneidade nas propriedades físicas,
mecânicas ou metalúrgicas do material ou da solda. As
descontinuidades dividem-se em três tipos:
Dimensional
Estruturais
Descontinuidades relacionadas com as propriedades
indesejáveis da região da solda.
95 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
11.1 Descontinuidades Dimensionais
Para a fabricação de qualquer estrutura soldada é necessário que
tanto a estrutura como as suas soldas tenham dimensões e formas
similares(dentro das tolerâncias exigidas) às indicadas em
desenhos, projetos, ou contratos. Uma junta que não atenda a
esta exigência pode ser considerada defeituosa, sendo necessário
a sua correção para aceitação final. As principais
descontinuidades Dimensionais são:
Distorção
É a mudança de forma da peça devido as deformações térmicas
do material durante a soldagem.
Preparação Incorreta da Junta
Inclui falha ao produzir um chanfro com as dimensões ou forma
fora das especificada.
Dimensão Incorreta da Solda (Perfil do Cordão)
O perfil do cordão de solda é importante pois variações bruscas
agem como concentradores de tensão, facilitando o
aparecimento de trincas o facilitar o aprisionamento de escorias
96 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
11.2 Descontinuidades Estruturais
Porosidade
As principais causas operacionais de formação de porosidade
estão relacionadas com as contaminações de sujeira, oxidação e
umidade, na superfície do metal de base e consumíveis de
soldagem.
Inclusão de Escória
Este termo é usado para descrever partículas de óxidos e outros
sólidos não metálicos, aprisionados entre os passes de solda ou
entre o metal de solda e o metal de base, geralmente formado
por materiais poucos solúveis.
Falta de Fusão
Esse termo refere-se a ausência de união entre passes adjacentes
de solda ou entre a solda e metal de base. A falta de fusão e
causada por um aquecimento inadequado material sendo
soldado como resultado de uma manipulação inadequada do
eletrodo.
97 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Falta de Penetração
O termo refere-se a falha em fundir e encher completamente a
raiz. A falta de penetração é causada por diversos fatores
destacando-se a manipulação incorreta do eletrodo, um projeto
inadequado da junta (ângulo de chanfro inadequado ou
abertura da raiz pequenos, ou alternativamente , a escolha do
eletrodo com o diâmetro muito grande, em ambos os casos torna-
se difícil ou impossível o direcionar o arco para a raiz da junta ou
ainda o uso de uma baixa corrente de soldagem
Mordeduras
Este termo é usado para descrever reentrâncias agudas formadas
pela ação da fonte de calor arco entre passes de solda e o metal
de base ou outro passe adjacente na ultima camada
(acabamento). A mordedura causa diminuição da espessura da
junta e acumula tensões, quando ocasionada entre passe e junta
tende ao acumulo de escoria.
Trincas
São consideradas em geral, as descontinuidades mais graves em
uma junta soldada por serem fortes concentradores de tensão e
elas podem se formar durante logo após a soldagem ou em
operações subsequentes a soldagem, e podem acontecer a
quente e a frio.
98 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Tipos de Trincas
1. Trinca de cratera
2. Trinca transversal
3. Trinca a transversal no metal de base
4. Trinca longitudinal
5. Trinca longitudinal no metal de base
6. Trinca na zona afetada termicamente pelo calor (ZAT)
7. Trinca na zona de ligação entre o cordão e metal de base
8. Trinca na raiz da solda
11.3 Propriedades Inadequadas
Soldas depositadas em uma peça ou estrutura devem possuir
propriedades (mecânicas, químicas etc.) adequadas para a
aplicação pretendida. Estas propriedades são em geral,
especificadas e verificadas em testes de qualificação ou em
amostras retiradas de um lote da produção. As propriedades
mecânicas frequentemente avaliadas são limite de resistência
atração e escoamento ductilidade e tenacidade da junta
soldada., propriedades químicas também são de interesse e
podemos incluir a composição química resistência a corrosão e
etc.
99 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
12. MÉTODOS E TESTES PARA QUALIFICAÇÃO DE SOLDADORES
12.1 Ensaios Não Destrutivos
Inspeção Visual e Dimensional
É feita por profissional qualificado na inspeção de soldagens, e os
valores encontrados devem respeitar as tolerâncias pré-
estabelecidas.
A montagem da peça teste devera ter as dimensões e a
preparação de acordo com procedimento qualificado. A
superfície do cordão de solda e raiz são analisados quanto as:
dimensões do cordão, reforço do cordão de solda penetração,
excessiva, falta de fusão, concavidade ou convexidade,
deposição insuficiente, respingos, falta de fusão na raiz rechupes
abertura do arco simetria do cordão de solda, desalinhamento,
deformações inclusões limpeza etc.
Instrumentos Utilizados no Ensaio Visual
Medidor de múltiplas finalidades (tipo FBTS);
Gabarito para soldas de ângulo;
Transferidor;
Trena metálica;
Escala metálica;
Paquímetro;
Medidor de desalinhamento (tipo hi-lo);
Lupa
100 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Inspeção por Líquidos Penetrantes
Este método é usado para a revelação de descontinuidades
superficiais e é baseado na penetração destes por um liquido
apropriado e na sua posterior remoção pela aplicação de um
material absorvente (revelador) na superfície sendo examinada.
Ultra Som
As ondas atravessam a junta soldada e através da velocidade de
propagação das mesmas é possível estimar a localização e o
tamanho das continuidades.
Ensaio Radiográfico
Este método é usado para detectar a presença de
descontinuidades internas e externas em metais ferrosos e não
ferrosos e em materiais não metálicos e permite a obtenção de
um registro permanente do resultado do ensaio.
101 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
EPS
A Especificação de Procedimento de Soldagem (EPS) é um
documento no qual os valores permitidos de diversas variáveis do
processo estão registrados para serem adotados, pelo soldador ou
operador de soldagem, durante a fabricação de uma dada junta
soldada. Variáveis importantes de um procedimento de soldagem
e que, portanto, podem fazer parte de uma EPS incluem, por
exemplo, a composição, classe e espessura do(s) metal (is) de
base, processo(s) de soldagem, tipos de consumíveis e suas
características, projeto da junta, posição de soldagem,
temperatura de pré-aquecimento e entre passes, corrente, tensão
e velocidade de soldagem, aporte térmico, número aproximado
de passes e técnica operatória. Naturalmente, a forma exata de
uma dada Especificação de Procedimento de Soldagem e as
variáveis por ela consideradas dependem da norma técnica que
está sendo aplicada. O anexo 1 mostra um exemplo de formulário
para uma EPS.
Para que possa ser utilizada na produção, uma EPS deve ser antes
qualificada. Para isto, amostras adequadas devem ser preparadas
e soldadas de acordo com a EPS. Corpos de prova devem ser
retirados destas amostras e testados ou examinados, os resultados
destes devem avaliados e, com base nos requerimentos
estabelecidos pela norma, projeto ou contrato, o procedimento
deve ser aprovado ou rejeitado (neste caso podendo ser
convenientemente modificado e testado novamente).
Os testes que serão realizados na qualificação de uma EPS, assim
como o seu número, dimensões e posição no corpo de prova,
dependem da aplicação e da norma considerada. Como testes,
que podem ser requeridos, pode-se citar:
Ensaio de dobramento,
Ensaio de tração,
Ensaio de impacto (ou outro ensaio para determinação de
tenacidade),
Ensaio de dureza,
Macrografia,
Ensaios não destrutivos (por exemplo, radiografia), e
Testes de corrosão.
102 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
MODELO DE UMA EPS EM BRANCO
103 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
MODELO DE UMA EPS PREENCHIDA
104 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Os resultados dos testes devem ser colocados em um Registro de
Qualificação de Procedimento (RQP) o qual deve ser referido pela
EPS, servindo como um atestado de sua adequação aos critérios
de aceitação estabelecidos.
Enquanto os originais da EPS e RQP devem permanecer
guardados, cópias da EPS já qualificada devem ser
encaminhadas para o setor de produção e colocadas próximas
das juntas que serão fabricadas de acordo com a EPS. Durante a
fabricação, os valores indicados na EPS deverão ser seguidos.
Inspeções periódicas são realizadas para verificar que o mesmo
está ocorrendo.
Dependendo do serviço a ser executado, um grande número de
juntas soldadas pode vir a exigir qualificação. Nestas condições, o
processo de qualificação poderá ter um custo relativamente
elevado e demandar um longo tempo para a sua execução.
Assim, a utilização, quando possível, de procedimentos de
soldagem previamente qualificados, juntamente com a facilidade
de acessar estes procedimentos (em um banco de dados) e
selecioná-los de acordo com os critérios dos códigos que estão
sendo usados, é uma importante estratégia para manter a própria
competitividade da empresa. Existem disponíveis atualmente
programas de computador específicos para o armazenamento e
seleção de procedimento de soldagem.
Para diversas aplicações, o soldador (ou operador) precisa
demonstrar, antes de poder realizar um dado tipo de soldagem na
produção, que possui a habilidade necessária para executar
aquele serviço, isto é, ele precisa ser qualificado de acordo com
os requisitos de um dado código. Para isto, ele deverá soldar
corpos de prova específicos, sob condições preestabelecidas e
baseadas em uma EPS qualificada ou em dados de produção.
Estes corpos de prova serão examinados para se determinar sua
integridade e, desta forma, a habilidade de quem o soldou. Como
é impossível avaliar o soldador em todas as situações possíveis de
serem encontradas na produção, o exame de qualificação
geralmente engloba uma determinada condição de soldagem e
não uma situação específica (tal como a qualificação para a
soldagem em uma determinada posição com um dado
processo).
105 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Segundo o código ASME, as variáveis que determinam a
qualificação de um soldador são:
Processo de soldagem;
Tipo de junta;
Posição de soldagem;
Tipo de eletrodo;
Espessura da junta;
Situação da raiz.
Ensaios comumente usados na qualificação de soldador (ou
operador) incluem, por exemplo, a inspeção visual da junta,
ensaio de dobramento, macrografia, radiografia e ensaios
práticos de fratura. Os resultados dos testes de qualificação são
colocados em um documento chamado Registro de Teste de
Qualificação de Soldador. Como no caso de procedimentos de
soldagem, a manutenção de uma equipe de soldadores
devidamente qualificada para os tipos de serviços que a empresa
realiza, é um importante fator para manter a competitividade
desta. Portanto, o desenvolvimento de programas para o
treinamento e aperfeiçoamento constante da equipe de forma a
atender as demandas dos diferentes códigos e clientes não deve
relegado a um segundo plano de prioridades.
As qualificações de procedimento de soldagem e de soldador (ou
operador) fazem parte do sistema de garantia da qualidade em
soldagem. Este controle engloba diversas outras atividades
apresentando uma maior ou menor complexidade em função de
cada empresa, seus objetivos e clientes e do serviço particular. Em
geral, três etapas podem ser consideradas:
Controle Antes da Soldagem,
Abrange, por exemplo, a análise do projeto, credenciamento de
fornecedores ou controle da recepção de material (metal de
base e consumíveis), qualificação de procedimento e de
soldadores, calibração e manutenção de equipamentos de
soldagem e auxiliares.
106 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Controle Durante a Soldagem
Inclui o controle dos materiais usados (ex.: controle da
armazenagem e utilização de eletrodos básicos), da preparação,
montagem e ponteamento das juntas e da execução da
soldagem.
Controle Após Soldagem
Pode ser realizado através de inspeções não destrutivas e de
ensaios destrutivos de componentes selecionados por
amostragem ou de corpos de prova soldados juntamente com a
peça.
Obs: Concluímos aqui a teoria básica, nos detemos nesta segunda
parte em apenas expor os conceitos de simbologia, ensaios e
outras eventualidades do processo, o que quero dizer com isso é
que não se esgotou o assunto, principalmente em se tratando de
simbologia ensaios e qualificação de soldadores, espero que
tenha adquirido o conhecimento esperado e nos encontramos no
próximo capítulo Técnicas em Soldagem TIG.
107 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
PARABÉNS VOCÊ ACABOU DE TERMINAR A
SEGUNDA PARTE DA TEORIA BÁSICA EM
SOLDAGENS, ELETRODO REVESTIDO, ESTUDAMOS
SOBRE JUNTAS, TIPOS DE JUNTAS, POSIÇÕES DE
SOLDAGENS, MATERIAIS, SIMBOLOGIA EM
SOLDAGENS, TIPOS DE DEFEITOS E NÃO
CONFORMIDADES, TESTES E TIPOS DE INSPEÇÃO
EM SOLDAGENS. ESPERAMOS QUE ESTE CURSO
TENHA RESPONDIDO ÀS EXPECTATIVAS SUAS,
GOSTARÍAMOS QUE VOCÊS NUNCA ESQUECESSEM
QUE A QUALIDADE DE UM CURSO ESTÁ
DIRETAMENTE RELACIONADA COM A INTENSIDADE
DE APRENDIZADO, A QUANTIDADE
CONHECIMENTO ADQUIRIDO, A LINGUAGEM E
MANEIRA COMO AS INFORMAÇÕES SÃO
REPASSADAS, ALÉM DA DISPOSIÇÃO DE TEMPO E
EQUIPAMENTOS PARA TREINOS E PRÁTICAS
PROFISSIONAIS, TUDO ISTO ESTAMOS OFERECENDO
NESTE CURSO, FAÇA REVISÃO E EM SEGUIDA A
SUA PROVA, LEMBRANDO QUE A SUA NOTA
DETERMINA O TIPO DE CERTIFICADO,
MODALIDADE OURO, PRATA OU BRONZE.
IREMOS VER AGORA A SOLDAGEM PELO
PROCESSO TIG.
108 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
SOLDAGEM PELO
PROCESSO TIG
Fundamentos do Processo
O processo de soldagem a arco sob proteção gasosa consiste em
um aquecimento localizado da região a se unir, até que esta
atinja o ponto de fusão, formando - se então a poça de metal
líquido, que receberá o metal de adição também na forma
fundida.
A energia necessária para fundir tanto o metal base quanto o
metal de adição, é fornecida pelo arco elétrico.
No arco elétrico temos cargas elétricas fluindo entre dois eletrodos
através de uma coluna de gás ionizado como mostra a figura
abaixo.
Para isolar a região de soldagem dos contaminantes atmosféricos
( nitrogênio, oxigênio e umidade ), que prejudicam as
propriedades mecânicas da junta, são utilizados gases de
proteção com características químico-físicas específicas que
também ajudam a formar e manter o arco elétrico estável.
A altura do arco elétrico é controlada pela diferença de potencial
(voltagem) aplicada entre os eletrodos, no caso do processo
MIG/MAG, ou pela distância eletrodo peça no caso do processo
TIG, e sua intensidade pela corrente elétrica (amperagem) que se
faz fluir através da coluna de gás ionizado (plasma).
109 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
O processo TIG na maior parte de sua aplicação, é um processo
essencialmente manual de soldagem. Aplicado principalmente na
soldagem de chapas finas ( 0,2 a 3,0 mm ) de aços ao carbono,
aços inoxidáveis, alumínio e suas ligas, cobre e suas ligas, titânio
etc..., e onde os requisitos de propriedades mecânicas ou
acabamento exigem este tipo de processo de soldagem.
O calor necessário para a realização da operação de soldagem é
fornecido pelo arco elétrico que é estabelecido a partir de um
eletrodo não consumível de tungstênio puro ou ligado. Para evitar
a oxidação deste eletrodo por gases ativos como o CO e o
oxigênio, são utilizados neste processo gases inertes puros,
combinados ou não. A escolha da proteção ideal depende da
espessura e tipo de metal base a ser soldado.
Durante a operação de soldagem manual, após a determinação
da corrente de soldagem e vazão de gás, o soldador deve
controlar a altura do arco elétrico, a velocidade de soldagem e a
alimentação do metal de adição através de varetas.
As figuras abaixo ilustra o processo e os equipamentos utilizados.
110 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
A fonte de soldagem fornece corrente (amperagem) constante
podendo ser contínua ou alternada. Com corrente contínua deve-
se utilizar a polaridade direta, isto é, o eletrodo conectado no polo
negativo e a peça no polo positivo. O valor e tipo da corrente
dependem da espessura e tipo de metal base a ser soldado.
Na fonte, além do controle do valor da corrente de soldagem,
temos o pré – fluxo de gás que determina o intervalo de tempo
entre o início da vazão e a ignição do arco elétrico ( protegendo
o eletrodo na abertura do arco elétrico ), o pós fluxo que
determina o intervalo de tempo entre a extinção do arco e o fim
da vazão de gás (protegendo a poça de fusão e o eletrodo,
ainda quentes, da oxidação no final da operação de soldagem )
e a intensidade da corrente de alta frequência ( utilizada para
ignitar o arco elétrico e estabilizar o arco com corrente alternada).
Gases de Proteção
Os gases de proteção utilizados no processo TIG tem a função de
formar e estabilizar o arco elétrico, proteger a poça de fusão dos
contaminantes atmosféricos e o eletrodo de tungstênio da
oxidação ( o eletrodo se oxidado perde a sua propriedade de
alta emissividade eletrônica desestabilizando o arco elétrico ).
Os gases utilizados neste processo devem ser inertes, daí a
denominação TIG (Tungstênio Inerte Gás). Os mais utilizados são o
argônio, hélio, misturas de argônio e hélio, e misturas de argônio e
hidrogênio.
O argônio é o gás comumente utilizado neste processo devido as
seguintes características:
- baixo custo.
- alta densidade relativa ( 1,38 ) conferindo boa proteção do
eletrodo, do arco elétrico e da poça de fusão.
- ótima estabilidade de arco.
- penetração de solda satisfatória na maior parte das aplicações.
Quando é necessário maior aporte térmico, como no caso da
soldagem do alumínio e suas ligas, cobre e suas ligas de grandes
111 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
espessuras, além do pré - aquecimento é recomendado o uso do
gás hélio ou misturas de hélio com argônio.
O gás hélio possui alta condutividade térmica, bem superior ao
argônio, fornecendo mais calor à poça de fusão proporcionando
soldas com boa penetração e molhabilidade. A figura nº 4 mostra
o perfil de penetração da solda com hélio e argônio.
utilização do hélio puro possui os seguintes pontos desfavoráveis:
- alto custo.
- baixa densidade relativa ( 0,14 ) sendo necessário altas vazões
para a mesma eficiência de proteção do argônio.
- alta tensão do arco para o mesmo nível de corrente com o
argônio.
- difícil ignição do arco.
Portanto, as misturas de argônio e hélio que apresentam
características intermediárias entre os dois gases, são muitas vezes
a melhor alternativa na escolha do gás de proteção ideal para
determinada aplicação.
O hidrogênio, apesar de ser um gás ativo, tem característica
redutora podendo ser adicionado ao argônio em pequenas
quantidades ( menor que 5% ) afim de aumentar a penetração de
solda e a velocidade na soldagem automatizada de aços
inoxidáveis.
Fontes de Soldagem no Processo TIG
As fontes para o processo TIG são do tipo corrente constante
podendo fornecer corrente contínua, alternada com onda
senoidal ou quadrada, e correntes pulsadas ( as fontes utilizadas
no processo eletrodo revestido podem ser facilmente adaptadas
ao processo TIG ).
Os valores de corrente fornecidos pelas fontes TIG geralmente
variam de 5 a 500 mperes abrangendo uma grande gama de
112 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
espessuras a partir de 0,2 mm. A tensão em circuito aberto não
ultrapassa 80 Volts para a segurança do operador.
Corrente Elétrica no Processo TIG
O tipo de corrente elétrica utilizada neste processo influencia a
penetração de solda, a limpeza superficial dos óxidos da
superfície do metal base e o desgaste do eletrodo de tungstênio.
A figura abaixo mostra o efeito do tipo de corrente na penetração
de solda e na concentração de calor no eletrodo e na peça.
Influência da do tipo de corrente elétrica na penetração e na concentração de calor.
Com corrente contínua a polaridade direta ( eletrodo negativo ) é
a recomendada apesar de não proporcionar ação de limpeza.
Com este tipo de corrente a penetração é profunda e o desgaste
do eletrodo é minimizado.
Aplica-se a soldagem da maioria dos metais, todos os tipos de
aços, cobre e suas ligas, titânio ou seja, metais onde não é
necessária a limpeza dos óxidos superficiais.
Na corrente reversa ( eletrodo positivo ) a ação de limpeza é
eficiente mas o desgaste excessivo do eletrodo inviabiliza a
aplicação deste tipo de corrente.
Na corrente alternada temos características intermediárias as
anteriores. Este tipo de corrente por promover média penetração
e ação de limpeza satisfatória é a indicada para a soldagem do
alumínio e suas ligas e o magnésio e suas ligas, metais onde a
limpeza dos óxidos superficiais é fundamental na realização da
operação de soldagem. Sempre que é utilizado este tipo de
corrente, o ignitor de alta freqüência permanece acionado
durante toda a operação de soldagem para estabilizar o arco
elétrico.
113 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Eletrodos para o Processo TIG
Os eletrodos para o processo TIG são varetas sinterizadas de
tungstênio puro ou ligado ao tório ou zircônio, ambos na forma de
óxidos.
O tungstênio possui alto ponto de fusão ( 3,392 ºC ) e evaporação
( 5,906 ºC ) e ótimas características de emissividade eletrônica.
Estes eletrodos seguem a classificação AWS conforme tabela
abaixo:
A adição destes elementos tem a finalidade de aumentar a
emissividade eletrônica, estabilidade de arco e durabilidade do
eletrodo.
A tabela abaixo mostra os valores de corrente elétrica em função
do tipo e diâmetro do eletrodo e tipo de corrente elétrica
utilizada, onde pode - se notar o baixo nível de corrente suportado
pelo eletrodo pelo desgaste do mesmo com corrente contínua
polaridade reversa ( eletrodo positivo ).
O eletrodo de tungstênio puro é utilizado na soldagem com
corrente alternada, sendo que o ligado ao zircônio suporta maior
114 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
nível de corrente como mostrado na tabela. Com corrente
contínua é recomendado a utilização do eletrodo ligado ao tório.
Na utilização de corrente contínua a ponta do eletrodo deve ser
afiada conforme figura abaixo
É importante que a afiação seja no sentido longitudinal ao eixo do
eletrodo e bem uniforme para proporcionar um arco estável.
Alterando - se o ângulo da ponta do eletrodo obtém - se variação
no perfil da penetração. Ângulos agudos concentram mais o arco
aumentando a penetração e ângulos maiores diminuem a
penetração aumentando a largura do cordão conforme
mostrado na figura abaxo.
Na utilização de corrente alternada, a ponta do eletrodo deve
tomar a forma de uma esfera. Quando a amperagem usada é
adequada ao diâmetro do eletrodo, esta configuração é
alcançada pela fusão da ponta do eletrodo abrindo - se o arco
por alguns instantes.
Metais de Adição
Os metais de adição para o processo TIG são fornecidas, para a
soldagem manual, na forma de varetas com um metro de
115 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
comprimento e em vários diâmetros sendo os de 1,6 a 6,4 mm os
mais comumente utilizados.
Para a soldagem automatizada o metal de adição são fornecidos
em bobinas de arames que são alimentados por sistemas
semelhantes aos do processo MI G/MAG.
Existe uma grande variedade de metais de adição para o
processo TIG tornando este aplicável a soldagem de
praticamente todos os metais industrialmente utilizados ( aços ao
carbono, inoxidáveis, alumínio e suas ligas, cobre e suas ligas,
magnésio e suas ligas, níquel, titânio, ferro fundido etc...).
Estes metais seguem a classificação AWS ( Sociedade Americana
de Soldagem ) e são especificados pela composição química ou
como no exemplo abaixo, onde é mostrada a especificação de
varetas sólidas para a soldagem de aços carbono.
Exemplo: arame ER 70 S 3 , onde,
ER = indica que o arame pode ser usado como eletrodo e vareta.
70 = indica o limite de resistência a tração em 1.000 psi que neste
caso seria de 70.000 psi ou 49,2 kgf/mm.
S = indica arame sólido.
3 = digito relativo a composição química.
Variáveis do Processo e Suas Influências
Corrente Elétrica ( amperagem )
A principal influência desta variável está no controle da
penetração do cordão de solda. A figura abaixo mostra o
aumento da penetração com o aumento da corrente para uma
mesma velocidade de soldagem.
Distância do Eletrodo à Peça
Esta variável controla a altura do arco elétrico. Quanto maior a
distância do eletrodo à peça maior o altura e largura do arco
116 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
elétrico. Com isto, maior área do metal base é aquecida
resultando num cordão mais largo. A figura abaixo ilustra este fato.
Velocidade de Avanço ( Velocidade de Soldagem )
Esta variável também influencia a penetração de solda. Para uma
velocidade muito alta de soldagem, o arco não permanece
tempo suficiente na região de solda para proporcionar uma boa
fusão e penetração do cordão. Já para uma velocidade baixa, a
penetração aumenta mas, para uma velocidade excessivamente
baixa de soldagem, o próprio metal fundido na poça funciona
como isolante térmico para a transferência de calor do arco para
o metal base, prejudicando também a penetração de solda. A
figura abaixo mostra esta influência.
Inclinação na Tocha
Esta é outra variável que tem influência sobre a penetração de
solda. De acordo com a figura a seguir, soldando-se com
inclinação positiva ( puxando a solda ), o arco elétrico atua
diretamente sobre a poça de fusão, aumentando a penetração.
Já, no sentido negativo ( empurrando a solda ), o arco elétrico
permanece sobre o metal de base frio, reduzindo a penetração
da solda.
Observação: Na soldagem do alumínio e suas ligas deve-se
trabalhar com inclinação negativa (empurrando).
117 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Vazão de Gás
A vazão do gás é responsável pela proteção adequada do
eletrodo e da poça de fusão garantindo soldas isentas de
oxidação e porosidade.
Seu valor ideal depende do tipo de metal a ser soldado,
condições de ventilação do ambiente e nível de amperagem
utilizado.
Logicamente, em função destes fatores, quanto menor o seu valor
maior a economia de gás no processo de soldagem.
Defeitos de Soldagem e Suas Possíveis Causas
Mordedura
- alta velocidade de soldagem.
- alta amperagem.
- alta distância da tocha à peça.
- manuseio inadequado da tocha.
Falta de Fusão
- baixa amperagem.
- junta inadequada.
- manuseio inadequado da tocha.
Falta de Penetração
- baixa amperagem
118 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
- alta velocidade de soldagem.
- junta inadequada.
Porosidade
- vazão inadequada ( muito alta ou baixa ).
- superfície com impurezas ( tinta, óleo, graxa, umidade, oxidação
- distância tocha - peça muito alta.
Inclusão de Tungstênio
- contato do eletrodo na poça de fusão.
Trincas de Solidificação
No centro do cordão
- alta restrição principalmente no passe de raiz em juntas de
grande espessura.
- metal de adição inadequado.
- preenchimento incompleto da cratera.
- alta amperagem.
119 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Técnicas de Soldagem
Limpeza
A preparação de junta a ser soldada é fundamental para a
obtenção de soldas de alta qualidade. O processo TIG por não ser
eficiente na desoxidação e limpeza da poça de fusão exige
limpeza rigorosa da junta, retirando - se resíduos de óleo, graxa,
fuligem etc. As bordas devem estar ao metal brilhante e quando
necessário é feita a proteção com um gás inerte, geralmente o
próprio argônio, na contra solda em passes de raiz, como na
soldagem de tubulações de aços inoxidáveis.
Posicionamento da Tocha
As figuras a seguir mostram posições da tocha recomendadas
para a execução de soldas de boa qualidade.
- para juntas de topo.
- para juntas em ângulo
- alimentação do metal de adição.
120 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
- posição vertical.
- posição do eletrodo.
Características do Processo
Processo de baixa taxa de deposição em soldagem manual
: 1,3 kg / hora.
Solda em todas as posições.
Solda praticamente todos os metais industrialmente
utilizados.
Pouca geração de fumos.
Solda espessuras a partir de 0,2 mm.
Requer soldadores altamente qualificados.
Pode ser aplicado em juntas onde não é necessário a
utilização de metal
de adição-solda autógena.
121 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
Muito empregado em passes de raiz.
Produz soldas com ótimas propriedades mecânicas.
Ótimo acabamento.
O processo pode ser automatizado.
Segurança
Devido o soldador estar sujeito a itens agressivos como radiações
ultra violeta e infra vermelha, fumos em ambientes fechados,
queimaduras por peças quentes e choques elétricos, para sua
proteção é indispensável a utilização de EPI completo indicado
para o processo, ou seja: máscara com lente apropriada (em
função da amperagem utilizada de acordo com a tabela abaixo
), luvas, perneiras, avental, mangotes, sapato e óculos de
segurança como mostra a figura seguinte.
Chegamos ao fim desta apostila e você agora já está qualificado
para começar a longa e demorada jornada à perfeição e
aperfeiçoamento, lembrando que o curso em si, por máximo de
bom e idôneo que seja, não pode lhe fornecer todas os subsídios
necessários para você ser um excelente profissional, por este fato
nossos certificados são parametrizados em ouro, prata e bronze,
treine muito, crie intimidade com o alicate o eletrodo e os
materiais, use e abuse da observação da audição e busque o
máximo de experiência nesta área, uma área muito promissora,
mas nunca se esqueça que o mais importante é a sua família, seus
amigos, e por isso nunca deixe de usar todos os EPI’s.
Até mais.
122 Técnicas em Soldagens Eletrodo Revestido World’s Qualificação Profissional LTDA
RESERVADO PARA ANOTAÇÕES
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QUALIFICAÇÃO
PROFISSIONAL
PROCESSO A ARCO ELÉTRICO
ELETRODO REVESTIDO (SMAW)
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