Introdução aos Processos de Soldagem

Professor : Wendel Fernandes da Rocha

Histórico

Breve histórico da soldagem

Pré historia – idade media

Soldagem por forjamento Importância estratégica

1809 Arco elétrico

1885 1º Patente Inglesa

1890 Eletrodo Nu

1907 Eletrodo Revestido

1926 Processo de soldagem TIG

1948 MIG

1953 MAG

1954 ARAME TUBULAR

1957 PLASMA

1960 LASER

Atualmente são mais de 50 processos usados industrialmente

Histórico

Conceitos básicos

Um grande número de diferentes processos utilizados na fabricação e recuperação de peças, equipamentos e estruturas é abrangido pelo termo SOLDAGEM.

Classicamente, a soldagem é considerada como um método de união, porém, muitos processos de soldagem ou variações destes são usados para a deposição de um material sobre uma superfície, visando a recuperação de peças desgastadas ou para a formação de um revestimento com características especiais.

Algumas definições de soldagem são:

Processo de junção de metais por fusão.

(Deve-se ressaltar que não só metais são soldáveis e que é possível soldar metais sem fusão).

Operação que visa obter a união de duas ou mais peças , assegurando, na junta soldada, a continuidade de propriedades físicas, químicas e metalúrgicas".

Terminologia usuais em soldagem

Soldagem (Welding):

E o processo de união de materiais onde são preservadas as características físicas e químicas da junta soldada.

Solda (Weld):

É o resultado deste processo.

Arco Elétrico:

É a passagem de corrente elétrica através de uma atmosfera ionizada.

Fusão:

Processo de mudança de estado físico.

Poça de Fusão:

Região em fusão, a cada instante, durante uma soldagem.

Metal de Base:

Material da peça que sofre processo de soldagem.

Metal de Adição:

Material adicionado no estado liquido durante uma soldagem.

É a região entre duas ou peças que serão unidas.

Junta

Principais tipos de juntas

Chanfro

Corte efetuado na junta para possibilitar facilitar a penetração do cordão de solda e ou soldagem em toda a sua espessura.

Elementos de um chanfro

Encosto ou nariz (s) Parte não chanfrada de um componente da junta

Garganta folga ou fresta (f) Menor distancia entre as peças a soldar Ângulo de abertura da chanfro (α)

Ângulo do Bizel (β)

Terminologias básicas

Raiz Passe: Região mais profunda de uma junta soldada que corresponde ao 1º passe região mais propensas a descontinuidades na

soldagem. Face: Superfície oposta a raiz da solda. Camada: Conjuntos de passes realizados em umamesma altura em um chanfro.Reforço: Altura máxima alcançada pelo excesso de metal de adição medido a partir da

superfíciedo metal a ser soldado.Margem: Linha de encontro entre a face da solda e a superfície do metal de base.

Posições de soldagem

A determinação da posição de soldagem é uma questão importante para definição dos parâmetros de soldagem, procedimento de soldagem e na qualificação de soldadores.

Soldagem de produçãoE utilizada na fabricação de maquinas equipamentos e ou conjuntos mecânicos onde poderá haver o emprego de um processo ou vários processos de soldagem a depender da qualidade requerida na fabricação e demais variáveis do processo.

Soldagem de manutenção e reparoTem o intuito de reparar peças e ou componentes mecânicos, procurando aumentar o tempo de vida útil dos mesmos.

Importância e campos de aplicação dos processos de soldagem

EFICIENCIA DOS PROCESSOS DE SOLDAGEM POR FUSÃO

Métodos de união

Os métodos de união de metais podem ser divididos em duas categorias principais, isto é, aqueles baseados no aparecimento de forças mecânicas macroscópicas entre as partes a serem unidas e aqueles baseados em forças microscópicas (interatômicas ou intermoleculares).

No primeiro caso, os exemplos mais comuns são a parafusagem e a rebitagem, a resistência da junta é dada pela resistência ao cisalhamento do parafuso ou rebite, mais as forças de atrito entre as superfícies em contato.

No segundo caso, a união é conseguida pela aproximação dos átomos e moléculas das partes a serem unidas, ou destas e um material intermediário, até distâncias suficientemente pequenas para a formação de ligações metálicas e de Van der Waals. Como exemplo desta categoria citam-se a soldagem, a brasagem e a colagem.

Arco elétrico

É a passagem de corrente elétrica através de uma atmosfera ionizada, e varias questões relativas ao arco elétrico influenciam de forma significativa os processos de soldagem. São elas: tensão do circuito, variação no comprimento do arco, tipo de corrente utilizada e metodologia para abertura do mesmo.As metodologias para abertura do arco e as demais variáveis alteram as característica do cordão de solda e estão diretamente relacionadas com os perfis dos cordões de solda.

Metodologias para abertura do arco elétrico

Para que possa existir um arco elétrico, o espaço entre o eletrodo e a peça deve ser capaz de conduzir a corrente elétrica. Isto é conseguido pelo aumento da temperatura no início da formação do arco elétrico, tornando o gás de proteção um condutor elétrico.

Abertura do arco elétrico mediante o contato do eletrodo com a peça

Com esse método é a abertura do arco e feita através do contato do eletrodo com a peça de trabalho.

Com este método a abertura do arco se dá sem o contato do eletrodo com a peça.

Abertura por meio de pulsos de alta tensão ou alta freqüência

Comprimento e tensão do arco elétrico

A voltagem do arco é determinada pelo seu comprimento, que varia normalmente em torno de uma vez e meia o diâmetro do eletrodo de tungstênio.

Este comprimento do arco pode variar para aplicações específicas e, particularmente, de acordo com a preferência do soldador. Quanto maior o comprimento do arco, maior a dissipação de calor para a atmosfera, diminuindo a penetração. Alargando o cordão de solda e aumentando a tensão de trabalho

Arco curto

Arco médio

Arco longo

Arco elétrico com corrente alternada

Na corrente alternada, o arco elétrico é extinto a cada troca de polaridade, onde a tensão é nula. Por isso, a cada início de uma meia onda, em processos e que o eletrodo não é o metal de adição deve-se haver um reacendimento do arco elétrico sem contato entre o eletrodo e a peça, por meio de pulsos de alta tensão ou de alta freqüência.

Arco elétrico com corrente contínua

Na soldagem com corrente contínua, o eletrodo poderá ser ligado no pólo positivo e ou negativo, quando for ligado ao pólo negativo recebera a maior parte do calor e quando ligado ao negativo a menor parte. Todos os metais, com exceção do alumínio e suas ligas, podem ser soldados com corrente contínua.

Comprimento do arco quanto a largura e penetração do cordão de solda

O comprimento tem influencia direta na largura e penetração do cordão de solda nota-se na figura esquemática quando o arco elétrico esta mais próximo a largura e menor e a penetração e maior e quando utiliza-se arco longo a penetração diminui alargando o cordão de solda

Ruptura dos processos de fabricação e soldagem

Principais processos de soldagem a arco elétrico empregados no mercado

Eletrodos revestidos

Obtem-se a união das peças através da fusão da alma metálica e o metal de base estabelecido por um eletrodo consumível durante a soldagem, revestido de elementos facilitadores e estabilizadores na obtenção do arco elétrico alem de elementos protetores para o cordão de solda

ESQUEMA BASICO DE UM EQUIPAMENTO PARA O PROCESSO

Influencia da polaridade na largura e penetração do cordão de solda

INFORMAÇÕES IMPORTANTES SOBRE O PROCESSO

TIG

Caracterizado pela formação do arco elétrico através de um eletrodo não consumível sob uma atmosfera protetora de gases inertes como Argônio e Helio, onde o metal de adição é adicionado separadamente permitindo soldas autógenas e soldagem de juntas de alta qualidade em ligas especiais.

Tungstênio inerte gás

ESQUEMA BASICO DE UM EQUIPAMENTO PARA O PROCESSO

INFORMAÇÕES IMPORTANTES SOBRE O PROCESSO

MIG/MAG

METAL INERTE GÁS

Caracterizado pela utilização somente de só gases Inertes que fazem a proteção do metal fundido e não reagem durante a soldagem.

METAL ATIVO GÁS

Caracterizado pela utilização de gás ativo como CO2, que reage durante a soldagem influenciando na largura e penetração do cordão de solda.

ESQUEMA BASICO DE UM EQUIPAMENTO PARA O PROCESSO

INFLUENCIA DO GAS DE PROTEÇÃO UTILIZADO NO PROCESSO DE SOLDAGEM MIG/MAG

Transferência por curto circuito

Tipos de transferência do metal de adição

O arame aproxima-se cresce ao ponto de tocar a poça de fusão Ocorre o destacamento da mesmaDa-se continuidade a deposiçãoPode ser usada em todas as posições de soldagem

Transferência globular

•Caracterizada pela media tensão e intensidade de corrente •Limitada a soldagem na posição plana

TRANSFERENCIA POR AEROSOL

•Caracterizada pela elevada tensão e intensidade da corrente•Limitada a soldagem na posição plana

INFORMAÇÕES IMPORTANTES SOBRE O PROCESSO

O processo de soldagem com arames tubulares (Flux Cored Arc welding) é fundamentalmente um processo de soldagem GMAW ( Gás Metal Welding), pois é baseado nos mesmos princípios e utiliza basicamente os mesmos equipamentos. As principais diferenças entre ambos os processos estão relacionadas a versatilidade , produtividade e integridade do metal depositado.

SOLDAGEM POR ARAMES TUBULARES

TIPOS DE ARAMES

Flux Cored  São arames empregados na soldagem utilizando gás de proteção e são

constituídos de metal de adição com fluxo interno não metálico proporcionando uma proteção secundaria adicionalmente ao gás de proteção.

 Metal Cored  São arames empregados na soldagem onde o fluxo pode fazer e controlar e ou

ajustar o teor de oxigênio do metal de solda aumentando-o ou diminuindo-o conforme as necessidades de cada aplicação.

Da mesma forma que nas escórias resultantes da fabricação dos aços, algumas escórias de solda são capazes de remover certas impurezas como o enxofre do metal fundido.

 Funções dos componentes do fluxo  Estabilização do arco elétrico Formação de escoria Estabilizar o arco elétrico Melhorar as propriedades mecânicas do metal depositado

SOLDAGEM E CORTE A CHAMA PROCESSO OXI-COMBUSTIVEL

Caracterizados principalmente pelo uso de um gás combustível e um outro oxidante gerando a chama necessária a soldagem e corte de metais

Processo de oxi-corte

Pode-se definir o oxi-corte como “um processo de seccionamento de metais pela combustão localizada e contínua devido à ação de um jato de O2 de elevada pureza, agindo sobre um ponto previamente aquecido por uma chama oxi-combustível”

ESQUEMA BASICO PARA O PROCESSO

Acetileno

Referências

MACHADO, I.G., Soldagem & Técnicas Conexas. Porto Alegre,1996.

AWS, WELDING HANDBOOK. v. 2 – Welding Processes. Florida, 7 ed., 1976

ASM, METALS HANDBOOK, vol.6 – Welding and Brazing. Ohio, 8 ed., 1971.

DESENVOLVIMENTO HISTÓRICO

http://www.demet.ufmg.br/grad/disciplinas/emt019/terminologia.pdf - Acesso em 20/06/2008  http://www.demet.ufmg.br/grad/disciplinas/emt019/metais_soldab.pdf - Acesso em 20/06/2008  http://www.demet.ufmg.br/grad/disciplinas/emt019/processo.pdf - Acesso em 19/06/2008  http://www.demet.ufmg.br/grad/disciplinas/emt019/descontinuidades.pdf - Acesso em 27/06/2008  http://www.esab.com.br/br/por/Instrucao/biblioteca/upload/1901097rev0_ApostilaEletrodosRevestidos.pdf

Acesso em 27/06/2008  http://www.esab.com.br/br/por/Produtos/consumiveis/eletrodos/upload/1900295rev25_CatalogoEletrodos_pt.pdf

Acesso em 02/07/2008  http://www.esab.com.br/br/por/Instrucao/biblioteca/upload/Apostila_Seguranca_na_Soldagem_rev0.pdf Acesso em 03/07/2008