tcc ricardo carvalho

8/15/2019 TCC Ricardo Carvalho

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FATEC – FACULDADE DE TECNOLOGIA DE SERTÃOZINHO

RICARDO AUGUSTO CARVALHO

ESTUDO DOS DEFEITOS RELACIONADOS AOS PARAMETROS

DE SOLDAGEM, E ANÁLISE MICROESTRUTURAL

DE JUNTAS SOLDADAS PELO PROCESSO MIG/MAG

Sertãozinho

2012


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FATEC – FACULDADE DE TECNOLOGIA DE

SERTÃOZINHO

Tecnologia em Mecânica: Processos de SoldagemRua Jordão Borghetti – 480, Bairro São João

14170-120 Sertãozinho - SP

ESTUDO DOS DEFEITOS RELACIONADOS AOS PARAMETROS



Ricardo Augusto Carvalho

Orientador: Prof. Marcos Dorigão

Sertãozinho

2012


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FATEC – FACULDADE DE TECNOLOGIA DE

SERTÃOZINHO

Tecnologia em Mecânica: Processos de SoldagemRua Jordão Borghetti – 480, Bairro São João

14170-120 Sertãozinho - SP

ESTUDO DOS DEFEITOS RELACIONADOS AOS PARÂMETROS



Monografia apresentada ao Curso deTecnologia em Mecânica: Processos deSoldagem da Faculdade de Tecnologia deSertãozinho, como requisito parcial àobtenção do título de Tecnólogo Mecânicoem Soldagem.

Orientador: Prof. Marcos Dorigão

Sertãozinho

2012


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RICARDO AUGUSTO CARVALHO

ESTUDO DOS DEFEITOS RELACIONADOS AOS PARÂMETROS



Esta monografia foi julgada adequada àobtenção do título de Tecnólogo Mecânicoem Soldagem e aprovada em sua formafinal pelo Curso de Tecnologia emMecânica: Processos de Soldagem daFaculdade de Tecnologia de Sertãozinho.

Sertãozinho (dia) de (mês) de (ano da defesa).

______________________________________________________Professor e orientador Nome do Professor, Dr.

Universidade...

______________________________________________________Prof. Nome do Professor, Dr.

Universidade... ______________________________________________________

Prof. Nome do Professor, Dr.Universidade...

______________________________________________________Prof. Nome do Professor, Dr.

Universidade...

______________________________________________________

Prof. Nome do Professor, Dr.Universidade...


5/41

Texto das dedicatórias.


6/41

AGRADECIMENTOS

Texto de agradecimentos.


7/41

“Texto da epígrafe.” (Autoria).


8/41

RESUMO

Texto do resumo.

Palavras-chave: Palavra 1. Palavra 2. Palavra 3.


9/41

ABSTRACT

Texto do abstract.

Keywords: Word 1. Word 2. Word 3.


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LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 – Formação teórica de uma solda pela aproximação das superfícies

das peças ...................................................................................................................... 14

Figura 2 - (a) Representação esquemática de soldagem por pressão e

deformação. (b) Representação esquemática de soldagem por fusão .............. 15

Figura 3 - Representação esquemática do processo MIG/MAG ......................... 16

Figura 4 - Esquema dos equipamentos para o processo MIG/MAG ................... 17

Figura 5 - Pistola manual refrigerada a ar ................................................................ 18

Figura 6 – Perfil típico de cordões de solda feitos com diferentes gases e

misturas ......................................................................................................................... 19

Figura 7 – Transferência por curto-circuito (a) e variação da corrente e tensão

de soldagem durante o processo (b) ........................................................................ 22

Figura 8 – (a) transferência globular e (b) variação da tensão de soldagem

durante o processo ...................................................................................................... 23

Figura 9 – Exemplo de transferência globular repulsiva........................................ 24

Figura 10 – (a) Transferência goticular e (b) variação típica da tensão de

soldagem durante o processo .................................................................................... 25

Figura 11 – Exemplo de transferência goticular com elongamento ..................... 26

Figura 12 – Transferência goticular rotacional ........................................................ 27

Figura 13 - Representação da distância contato peça e da projeção do arame

(stickout). ..................................................................................................................... 29

Figura 14 – Formas básicas em distorção em juntas soldadas: (a) Contração

transversal, (b) contração longitudinal e (c) distorção angular. ............................ 32

Figura 15 - Perfis adequados de soldas de filete e suas dimensões: p1 e p2

(pernas) e g (garganta). Cordão côncavo (a) e convexo (b). ............................... 33

Figura 16 - Exemplos de perfis inadequados de soldas de filete ......................... 34

Figura 17 - Porosidade vermicular com direção de crescimento da raiz para o

reforço (a) e porosidade agrupada (b). ..................................................................... 35

Figura 18 - Falta de fusão (esquemática) ................................................................ 35

Figura 19 - Falta de penetração (esquemática) ...................................................... 36


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Figura 20 – Mordedura (esquemático) ..................................................................... 36

Figura 21 - Trinca no centro do cordão formada entre uma chapa de aço baixo

carbono de 9 mm de espessura e um pino de aço SAE 1045. ............................ 37


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LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Classes e respectivos modos naturais de transferência metálica que

acontecem no processo MIG/MAG. .......................................................................... 21


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SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................. 14

2 REVISÃO LITERÁRIA .................................................................................................... 14

2.1 UNIÃO DOS METAIS ................................................................................................... 14

2.2 PROCESSO MIG/MAG ................................................................................................ 16

2.3 EQUIPAMENTO DE SOLDAGEM .............................................................................. 17

2.4 GASES DE PROTEÇÃO.............................................................................................. 18

2.5 MODOS DE TRANSFERÊNCIA DO METAL DE FUSÃO ...................................... 20

2.5.1

Transferência por curto circuito .......................................................................... 21

2.5.2 Transferência globular ............................................................................................ 23

2.5.3 Transferência globular repulsiva ......................................................................... 24

2.5.4 Transferência goticular ........................................................................................... 24

2.5.5 Transferência goticular com elongamento e goticular rotacional .............. 26

2.5.6 Transferência por explosão ................................................................................... 27

2.6 VANTAGENS E LIMITAÇÕES DO PROCESSO ..................................................... 27

2.7

VARIÁVEIS DO PROCESSO...................................................................................... 28

2.8 APLICAÇOES INDÚSTRIAS....................................................................................... 30

3 DEFEITOS NA SOLDAGEM ......................................................................................... 31

3.1 CONSEITO DE DESCONTINUIDADE ...................................................................... 31

3.2 DESCONTINUIDADES DIMENSIONAIS .................................................................. 32

3.2.1 Distorção .................................................................................................................... 32

3.2.2 Dimensão incorreta da solda ................................................................................ 33

3.2.3

Perfil incorreto da solda ......................................................................................... 33

3.3 DESCONTINUIDADES ESTRUTURAIS ................................................................... 34

3.3.1 Porosidade ................................................................................................................. 34

3.3.2 Falta de fusão ............................................................................................................ 35

3.3.3 Falta de penetração ................................................................................................. 36

3.3.4 Mordedura .................................................................................................................. 36

3.3.5 Trincas ......................................................................................................................... 37

REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 38


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1 INTRODUÇÃO

(Colocar texto de introdução)

2 REVISÃO LITERÁRIA

2.1 UNIÃO DOS METAIS

Os métodos de união dos metais podem ser divididos em duas categorias

principais: as baseadas na ação de forças macroscópicas entre as partes a serem

unidas e aqueles baseados em forças microscópicas. No primeiro caso podem-se

citar a parafusagem e a rebitagem onde a resistência da junta é dada pela

resistência ao cisalhamento do parafuso ou rebite junto com a força de atrito entre as

superfícies em contato. No segundo, a união se dá pela aproximação dos átomos ou

moléculas das peças a serem unidas, ou destes e de um material intermediário

adicionado á junta, até distâncias suficientemente pequenas para a formação de

ligações químicas.[1]

Teoricamente, para produzir uma solda, bastaria aproximar as superfícies

dos elementos a unir para que seus átomos entrassem no campo das forças

atrativas. Os átomos encontrariam espontaneamente a distancia interatómica de

equilíbrio e as duas superfícies planas se uniriam como mostra a Figura 1. Esse tipo

de efeito pode ser obtido, por exemplo, colocando-se em contato íntimo dois blocos

de gelo.[2] [1]

Figura 1 – Formação teórica de uma solda pela aproximação das superfícies das peças


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Porém, sabe-se que isto não ocorre para duas chapas metálicas. As

superfícies metálicas reais não podem ser preparadas de maneira tal que sejam

perfeitamente lisas em escala atômica que possam possibilitar esse fenômeno, alemdisso as superfícies estão normalmente recobertas por camadas de óxido, umidade,

gordura, poeira, etc., o que impede um contato real entre as superfícies.[2] [1]

Para superar esses obstáculos dois métodos principais são utilizados: a

deformação das superfícies em contato, permitindo a aproximação dos átomos, ou a

aplicação localizada de calor na junta até a fusão do metal de base e do metal de

adição (quando utilizado).[1] [3]

A Figura 2 mostra esquematicamente esses dois métodos de soldagem.

(a) (b)

Figura 2 - (a) Representação esquemática de soldagem por pressão e deformação.

(b) Representação esquemática de soldagem por fusão

Na pratica, para produzir uma solda entre dois objetos metálicos, é

necessário eliminar as capas não metálicas das superfícies, é preciso adicionar

matéria para preencher a folga entre as superfícies a unir, e finalmente, é preciso

forçar a solubilização que assegura a continuidade, o que faz com a adição de

energia.[2]

Quando a energia é aplicada com a intenção de fundir o material de base,

a solubilização se processa na fase líquida. Quando isso não ocorre, a energia é

aplicada com o objetivo de provocar uma tensão no material, capas de produzir a

solubilização na fase sólida. No primeiro caso, tem-se uma soldagem por fusão. No

segundo, uma soldagem por pressão.[4]


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2.2 PROCESSO MIG/MAG

A soldagem a arco com proteção gasosa (Gas Metal Arc Welding –

GMAW) utiliza como fonte de calor um arco elétrico mantido entre um eletrodo nu

consumível, alimentado continuamente, e a peça a soldar. Como o arame eletrodo

(metal de adição) não possui revestimento como no processo por eletrodo revestido,

a proteção do arco e da poça de fusão no processo MIG/MAG contra contaminação

pela atmosfera ocorre através de um gás inerte para a soldagem MIG, e ativo, para a

soldagem MAG, suprido externamente. A soldagem pode ser automática ou semi-automática.[1] [5] [6]

Figura 3 - Representação esquemática do processo MIG/MAG

O processo MIG/MAG foi originalmente patenteado nos EUA, em 1949,

para soldagem de alumínio em atmosfera protetora de Hélio, mas teve sua

introdução em escala industrial apenas na década de 1960.[5]

A característica mais atraente inerente ao processo MIG/MAG é a

produtividade que pode ser alcançada, advinda de seu cunho semi-automático e alta

densidade de corrente, resultando em altas taxas de deposição e elevado fator de

trabalho, flexibilidade e facilidade de automatização, mantendo-se a qualidade

requerida em diversas aplicações.[5]

Outra característica do processo MIG/MAG é a sua aplicação em

corrente contínua com eletrodo ligado ao pólo positivo (CC+, CCEP), onde o arco

torna-se mais estável. Por outro lado, utilização de corrente contínua com o eletrodo


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17

negativo (CC-, CCEN), no processo, não apresenta aplicação prática e, para o caso

da corrente alternada (CA), o desenvolvimento de sua aplicação está sendo

beneficiado pelo avanço conjunto da eletrônica e da informática. [7]

2.3 EQUIPAMENTO DE SOLDAGEM

O equipamento de soldagem MIG/MAG consiste de uma pistola de

soldagem, uma fonte de energia, um suprimento de gás de proteção, e um sistemade acionamento do arame.[8]

Figura 4 - Esquema dos equipamentos para o processo MIG/MAG

A pistola contém um tubo de contato para transmitir a corrente de

soldagem para o eletrodo e um bocal de gás para direcionar o gás de proteção às

redondezas do arco e da poça de fusão.[8]

A figura abaixo ilustra uma pistola manual refrigerada a ar.


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18

Figura 5 - Pistola manual refrigerada a ar

A fonte de energia pode ser um gerador ou um retificador, ambos com

características de potencial constante.[3]

É possível ajustar a tensão de saída numa faixa de aproximadamente 18

a 50 Volts. A alimentação destas máquinas é normalmente trifásica.[3] [9]

2.4 GASES DE PROTEÇÃO

Na soldagem com gás inerte (MIG) o gás utilizado pode ser Ar (Argônio),

He (Hélio) ou misturas controladas ricas em Ar complementadas com He, O 2

(oxigênio) ou CO2 (dióxido de carbono). O gás inerte não reage metalurgicamente

com a gota ou a poça de fusão, atua apenas na proteção destas regiões e auxilia na

abertura e manutenção do arco voltaico.[4]

Na soldagem com gás ativo (MAG) CO2 puro ou misturas (Ar + CO2 ou Ar

+ CO2 + O2), além das funções de proteção e das funções elétricas o 4 gás ativo

reage metalurgicamente com a gota e a poça de fusão.[4]

O gás de proteção representa apenas 3% do custo da soldagem de aço

carbono, sendo 77% de mão-de-obra, 2% de energia e 18% de arame. Colocando


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os principais tipos de gases aplicados na soldagem na ordem crescente de custo

teremos a seqüência: CO2, Ar e He. A eficiência de deposição de material com o

CO2 no processo MAG é tipicamente de 88% a 92%. Com o uso de uma mistura de

Ar com 10% de CO2 esta eficiência pode chegar entre 95% e 97% e produz menos

fumos.[10]

A correta escolha do gás de proteção é dependente de fatores relativos

aos materiais quanto ao modo operacional do processo, e a regulagem da vazão de

gás é de fundamental importância. O modo normalmente utilizado para se medir a

vazão de gás de proteção em soldagem é através de um rotâmetro preso na saída

do cilindro de gás.[9]

Uma função importante assumida pelos gases na soldagem MIG/MAG deaços diz respeito à estabilidade do arco, que é melhorada significativamente.

Muitas vezes citados como funções dos gases, os efeitos que os mesmos

causam no processo não são assim considerados, pois as características do

processo e do resultado vão depender não apenas da composição dos gases, mas

de toda a configuração do procedimento, incluindo vários outros parâmetros de

soldagem.[5]

A Figura 6 mostra a seção transversal típica de cordões de solda feitoscom diferentes gases e misturas.

Figura 6 – Perfil típico de cordões de solda feitos com diferentes gases e misturas


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2.5 MODOS DE TRANSFERÊNCIA DO METAL DE FUSÃO

Por ser um processo que utiliza eletrodo consumível, a soldagem

MIG/MAG é caracterizada pela transferência de metal para poça de fusão através do

arco. Esta transferência ocorre por meio de gotas de metal fundidos gerados na

ponta do arame-eletrodo (com diferentes tempos de crescimento, dimensões e

freqüência de destacamento) e é influenciado, dentro de outros fatores, pelo material

e diâmetro do eletrodo, pelo gás de proteção, pela intensidade e polaridade da

corrente de soldagem, pelo comprimento do arco e pela pressão ambiente.[9]

Na soldagem MIG/MAG, a transferência metálica natural acontece

basicamente por dois mecanismos os quais caracterizam duas classes. No primeiro,

há o contato da gota com a poça antes do destacamento e, por isso, essa classe de

transferência é denominada transferência por curto-circuito. De acordo com o

segundo mecanismo, a gota destaca-se antes do contato com a poça,

caracterizando a classe batizada de transferência por vôo livre. Esta ultima se

subdivide ainda em seis diferentes modos conforme as particularidades da formação

e destacamento das gotas. A Tabela 1 trás os principais modos de transferência do

processo MIG/MAG.[1] [9]


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Tabela 1 – Classes e respectivos modos naturais de transferência metálica que acontecem

no processo MIG/MAG.

2.5.1 Transferência por curto circuito

Na transferência por curto circuito o material é transferido para a poça de

fusão somente quando ocorre o contato do arame com a poça, não ocorre

transferência de material pelo arco elétrico. O curto circuito ocorre em níveis

relativamente baixos de corrente e tensão, possibilitando assim a soldagem de

pequenas espessuras. Esse modo de transferência caracteriza-se por uma grande


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22

instabilidade do arco, podendo apresentar a formação intensa de respingos.

Entretanto, a quantidade de respingos pode ser limitada pela seleção adequada de

parâmetros de soldagem e ajuste da indutância na fonte de energia, de forma que os

curtos-circuitos ocorram de uma forma suave, com um valor máximo de corrente

durante o curto-circuito limitado e de modo que a ponta do eletrodo fique

parcialmente mergulhada na poça de fusão. No modo curto-circuito é possível a

soldagem em todas as posições.[4] [1] A Figura 7 apresenta a transferência por curto-

circuito e a variação da corrente e tensão durante a soldagem.

Figura 7 – Transferência por curto-circuito (a) e variação da corrente e tensão de soldagem

durante o processo (b)


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Durante a formação da gota (crescimento), esta permanece no eletrodo

devido principalmente à ação combinada das forças de tensão superficial e de

vaporização. À medida que o volume da gota se torne grande o suficiente o seu

peso e, em menor escala (em virtude da corrente não ser muito alta), a força

eletromagnética e a força de arraste superam as forças contrárias à transferência e

causam o destacamento.[9]

2.5.3 Transferência globular repulsiva

A transferência globular repulsiva tem as mesmas características da

transferência globular quanto ao tamanho e à frequência de transferência, o modo

globular repulsivo ocorre principalmente em soldagem MIG/MAG em polaridade

negativa ou positiva, mas utilizando gases de proteção que favoreçam o aumento de

forças de reação. Nesta situação, a gota passa a sofrer uma pressão elevada sobre

uma pequena área na sua parte inferior, podendo ser empurrada para cima e

desviada de sua trajetória normal conforme ilustra a Figura 9.[9]

Figura 9 – Exemplo de transferência globular repulsiva

2.5.4 Transferência goticular

A partir do globular, com o aumento da corrente de soldagem, o diâmetro

das gotas de metal que se transferem para a peça diminui, até certa faixa decorrente onde o modo de transferência muda bruscamente de globular para


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goticular . Esta corrente na qual ocorre esta mudança de modo de transferência é

chamada de corrente de transição. As gotas desta vez são pequenas e são

destacadas da ponta do arame devido a certas forças magnéticas que atuam nas

direções radiais e axiais. O cordão tem um bom acabamento e praticamente não há

respingos. Devido aos altos níveis de corrente, a soldagem se torna difícil nas

posições vertical e sobre cabeça, podendo ocorrer escorrimento a partir da poça de

fusão. No modo goticular, um arco alto (aproximadamente 33V) e uma certa

quantidade de oxigênio no gás de proteção mantém a estabilidade do arco. Na figura

abaixo temos um exemplo da transferência goticular e a variação típica da tensão de

soldagem durante o processo.[6] [1]

(b)Figura 10 – (a) Transferência goticular e (b) variação típica da tensão de soldagem durante

o processo


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2.5.5 Transferência goticular com elongamento e goticular rotacional

Em correntes maiores que a da transferência goticular, o arco começa a

escalar a superfície do eletrodo, super aquecendo-a e tornando pastoso um

comprimento de superfície cilíndrica acima da sua ponta. Assim com a ajuda das

forças eletromagnéticas, a ponta do eletrodo fica “elongada” e pequenas gotas se

desprendem em alta frequência, a partir da ponta deste comprimento com

elongamento conforme mostra a Figura 11.[9] [4]

Figura 11 – Exemplo de transferência goticular com elongamento

Para correntes ainda maiores, uma transição ocorre no modo de

transferência metálica. A extremidade do eletrodo fica mais superaquecida,

aumentando o comprimento da coluna de metal pastoso na ponta do eletrodo. Neste

caso, o campo magnético, criado pela alta corrente de soldagem, é capaz de gerar

um efeito torsional na ponta do eletrodo. Nestas condições, a transferência não é

mais axial; as gotas passam a ser transferidas na direção oblíqua (quase radial) do

arco, provocando normalmente uma grande quantidade de respingos finos .[9] A

Figura 12 exemplifica uma transferência goticular rotacional.


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27

Figura 12 – Transferência goticular rotacional

2.5.6 Transferência por explosão

O modo de transferência por explosão ocorre quando reações químicas

de componentes altamente reativos presentes no eletrodo formam bolhas no interior

das gostas em formação, que, superaquecidas e aglomeradas, provocam explosões,

desconfigurando-as durante a transferência. A transferência por explosão

usualmente acontecem quando são usados arames-eletrodos de ligas de alumínio

com magnésio. Esse tipo de transferência metálica é, normalmente, acompanhada

pela geração excessiva de respingos extremamente finos e de geração de fumos.[9]

2.6 VANTAGENS E LIMITAÇÕES DO PROCESSO

As principais vantagens deste processo são:[4] [1] [3] [6]

Maior quantidade de metal depositado em relação a outros processos como

eletrodo revestido e TIG;

Por ser um processo de alimentação contínua, longos cordões podem ser

feitos sem parada; Processo semi-automático, podendo ser automatizado;


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Menor exigência de habilidade do soldador comparado ao processo com

eletrodo revestido;

Pode ser aplicado á maioria dos metais, e varias espessuras;

Soldagem pode ser feita em todas as posições;

Escória de fácil remoção.

As principais limitações deste processo são:[4] [1] [3] [6]

A variedade de arames disponíveis é relativamente pequena, cabendo

mencionar que materiais que não tenham suficiente ductilidade para serem

trefilados não podem ser transformados em arame maciço para soldagem por

este processo;

Equipamento de alto custo e complexidade;

Processo não pode ser utilizado em campo, pois correntes de ar podem

dispersar o gás de proteção, podendo ocasionar porosidade e contaminações

na solda;

Não se recomenda a soldagem em locais de difícil acesso devido ao tamanho

da pistola e pela proximidade entre o bocal e a peça exigida pelo processo.

2.7 VARIÁVEIS DO PROCESSO

As principais variáveis do processo são: a tensão de soldagem,

intensidade de corrente, velocidade de soldagem, tipo de polaridade e ocomprimento do eletrodo (stick out ).

A tensão de soldagem influencia na quantidade de calor e apresenta uma

relação direta com o comprimento do arco, largura do arco e no modo de

transferência do metal.[1] [5]

Para uma mesma corrente, uma tensão baixa provocará cordões mais

estreitos e maior penetração, o oposto acontecendo para tensões mais altas, além

da ocorrência de salpicos grosseiros.[5]


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Valores elevados de tensão podem propiciar o aparecimento de

porosidades, salpicos e mordedura. Para valores baixos poderão surgir porosidades

e sobreposição de metal na margem do cordão.[5] [9]

A corrente de soldagem quando alta poderá influenciar diretamente na

geometria do cordão, no volume da poça fundida, no incremento da taxa de fusão,

na largura da ZTA e na microestrutura do depósito (efeito sobre o aporte térmico).[7]

A velocidade de soldagem é a velocidade relativa entre a pistola de

soldagem e a peça a ser soldada. Para uma certa condição de soldagem, quando é

utilizada uma velocidade de soldagem relativamente alta, a penetração da solda

diminui, a energia específica de soldagem também diminui, e o contrário ocorre em

baixas velocidades de soldagem.[4] [11] Em se tratando de polaridade a mais usada no processo MIG/MAG é a

inversa onde a corrente é contínua e o eletrodo está no pólo positivo (CC+), pois

nesta polaridade o arco é mais estável. A polaridade direta (CC-), onde o eletrodo

está ligado no pólo negativo, não apresenta aplicação prática na soldagem com o

processo MIG/MAG.[11]

O comprimento do eletrodo conhecido como stck out é o comprimento do

arame entre bico de contato até o início do arco. Este trecho de arame por ondepassa corrente elétrica gera-se calor por efeito Joule. Quanto maior o comprimento

do eletrodo, maior será o calor gerado por efeito Joule e conseqüentemente terá um

acréscimo na taxa de fusão de material. Este calor gerado influi diretamente na taxa

de fusão de material.[4] [11]

A Figura 13 mostra esquematicamente o stick out.

Figura 13 - Representação da distância contato peça e da projeção do arame (stickout).


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2.8 APLICAÇOES INDÚSTRIAS

A soldagem MIG/MAG é um processo muito versátil em termos de ligas e

espessuras de material perdendo ser usada em todas as posições.[1]

Nas indústrias pode ser aplicado em tubulações industriais, tanque de

armazenamento, vasos de pressão, pontes, estruturas, plataformas marítimas, etc.

Tem sido amplamente utilizado também na indústria automobilística, particularmente

com utilização de robôs, e na indústria ferroviária. Apresenta um bom

comportamento inclusive na aplicação em campo, devido à proteção do arco

suportar altas correntes de ar, por exemplo, quando utilizado arame auto protegido,

estas correntes de ar podem chegar a 10m/s.[6] [4] [1]


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3 DEFEITOS NA SOLDAGEM

3.1 CONSEITO DE DESCONTINUIDADE

Uma descontinuidade pode ser definida como qualquer interrupção na

estrutura típica de uma junta soldada.

Logo, caracteriza-se como descontinuidade a falta de homogeneidade

das características físicas, mecânicas ou metalúrgicas do material. No entanto, para

juntas soldadas, a existência de uma descontinuidade não significa a existência de

defeitos. Juntas soldadas são consideradas defeituosas quando não atendem ao

exigido em determinadas normas.[12]

Portanto o nível de importância de uma determinada descontinuidade não

pode ser analisado de forma segura enquanto não se estabelecer qual o modo ou os

modos de falha que estão sendo afetados pela descontinuidade. A determinação

destes modos exige a consideração de parâmetros concernentes a temperatura,

condição de serviço, estado de tensão e dependência com o tempo.[13]

As descontinuidades em juntas soldadas podem ser classificadas em dois

tipos:[14] [1]

Descontinuidades dimensionais:

Distorção

Dimensões incorretas da solda

Perfil incorreto da solda

Descontinuidades estruturais

Porosidades

Falta de fusão

Falta e penetração

Mordedura

Trincas


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32

3.2 DESCONTINUIDADES DIMENSIONAIS

São inconformidades nas dimensões ou forma dos cordões de solda. Sua

gravidade varia com a magnitude e aplicação, ou processamento posterior que a

peça soldada vai ser submetida.[14]

3.2.1 Distorção

É a mudança de forma da peça soldada devido às deformações térmicas

do material durante a soldagem.[13]

A distorção pode ser reduzida durante a soldagem diminuindo-se a

quantidade de calor e metal depositado.[1]

Figura 14 – Formas básicas em distorção em juntas soldadas: (a) Contração transversal, (b)

contração longitudinal e (c) distorção angular.


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3.2.2 Dimensão incorreta da solda

As dimensões de uma solda são especificadas para atender algum

requisito como um nível de resistência mecânica adequado. Soldas com dimensões

fora do especificado podem ser consideradas como defeituosas uma vez que deixam

de atender a estes requisitos ou, no caso de soldas, cujas dimensões ficam maiores

que as especificadas, levam ao desperdício de material ou aumentam a chance de

distorção e outros problemas. As dimensões de uma solda podem ser verificadas por

meio de gabaritos.[13]

Abaixo a Figura 15 mostra o perfil adequado de soldas de filete.

Figura 15 - Perfis adequados de soldas de filete e suas dimensões: p1 e p2 (pernas) eg (garganta). Cordão côncavo (a) e convexo (b).

3.2.3 Perfil incorreto da solda

O perfil de uma solda é importante, pois variações geométricas bruscas

agem como concentradores de tensão, facilitando o aparecimento de trincas. [13] A

Figura 16 mostra alguns exemplos de perfis inadequados de solda.


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34

Figura 16 - Exemplos de perfis inadequados de soldas de filete

3.3 DESCONTINUIDADES ESTRUTURAIS

São descontinuidades micro ou macroestruturais na região da solda,

associadas à falta de material ou à presença de material estranho em quantidades

apreciáveis. Sua gravidade depende do tipo de descontinuidade, sua extensão e

geometria.[1]

3.3.1 Porosidade

Porosidade pode ser definida como um espaço vazio formado pelo

aprisionamento de gás durante a solidificação. Pode ser esférico ou cilíndrico

(alongado); gerado pela umidade do consumível ou falha na proteção gasosa, ou

outro desvio durante o processo.[15]

Pequenas quantidades de poros não são consideradas prejudiciais, mas

acima de determinados limites, a porosidade pode afetar as propriedades

mecânicas, particularmente, reduzindo a seção efetiva da junta.

As porosidades podem ser:[13]

Uniformemente distribuída (uniformly scattered porosity);

Agrupada (cluster porosity);

Alinhada (aligned porosity);

Vermicular ou vermiforme (alongated porosity or worm holes); Esférica (spherical porosity).


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(a) (b)

Figura 17 - Porosidade vermicular com direção de crescimento da raiz para o reforço(a) e porosidade agrupada (b).

3.3.2 Falta de fusão

A falta de fusão normalmente ocorre no modo de transferência por curto-

circuito ou goticular quando se utiliza baixas correntes. Excessiva velocidade de

soldagem é outro motivo da falta de fusão.[8] Outro fator que pode ocasionar a falta de fusão é a má limpeza da junta.

A falta de fusão é um concentrador de tensões severo, podendo facilitar a

propagação de étnicas.[16]

Figura 18 - Falta de fusão (esquemática)


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3.3.3 Falta de penetração

Como mostra a Figura 19 a falta de penetração é a incapacidade de se

fundir e encher por completo a junta.

Sua ocorrência é mais provável na soldagem com a transferência por

curto-circuito. Pode ser causada por manipulação incorreta do eletrodo, junta mal

projetada, corrente de soldagem insuficiente ou velocidade de soldagem muito

grande.[1] [8]

Figura 19 - Falta de penetração (esquemática)

3.3.4 Mordedura

A mordedura é caracterizada pela fusão da superfície da chapa do metal

de base próxima a margem do cordão de solda. Quando formada no interior da

solda, ela pode ocasionar a formação de uma falta de fusão ou de inclusão de

escória.[13] [15]

As principais causas são a manipulação inadequada da tocha ou eletrodo,tocha descentralizada no chanfro, no passe de raiz, inclinação excessiva da tocha

para o lado e falta de acesso ao chanfro, além de tensão, corrente ou velocidade de

soldagem muito alta.[9] [1]

Figura 20 – Mordedura (esquemático)


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3.3.5 Trincas

São consideradas as descontinuidades mais graves em soldagem. São

fortes concentradores de tensão, podendo favorecer o início de fratura frágil na

estrutura soldada.[1]

A aplicação localizada de calor deformando localmente o metal base, causa

o aparecimento de tensões de tração bi ou mesmo tri axiais na região da solda. Este

estado de tensões juntamente com a fragilização associada às mudanças

microestruturais durante a soldagem ou a presença de certos elementos

(particularmente o hidrogênio), pode resultar na formação de trincas.[15]

Figura 21 - Trinca no centro do cordão formada entre uma chapa de aço baixocarbono de 9 mm de espessura e um pino de aço SAE 1045.

Elas podem se formar durante, logo após a soldagem, em outras

operações de fabricação subsequentes à soldagem ou durante o uso do

equipamento ou estrutura soldada.[13]

As trincas de solidificação podem ter efeito de promover (facilitar anucleação) de outras descontinuidades como as trincas à frio, o processo de fadiga,

aceleração da corrosão sob tensão, mecanismo de fratura frágil, etc.[16]


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REFERÊNCIAS

1. BRACARENSE, Alexandre Queiroz. Soldagem – Fundamentos eTecnologia. Belo Horizonte: Editora UFMG, 2009.

2. QUITES, M. Amir. Metalurgia na Soldagem dos Aços. Florianópolis:Sodasoft, 2008.

3. BRANDI, Sérgio Duarte. Soldagem – Processos e Metalurgia. São Paulo:Blucher, 1992

4. QUITES, Amir M. Introdução à Soldagem a Arco Voltaico. Florianópolis:Sodasoft, 2002.

5. SILVA, G. Régis Henrique. Soldagem Mig/Mag em Transferência MetálicaPor Curto-circuito. Florianópolis, UFSC, 2005. Mestrado (Dissertação).

6. CAMPOS, Paulo T. Caracterização Mecânica e Microestrutural de JuntasSoldadas Pelos Processos MIG/MAG (GMAW) e Arame Tubular (FCAW).Curitiba, PUCPR, 2005. Mestrado (Dissertação).

7. BARRA, R. Sergio. Influencia do Processo MIG/MAG Térmico Sobre aMicroestrutura e a Geometria da Zona Fundida. Florianópolis, UFSC, 2003.Doutorado (Tese).

8. FBTS. Curso de Inspetor de Soldagem Nível 1. Rio de Janeiro, 2010. Apostila.

9. SCOTTI, Américo. Soldagem MIG/MAG. São Paulo: AltLiber, 2008.

10. IRVIN, B. Shielding Gases are the Key to Innovations in Welding. WeldingJournal,1999. Artigo.

11.MACHADO, G. Ivan. Soldagem & Técnicas Conexas: Processos. UFRGS,1996.

12.ASM. Weld Integrity and Performance, 1997. Norma.

13.MODENESI, J. Paulo. Descontinuidades e Inspeção em Juntas Soldadas.UFMG, 2001. Apostila.

14. ALBUQUERQUE C. Maria. Visão Geral Sobre a Inspeção em Cordõesde Solda Através de Técnicas Não Destrutivas Ultrassônicas. IFBA. Artigo.

15.NOVAIS, S. R. Paulo. Avaliação das Principais Descontinuidades

Encontradas nas Juntas Soldadas, Causas e Possíveis Soluções. SãoPaulo, Congresso Latino-americano da Construção metálica, 2010. Artigo.


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16.BARRA, R. Sergio. Descontinuidades em Soldagem. UFSC, 1999.Pesquisa.


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