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Referências Bibliográficas
•FREIRE, José de Mendonça. Processos de fabricação VII, Editora ao Livro Técnico;
•CHIAVERINE, Vicente;
•CALLISTER, Jr Willian D. Ciência e engenharia de materiais – Uma introdução.
•Telecurso 2000;
•ABNT;
•Soldagem, Processos e Metalurgia; Autores: Emilio Wainer; Sérgio d. Brandi; Fábio D. homem de Melo Editora: Edgar Blucher, LTDA
•Soldagem, Fundamentos e tecnologia; Autores: Paulo V. Marques; paulo J. Modenesi; Alexandre Queiroz Editora: UFMG
•Ensaios Mecânicos dos Materiais Metálicos (Fund. Teóricos e práticos). Autor: sérgio Augusto de Souza Editora: Edgar Blucher, LTDA
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4 - Introdução aos Processos de Soldagem De uma forma geral os processos de soldagem podem ser divididos segundo diferentes padrões:
Pela forma de atuação da fonte energética.
-fusão ou pressão
Por tipo de veículo energético. - corrente elétrica, gás, movimento, descarga elétrica, etc.
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4 - Introdução aos Processos de Soldagem(Cont.)
Por tipo de união metálica.
-por fusão, por resistência elétrica, união sólida, união líquido – sólido, adesivos, etc.
Por grau de automação / tipo de operação. - manual, semiautomático, automático e robotizada.
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Para efeito de estudos, costumamos dividir os processos de soldagem tomando-se como referência, a forma de atuação da fonte de energia:
Por fusão: onde a energia funde o material e a solubilização ocorre na fase líquida.
Por pressão: onde a energia produz uma tensão no material e a solubilização ocorre na fase sólida.
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Existem três tipos de energia utilizados em soldagem:
Soldagem por energia elétrica;
Soldagem por energia termoquímica;
Soldagem por energia mecânica.
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4.1 Soldagem por energia elétrica Caracteriza-se no uso de energia elétrica na geração do calor, necessário para fusão dos constituintes da solda. Existem vários processos de soldagem por energia elétrica, porém estudaremos apenas os de maior aplicação nas industrias, são eles:
Soldagem a arco elétrico;
Soldagem por resistência elétrica.
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I - Soldagem a arco elétrico Arco elétrico → Centelha (ou faísca) formada pela passagem de corrente elétrica no espaço existente entre dois materiais condutores, resultando em geração de grande quantidade de calor.
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Portanto, soldagem a arco elétrico, é o processo que utiliza o calor gerado por um arco elétrico, para fundir os materiais que constituirão a solda, divide-se em:
Eletrodo revestido;
Arco submerso;
TIG;
MIG/MAG;
Eletrogás;
Resistência;
Eletroescória.
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4.1 - SOLDAGEM A ARCO ELÉTRICO COM ELETRODO REVESTIDO É o processo de soldagem no qual um arco elétrico é estabelecido entre a extremidade de um eletrodo revestido consumível e o metal de base na junta que esta sendo soldada, sendo assim estabelecida a poça de fusão. O metal de adição é transferido para a poça de fusão através do arco, constituindo o metal de solda ao solidificar-se (diluição, entre o metal de base e metal depositado),
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Eletrodo é o componente utilizado como um dos condutores necessários para se obter o arco elétrico na soldagem, por energia elétrica.
O outro condutor necessário para a abertura do arco é a própria peça.
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O eletrodo revestido, é constituído por uma alma metálica (vareta), coberta por um revestimento, que é o responsável pela adição de algumas propriedades à solda, tais como:
a.Formação da “nata” ou escória;
b.Poça de fusão;
c.Manutenção do arco elétrico.
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O processo é aplicado para a soldagem da maioria de materiais metálicos, em espessuras variando entre 2,0 e 200 mm, e em todas as posições de soldagem.
Apresenta baixo custo de equipamento porém, exige considerável habilidade manual, por parte do soldador e resulta em uma produtividade, relativamente, baixa se comparado aos processos automáticos e semiautomáticos.
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4.2 - SOLDAGEM A ARCO COM PROTEÇÃO POR GÁS E ELETRODO NÃO CONSUMÍVEL (TIG) Processo de soldagem no qual a união entre peças metálicas é produzida pelo aquecimento e fusão destas, por meio de um arco elétrico, estabelecido entre um eletrodo de tungstênio, não consumível, e as peças a unir. A poça de fusão e o arco elétrico, são protegidos contra a contaminação dos gases da atmosfera por um gás inerte, ou misturas de gases inertes, injetados através do bocal da pistola, ver figura 4.3.
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A soldagem TIG, usualmente manual, poderá ser feita com ou sem emprego de metal de adição sendo aplicada a maioria dos metais e suas ligas na soldagem em qualquer posição. Entretanto, dado ao custo relativamente alto do equipamento e a baixa velocidade de soldagem (manual), o processo resulta em pouca produtividade. Por essas razões, o seu principal emprego é na soldagem de metais não ferrosos e aços inoxidáveis, na soldagem de pequenas espessuras (da ordem de milímetros) e, no passe de raiz na soldagem de tubulações.
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O equipamento completo é apresentado na figura 4.4. As fontes de energia para o processo fornecem corrente mínima em torno de 5 a 10 A e corrente máxima de 200 a 500 Amperes.
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4.3 - SOLDAGEM A ARCO COM PROTEÇÃO POR GÁS E ELETRODO CONSUMÍVEL (MIG/MAG)
O processo de soldagem MIG/MAG produz a união de peças metálicas pelo aquecimento e fusão destas, com um arco elétrico estabelecido entre um eletrodo nu (arame) consumível, e as referidas peças na junta de solda.
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O metal de adição é transferido para a poça de fusão através da coluna do arco, sendo o mesmo e a própria poça protegidos contra a contaminação dos gases da atmosfera por um gás ou mistura de gases que podem ser inertes ou ativos.
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A soldagem MIG/MAG é um processo normalmente semiautomático, em que a alimentação do arame eletrodo é feita mecanicamente e o soldador controla o movimento da pistola além da iniciação e interrupção do arco.
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O processo é empregado na soldagem de materiais, numa ampla faixa de espessuras, tanto em ferrosos quanto em não ferrosos e em todas as posições de soldagem. O mesmo propicia uma alta taxa de deposição, aliada a elevado fator de trabalho.
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Como desvantagens pode-se considerar o ajuste rigoroso dos parâmetros para soldagem isenta de defeitos e também o custo do equipamento comparativamente ao do processo de soldagem com eletrodos revestidos.
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4.5 - SOLDAGEM POR ARCO SUBMERSO
O processo consiste em um arame-eletrodo nu, continuamente alimentado, o qual produz arco elétrico com a peça, formando assim a poça de fusão, sendo ambos recobertos por uma camada de fluxo granular fusível, que protege o metal da contaminação atmosférica e possui outras funções metalúrgicas. O arco e a poça de fusão não são visível daí a denominação – “arco submerso”, ver detalhe na figura 4.7.
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O equipamento para soldagem a arco submerso, utiliza fonte de energia capaz da gerar altas correntes, até 2000A, com arames maciços de diâmetro variando entre 1,6 a 6,4mm. A taxa de deposição atinge valores altos, próximos a 20 kg/hora, com um único arame, podendo ser aumentada caso sejam utilizados múltiplos arames.
Existe também a variação em que o consumível está na forma de fita.
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Quanto ao emprego, a grande penetração resultante das elevadas correntes não recomendam o processo para espessuras inferiores a 6,0mm. O processo é limitado as posições de soldagem plana e horizontal em ângulo, as quais oferecem sustentação para o fluxo. Os materiais soldados são praticamente todos os metais ferrosos e alguns não ferrosos incluindo ligas de níquel, cobre e outras.
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4.6 - SOLDAGEM A GÁS
É o processo no qual a união das partes é devida ao aquecimento produzido por uma chama, usando ou não metal de adição, com ou sem aplicação de pressão.
A chama empregada no processo resulta da mistura entre um gás combustível, o gás comburente (oxigênio), na presença de ignição.
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4.6 - SOLDAGEM A GÁS
Os gases mais usados são: Combustíveis:
Acetileno;
Propano;
Hidrogênio. Comburente:
Oxigênio.
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Entre os gases combustíveis, o gás acetileno é o que apresenta melhor desempenho para operação de soldagem. Esta característica se deve as propriedades físicas de sua chama, chama oxi-acetilênica, quanto a alta Temperatura (TMÁX.= 3120ºC) e elevado Poder Calorífico concentrado, junto ao cone interno. Estas propriedades são essenciais à soldagem por permitirem a fusão do metal de base e constituição da poça de fusão. Na figura 4.9, consta, respectivamente, o esquemático da chama e do equipamento completo para soldagem oxi-acetilênica
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O processo de soldagem oxigas apresenta vantagens sobre os demais assim como também algumas desvantagens. São elas:
Vantagens: baixo custo, emprega equipamento portátil, não necessita de energia elétrica, é empregado para soldagem de diversos materiais em todas as posições de soldagem.
Além destas, apresenta alta versatilidade pois, com pequena alteração do equipamento poderá ser utilizado para o corte, brasagem e aquecimento de metais.
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Desvantagens: requer grande habilidade manual do soldador, baixa taxa de deposição, promove grande aquecimento do metal de base (ZTA extensa)/ empenamento, apresenta riscos de acidente com cilindros de gases.
