elementos de maquina soldagem industrial

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
INSTITUTO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E TECNOLÓGICAS
ENGENHARIA MECÂNICA
EM34 – ELEMENTOS DE MÁQUINAS I
Prof. Leonardo Resende
Rondonópolis, 04 de fevereiro de 2016.

ELEMENTOS DE FIXAÇÃO
A união de uma peça à outra tem como função limitar o movimento relativo das duas pecas
adjacentes. Várias são as soluções disponíveis para executar esta união. A escolha depende
de uma série de fatores tais como:
 a necessidade ou não de desfazer a união periodicamente;
 o grau de imobilização;
 a resistência mecânica;
 espaço disponível, etc.
Tipos de uniões:
• Quanto ao movimento relativo entre as partes unidas:
– Uniões fixas.
– Uniões móveis.
– Uniões elásticas.
• Quanto a facilidade de separação das partes:
– Uniões provisórias ou desmontáveis.
– Uniões permanentes.

 UNIÕES SOLDADAS

 Definições:
“Processo de união de metais por fusão”.
(não só metais e não apenas por fusão)
“União de duas ou mais peças, assegurando, na junta soldada, a
continuidade de propriedades físicas, químicas e metalúrgicas”.
(é possível soldar materiais diferentes)
“Consiste na união de dois materiais pela fusão do material na
região de contato entre as partes, com ou sem adição de material, isto
ocorre mediante o emprego de calor e/ou força, formando assim,
uma ligação permanente, a qual não pode ser dissolvida sem haver o
comprometimento dos elementos”.

 Definições:
AWS – American Welding Society
“É a técnica de reunir duas ou mais partes constitutivas de um todo,
assegurando entre elas a continuidade geométrica, as características
mecânicas, metalúrgicas e químicas do material”.
“Processo de união de materiais usado para obter coalescência
(junção de duas ou mais partes) localizada de metais e não-metais,
produzida por aquecimento até uma temperatura adequada, com ou
sem a utilização de pressão e/ou material de adição”.

 História:
o A história da soldagem mostra que desde as mais remotas épocas,
muitos artefatos já eram confeccionados.
o Foram descobertos alguns com mais de 4000 anos; a soldagem por
forjamento também tem sido utilizada há mais de 3000 anos.

 História:
o A técnica da moderna soldagem começou a ser moldada a partir da
descoberta do arco elétrico, bem como também a sintetização do gás
acetileno no século passado, o que permitiu que se iniciassem alguns
processos de fabricação de peças, utilizando estes novos recursos.
o Com o advento da Primeira Guerra Mundial, a técnica da soldagem
começou a ser mais utilizada nos processos de fabricação.
o A Segunda Guerra Mundial imprimiu grande impulso na tecnologia
de soldagem, desenvolvendo novos processos e aperfeiçoando os já
existentes.

 História:

 Soldabilidade:
o Soldabilidade é a facilidade que os materiais têm de se unirem por
meio de soldagem e de formarem uma série contínua de soluções
sólidas coesas, mantendo as propriedades mecânicas dos materiais
originais.
o O principal fator que afeta a soldabilidade dos materiais é a sua
composição química. Outro fator importante é a capacidade de
formar a série contínua de soluções sólidas entre um metal e outro.
Assim, devemos saber como as diferentes ligas metálicas se
comportam diante dos diversos processos de soldagem.

 Soldabilidade:

 Formação da Junta Soldada:
o Idealmente, a soldagem ocorre pela aproximação das superfícies das
peças a uma distância suficientemente curta para a criação de
ligações químicas entre os seus átomos.
o Este efeito pode ser observado, por exemplo, quando dois pedaços
de gelo são colocados em contato.

o A criação de ligações químicas entre os átomos é dificultada pela:
o Rugosidade microscópica;
o Camadas de óxido;
o Umidade;
o Gordura;
o Poeira;
o Outros contaminantes existentes
em toda a superfície metálica.

o Esta dificuldade é superada de duas formas principais:
 Deformar as superfícies em contato e
 Aquecer localmente a região a ser soldada até a sua fusão.
o Assim, os diferentes processos de soldagem podem ser agrupados
em dois grandes grupos, baseando-se no método dominante de se
produzir a solda:
 Processos de soldagem por PRESSÃO (ou por deformação)
 Processos de soldagem por FUSÃO.

 Processos de soldagem por PRESSÃO (ou por deformação).

 Processos de soldagem por FUSÃO.

 Vantagens e Desvantagens de Uniões Soldadas:
o Vantagens:
 Juntas de integridade e eficiência elevadas;
 Maior resistência e menor peso (maior seção);
 Grande variedade de processos;
 Aplicável a diversos materiais;
 Operação manual portátil;
 Juntas contínuas e estanques (isentas de vazamento);
 Custo, em geral, razoável;
 Junta não apresenta problemas de perda de aperto.

 Vantagens e Desvantagens de Uniões Soldadas:
o Desvantagens:
 Não pode ser desmontada;
 Pode afetar a microestrutura e propriedades das partes;
 Pode causar distorções e tensões residuais;
 Requer considerável habilidade do operador;
 Pode exigir operações auxiliares de elevado custo e duração
(tratamentos térmicos);
 Estrutura resultante é monolítica e poder ser sensível a falha
total.

 Processos de Soldagem:
o Soldagem a gás:
 Realiza-se a fusão das partes e do metal de adição por chama
obtida com a queima de mistura de gás combustível (acetileno,
hidrogênio, butano, propano) e oxigênio.
 Gás mais comum: acetileno. Costuma-se chamar a soldagem de
oxi-acetilênica.
 Utilizada geralmente em serviços de reparo (baixo custo).
 Não é utilizada na produção seriada pois apresenta baixa
produtividade e alta dependência da habilidade do operador.

o Soldagem a gás:
 Equipamento utilizado na obtenção da chama: maçarico.
 - maçarico de baixa pressão: proporção constante entre gás
combustível e oxigênio.
 - maçarico misturador: proporção pode ser controlada.
Maçarico de baixa pressão Maçarico misturador
Controlando-se a proporção de gases altera-se as características da
chama, necessário para fusão de materiais variados.

o Soldagem a arco elétrico:
 Fonte de calor: arco elétrico originado pela polarização da peça e
do eletrodo.

 A polarização pode ser contínua ou alternada (gerando corrente
contínua ou alternada). Arco é mais estável em corrente
contínua.
 Tensões necessárias para formação do arco:
 CC: 40 a 50 V
 CA: 50 a 60 V
 Para manutenção do arco são necessárias tensões mais baixas
(15 a 30 V para eletrodo metálico, 30 a 35 V para eletrodo de
carbono).
 O metal de deposição é fundido e geralmente depositado na
forma de gotas.

 O eletrodo pode ser consumível (se trata do próprio metal de
adição) ou não consumível (fabricado em tungstênio ou
carbono).

 Soldagem com eletrodos revestidos:
 Eletrodo revestido:
• alma metálica (material de adição);
• revestimento composto de materiais orgânicos e minerais.

 Soldagem com eletrodos revestidos:
 Funções do revestimento:
• formar nuvem gasosa protetora (evita oxidação da solda)
• estabilizar o arco elétrico
• formar escória que retarda o resfriamento da peça (escória
deve ser posteriormente removida)
• introduzir elementos de liga.
 É possível a soldagem em posições variadas e o operador utiliza
apenas uma das mãos. Mas a qualidade da solda depende
fortemente da habilidade do operador.

 Soldagem TIG:
 TIG – Tungsten Inert Gas.
 Arco é formado por eletrodo não consumível de tungstênio e a
proteção atmosférica é obtida pela cobertura de gás inerte
(mistura de hélio e argônio).
 Tungstênio suporta altas correntes; o eletrodo pode ter diâmetro
pequeno e assim uma menor área da peça é afetada pelo calor.
 Pode-se soldar chapas de pequena espessura sem adição de metal
(une-se as peças fundidas localmente).

 Soldagem TIG:

 Soldagem MIG-MAG:
 As soldagens MIG (metal inerte gas) e MAG (metal active gas)
utilizam eletrodo consumível que é alimentado automaticamente.
 Proteção atmosférica é obtida de forma semelhante à do
processo TIG.
 Alimentação automática: deposição uniforme do metal de
adição, baixa dependência da habilidade do operador e alta
produtividade.

 Soldagem MIG-MAG:

 Soldagem a arco submerso:
 Eletrodo consumível sem revestimento.
 Proteção contra oxidação é obtida pela submersão do arco
elétrico em fluxo granulado.
 Fluxo é isolante térmico: concentra calor na região de interesse
(eletrodo e peça).
 Parte não fundida do fluxo pode ser reaproveitada.
 Processo totalmente automático, formação de cordões de solda
uniformes com bom acabamento e uma alta produtividade.
 Limitação: soldagem apenas na posição horizontal.

 Soldagem a arco submerso:

o Soldagem por resistência:
 Aquecimento (abaixo do ponto de fusão) por passagem de
corrente elétrica e aplicação de pressão.
 Os eletrodos são compostos de ligas de cobre e materiais
refratários como o tungstênio.
 Existem alguns tipos de montagem diferentes:
 soldagem por pontos
 soldagem de topo
 soldagem por costura (eletrodos circulares, permite a
obtenção de tubos com costura).

o Soldagem por resistência:

o Brasagem:
 Consiste na união de metais através do aquecimento abaixo da
temperatura de fusão dos mesmos, adicionando-se uma liga de
solda (metal de adição) no estado líquido, a qual penetra na folga
entre as superfícies a serem unidas.
 Esta folga pode ser de 0,013 a 0,075 mm, para que o metal de
adição líquido penetre por capilaridade.
 Ao se resfriar, a junta formada torna-se rígida e resistente.
 Ao contrário da soldagem, o material de adição ou de brasagem
é diferente e tem um ponto de fusão mais baixo do que o
material de base que está sendo soldado. A temperatura de
liquefação do material de base não é atingida.

o Brasagem:
 Os materiais de adição da brasagem são sempre constituídos de
metais puros ou ligas (ligas de cobre (latão), ligas de prata, ligas
de alumínio).
 As formas comerciais comuns são arames, varetas, chapas, fitas,
barras, pós, pastas ou peças conformadas.

o Brasagem:
 Utilizado na fixação de pastilhas de corte.

o Brasagem:
 Processo de brasagem em canos de cobre.

o Brasagem:
 Processo de brasagem em componentes eletrônicos.

 Nomenclatura e Simbologia:
Nomenclatura de algumas regiões de soldas de topo e filete.

 Nomenclatura e Simbologia:

 Nomenclatura
e Simbologia:

 Formato das junções e dos cordões de solda:
 Os cordões são classificados segundo o formato da junção, que é
posição relativa das peças a serem soldadas uma à outra. Os
cordões de solda pode ser de dois tipos: angulares e de topo.
Solda de topo e angular.

o Junções de topo:
 Essas junções são utilizadas em chapas e vigas contínuas. São
mais caros, mas suportam maiores cargas estática ou dinâmica
que os cordões angulares. Pode-se elevar a resistência com a
soldagem das raízes dos cordões e posterior usinagem dos
cordões.

o Junções de topo:
 flange (partes de até 3mm de espessura)
 reta (3 a 8mm)
 em V (14 a 16 mm)
 em duplo V (16 a 20 mm)
 em U (acima de 20mm)
 em duplo U (acima de 20 mm)

o Junções em T:
 Essa junção é feita com cordões de solda angulares planos,
suportando menores cargas que a junção de topo. Para resistir a
cargas dinâmicas, prefere-se o cordão angular côncavo em
relação aos de outros tipos.

o Junções angular de extremidade:
 A junção angular de extremidade suporta menores cargas que a
junção T.

 Especificação da soldagem:
o As soldas são normalmente especificadas pela resistência à tração do
material utilizado, seguida de detalhes construtivos e das dimensões.
Como exemplo, a especificação da Associação Americana de
Soldagem (AWS) é:
AWS ZZXX h1x h2 x L

 Especificação da soldagem:
AWS ZZXX h1x h2 x L
o Nessa forma de especificação, a organização é citada, depois vem o
tipo de solda (ZZ tipo de eletrodo, XX representam características
adicionais constantes na norma de especificação e as dimensões h1,
h2 e L representam a dimensão lateral do filete de solda, a dimensão
da outra lateral (perna) e o comprimento do filete).
o Muitas outras formas de representar a solda são normalizadas,
dependendo da norma utilizada e da região onde essa se aplica.
o No Brasil, a Associação Brasileira de Normas Técnicas recomenda
a especificação de forma semelhante a da AWS.

 Eletrodos:

 Eletrodos:
1.Revestimento
2.Vareta
3.Gás de proteção
4.Poça de fusão
5.Elemento base
6.Metal depositado
7.Solda solidificada

 Precauções para a soldagem:
o As áreas devem estar limpas. Existe a necessidade de cuidados
devido a existência de riscos de acidentes. Não importando onde
ocorrerá a operação.

o Para evitar tensões residuais, contrações e empenamentos durante o
processo de soldagem é necessário alguns cuidados especiais, como:
 evitar a aplicação excessiva em um dado ponto de calor e
volume de solda aplicada;
 obedecer à sequência correta de soldagem;
 conforme o caso, submeter a construção soldada a um
tratamento térmico apropriado para redução de tensões.

o Após o processo de solda, estas devem ser submetidas a exames não
destrutivos para a detecção de possíveis defeitos.
o Os ensaios possíveis são:
 Inspeção visual.
 Inspeção por líquidos penetrantes.
 Inspeção por partículas magnéticas.
 Inspeção por raio-x.
 Inspeção por ultra-som.

 Dimensionamento da solda:
o Inicialmente existe a necessidade de se conhecer os tipos de
solicitações encontradas nos elementos que serão unidos.
o Estas solicitações podem ser frontais, obliquas e laterais.
o Com esta informação pode-se calcular as tensões e compará-las com
as tensões admissíveis.
o A tensão admissível é uma característica do material que está sendo
utilizado e indica até quanto o material aguenta antes de se romper
após um carregamento.

Tensões diretas
uniformemente distribuídas
Tensões Superpostas
Torção ou Flexão ou ambas
Resultando em uma
combinação vetorial
Diferentes classes de solicitação.

Continuará...

EXERCÍCIOS:
1. Defina soldagem ou uniões soldadas.
2. O que é soldabilidade?
3. A formação da junta soldada é dificultada por alguns fatores.
Quais? Esta dificuldade é superada de duas formas principais.
Cite-as.
4. Cite os processos de soldagem estudados, explicando dois deles.
5. Cite dois formatos de junções de solda, explicando-os.

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