Processos de Soldagem CEFET-CE

Centro Federal de Educação Tecnológica do Ceará
Tecnologia da Soldagem
01
UU
II
PROCESSOS
DE SOLDAGEM

Conteúdo desta Unidade
• Introdução a Engenharia da Soldagem
• Definição e aplicação de Soldagem
• Breve histórico da Soldagem.
• Processo de União na Soldagem
• Terminologia de Soldagem.
– Metal Base.
– Metal de Adição.
– Poça de Fusão.
– Entre Outros.
• Modos de Operação.
• Regiões de uma Junta Soldada
• Símbolos de Soldagem.
Processos de Solda
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Introdução a Engenharia de Soldagem
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• A soldagem é o mais importante processo industrial de fabricação de peças
metálicas.
• Processos de soldagem ou processos afins são também utilizados na
recuperação de peças desgastadas, para a aplicação de revestimentos de
características especiais sobre superfícies metálicas e para corte.
• A engenharia de soldagem envolve conhecimentos em diferentes áreas como
a física, química, eletricidade e eletrônica, mecânica, higiene e segurança.
Processos de Solda

Exemplo de Operação de Soldagem
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Processos de Solda

Definição e aplicação de Soldagem
• Existem várias definições de solda, segundo diferentes normas.
• A solda pode ser definida como uma união de peças, metálicas ou não, cuja
superfície se torna plástica ou liquefeita, por ação do calor, da pressão ou de
ambos.
• Poderá ou não ser utilizado material de adição para se executar efetivamente
a união.
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Definição e aplicação de Soldagem
• Apresentam-se, abaixo, diferentes definições propostas para soldagem:
1. Processo de junção de metais por fusão. (Deve-se ressaltar que não só
metais são soldáveis e que é possível soldar metais sem fusão).
2. Operação que visa obter a união de duas ou mais peças, assegurando, na
junta soldada, a continuidade de propriedades físicas, químicas e
metalúrgicas. (Aqui, o termo "continuidade" tem um significado similar ao da
continuidade das funções matemáticas).
3. Operação que visa obter a coalescência localizada, produzida pelo
aquecimento até uma temperatura adequada, com ou sem a aplicação de
pressão e de metal de adição. (Esta definição é meramente operacional e é
a adotada pela AWS - American Welding Society).
4. Processo de junção de materiais no qual as forças de união
estabelecidas entre as partes sendo unidas são de natureza similar
àquelas existes no interior das partes e responsáveis pela própria existência
destas como materiais sólidos (isto é, as forças de ligação química).
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Histórico da Soldagem
• Embora a soldagem, na sua forma atual, seja basicamente um processo
recente, com menos de 150 anos de aplicação, alguns processos, tais como
a brasagem e a soldagem por forjamento, têm sido utilizados desde
épocas remotas.
• Existe, por exemplo, no Museu do Louvre, um pingente de ouro com
indicações de ter sido soldado e que foi fabricado na Pérsia por volta de 4000
AC.
• A soldagem foi também usada, na antiguidade e na idade média, para a
fabricação de armas e outros instrumentos cortantes.
• Isto ocorreu porque o ferro obtido por redução direta tem um teor de carbono
muito baixo (inferior a 0.1%), não sendo, portanto, endurecível por têmpera.
• Assim, ferramentas eram inicialmente fabricadas em ferro com tiras de aço
soldadas nos locais de corte e endurecidas por têmpera.
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Histórico da Soldagem
• Como se viu, a soldagem foi, durante este período, um processo importante
na tecnologia metalúrgica, principalmente, devido a dois fatores: (1) a
escassez e o alto custo do aço e (2) o tamanho reduzido dos blocos de ferro
obtidos por redução direta.
• Por volta de 1890, N. G. Slavianoff, na Rússia, e Charles Coffin, nos Estados
Unidos, desenvolveram independentemente a soldagem a arco com eletrodo
metálico nu (isto é, que não possui um revestimento capaz de estabilizar o
arco e fornecer um meio de proteção contra o ar atmosférico).
• Em 1907, Oscar Kjellberg (Suécia) patenteia o processo de soldagem a arco
com eletrodo revestido.
• Nesta nova fase, a soldagem teve inicialmente pouca utilização, estando
restrita principalmente à execução de reparos de emergência, até a eclosão
da 1ª grande guerra, quando, devido às necessidades da época, a soldagem
passou a ser utilizada mais intensamente como processo de fabricação.
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Vantagens e Desvantagens da Solda
– Existe um grande número de processos de soldagem diferentes, sendo necessária
a seleção do processo (ou processos) adequado para uma dada aplicação.
– A tabela abaixo lista algumas das principais vantagens e desvantagens dos
processos de soldagem:
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Processos de Solda

Processo de União
• Conceito:
– 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.
– Este efeito pode ser observado, por exemplo, quando dois pedaços de
gelo são colocados em contato.
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Processos de Solda

Processo de União
• Para outros materiais, a soldagem não ocorre tão facilmente.
• a aproximação das superfícies a distâncias suficientes para a criação de
ligações químicas entre os seus átomos é dificultada pela rugosidade
microscópica .
• Existe ainda camadas de óxido, umidade, gordura, poeira e outros
contaminantes existentes em toda superfície metálica.
• Esta dificuldade é superada de duas formas principais, das quais originam os
dois grandes grupos de processos de soldagem:
1. Por Pressão
2. Por Fusão
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Processo de União
• Processo de soldagem por pressão:
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Processos de Solda

Processo de União
• Processo de soldagem por fusão:
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Processos de Solda

Terminologia de Soldagem
• A soldagem é o mais importante processo de união de metais mais usado
industrialmente.
• Como um processo de união e fabricação de uso extenso em diferentes
áreas a soldagem possui um conjunto de termos muito próprios.
• São apresentados a seguir, alguns destes termos e suas definições.
 Metal Base (base metal): Material da peça que passa pelo processo de
soldagem (figura 8). Quando possível procura-se escolher, para uma dada
aplicação, o metal base mais “fácil de soldar” (de melhor soldabilidade)
que seja adequado para a aplicação.
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 Metal de Adição (filler metal): Material adicionado, no estado líquido,
durante a soldagem por fusão. O metal de adição deve ser selecionado de
acordo com o metal base, as características e a aplicação da junta a ser
soldada.
 Poça de Fusão (weld pool): Região em fusão, a cada instante, durante uma
soldagem por fusão (figura 8). Em alguns processos de soldagem que não
usam a fusão, pode-se considerar a existência de uma região de
processamento de características similares à poça de fusão.
 Penetração (penetration): Distância da superfície original do metal base ao
ponto em que termina a fusão, medida perpendicularmente à mesma.
Processos de Solda
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Processos de Solda
 Junta (joint): Região entre duas ou mais peças que serão unidas.
Tipos de Junta: Os tipos usuais de junta são: de topo (butt), de ângulo (tee),
de canto (corner), sobreposta (lap) e de aresta (edge)

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Processos de Solda
 Junta (joint): Soldas em juntas de topo e ângulo podem ser de penetração
total (penetração em toda a espessura de um dos componentes da junta) ou
parcial.
 Soldas de penetração total apresentam um melhor comportamento
mecânico, contudo, tendem a ser de execução mais difícil. Assim, quando o
melhor desempenho destas não for necessário, o usual é se trabalhar com
soldas de penetração parcial.

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Processos de Solda
 Chanfro (groove): Corte efetuado na junta para possibilitar/facilitar a
obtenção de uma solda com a penetração desejada.
 É usado quando a espessura dos componentes da junta impede a obtenção
da penetração desejada sem o chanfro. Os chanfros podem ser:

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Processos de Solda
 Elementos de um Chanfro: Os elementos de um chanfro são:
1. Encosto ou nariz (s) (nose, groove face)
2.Garganta, folga ou fresta (f) (root opeming)
3.Ângulo de abertura da junta: α (groove angle) e ângulo de chanfro β (bevel
angle)

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Processos de Solda
 Raiz (root): 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 em que a soldagem é mais difícil e, desta forma, mais propensa
à formação de descontinuidades em uma solda.
Face (face): Superfície oposta à raiz da solda.
Passe (pass): 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

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Processos de Solda
 Camada (layer): Conjunto de passes localizados em uma mesma altura no
chanfro.
 Reforço (reinforcement): Altura máxima alcançada pelo excesso de material
de adição, medida a partir da superfície do material de base.
 Margem (toe): Linha de encontro entre a face da solda e a superfície do
metal de base.

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Processos de Solda
 Posições de Soldagem (welding positions) As posições para soldagem são
as seguintes:
1.Plana (flat): A soldagem é feita no lado superior de uma junta e a face da
solda é aproximadamente horizontal.
2.Horizontal (horizontal): O eixo da solda é aproximadamente horizontal, mas a
sua face é inclinada.
3.Sobrecabeça (overhead): A soldagem é feita do lado inferior de uma solda de
eixo aproximadamente horizontal.
4.Vertical (vertical): O eixo da solda é aproximadamente vertical. A soldagem
pode ser “para cima” (vertical-up) ou “para baixo” (vertical-down).

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Processos de Solda

Modos de Operação
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Processos de Solda
 Diferentes processos de soldagem podem ser usados de diferentes formas
que dependem de maior ou menor grau da atuação do ser humano. :
1.Manual (manual): Soldagem na qual toda a operação (iniciação do processo, criação e
controle da poça de fusão, deslocamento da poça ao longo da junta, posicionamento da
tocha de soldagem, alimentação de metal de adição e término da operação) é realizada e
controlada manualmente pelo soldador (welder).
2.Semi-automático (semi-automatic): Soldagem com controle automático da alimentação
de metal de adição, mas com controle manual pelo soldador do posicionamento da tocha
e de seu acionamento.
3.Mecanizado (machine): Soldagem com controle automático da alimentação de metal de
adição, controle do deslocamento do cabeçote de soldagem pelo equipamento, mas com
o posicionamento, acionamento do equipamento e supervisão da operação sob
responsabilidade do operador de soldagem (welding operator).

Modos de Operação
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Processos de Solda
 Automático (automatic): Soldagem com controle automático de praticamente
todas as operações necessárias para a sua execução.
Os sistemas automáticos de soldagem podem ser divididos em duas classes:
a)Sistemas dedicados, projetados para executar uma operação específica de
soldagem, basicamente com nenhuma flexibilidade para mudanças nos
processos
b)sistemas com robôs, programáveis e apresentando uma flexibilidade
relativamente grande para alterações no processo.

Regiões de uma junta Soldada
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Processos de Solda
 Pode-se considerar que uma junta soldada é formada por três regiões:
1.Metal base (já definido anteriormente).
2.Zona termicamente afetada (ZTA): Região do metal base aquecida durante
a soldagem a temperaturas capazes de causarem mudanças na microestrutura
e propriedades do material. Tende a ser a região mais crítica de uma junta
soldada.
3.Zona Fundida (ZF): Região que, em
algum momento durante a soldagem,
esteve no estado líquido.

Símbolos de Soldagem
• Símbolos padronizados são usados para indicar a localização, detalhes do chanfro e
outras informações de operações de soldagem em desenhos de engenharia.
• No Brasil, o sistema mais usado é o da (AWS) American Welding Society, através de
sua norma AWS A2.4, Symbols for Welding and Nondestructive Testing.
• Um símbolo completo de soldagem consiste dos seguintes elementos:
1. Linha de referência (sempre horizontal)
2. Seta
3. Símbolo básico da solda
4. Dimensões e outros dados
5. Símbolos suplementares
6. Símbolos de acabamento
7. Cauda e Especificação de procedimento, processo ou outra referência.
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Processos de Solda

Símbolos de Solda
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Processos de Solda
 Exemplo de elementos de um simbolo de solgagem:

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Processos de Solda
 O símbolo básico da solda indica o tipo de solda e chanfro que serão
usados.

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Processos de Solda
 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:

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Processos de Solda
 Exemplo de um símbolo para uma solda em chanfro de ½ V com dimensões:

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