Introdução aos Processos Metalúrgicos de Soldagem

Introdução aos Processos de Fabricação Unidade 4 PROCESSOS METALÚRGICOS SOLDAGEM JOSSANDRO AZEVEDO 30092021 PROCESSOS METALÚRGICOS SOLDAGEM FBTS FUNDAÇÃO BRASILEIRA DE TECNOLOGIA DA SOLDAGEM ABS Associação Brasileira de Soldagem PETROBRAS N133 REV J JUN 2004 CONTEC SC26 SOLDAGEM 1ª Emenda PETROBRAS N2301 REV E 112016 Elaboração da Documentação Técnica de Soldagem 30092021 Processos de soldagem Introdução A soldagem representa uma operação de primordial importância no processamento dos metais e hoje é praticamente impossível prescindir dela na construção de qualquer tipo de estrutura metálica A área metalmecânica está ligada à soldagem que na maioria das vezes constitui uma etapa crítica na produção de equipamentos componentes e estruturas metálicas Com o rápido desenvolvimento da Tecnologia da soldagem e o surgimento de novos processos e novos materiais Os profissionais de soldagem precisam compreender bem os princípios que regem essa tecnologia 30092021 PROCESSOS DE SOLDAGEM A soldagem é um dos mais importantes processos de fabricação mecânica e está presente no dia a dia de todos nós A utilização crescente de ligações soldadas em aplicações de elevada responsabilidade quer solicitada por cargas estáticas quer por cargas dinâmicas obriga a que o trabalho seja realizado obedecendo parâmetros que garantam a qualidade final do produto Podese estimar que existem atualmente em utilização comercial cerca de cinquenta processos de soldagem Sendo diferenciados pelo tipo de fonte de energia empregada o processo físico envolvido Na classificação segundo o tipo de fonte de energia encontram se os processos de soldagem que empregam eletricidade fontes químicas energia mecânica Já segundo o processo físico envolvido divide os métodos em soldagem por fusão pressão brasagem etc 30092021 PROCESSOS DE SOLDAGEM Soldagem por fusão Processo no qual as partes são fundidas por meio de energia elétrica ou química sem aplicação de pressão Soldagem por Pressão Processo no qual as partes são coalescidasFusão por crescimento ou junção em um só corpo forma ou grupo de partes que estavam separadas e pressionadas uma contra a outra Brasagem Processo no qual as partes são unidas por meio de uma liga metálica de baixo ponto de fusão Por este método o metal base não é fundido A divisão dos processos portanto será realizada em três grandes famílias a Soldagem por fusão fases líquidalíquida b Soldagem por pressão fases sólidasólida c Brasagem fases sólidalíquida 30092021 PROCESSOS DE SOLDAGEM 30092021 30092021 Processos de soldagem por fusão Soldagem As principais vantagens da soldagem Maior economia de tempo e de material Redução do peso Uniões mais estanques Uniões mais resistentes Uniões possíveis de serem usinadas Desvantagens da soldagem Dificuldade de desmontagem Podem ocorrer tensões e deformações Algumas soldas exigem acabamento posterior Exige mão de obra especializada 30092021 Conceito É o processo de união localizada de metais ou nãometais por meio da fusão ou não das peças MACHADO 1996 Operação que visa obter a união de duas ou mais peças assegurando na junta soldada a continuidade de propriedades físicas químicas e metalúrgicas 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 Definição a adotada pela AWS American Welding Society GENERALIDADES 30092021 EPS Procedimento de soldagemwelding procedure Documento emitido pela executante dos serviços descrevendo detalhadamente todos os parâmetros e as condições da operação de soldagem para uma aplicação específica para garantir a repetibilidade A Especificação de Procedimento de Soldagem EPS é um documento preparado para fornecer aos soldadores e operadores de soldagem as diretrizes para a produção de soldas Para atingir o seu objetivo deve conter detalhadamente todos os parâmetros e condições da operação de soldagem Esse documento é usado pelo inspetor de soldagem para o acompanhamento das qualificações e da soldagem de produção com o objetivo de verificar se os parâmetros e condições estabelecidas estão sendo seguidos Um procedimento de soldagem deve ser qualificado de acordo com as exigências de uma norma de projeto e ter um procedimento de soldagem adequado para essa finalidade por exemplo Código ASME Seção IX define 30092021 30092021 1 Produzir uma especificação de procedimento de soldagem EPS preliminar 2 Soldar uma peça de teste ou como chamamos também corpo de prova de acordo com as exigências da sua especificação técnica de produção O ato de soldar dever acompanhado de uma inspeção visual e testemunhado por um inspetor de soldagem certificado por um órgão de inspeção autorizado Os detalhes dos parâmetros devem ser registrados em um acompanhamento de soldagem tais como a tensão e corrente de soldagem velocidade de soldagem préaquecimento etc que depois irão fazer parte da EPS revisada 3 Uma vez que a soldagem é completada a peça de teste passa por um exame destrutivo e não destrutivo como radiografia e ensaios mecânicos conforme definido pelo código de qualificação de procedimento de soldagem Este trabalho deve ser realizado em um laboratório credenciado e homologado para essa modalidade o inspetor responsável pode exigir o testemunho dos testes e avaliar as radiografias 4 Se o teste for bem sucedido todos os dados obtidos na soldagem do corpo de prova e os relatórios de ensaios devem ser anotados nos documentos apropriados RQPS assinados e aprovados por pessoal habilitado CHAPA DE TESTE 30092021 CORPOS DE PROVA PARA ENSAIO DE TRAÇÃO E DOBRAMENTO PARA QUALIFICAR UMA EPS RQPS Registro da Qualificação de procedimento de soldagem procedure qualification A qualificação do procedimento de soldagem é feita observando todos os parâmetros e condições estabelecidas na EPS seguida de ensaios e exame da chapa ou tubo de teste Os parâmetros principais da operação de soldagem e os resultados dos ensaios e exames são registrados em formulário denominado Registro da Qualificação de Procedimento de Soldagem RQPS Demonstração pela quais soldas executadas por um procedimento específico podem atingir os requisitos preestabelecidos Observações Diversas EPS podem ser preparadas com base em um RQPS em função das variáveis essenciais Podem ser necessários vários RQPS para dar suporte a uma EPS Ex Peça de teste soldada em mais de uma posição de teste 30092021 Qualificação de soldador welder performance qualification Demonstração da habilidade de um soldador em executar soldas que atendam padrões preestabelecidos A qualificação dos soldadores e operadores de soldagem é feita observando todos os parâmetros e condições estabelecidas na EPS qualificada seguida de ensaios e exames da peça de teste O procedimento de soldagem empregado todas as variáveis essenciais com os valores efetivamente utilizados na qualificação e os resultados de ensaios exames e testes são registrados em um formulário denominado Registro da Qualificação de Soldadores e Operadores de Soldagem 30092021 Generalidades Conceitos Básicos Figura 1 a Representação esquemática da soldagem por fusão b Macrografia de uma junta Fonte Marques 2017 30092021 Soldar Weld é unir dois metais ou ligas metálicas com ou sem fusão dos mesmos com ou sem elemento de adição podendo ou não existir pressão sob ação geralmente de calor de modo que não haja descontinuidade física ou metalúrgica Soldagem Welding é a operação de soldar Solda ou Soldadura Weld é o resultado da operação de soldar Cordão de solda Weld beat Deposito de solda resultante de um passe Generalidades Conceitos Básicos 30092021 Metal de Base Base Metal são os metais a serem unidos nos processos de soldagem Metal de Adição Filler Metal é o metal a ser adicionado à junta durante a soldagem Poça de Fusão é uma poça de metal em fusão no estado líquido podendo ter ou na participação do metal de adição com diâmetro variando de acordo com o valor da corrente do comprimento do arco do diâmetro do eletrodo e da extensão livre do eletrodo sendo usada para a união de metais através de vários processos de soldagens Generalidades Conceitos Básicos 30092021 Consumível de Soldagem são todos os materiais empregados na decomposição ou proteção da solda Gás de Proteção Shielding Gás Gás utilizado para prevenir contaminação pela atmosfera ambiente Vareta de Solda Welding RodTipo de metal de adição utilizado para soldagem ou brasagem normalmente em comprimento retilíneo o qual não conduz corrente elétrica durante o processo Goivagem Gouging Operação pela qual se forma um bisel ou um chanfro através de remoção de material Generalidades Conceitos Básicos 30092021 Soldagem a Arco Elétrico Arc Welding Operação referente a grupo de processos de soldagem que produz a união de metais pelo aquecimento destes por meio de um arco elétrico com ou sem aplicação de pressão e com ou sem o uso de metal de adição Generalidades Conceitos Básicos 30092021 Eletrodo NãoConsumível é o eletrodo que permite apenas a abertura do arco elétrico fonte de calor não sendo utilizado como metal de adição Eletrodos Consumíveis são aqueles que além de permitirem a abertura do arco elétrico são também o próprio metal de adição Generalidades Conceitos Básicos 30092021 Tipos de Eletrodos Usados nos Processos de Soldagem Generalidades Conceitos Básicos 30092021 Soldagem em Estruturas Conjunto de partes a serem soldadas de uma construção que se destina a resistir às cargas Soldagem Automática Automatic Welding Soldagem feita com equipamento que executa a operação de soldagem com ajuste dos controles feito por um operador de soldagem O equipamento pode ou não posicionar a peça Soldagem Manual Manual Welding Operação realizada por equipamento de soldagem sendo que toda a sua seqüência é executada e controlada manualmente Soldagem SemiAutomática Semiautomatic Welding Operação realizada com equipamento de soldagem que controla somente a alimentação do metal de adição A progressão da soldagem é controlada manualmente Generalidades Tipos de Solda 30092021 Solda Homogênea Solda executada de modo que a composição química do metal de solda seja próxima à do metal de base Solda Heterogênea Solda executada de modo que a composição do metal de solda seja significativamente diferente da composição do metal de base Soldagem Autógena Autogenous Welding é aquela em que o cordão de solda se apresenta com as características mais próximas dos metais de base que por sua vez têm que ser iguais Este processo geralmente é executado com fusão de materiais sem a participação de metal de adição Generalidades Tipos de Solda 30092021 EPI Equipamentos de Proteção Individual 30092021 EPI Equipamentos de Proteção Individual 30092021 Máscaras São fabricadas de material incombustível isolante térmico e elétrico leve e resistente fibra de vidro fibra prensada etc Servem para proteger o soldador dos raios dos respingos e da temperatura elevada emitida durante a soldagem As máscaras possuem filtros de luz vidros protetores que devem absorver no mínimo 995 da radiação emitida nas soldagens A tonalidade desses filtros que devem ser protegidos em ambos os lados por um vidro comum incolor deve ser selecionada de acordo com a intensidade da corrente para que haja absorção dos raios emitidos infravermelhos e ultravioletas EPI Equipamentos de Proteção Individual 30092021 Filtros Recomendados adaptado da norma de segurança ANSI Z491 EPI Equipamentos de Proteção Individual 30092021 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 Terminologia relativa aos tipos juntas 30092021 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 Terminologia relativa aos tipos juntas 30092021 Chanfro groove Corte efetuado na junta para possibilitarfacilitar a obtenção de uma solda com a penetração desejada O uso de um chanfro diferente do tipo I ver abaixo implica na necessidade de se usar metal de adição A escolha do tipo de chanfro e suas dimensões dependem de muitos fatores como a material base sua espessura o tipo de junta o processo de soldagem a possibilidade de se acessar os dois lados da junta a posição de soldagem e as características desejadas para a junta Terminologia relativa aos tipos juntas 30092021 Tipos de juntas e exemplos de chanfros 30092021 Tipos de juntas e exemplos de chanfros 30092021 Definições de Termos Junta de Topo Butt Joint junta de dois membros alinhados aproximadamente no mesmo plano Terminologia relativa aos tipos juntas 30092021 Definições de Termos Junta de Ângulo Angle Joint junta em que numa seção transversal os componentes a soldar apresentamse sob forma de um ângulo denominada Junta de ângulo em quina Junta de ângulo em L Junta de ângulo em T Junta de ângulo em ângulo Terminologia relativa aos tipos juntas 30092021 Definições de Termos Junta de ângulo em quina Junta de ângulo em L Junta de ângulo em T Junta de ângulo em ângulo Terminologia relativa aos tipos juntas 30092021 Definições de Termos Junta Sobreposta Lap Joint junta formada por dois componentes a soldar de tal maneira que suas superfícies se sobrepõem Terminologia relativa aos tipos juntas 30092021 Definições de Termos Junta de Aresta Edge Joint junta em que numa seção transversal as bordas dos componentes a soldar formam aproximadamente um ângulo de 180 Terminologia relativa aos tipos juntas 30092021 Definições de Termos Bisel Bevel borda do componente a ser soldado preparado na forma angular Terminologia relativa aos tipos juntas 30092021 Definições de Termos Ângulo do Bisel ângulo entre a borda do componente e um plano perpendicular a superfície deste componente Terminologia relativa aos tipos juntas 30092021 Definições de Termos Chanfro Groove Abertura devidamente preparada na superfície de uma ou duas peças para conter a solda e podem ser dos seguintes tipos Terminologia relativa aos tipos juntas 30092021 Definições de Termos Face do Chanfro Groove Face superfície de um componente preparada previamente para conter a solda Face da Raiz Root Face parte da face do chanfro adjacente a raiz da junta Terminologia relativa aos tipos juntas 30092021 Definições de Termos Ângulo do Chanfro ângulo integral entre as bordas preparadas do componente Terminologia relativa aos tipos juntas 30092021 Definições de Termos Abertura de Raiz mínima distância que separa os componentes de solda a serem unidos por soldagem ou processos afins Terminologia relativa aos tipos juntas 30092021 Terminologia relativa aos tipos juntas Elementos de um Chanfro Encosto ou nariz s nose groove face Parte não chanfrada de um componente da junta Abertura folga ou fresta f root opeming Menor distância entre as peças a soldar Ângulo de abertura da junta groove angle e ângulo de chanfro bevel angle 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 30092021 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 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 Terminologia relativa aos tipos juntas 30092021 Elementos de um chanfro Características dimensionais de chanfros usados em soldagem 30092021 Seção transversal de uma solda de topo por fusão Junta soldada 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 Zona Fundida ZF Região que em algum momento durante a soldagem esteve no estado líquido 30092021 Terminologia relativa aos tipos juntas Figura x Dimensões e regiões de solda de topo A e de Filete B A B 30092021 Dimensão de Solda Weld Size Perna de Solda Fillet Weld Leg distância mínima da raiz da junta a margem de solda em ângulo Terminologia relativa aos tipos juntas 30092021 Terminologia relativa aos tipos juntas Dimensão da Solda Para Solda em Ângulo Para solda em ângulo de pernas iguais é o comprimento dos catetos do maior triângulo retângulo isóscele que pode ser inscrito dentro da seção transversal da solda 30092021 Dimensão da Solda Para Solda em Ângulo Para solda em ângulo de pernas desiguais são os comprimentos dos catetos do maior triângulo retângulo escaleno que pode ser inscrito dentro da seção transversal da solda Terminologia relativa aos tipos juntas 30092021 Dimensão da Solda Para Solda em Chanfro distância da face à raiz da solda ou entre faces nas juntas soldadas em ambos os lados excluindo s reforço s de solda e ou excesso de penetração Terminologia relativa aos tipos juntas 30092021 Definições de Termos Garganta da Solda Throat of a Fillet Weld Dimensão de uma solda em ângulo que determina a distância entre Garganta Teórica Theoretical Throat Garganta Real Actual Throat Garganta Efetiva Effective Throat Terminologia relativa aos tipos juntas 30092021 Definições de Termos Garganta Teórica Theoretical Throat distância entre a raiz da junta e a hipotenusa do maior triângulo retângulo face da solda menos qualquer reforço inscrito na seção transversal da solda Terminologia relativa aos tipos juntas 30092021 Definições de Termos Garganta Real Actual Throat distância entre a raiz da solda e a face da solda Terminologia relativa aos tipos juntas 30092021 Definições de Termos Garganta Efetiva Effective Throat distância entre a raiz da solda e a face da solda menos qualquer reforço Terminologia relativa aos tipos juntas 30092021 Definições de Termos Penetração da Junta ou Garganta Efetiva ou Profundidade da Raiz Joint Penetration profundidade que a solda alcança na junta desde a sua face excluindo qualquer reforço Terminologia relativa aos tipos juntas 30092021 Preaquecimento localizado Local Preheating Preaquecimento de uma porção especifica de uma estrutura Foto 53 Tubulação sendo preaquecida antes da soldagem Foto 54 Tubulação sendo preaquecida antes da soldagem Terminologia relativa aos tipos juntas 30092021 Durante a soldagem de aços de alto carbono ou de alta liga existe o perigo de que o depósito de solda e a zona termicamente afetada contenham altos percentuais de martensita um constituinte duro do aço Tais soldas possuem alta dureza e baixa ductilidade e podem mesmo vir a trincar durante o resfriamento O objetivo principal do preaquecimento é reduzir a velocidade de resfriamento da junta soldada Em consequência manter o teor de martensita da solda a um nível mínimo Além de reduzir o nível das tensões de contração O pós aquecimento é a manutenção da junta soldada após a soldagem a uma temperatura acima da temperatura ambiente por um período de tempo determinado Seu objetivo principal é aumentar a difusão do hidrogênio De ambos os procedimentos resultam melhor ductilidade baixa dureza e menor probabilidade de fissuração durante o resfriamento A martensita formase realmente durante o resfriamento da solda e da zona termicamente afetada TEMPERATURA DE PRÉAQUECIMENTO 30092021 O préaquecimento da junta a ser soldada é uma das maneiras de reduzir a taxa de resfriamento do metal assim como reduzir o risco de trincas de hidrogênio e promover o alivio de tensões de contração na região da ZTA A temperatura de préaquecimento varia conforme o tipo de material Em resumo o préaquecimento reduz o risco de trincas por hidrogênio as tensões de contração a dureza na zona termicamente afetada ZTA TEMPERATURA DE PRÉAQUECIMENTO 30092021 Os metais em sua maioria são bons condutores de calor Consequentemente o calor na região de soldagem é rapidamente escoado por toda a massa envolvida no processo acarretando um resfriamento relativamente rápido Em alguns metais esse resfriamento rápido pode contribuir para a formação de microestruturas prejudiciais na região de soldagem A temperatura de pré aquecimento pode variar de 50 C a 540 C sendo mais comumente aplicada na faixa de 150 C a 200 C TEMPERATURA DE PRÉAQUECIMENTO 30092021 TEMPERATURA DE PRÉAQUECIMENTO Fonte Modenesi 2001 30092021 TEMPERATURA DE PRÉAQUECIMENTO Velocidade de Resfriamento O material pode ter suas propriedades alteradas conforme a velocidade de resfriamento do mesmo ou seja a formação de constituintes microestruturais indesejados influência nas propriedades mecânicas e no comportamento que o material apresentará Sendo importante determinar a espessura relativa que o material possui conforme sua espessura real isto por que a espessura influência diretamente no resfriamento e no processo de difusão do calor na peça conforme a espessura a propagação de calor mudará 30092021 Terminologia relativa as posições de soldagem Posições de soldagem juntas de topo 30092021 Terminologia relativa as posições de soldagem 30092021 Posição Plana 1G Falp Position Definição Posição na qual a face da solda é aproximadamente horizontal sendo usada para soldar a parte superior da junta Nesta posição a soldagem é efetuada com os metais de base apoiados numa superfície plana não fixa podendo ser deslocada ou girada como em cima de uma bancada cavalete piso etc Posição Horizontal 2G Horizontal Position Definição Posição na qual o eixo da solda está num plano aproximadamente horizontal e a face da solda em um plano aproximadamente vertical Nesta posição os metais de base estarão dispostos na vertical um em cima do outro em pé mas o cordão de solda será efetuado na posição horizontal Terminologia relativa as posições de soldagem 30092021 Terminologia relativa as posições de soldagem Posição Vertical 3G Vertical Position Definição Posição de soldagem em que o eixo da solda é aproximadamente vertical Neste caso as peças ficam dispostas ao mesmo plano uma ao lado da outra horizontalmente mantendo o cordão de solda disposto na vertical Posição Sobrecabeça 4G Overhead Position Definição Posição na qual se executa a soldagem pelo lado inferior da junta Nesta posição a junta de topo fica disposta na posição horizontal fixo A complexidade de se efetuar uma solda nesta posição é maior sendo recomendada para esta posição menor velocidade de soldagem e um menor valor de corrente Posição Sobrecabeça 4G Overhead Position 30092021 Terminologia relativa as posições de soldagem Posição Fixa Obrigatória 5G Definição Posição em que todas as posições vista até agora será vista de uma única vez A soldagem efetuada nesta posição requer maior habilidade e paciência por parte do soldador Nesta posição as peças a serem soldadas estão dispostas lado a lado no mesmo plano horizontalmente A soldagem é circunferencial saindo da sobrecabeça passando pela vertical ascendente e finalizando na horizontal O tubo está fixo e não pode ser movido Posição Fixa Obrigatória 6G Definição Posição em que todas as posições vista até agora será vista de uma única vez A soldagem efetuada nesta posição requer maior habilidade e paciência por parte do soldador Nesta posição as peças a serem soldadas estão dispostas lado a lado no mesmo plano porém com uma inclinação de 45 A soldagem é circunferencial saindo da sobre cabeça passando pela vertical ascendente e finalizando na horizontal O tubo está fixo e não pode ser movido 30092021 Terminologia relativa as posições de soldagem 30092021 Posição Plana 1F Falp Position Definição Posição na qual a face da solda é aproximadamente horizontal sendo usada para soldar a parte superior da junta Na posição plana as peças estarão sempre livres para movimentação sem inclinação na junta ou seja o eixo do cordão de solda se encontra apoiado paralelamente à superfície plana como bancada piso etc Posição Horizontal 2F Horizontal Position Definição Posição na qual a soldagem é executada entre a superfície aproximadamente horizontal e uma superfície aproximadamente vertical O que determina esta posição é o cordão de solda que deve estar sempre na horizontal sendo que a disposição dos metais de base é que uma das duas partes deve estar apoiada numa superfície plana e a outra deve estar apoiada verticalmente a parte horizontal sob a forma de ângulo Terminologia relativa as posições de soldagem 30092021 Posição Vertical 3F Vertical Position Definição Posição de soldagem em que o eixo da solda é aproximadamente vertical Esta posição é usada somente para chapas dispostas como juntas de ângulo com as duas partes dos metais de base na vertical Nesta posição o cordão de solda também fica na vertical e o sentido de soldagem pode ser tanto na ascendente de baixo para cima como na descendente de cima para baixo No caso da solda TIG a soldagem será efetuada somente no sentido ascendente de baixo para cima Posição Sobrecabeça 4F Overhead Position Definição Posição na qual se executa a soldagem pelo lado inferior da junta Nesta posição soldaremos apenas chapa Na sobrecabeça devese tomar um cuidado especial com o valor de corrente a ser utilizado para a soldagem Uma corrente inadequada acima do valor determinado provoca o escorrimento da solda prejudicando todo o trabalho Terminologia relativa as posições de soldagem 30092021 Descontinuidade Conceito Designase como descontinuidade a qualquer interrupção da estrutura típica de junta de solda desde que comparado as descontinuidades observadas ou propriedades medidas com níveis estabelecidos em códigos projeto ou contrato pertinente Descontinuidade é a falta de homogeneidade de características físicas mecânicas ou metalúrgicas do material ou da solda A existência de descontinuidades em uma junta não significa necessariamente que a mesma seja defeituosa Descontinuidade na soldagem 30092021 Descontinuidade Conceito A descontinuidade só é considerada um defeito quando suas dimensões ultrapassam o limite máximo permitido pelo projeto Dentro de uma especificação a descontinuidade não apresenta nenhum tipo de risco que comprometa a obra Em geral a descontinuidade depende da aplicação a que se destina o componente e é em geral caracterizada pela comparação das descontinuidades observadas ou propriedades medidas com níveis estabelecidos em códigos projeto ou contrato pertinente Considerase uma junta soldada com defeitos quando esta apresenta descontinuidades ou propriedades que não atendam ao exigido Descontinuidade na soldagem 30092021 Tipos de Descontinuidades Abertura do Arco AA O ponto de abertura do arco é uma região que pode apresentar descontinuidades Devido a taxa de transmissão de calor ser muito elevada ocorre no ponto de abertura do arco um endurecimento localizado no metal de base tornando este ponto suscetível a formação de trincas Para evitar este problema a abertura do arco elétrico deve ocorrer no ponto onde será efetuada a solda sendo este ponto coberto pelo cordão de solda Descontinuidade na soldagem 30092021 Tipos de Descontinuidades Abertura do Arco AA Descontinuidade na soldagem 30092021 Abertura de Arco AA Imperfeição local na superfície do metal de base resultante da abertura do arco elétrico Abertura de arco no lado da peça incorreto Abertura de arco dentro do chanfro correto Descontinuidade na soldagem 30092021 Descontinuidades na Soldagem Descontinuidades em Juntas Soldadas Falta de Fusão FF Este termo referese à ausência de união por fusão entre passes adjacentes de solda ou entre a solda e o metal de base ou fusão incompleta entre a zona fundida e o metal de base ou entre passes da zona fundida 30092021 Descontinuidades na Soldagem Descontinuidades em Juntas Soldadas Falta de Fusão Causas da Falta de Fusão Aquecimento inadequado do material sendo soldado como resultado de uma manipulação inadequada do eletrodo Uso de uma energia de soldagem muito baixa Soldagem em chanfros muito fechados ou mesmo da falta de limpeza da junta 30092021 Descontinuidades na Soldagem Descontinuidades em Juntas Soldadas Falta de Penetração FP o termo referese à falha em se fundir e encher completamente a raiz da junta ou insuficiência de metal de solda na raiz da solda Causas Manipulação incorreta da eletrodo Projeto inadequado da junta ângulo de chanfro ou abertura de raiz pequena o uso de uma baixa energia de soldagem 30092021 Descontinuidades na Soldagem Descontinuidades em Juntas Soldadas Falta de Penetração FP Falta de penetração causa uma redução da seção útil da solda cordão de solda estreito além de ser um concentrador de tensões 30092021 Qualidade da Solda Tensões Residuais e Distorção 30092021 Inclusões sólidas Estes são materiais sólidos não metálicos aprisionados no interior do metal de solda A forma mais comum é a de inclusões de escoria geradas durante os processos de soldagem a arco e que utilizam fluxo Fusão incompleta Também conhecido como falta de fusão este defeito é simplesmente um cordão de solda no qual a fusão não ocorreu ao longo de toda a seção transversal da junta Formaimperfeita ou contorno inaceitável A solda precisa ter certo perfil desejável para obter resistência máxima Descontinuidades na Soldagem Descontinuidades em Juntas Soldadas Mordedura M é provocada pela corrente de soldagem muito alta pela falta de sincronismo entre o movimento da pistola e a deposição do metal de adição e do ângulo incorreto de soldagem 30092021 Descontinuidades na Soldagem Descontinuidades em Juntas Soldadas Poros Os poros podem se manifestar em conjunto distribuídos de maneira uniforme entretanto não alinhado denominado porosidade se manifestando de três formas Porosidade Agrupada Porosidade Alinhada Porosidade Vermiforme 30092021 Descontinuidades na Soldagem e Descontinuidades em Juntas Soldadas Poros 30092021 Descontinuidades na Soldagem e Descontinuidades em Juntas Soldadas Porosidade Agrupada conjunto de poros agrupados ao longo da peça soldada 30092021 Descontinuidades na Soldagem Descontinuidades em Juntas Soldadas Porosidade Alinhada Conjunto de poros dispostos em linha segundo uma direção paralela ao eixo longitudinal a solda 30092021 Descontinuidades na Soldagem Descontinuidades em Juntas Soldadas Porosidade Vermiforme Conjunto de poros alongados ou em forma de espinha de peixe situados na zona fundida 30092021 Qualidade da Solda Tensões Residuais e Distorção 30092021 Vazios ou cavidades A porosidade consiste em pequenos vazios no metal de solda formados por gases retidos durante a solidificação Os vazios de contração são cavidades formadas pela contração durante a solidificação Descontinuidades na Soldagem Descontinuidades em Juntas Soldadas Inclusões são provocadas pela manipulação inadequada do eletrodo e limpeza deficiente entre passes É um problema previsível No caso de projeto inadequado no que se refere ao acesso à junta a ser soldada 30092021 Respingos R Glóbulos de metal de adição transferidos durante a soldagem e aderidos à superfície do metal de base ou à zona fundida já solidificada Descontinuidade na soldagem 30092021 Descontinuidades na Soldagem Descontinuidades em Juntas Soldadas Trincas T São consideradas em geral as descontinuidades mais graves em uma junta de soldada por serem fortes concentração de tensão As trincas resultam da atuação de tensões de tração sobre um material incapaz de resistir a elas em geral devido a algum problema de fragilização Elas podem se formar durante logo após a soldagem em outras operações de frações subsequentes a soldagem ou durante o uso ou estrutura soldada 30092021 Descontinuidades na Soldagem Descontinuidades em Juntas Soldadas Trincas T 30092021 Qualidade da Solda Tensões Residuais e Distorção 30092021 Trincas As trincas de soldagem podem ser originadas da fragilização ou baixa ductilidade da solda eou o metal base combinado com a restrição elevada durante a contração Qualidade da Solda Tensões Residuais e Distorção 30092021 O aquecimento e o resfriamento rápidos em regiões localizadas da peça de trabalho durante a soldagem por fusão especialmente na soldagem a arco resultam em expansão térmica e contração que originam tensões residuais em conjuntos de peças soldadas Estas tensões por sua vez podem causar distorção e empenamento do conjunto soldado Qualidade da Solda Tensões Residuais e Distorção 30092021 O que ocorre na soldagem é complexo porque 1 o aquecimento é muito localizado 2 a fusão dos metais base ocorre de forma localizada nestas regiões 3 há movimentação da região sob aquecimento e fusão Qualidade da Solda Tensões Residuais e Distorção 30092021 A tensão residual induzida termicamente e a distorção que a acompanha são problemas potenciais em quase todos os processos de soldagem por fusão e em certos processos de soldagem no estado solido no qual ocorra aquecimento significativo A seguir são apresentadas algumas das técnicas para minimizar o empenamento do conjunto de peças soldadas 1 Fixadores de soldagem podem ser usados para restringir fisicamente o movimento das peças durante a soldagem 2 Dissipadores de calor podem ser usados para remover rápido o calor a partir das seções das peças soldadas para reduzir a distorção 3 Soldagem de ponteamento de vários pontos ao longo da junta pode criar uma estrutura rígida antes da soldagem de costura continua Qualidade da Solda Tensões Residuais e Distorção 30092021 A seguir são apresentadas algumas das técnicas para minimizar o empenamento do conjunto de peças soldadas 4 Condições de soldagem velocidade quantidade de metal de adição usado etc 5 Peças de base podem ser preaquecidas para reduzir o nível de tensões térmicas experimentadas pelas peças 6 Tratamento térmico de alivio de tensão pode ser realizado no conjunto soldado 7 Um projeto adequado do conjunto de peças soldadas pode por si só reduzir o grau de empenamento Qualidade da Solda Inspeção e Métodos de Ensaio 30092021 Inspeção visual é sem dúvidas o método de inspeção mais amplamente usado Um inspetor examina visualmente o conjunto de peças soldadas em relação as conformidades com as especificações dimensionais dos desenhos da peça empenamento trincas cavidades fusão incompleta e outros defeitos visíveis Qualidade da Solda Inspeção e Métodos de Ensaio 30092021 Ensaios não destrutivos END incluem vários métodos que não danificam as amostras a serem inspecionadas Ensaios por líquido penetrante são métodos par detectar defeitos pequenos tais como trincas e cavidades que se propagam na superfície O ensaio de partícula magnética é limitado para materiais ferro magnéticos Um campo magnético é aplicado na peça e partículas magnéticas por exemplo limalha de aço são espalhadas na superfície Os defeitos abaixo da superfície tais como trincas e inclusões revelamse pela distorção do campo magnético fazendo com que as partículas se concentrem em certas regiões na superfície Qualidade da Solda Inspeção e Métodos de Ensaio 30092021 Ensaios de ultras som envolvem ondas sonoras de alta frequência 20 KHz direcionadas através das amostras As descontinuidades por exemplo trincas inclusões porosidade são detectadas pelas perdas de transmissão de som Qualidade da Solda Inspeção e Métodos de Ensaio 30092021 O ensaio radiográfico usa raios X ou radiação gama para detectar falhas internas no metal de solda Ele fornece o registro de quaisquer defeitos em filme fotográfico Qualidade da Solda Inspeção e Métodos de Ensaio 30092021 Os métodos de ensaios destrutivos são aqueles em que a solda é destruída seja durante o teste ou na preparação da amostra Eles incluem ensaios metalúrgicos e mecânicos Os ensaios mecânicos tem propósitos similares aos métodos de ensaio convencionais tais como ensaios de tração e cisalhamento Os ensaios metalúrgicos envolvem a preparação de amostras metalúrgicas do conjunto de peças soldada para examinar características tais como estrutura metálica defeitos extensão e condição da zona termicamente afetada presença de outros elementos e fenômenos similares Simbologia de soldagem AWSA24 30092021 30092021 Simbologia de soldagem AWSA24 EXEMPLOS DE SOLDAS EM CHANFRO E SEUS SÍMBOLOS 30092021 Simbologia de soldagem AWSA24 30092021 Simbologia de soldagem AWSA24 30092021 Simbologia de soldagem AWSA24 30092021 SIMBOLOGIA DE SOLDAGEM CONFORME DINEN22553 ISO25531992 Posição da Solda A linha tracejada é usada para indicar o lado onde será realizada a solda Caso a solda será feita no lado onde a seta de especificação está localizada a especificação deve ser posicionada no lado oposto à linha tracejada Caso contrário deve ser posicionada no mesmo lado da linha Veja o exemplo abaixo 30092021 SIMBOLOGIA DE SOLDAGEM CONFORME DINEN22553 ISO25531992 30092021 SIMBOLOGIA DE SOLDAGEM CONFORME DINEN22553 ISO25531992 Na figura anterior em a a seta está no lado da solda portanto a representação deve ser como segue 30092021 SIMBOLOGIA DE SOLDAGEM CONFORME DINEN22553 ISO25531992 Dimensionamento da Solda Cada símbolo de solda pode ser acompanhado de um certo número de dimensões Dimensionamento em Solda de filete Para especificar a seção de solda em filete pode se especificar tanto o comprimento da perna quanto a espessura da garganta conforme a figura abaixo 30092021 SIMBOLOGIA DE SOLDAGEM CONFORME DINEN22553 ISO25531992 A indicação da dimensão deve ser acompanhada da letra a ou z para espessura da garganta e comprimento da perna respectivamente como segue 30092021 SIMBOLOGIA DE SOLDAGEM CONFORME DINEN22553 ISO25531992 Caso seja necessário especificar a profundidade de penetração s veja a figura Exemplo de especificação de solda com penetração profunda em solda de filete Tensão residualresidual stress Tensão remanescente numa estrutura ou membro estando livre de forças externas ou gradientes térmicos Os metais se expandem quando aquecidos e se contraem quando resfriados A dilatação é diretamente proporcional à variação de temperatura ou de outro modo à quantidade de calor aplicada Numa junta soldada o metal mais próximo da solda está sujeito às mais altas temperaturas e à medida que aumenta a distância da solda a temperatura máxima atingida diminui O aquecimento heterogêneo causa contraçãoexpansão também heterogênea e pode causar distorções e tensões internas no metal de solda Dependendo de sua composição e aplicação o metal pode não ser capaz de resistir a essas tensões e trincar ou pode ocorrer falha prematura da peça Tensão residual residual stress 30092021 Uma maneira de minimizar essas tensões ou de aliviálas é pelo aquecimento uniforme da estrutura após a soldagem ter sido realizada O metal é aquecido a temperaturas logo abaixo do ponto onde possa ocorrer alguma alteração microestrutural e então é resfriado lentamente Seguindo a atividade de soldagem o resfriamento e a contração do metal de solda originam tensões na solda e nas regiões adjacentes O objetivo do alívio de tensões é reduzir essas tensões Esse tratamento leva a junta soldada a uma condição mais durável a ductilidade é aumentada sobremaneira embora a resistência mecânica diminua ligeiramente Tensão residualresidual stress 30092021 Certos códigos permitem maiores tensões de projeto desde que seja aplicado o alívio de tensões Tipicamente o alívio de tensões consiste no aquecimento da peça a uma temperatura em torno de 600 C e em sua manutenção por uma hora para cada 25 mm de espessura O conjunto é então resfriado lentamente em ar calmo até 300 C Se temperaturas altas como 600 C forem impraticáveis podem ser empregadas temperaturas mais baixas com um tempo de encharcamento mais longo Tensão residual residual stress 30092021 Tabela de tempo e temperatura de alívio de tensões ARCO ELÉTRICO É a coluna formada entre o eletrodo e a peça É considerado o quarto estado da matéria plasma com temperatura elevada em torno de 6000 C É característica de um condutor elétrico MACHADO 1996 Figura MA tocando no MB gerando o arco elétrico 30092021 30092021 A soldagem por fusão é realizada pela aplicação de energia concentrada em uma parte da junta região das peças onde a solda será realizada de forma a conseguir a sua fusão localizada de preferencia afetando termicamente ao mínimo o restante das peças Este processo é ilustrado na figura abaixo A fonte transfere energia à junta através da área de contato A0 entre a fonte e a peça causando o aquecimento do material adjacente até a sua fusão Contudo em vista da elevada condutividade térmica dos metais e da grande diferença de temperatura entre as regiões próximas e afastadas da região de contato o calor tende a se difundir rapidamente para restante da peça resfriando e dificultando a fusão da região de contato e afetando termicamente regiões mais afastadas desta ARCO ELÉTRICO 30092021 FÍSICA DA SOLDAGEM ASPECTO TÉRMICO A maioria dos processos de soldagem a junta precisa ser aquecida até uma temperatura adequada Em particular na soldagem por fusão é caracterizada pela utilização de uma fonte de calor intensa e localizada 2000 a 20000C Esta energia concentrada pode gerar em pequenas regiões temperaturas elevadas altos gradientes térmicos variações bruscas de temperatura e consequentemente extensas variações de microestrutura e propriedades em um pequeno volume de material Na soldagem a arco elétrico o aporte térmico heat input é definido como o calor cedido à junta soldada por unidade de comprimento e é calculado pela equação H 𝜼 𝑽𝑰 𝒗 Soldagem a arco elétrico Onde H energia de soldagem Joulemm 𝒇 eficiência de transmissão de calor V tensão elétrica Volts I corrente elétrica ampére 𝒗 velocidade de avanço mmsegundo 30092021 ENERGIA DE SOLDAGEM ASPECTO TÉRMICO DA SOLDAGEM Eficiência energética dos processos de soldagem ao arco elétrico 30092021 Apesar de vários mecanismos de coalescimento estarem disponíveis para a soldagem a fusão é de longe o meio mais comum As relações físicas que permitem executar a soldagem por fusão envolvem as densidade de potência A densidade de potência pode ser definida como a potência térmica transferida para a peça por unidade de área Wmm² Btusin² 𝐷𝑃 𝑃 𝐴 𝑊 𝑚𝑚2 DP Densidade de potência Wmm² P Potência introduzida na superfície A área da superfície sobre a qual a energia é inseridamm² O tempo para fundir o metal é inversamente proporcional à densidade de potência ou seja se a densidade de potência aumenta o tempo de fusão é reduzido Estudos verificaram que a densidade de potência mínima necessária para fundir a maioria dos metais é de 10Wmm² 30092021 FÍSICA DA SOLDAGEM DENSIDADE DE POTÊNCIA Se a densidade de potência é muito alta acima 105 Wmm² as temperaturas locais vaporizam o metal na região afetada Assim existe uma faixa de valores para a densidade de potência dentro da qual a soldagem pode ser realizada As diferenças entre processos nessa faixa são 1 a taxa em que a soldagem pode ser realizada e ou 2 o tamanho da região a ser soldado A tabela abaixo fornece uma comparação de densidade de potência para os principais processos de soldagem por fusão 30092021 FÍSICA DA SOLDAGEM DENSIDADE DE POTÊNCIA Exemplo 1 Uma fonte de calor transfere 3000W para superfície de uma peça de metal O calor incide sobre a superfície em uma área circular com intensidades que variam no interior do circulo A distribuição ocorre da seguinte forma 70 de potência é transferida a um círculo interno com Ø 5mm e 90 é transferida a um círculo concêntrico de Ø externo 12mm Quais as densidades de potência a No círculo interno de 5mm de diâmetro b No anel circular de 12 mm externo que está ao redor e concêntrico ao círculo interno 30092021 FÍSICA DA SOLDAGEM DENSIDADE DE POTÊNCIA Solução a O círculo interno tem uma área A π 5² 4 1963 mm² A potência no interior desta área P0703000 2100W Logo a densidade de potência DP 21001963107Wmm² b A área do anel no interior do círculo é A π 12²5²4 934 mm² A potência P 0903000 2100 600W Logo a densidade de potência DP 600934 64Wmm² Exercício1 Uma fonte de calor pode transferir 3500 Js para a superfície de uma peça de metal A área aquecida é circular e a intensidade de calor diminui à medida que o raio aumenta como segue 70 do calor é concentrado em uma área circular de 375 mm de diâmetro A densidade de potência resultante é suficiente para derreter o metal 30092021 FÍSICA DA SOLDAGEM DENSIDADE DE POTÊNCIA Solução Área A π 375² 4 11045 mm² Potência P 070 3500 2450 Js 2450 W Densidade de potência DP 2450 W 110447 222 Wmm² Esta densidade de potência é provavelmente suficiente para fundir o metal Exercício 2 Uma fonte de calor de soldagem é capaz de transferir 150 Btu min 2641 Js para a superfície de uma peça de metal A área aquecida é aproximadamente circular e a intensidade de calor diminui com o aumento do raio como a seguir 50 da energia é transferida dentro de um círculo de 01 polegada de diâmetro e 75 é transferido dentro de uma circunferência concêntrica de 025 polegadas Quais são as densidades em a Circunferência interna de 01 polegadas de diâmetro b O anel de 025 polegadas de diâmetro que se encontra em torno do círculo interno 30092021 FÍSICA DA SOLDAGEM DENSIDADE DE POTÊNCIA Solução a Área A π 254² 4 5067 mm² Potência P 050 2641 13205 W Densidade de potência PD 13205 5067 mm² 2606 Wmm² b Área A π 635² 254² 4 2660 mm² Potência P 075 050 2641 66025 W Densidade de potência PD 66025 2660 mm² 2482 Wmm² 30092021 MACROESTRUTURA DE SOLDAS POR FUSÃO Repartição térmica de uma solda Se considerarmos o ciclo térmico de cada ponto próximo à junta podemos dizer que a temperatura de pico Tp de cada ponto varia com sua distância ao centro do cordão de solda Colocando na forma de um gráfico as temperaturas de pico contra a distância ao cordão de solda obtemos uma curva esquemática conhecida como curva de repartição térmica A Zona fundida Onde o material se fundiu e solidificouse durante a soldagem B ZTA Região não fundida do MB que teve as microestrutura alterada pelo calor eou propriedades alteradas pelo ciclo térmico CMetal de base MB Região mais afastadas do cordão de solda e que não foi afetada pelo processo 30092021 Curvas de temperaturas em diferentes posições de uma junta soldada As linhas grossas paralelas ao eixo da solda representam o ciclo térmicoT x t para um ponto à determinada distância na direção transversal do eixo central da solda O corte YY registra as temperaturas máximas atingidas por pontos à determinada distância do eixo centra da solda ASPECTO TÉRMICO DA SOLDAGEM 30092021 ASPECTO TÉRMICO DA SOLDAGEM Representação esquemática da distribuição da temperatura máxima atingida na soldagem em função da distância ao eixo da solda slide anterior Diagrama de equilíbrio de fases FeC com indicação do efeito das temperaturas máximas de soldagem sobre as fases de equiíbrio e possíveis efeitos sobbre a microestrutura 30092021 ASPECTO TÉRMICO DA SOLDAGEM Regiões da solda de um aço carbono 30092021 Região de Granulação Grosseira A localizada junto à linha de fusão e submetida a temperatura de pico superior a 1200ºC é caracterizada por um grande tamanho de grão austeníticos Em função do aumento da temperabilidade da região devido ao aumento do tamanho de grão austeníticos esta região é caracterizada por uma microestrutura rica em constituintes aciculares como bainita e martensita Assim tende a ser a região mais problemática da ZTA podendo apresentar dureza elevada perda de tenacidade e ser um local comum para a formação de trincas Estes problemas são mais comuns para aços com teor de carbono mais elevado maior temperabilidade e elevadas dureza e fragilidade da martensita e para aços ligados maior temperabilidade Região de Granulação Fina B a temperatura de pico varia entre 1200ºC e a temperatura A3 Sua estrutura apresenta granulação fina semelhante a de um material normalizado não sendo em geral uma região problemática na ZTA dos aços ASPECTO TÉRMICO DA SOLDAGEM 30092021 Região Intercrítica C apresenta transformação parcial de sua estrutura original e é submetida a temperaturas de pico entre A3 e A1 Em alguns casos particularmente na soldagem multipasse constituintes de elevada dureza e baixa tenacidade podem se formar nesta região Região Subcrítica D corresponde ao metal base aquecido a temperaturas inferiores a A1 Na soldagem de aços tratados termicamente esta região pode sofrer um superrevenimento e ocorrer uma perda de resistência mecânica ou dureza em relação ao metal base ASPECTO TÉRMICO DA SOLDAGEM FONTES DE ENERGIA PARA SOLDAGEM A ARCO ELÉTRICO Requisitos Básicos Produzir saídas de corrente e tensão em níveis e com características adequadas para o processo de soldagem baixa tensão e alta corrente Permitir a regulagem adequada dos valores de corrente eou tensão para aplicações específicas Serem conhecidas a variação e a forma de variação dos níveis de corrente eou tensão de acordo com os requerimentos do processo de soldagem e aplicação Requisitos Adicionais Estar em conformidade com normas e códigos relacionados com a segurança e funcionalidade Apresentar resistência e durabilidade à ambientes fabris com instalação e operação simples e segura 30092021 Características das Máquinas de Solda Tensão de soldagem baixa aproximadamente entre 10 e 40 V Corrente de soldagem alta aproximadamente 10 a 1200 A Corrente de solda regulável Proteção contra curto circuito fusíveis Pequena instabilidade da corrente elétrica e do arco durante a soldagem FONTES DE ENERGIA PARA SOLDAGEM A ARCO ELÉTRICO 30092021 Fonte tipo tensão constante É aquela que permite a regulagem da tensão de trabalho relativamente constante neste caso a corrente de soldagem que passa a não ser regulável tornandose dependente da fixação dos demais parâmetros de soldagem FONTES DE ENERGIA PARA SOLDAGEM A ARCO ELÉTRICO 30092021 Fonte tipo corrente constante É aquela que permite a regulagem da corrente de trabalho e que tem uma curva Característica Estática da Fonte CEF que tende a produzir uma corrente de trabalho relativamente constante a tensão de soldagem não é regulável e passa a ser uma variável depende da fixação dos demais parâmetros FONTES DE ENERGIA PARA SOLDAGEM A ARCO ELÉTRICO 30092021 Tensão em vazio de fontes de soldagem A tensão em vazio Vv de uma fonte é pois a tensão lida nos terminais da fonte quando ligada sem carga arco aberto Quanto maior a tensão em vazio da fonte mais fácil é a abertura e a manutenção do arco mas maior é o risco de choque elétrico Normalmente as fontes de soldagem apresentam tensão em vazio entre 50 e 90V Valores menores conduzem a arco instáveis enquanto valores maiores levam a risco de segurança 30092021 Fontes de Energia de Soldagem 30092021 Fontes de Energia de Soldagem Identificação do equipamento de soldagem 30092021 Fontes de Energia de Soldagem Representação de algumas fontes de energia para soldagem a arco elétrico 30092021 Representação de alguns processos de soldagem a arco elétrico Processos de Soldagem 30092021 O gerador de soldagem ou motorgerador é um dos tipos mais antigos de fonte de energia para soldagem a arco e é ainda hoje uma das fontes mais versáteis Podem ser projetados para gerar qualquer tipo de curva característica e embora geralmente produzam corrente contínua existem equipamentos de corrente alternada a qual pode ter uma frequência diferente de 50 ou 60Hz valores usuais em redes de alimentação Fontes deste tipo são constituídas de um motor que gera energia mecânica a qual é transmitida através de um eixo ou por um sistema de correia e polias ao gerador de energia elétrica O motor pode ser elétrico ou de combustão interna tendo como combustível gasolina óleo díesel gás natural etc Este tipo de equipamento é mais comumente utilizado na soldagem com eletrodo revestido no campo particularmente em locais onde o acesso à rede de distribuição de eletricidade é complicado Por outro lado tendem a ser equipamentos mais pesados Fontes de Energia de Soldagem 30092021 Fontes de Energia de Soldagem GERADOR DE SOLDA Geradores de Solda fornece corrente contínua sendo possível trabalhar na soldagem de metais tanto com corrente contínua positiva CC ou polaridade inversa e com corrente contínua negativa CC ou polaridade direta 30092021 Fontes de Energia de Soldagem Transformadores de Solda fornece apenas corrente alternada CA Suas vantagens são baixo custo inicial compra baixo custo de manutenção e não provoca o sopro magnético Suas desvantagens são o arco fica muito instável é limitada a alguns tipos de eletrodos torna difícil a abertura do arco 30092021 Fontes de Energia de Soldagem Retificadores de Solda Fornece tanto corrente contínua positiva ou inversa CCPI CC como corrente contínua negativa ou direta CCPD CC O retificador de solda embora receba corrente alternada em sua alimentação ele transforma através de um processo de retificação esta corrente alternada em corrente contínua Suas vantagens são baixo custo inicial compra baixo custo de manutenção muda de polaridade de acordo com o eletrodo é uma corrente lentamente regulável e baixo índice de poluição sonora Suas desvantagens são produz fenômeno de sopro magnético e é impossível regular a voltagem 30092021 As inversoras não possuem transformadores de tensão e corrente O uso de dispositivos semicondutores de energia tiristores permite o controle direto tanto da tensão quanto da corrente Como os retificadores os inversores também fornecem corrente contínua direta ou inversa sendo bem mais leves e compactos que os retificadores Sua desvantagem é o custo elevado Fontes de Energia de Soldagem 30092021 Fontes de Energia de Soldagem O transformador é um dispositivo que transfere energia elétrica de um circuito de corrente alternada para outro através de um campo magnético sem modificar a frequência mas dependendo de sua construção levando a um aumento ou redução da tensão Em linhas gerais um transformador é composto de um núcleo de chapas de aço sobrepostas e enrolado por dois conjuntos de fio que formam os enrolamentos primário de entrada e secundário de saída Desprezandose as perdas de energia e de eficiência do transformador que podem ser consideráveis quando este está ligado a uma carga a relação entre as suas tensões de entrada e saída V1 e V2 é diretamente proporcional à relação entre os números de espiras dos enrolamentos N1 e N2 𝑉1 𝑉2 𝑁1 𝑁2 30092021 Ciclo de trabalho O ciclo de trabalho fator de trabalho é definido como a relação entre o tempo de arco aberto tempo de operação da soldagem pelo tempo base de funcionamento 10 minutos normatizado em percentual Ct 𝑡𝑎𝑟𝑐𝑜 𝑡 𝑡𝑒𝑠𝑡𝑒 𝑥100 Conforme norma NEMA National Electrical Manufacturers Association o ciclo de trabalho é baseado em um período de 10 min Ciclo de trabalho 30092021 Ciclo de trabalhoC Uma fonte de soldagem com Ciclo de Trabalho de 60 300 A deve operar com o arco aberto de 300 A de saída em 6 min e o restante do tempo 4 min deve apagar o arco e refrigerar os componentes internos O Ciclo de Trabalho é informado pelos fabricantes de equipamentos em percentagem o símbolo mais utilizado é o arroba e está relacionado com a corrente A de saída O tipo de trabalho soldagem determina a característica do equipamento e seu respectivo Ciclo de Trabalho Geralmente para processos semiautomáticos o Ciclo de Trabalho é de 40 a 60 e para processos automáticos o Ciclo de Trabalho é de 100 30092021 Ciclo de trabalho Segue uma fórmula matemática para determinar o Ciclo de Trabalho de uma fonte de soldagem I1² x Ft1 I2² x Ft2 Onde I1 Corrente A de saída valor conhecido Ft1 Ciclo de Trabalho valor conhecido I2 Corrente A de saída valor procurado Ft2 Ciclo de Trabalho valor dado referência Exemplo Uma fonte de soldagem tem um Ciclo de Trabalho de 400 A 60 O processo foi automatizado e é preciso conhecer qual será a corrente máxima de saída A para um Ciclo de Trabalho de 100 30092021 DIFERENÇA ENTRE ESPECIFICAÇÃO E CLASSIFICAÇÃO A especificação AWS estabelece as condições de testes para os consumíveis a serem realizados pelo fabricante a fim de verificar se a solda produzida apresenta as propriedades mecânicas mínimas exigidas Desta forma a especificação além de classificar os consumíveis determina que os mesmos atendam os requisitos de Fabricação Critérios de aceitação Composição química do metal depositado Propriedades mecânicas do metal depositado Exame radiográfico do metal depositado Embalagem Identificação Garantia Por outro lado a classificação AWS referese a um consumível e a respeito do mesmo fornece em valores aproximados algumas das suas propriedades mecânicas como também a sua composição química e particularidades ou seja fornece ao consumível uma designação lógica 30092021 Conceito É um processo de soldagem ao arco elétrico com eletrodo revestido que consiste na abertura e na manutenção de um arco elétrico entre o eletrodo revestido e a peça a ser soldada de modo a fundir simultaneamente o eletrodo e a peça O metal fundido do eletrodo é transferido para a peça formando uma poça de metal fundido que é protegida da atmosfera pelos gases de combustão do eletrodo e elementos geradores de escória presentes no revestimento e que são incorporados ao metal fundido Existem várias entidades que classificam os eletrodos para soldagem a arco No Brasil as classificações mais adotadas são da Associação Brasileira de Normas Técnicas ABNT e da American Welding Society AWS Associação Americana de Soldagem PROCESSOS DE SOLDAGEM COM ELETRODOS REVESTIDOS 30092021 É bastante simples e versátil Possui grande variedade de eletrodos desde os tecnologicamente mais simples até os eletrodos especiais para ligas especificas Possui uma gama abrangente de bitolas para comportar igualmente uma faixa ampla de corrente e possibilitar soldagens em espessuras próximas a 15 mm até espessuras que excedem os 50 mm sendo que a partir dos 4 mm utilizamse passes múltiplos Vantagens da utilização do processo de soldagem eletrodo revestido Desvantagens da utilização do processo de soldagem eletrodo revestido Em razão de ser um processo eminentemente manual depende muito da habilidade do soldador Não se aplica a materiais de baixo ponto de fusão como chumbo estanho zinco e metais muito reativos como titânio zircônio molibdênio e nióbio Possui baixa produtividade devido principalmente a necessidade de reposição de eletrodos em tempos relativamente curto 30092021 EQUIPAMENTOS DE SOLDAGEM COM ELETRODO REVESTIDO Fonte de energia Alicate de fixação dos eletrodos Cabos de interligação Pinça para ligação à peça Equipamentos de proteção individual Equipamentos para limpeza da solda 30092021 Processo de Soldagem com Eletrodos revestidos 30092021 Funções do Eletrodo Revestido Funções do Eletrodo Revestido Os eletrodos revestidos são constituídos por uma alma metálica envolvida por um revestimento composto de materiais orgânicos ou minerais de teores bem definidos A alma metálica normalmente tem composição química similar a do metal de base porém pode ter composição totalmente diferente no caso da soldagem do ferro fundido onde a alma é de níquel O revestimento também tem funções importantes durante a soldagem didaticamente podemos classificálos em funções elétricas físicas e metalúrgicas Funções do Revestimento Funções Elétricas Isolamento o revestimento é um mal condutor de eletricidade e assim isola a alma do eletrodo evitando aberturas laterais do arco orienta a abertura do arco para locais de interesse ou seja para o local exato onde deverá ocorrer a soldagem Ionização o revestimento contém silicatos de manganês Mn e Níquel Ni que ionizam a atmosfera do arco ou seja produz Íons eletricamente carregados pela perda ou ganho de elétrons com isso melhora a condução da eletricidade através dos gases que se formam para a proteção da poça de fusão durante a soldagem A atmosfera ionizada facilita a passagem da corrente elétrica dando origem a um arco estável Funções do Eletrodo Revestimento Funções Físicas Fornece gases para a formação da atmosfera protetora das gotículas do metal de solda contra uma ação do H2 e O2 da atmosfera O revestimento flui e depois solidifica sobre o cordão de solda formando uma escória que protege o cordão da oxidação pela atmosfera normal enquanto a solda está resfriando Proporciona também o controle da taxa de resfriamento contribuindo no acabamento do cordão de solda Funções Metalúrgicas Podemse adicionar elementos de liga no metal de solda Alteramse as propriedades químicas e mecânicas da solda A escória diluída limpa o metal de solda Tipo e Características dos Revestimentos Celulósico boa penetração escória fina e destacável muitos respingos e mau acabamento Rutílico ou Oxido de Titânio cordões de bom acabamento chapas finas e baixa penetração Básico baixo hidrogênio baixa sensibilidade a trinca e fissura excelentes propriedades mecânicas e boa soldabilidade Ácido com Pó de Ferro constituído de silicato de pó de ferro escória facilmente removível alta velocidade de deposição e poucos respingos Rutílico com Pó de Ferro arco suave boa aparência alta eficiência de soldagem solda de canto em um só passe na posição plana 30092021 Tipos de revestimentos dos eletrodos revestidos 30092021 Eletrodos revestidos TABELA DE ELEMENTOS ADICIONADOS NOS REVESTIMENTOS FUNÇÕES DESEJADAS ELEMENTOS ADICIONADOS FORMADORES DE GÁS Celulose C6H10O5 Dolomita CaMgCO32 CaCo3 etc FORMADORES DE ESCÓRIA Argila Talco Tio2 FeldspatoK Na Ca Si Al4 O8 asbestos amianto etc ESTABILIZADOES DO ARCO ELÉTRICO Tio2 ilmenita FeTiO3 Silicatos Na e K DESOXIDANTES FeSi FeMn FeCr Etc ELEMENTOS DE LIGA FeNi Fe Mn etc 30092021 Informações das embalagens dos Eletrodos revestidos 30092021 Informações das embalagens dos Eletrodos revestidos 30092021 Eletrodos Celulósicos EXXX10 e EXXX1 Possuem elevada quantidade de material orgânico celulose no revestimento cuja decomposição pelo arco gera gases que protegem o metal líquido A quantidade de escória produzida é pequena o arco é muito violento causando grande volume de respingos e alta penetração em comparação com outros tipos de eletrodo O cordão tende a apresentar escamas irregulares A solda apresenta propriedades mecânicas adequadas para várias aplicações contudo não devem ser usados na soldagem de aços de teor elevado de carbono de aços ligados e na soldagem de peças de maior espessura devido à possibilidade de fragilização pelo hidrogênio proveniente do revestimento São particularmente adequados para soldagem fora da posição plana tendo grande aplicação na soldagem circunferencial de tubulações e na execução de passes de raiz em geral Devido à sua grande penetração e perda por respingos não são adequados para o enchimento de chanfros Características dos revestimentos 30092021 Características dos revestimentos Eletrodos Rutílicos EXXX2 EXXX3 e EXXX4 Contém quantidades significativas de rutilo TiO2 no revestimento e produz uma escória abundante densa e de fácil remoção São eletrodos de fácil uso que podem ser usados em qualquer posição exceto quando têm uma elevada quantidade de pó de ferro no revestimento para aumentar a produtividade Podem operar tanto em CA como em CC e produzem um cordão com bom aspecto visual e de penetração baixa ou média Sua resistência à formação de trincas na solidificação da poça de fusão é relativamente pequena o que pode ser um problema na soldagem de peça contaminadas com óleo São eletrodos de grande versatilidade e de uso geral 30092021 Características dos revestimentos Eletrodos Básicos EXXX5 EXXX6 e EXXX8 Possuem quantidades apreciáveis de carbonatos de cálcio e de outros elementos e de fluorita formam uma escória básica que juntamente com o CO2 gerado da decomposição dos carbonatos protege o metal líquido Esta escória exerce uma ação metalúrgica benéfica sobre a solda dessulfurandoa e reduzindo o risco de formação de trincas de solidificação Não possui substâncias orgânicas em sua formulação e se manuseado corretamente produz soldas com baixo teor de hidrogênio minimizando os riscos de fragilização e fissuração por este elemento A penetração é média e o cordão apresenta boas propriedades mecânicas particularmente quanto à tenacidade É indicado para aplicações de grande responsabilidade na soldagem de juntas de grande espessura ou de grande rigidez e na soldagem de aços de maior teor de carbono de aços de maior resistência mecânica e de aços de composição química desconhecida Este tipo de eletrodo é altamente hidroscópico requerendo cuidados especiais na sua armazenagem 30092021 Eletrodos Oxidantes EXX20 e EXX27 Possuem revestimento constituído principalmente de óxidos de ferro e manganês que produz escória oxidante abundante e de fácil destacamento O metal depositado possui baixos teores de carbono e manganês e grande quantidade de inclusões Este tipo de eletrodo é pouco utilizado atualmente embora exista em certo interesse na sua utilização como eletrodo para a soldagem subaquática Características dos revestimentos 30092021 TABELA ESPECIFICAÇÕES AWS PARA ELETRODOS REVESTIDOS REF AWS A 51 Aços ao Carbono A 53 Alumínio e suas ligas A 54 Aços inoxidáveis A 55 Aços baixa liga A 56 Cobre e suas ligas A 511 Níquel e suas ligas A 513 Revestimento alma sólida A 515 Ferros fundidos A 521 revestimento alma tubular com carbonetos de Tungstênio Classificação dos eletrodos para soldagem dos aços carbono comuns norma AWSA51 Ex E7018 E8048 30092021 Classificação dos eletrodos para soldagem dos aços carbono comuns norma AWSA51 30092021 Classificação dos eletrodos para soldagem dos aços carbono baixa liga Norma AWSA55 30092021 Classificação dos eletrodos para soldagem dos aços carbono baixa liga Norma AWSA55 30092021 Classificação dos eletrodos para soldagem dos aços inoxidáveis Norma AWSA54 A AWS A54 se aplicam a eletrodos revestidos de aços inoxidáveis O teor de Cr cromo desses eletrodos é o no mínimo de 105 O critério empregado para a classificação dos eletrodos é analise química do metal depositado corrente e posição de soldagem 30092021 Ressecagem de Eletrodos Revestidos Os eletrodos básicos são os únicos que aceitam ressecagem em temperaturas mais elevadas permitindo redução drástica no teor de umidade do revestimento devido à diminuição da água molecular de seus componentes sem prejuízo de suas propriedades Armazenagem Tratamento e Manuseio Considerações Importantes na Ressecagem de Eletrodos Básicos Alguns pontos importantes deverão ser considerados na ressecagem de eletrodos básicos Não prolongar a ressecagem por tempo além do recomendado pelo fabricante do consumível Controlar adequadamente a temperatura tempo de ressecagem Evitar ressecagem de grandes quantidades Guardar os eletrodos ressecados em estufas apropriadas Armazenagem Tratamento e Manuseio Considerações Importantes na Ressecagem de Eletrodos Básicos A ressecagem minimiza o hidrogênio proveniente da umidade do revestimento em eletrodos de baixo hidrogênio Sempre que possível devem ser seguidas às recomendações do fabricante do consumível Ressecagem em fornos adequados aplicável para eletrodos básicos de altíssimo rendimento rutílicos para ferros fundidos e inoxidáveis Para celulósicos a ressecagem deve ser evitada Manutenção da ressecagem em estufas próprias Armazenagem Tratamento e Manuseio Tabela de Temperatura Para a Ressecagem dos Eletrodos Revestidos Armazenagem Tratamento e Manuseio Tabela Recomendada Para a Temperatura de Manutenção dos Eletrodos Revestidos Armazenagem Tratamento e Manuseio ELETRODO BR H4R A ELBRAS apresenta o eletrodo BR H4R E7018E70181 H4R EXTRA BAIXO HIDROGÊNIO não ressecável O eletrodo ELBRAS BR H4R EXTRA BAIXO HIDROGÊNIO traz grande economia ao cliente pois dispensa a ressaca e manutenção em estufas economizando tempo energia e descartes Características do processo de soldagem com eletrodos revestidos 30092021 Características do processo de soldagem com eletrodos revestidos 30092021 A Soldagem a Arco GásTungstênio Gas Tungsten Arc Welding GTAW ou como é mais conhecida no Brasil TIG Tungsten Inert Gas é um processo no qual a união é obtida pelo aquecimento dos materiais por um arco estabelecido entre um eletrodo não consumível de tungstênio e a peça A proteção do eletrodo e da zona da solda é feita por um gás inerte normalmente o argônio ou mistura de gases inertes Ar e He Metal de adição pode ser utilizado ou não PROCESSOS DE SOLDAGEM GTAW Soldagem GTAW a Detalhe da região do arco b montagem usual 30092021 O seu equipamento básico consiste de uma fonte de energia CC eou CA tocha com eletrodo de tungstênio fonte de gás de proteção Ar ou He e um sistema para a abertura do arco geralmente um ignitor de alta frequência Este ignitor ioniza o meio gasoso dispensando a necessidade de tocar o eletrodo na peça para a abertura do arco o que pode causar a mútua contaminação do eletrodo e do metal base O equipamento para GTAW é mais caro e complicado do que o usado na soldagem com eletrodos revestidos SMAW Equipamentos modernos de soldagem GTAW apresentam recursos como o uso de corrente contínua pulsada e de corrente alternada com onda retangular não senoidal Na primeira técnica a cada pulso de corrente a poça de fusão cresce para as suas dimensões esperadas e se contrai ao final do pulso Este efeito permite um melhor controle da poça de fusão na soldagem de peças de pequena espessura ou fora da posição plana A segunda técnica é usada na soldagem de ligas de Al ou de Mg e dispensa a necessidade de se manter o ignitor de alta frequência operando continuamente para manter o arco funcionando a cada inversão de polaridade PROCESSOS DE SOLDAGEM GTAW 30092021 Vantagens e limitações Os eletrodos são varetas de W sinterizado puro ou com adições de óxido de Th Zr ou de outros metais A faixa de corrente utilizável para um eletrodo depende de seu tipo e diâmetro e também do tipo e polaridade da corrente de soldagem EETRODOSNÃO CONSUMÍVES PROCESSOS DE SOLDAGEM GTAW 30092021 EETRODOSNÃO CONSUMÍVES PROCESSOS DE SOLDAGEM GTAW 30092021 NORMAS AWS PARA CLASSIFICAÇÃO DOS METAIS DE ADIÇÃO SOLDAGEM TIG GTAW 30092021 VARETA PARA SOLDAGEM TIG GTAW DO AÇO CARBONO COMUM AWS A518 30092021 Vareta Para Soldagem TIG GTAW do Aço Inoxidável AWS A59 Onde 1 Dígito EY A letra E designa um eletrodo a letra Y pode ser substituída pelas letras R C e Q sendo R formando ER indica eletrodo na forma de vareta ou arame C formando EC indica eletrodo na forma de vareta ou arame composto metal cored e Q formando EQ indica eletrodo na forma de fita para o caso do processo ser arco submerso 2 Dígito XXX indica a composição química do consumível podendo ser de classe 3XX para aço inoxidável austenítico e classe 4XX para aço inoxidável martensítico 3 Dígito X indica a porcentagem de carbono existente na composição do aço podendo ser identificado pelas letras L e H que significam L baixo teor de carbono até 0037 H alto teor de carbono de 004 a 008 30092021 Normas AWS ASME 30092021 Característica da soldagem TIG GTAW PROCESSO DE SOLDAGEM GMAW MIGMAG A Soldagem a Arco GásMetal Gas Metal Arc Welding GMAW é um processo de soldagem a arco que produz a união dos metais pelo seu aquecimento com um arco elétrico estabelecido entre um eletrodo metálico contínuo e consumível e a peça PROCESSO GMAW 30092021 PROCESSO DE SOLDAGEM GMAW MIGMAG 30092021 Neste processo de soldagem a forma como o metal de adição se transfere do eletrodo para a poça de fusão determina várias de suas características operacionais A transferência metálica pode ser por aerossol spray ou goticular globular e curtocircuito dependendo do ajuste dos parâmetros operacionais tais como o nível de corrente sua polaridade diâmetro e composição do eletrodo e a composição do gás de proteção Uma quarta forma de transferência pulsada é possível com equipamentos especiais Na transferência por curto circuito o eletrodo toca a poça de fusão periodicamente de 20 a 200 vezes por segundo ocorre a transferência de metal de adição durante estes curtos por ação da tensão superficial e das forças eletromagnéticas É a forma de transferência mais usada na soldagem de aços particularmente com proteção de CO2 fora da posição plana e de peças de pequena espessura até 6 mm devido às pequenas correntes de operação e à sua independência da ação da gravidade Elevado nível de respingos e uma tendência à falta de fusão da junta são problemas típicos desta forma de operação PROCESSO DE SOLDAGEM GMAW MIGMAG 30092021 Na transferência globular o metal de adição se destaca do eletrodo basicamente por ação de seu peso gravidade sendo portanto similar a uma torneira gotejando É típica da soldagem com proteção de CO2 para tensões mais elevadas e uma ampla faixa de correntes Na soldagem com misturas ricas em Ar a transferência globular ocorre com corrente baixa e tensão elevada Com esta forma de transferência um elevado nível de respingos e grande flutuação da corrente e tensão de soldagem são comuns e a operação está restrita à posição plana Na transferência por spray o metal se transfere como finas gotas sob a ação de forças eletromagnéticas do arco e independentemente da ação da gravidade Esta forma de transferência ocorre na soldagem com misturas de proteção ricas em argônio e com valores elevados de corrente Ela é muito estável e livre de respingos Infelizmente a necessidade de correntes elevadas torna difícil ou impossível a sua aplicação na soldagem fora da posição plana a poça de fusão tende a ser muito grande e de difícil controle ou de peças de pequena espessura excesso de penetração PROCESSO DE SOLDAGEM GMAW MIGMAG 30092021 Curto Circuito Global Pulsado 30092021 CARACTERÍSTICAS DO PROCESSO DE SOLDAGEM GMAW PROCESSO DE SOLDAGEM FCAW arame tubular Soldagem a Arco com Eletrodo Tubular Flux Cored Arc Welding FCAW é um processo no qual a coalescência dos metais é obtida pelo aquecimento destes por um arco entre um eletrodo tubular contínuo e a peça O eletrodo tubular apresenta internamente um fluxo que desempenha funções similares ao revestimento do eletrodo no processo SMAW isto é estabilização do arco ajuste de composição química da solda proteção etc O processo apresenta duas variações principais soldagem autoprotegida innershield em que o fluxo fornece toda a proteção necessária na região do arco e soldagem com proteção gasosa dual shield em que parte da proteção é fornecida por um gás de forma semelhante ao processo GMAW Em ambas as formas ele é operado na maioria das aplicações na forma semi automática utilizando basicamente o mesmo equipamento do processo GMAW 30092021 30092021 PROCESSO DE SOLDAGEM FCAW arame tubular Soldagem com arame tubular autoprotegido Soldagem com arame tubular com proteção gasosa adicional 30092021 ELETRODOS No processo de fabricação de arames tubulares uma fita ou fio máquina passa por um conjunto de rolos de conformação até sua secção transversal possuir o perfil U a seguir o fluxo interno é alimentado e outro conjunto de rolos de conformação fecha sua secção Posteriormente o arame tem seu diâmetro reduzido até atingir a dimensão desejada Esta redução pode ser através da trefilação utilizando fieiras ou rolos roller dies Durante este processo caso a redução da secção seja efetuada por trefilação são utilizados lubrificantes que serão posteriormente queimados em fornos para remoção do excesso A figura abaixo representa esquematicamente o processo de fabricação de arames tubulares utilizando fita PROCESSO DE SOLDAGEM FCAW arame tubular 30092021 Os arames tubulares podem ter diferentes tipos de seção As mais usuais são com fechamento de topo e sobreposto overlap Seção transversal de um arame tubular Observar o fluxo interno contendo diferentes materiais inclusive adições metálicas partículas claras MEV PROCESSO DE SOLDAGEM FCAW arame tubular 30092021 30092021 Com relação a composição do fluxo interno os arames podem ser básicos rutílicos ou metal cored Os básicos produzem soldas com excelentes propriedades mecânicas e baixos teores de hidrogênio os rutílicos proporcionam uma soldagem suave e um cordão com excelente aspecto visual e os do tipo metal cored que possuem alto percentual de pó de ferro em sua composição proporcionam altas taxas de deposição e rendimento Com relação ao metal depositado podemos ter arames tubulares que produzem soldas de aço carbono baixa liga inoxidável entre outros PROCESSO DE SOLDAGEM FCAW Arame Tubular Vantagens limitações e aplicações principais do processo FCAW 30092021 Classificação de arames tubulares Processo FCAW Arames Tubulares AWS A59 M Aços Inoxidáveis 30092021 Classificação de arames tubulares Processo FCAW Arames Tubulares AWS A22 Flux Cored Aços Inoxidáveis 30092021 Classificação de arames tubulares processo FCAW Arame tubulares de Aço baixomédio Carbono M AWS A518 30092021 Classificação de arames tubulares processo FCAW Arame tubulares de Aço baixomédio Carbono AWS A520 30092021 30092021 Exemplo A classificação do arame tubular E71T1 características segundo a classificação AWS O prefixo E designa Eletrodo indicando que o eletrodo arame tubular é para soldagem a arco elétrico como nos demais sistemas de classificação O algarismo 7 indica o limite mínimo de resistência à tração do metal de adição depositado em 70000 psi O número 1 indica que a soldagem pode ser feita em todas as posições A letra T indica que o eletrodo é tubular com Flux Cored fluxo interno E finalmente o número 1 indica as características operacionais sendo que T1 indica corrente CCPI para utilização com CO2 puro Segundo MACHADO 1996 este tipo de arame tubular é usado em passe único ou multipasse em CCPI Corrente Continua Eletrodo Positivo em todas as posições produz pouco respingo excelente remoção de escória Apresenta cordão com geometria plana ligeiramente convexa com boa tenacidade e fluxo rutílico 30092021 O fluxo contido nos arames tubulares E71T1 contêm ingredientes que produzem uma escória de rápida solidificação e a fluidez adequada da poça de fusão na soldagem fora de posição Segundo RODRIGUES 2005 conseguese altas taxas de deposição com esse tipo de eletrodo devido à rapidez da solidificação da escória o que possibilita a soldagem com alta tensão do arco e alta corrente de soldagem Classificação de arames tubulares processo FCAW Eletrodos de Aço Carbono e Baixa Liga AWS A520 30092021 Eletrodo Nº de passes Proteção externa Corrente Polaridade Transferência EXXT1 Passes Múltiplos CO2 e mistura de Argônio com CO2 CC Eletrodo Positivo Spray EXXT2 Passe Único CO2 e mistura de Argônio com CO2 CC Eletrodo Positivo EXXT3 Passe Único Nenhuma CC Eletrodo Positivo Spray EXXT4 Passes Múltiplos Nenhuma CC Eletrodo Positivo Globular EXXT5 Passes Múltiplos CO2 e mistura de Argônio com CO2 CC Eletrodo Positivo Globular EXXT6 Passes Múltiplos Nenhuma CC Eletrodo Positivo Spray EXXT7 Passes Múltiplos Nenhuma CC Eletrodo Negativo EXXT8 Passes Múltiplos Nenhuma CC Eletrodo Negativo EXXT10 Passe Único Nenhuma CC Eletrodo Negativo EXXT11 Passes Múltiplos Nenhuma CC Eletrodo Negativo Spray EXXTG Passes Múltiplos EXXTGS Passe Único Classificação de arames tubulares processo FCAW Eletrodos de Aço Carbono e Baixa Liga AWS A520 Processo de Soldagem FCAW Tipo de operação semiautomática ou automatizada Custo de equipamento 3 Características Taxa de deposição 1 a 18 kgh Espessuras soldadas 3 mm Posições todas Diluição 20 a 50 Faixa de corrente 90 a 600 A Aplicações típicas na indústria Soldagem de estruturas metálicas soldagem de polidos soldagem de tanques de armazenamento e etc Vantagens Alta taxa de deposição Baixo teor de hidrogênio combinado com alta energia Ótimo acabamento Segurança Grande emissão de radiação ultravioleta projeções metálicas e fumos 30092021 30092021 Na seleção de gases de proteção adequados a soldagem de determinados materiais os fatores como composição química espessura do metal de base posição de soldagem e tipo de corrente devem ser considerados Os gases de proteção utilizados em soldagem podem ser inertes reativos ou misturas destes dois tipos O tipo de gás influencia as características do arco e transferência do metal penetração largura e formato do cordão de solda velocidade de soldagem tendência a aparecimento de defeitos e o custo final do cordão de solda Os principais gases e misturas utilizados na soldagem são apresentados na tabela a seguir Gases de proteção na soldagem AWS A53207 30092021 Gases de proteção na soldagem Gás ou mistura Comportamento químico Aplicações Argônio Ar inerte quase todos metais aço Hélio He inerte Al Mg Cu e suas ligas Ar 20 a 50 He inerte ídem He melhor que 100 He Nitrogênio N2 inerte Cobre e suas ligas Ar 20 a 30 N2 inerte N2 melhor que 100 N2 Ar 1 a 2 O2 ligeiram oxidante aços inóx e alg ligas Cu Ar 3 a 5 O2 oxidante aços Carb e alguns b liga CO2 oxidante aços Carb e alguns b liga Ar 20 a 50 CO2 oxidante div aços transf c circ Ar CO2 O2 oxidante diversos aços 30092021 O POTENCIAL DE IONIZAÇÃO PI DOS GASES DE PROTEÇÃO PARA A SOLDAGEM Potencial de Ionização É a tensão que um determinado gás necessita para ser ionizado no interior do arco elétrico Quanto maior for este potencial mais difícil será a abertura do arco elétrico como também mais difícil a sua estabilização Gás Potencial de ionização Volts Hélio 245 Argônio 1575 CO2 1440 Nitrogênio 1550 Hidrogênio 1560 O2 1250 30092021 GASES INERTES São aqueles que não reagem com o metal líquido da poça de fusão Os gases inertes mais utilizados na soldagem são Argônio e o Hélio Argônio Propriedades Gás Inerte Símbolo químico Ar monoatômico pesado Peso atômico igual a 40 aproximadamente 14 vezes mais pesado do que o ar Emprego na Soldagem Argônio Puro ou misturas com outros gases Soldagem de metais não ferrosos alumínio cobre níquel magnésios normalmente puro Soldagem de metais ferrosos aços carbono baixaliga e etc Utilizase normalmente misturas como arCo2 Ar O2 e ArCo2O2 E Soldagem de seções finas e com média espessura principalmente na soldagem do alumínio cobre magnésio e suas ligas Características de uso Apresenta facilidade de abertura e estabilização do arco O baixo potencial de Ionização 1575 V requer baixas tensões de arco elétrico Produz um cordão de solda com baixa penetração em suas bordas e uma boa penetração na direção da coluna do arco devida a baixa condutividade térmica 30092021 Composições da mistura ar CO2 ar O2 arCO2O2 em função dos metais de base Ar CO2 O2 Metal de Base 98 2 Aço ao carbono Aço ao carbono de alta resistência Aço inoxidável 95 5 Aço ao carbono Aço baixo carbono de alta resistência Aço inoxidável classe 300 90 10 Aço ao carbono Aço baixo carbono de alta resistência 88 9 3 Aço ao carbono 75 25 Aço ao carbono Aço baixo carbono 30092021 Nota O argônio misturado ao CO2 proporciona maior estabilidade do arco sendo muito utilizado na soldagem MIGMAG de aço carbono O CO2 é misturado ao argônio em porcentagens que variam de 8 a 25 incrementando sensivelmente as propriedades mecânicas da junta A mistura 75 de ar 25 CO2 é muito empregada no processo de soldagem com arame tubular pois proporciona excepcional estabilidade do arco e acelera a solidificação 30092021 GASES INERTES HÉLIO Propriedades Gás Inerte Símbolo químico He monoatômico leve Peso atômico igual a 4 aproximadamente a 014 da densidade do ar Emprego na Soldagem Hélio puro ou misturas com outros gases Nota Devido seu alto custo em relação ao argônio o hélio é empregado apenas quando suas características físicas se fazem necessárias ou seja na soldagem de metais que possuem alta condutibilidade térmica como o cobre e suas ligas e o alumínio e suas ligas O hélio é frequentemente utilizado em combinação com o argônio existindo também hoje em dia misturas gasosas formadas por He e CO2 30092021 GASES REATIVOS São aqueles que reagem com o metal líquido da poça de fusão podendo alterar as propriedades mecânicas do metal de solda Podendo ser ativos ou redutores GÁS ATIVO CO2 gás carbônico muito utilizado na soldagem na sua forma pura como gás de proteção na soldagem dos aço carbonos e baixa liga Altas velocidades de soldagem grande penetração da junta e baixo custo são características que encorajam o uso deste gás O2 oxigênio É um gás ativo mas nunca é utilizado isoladamente Costuma ser combinado em mistura bináriaAr O2 ou ternária ArCOO2 GAS REDUTOR H2 hidrogênio é um gás redutor ou seja reduz os óxidos metálicos ao seu estado puros pode ser adicionado ao ar ou hélio em quantidades de 1 a 35 objetivando aumentar a temperatura do arco 30092021 VARIÁVEIS E CARACTERÍSTICAS Argônio CO2 Potencial de ionização Maior Menor Comprimento do arco função da tensão Maior Menor Perdas de temperatura do arco por radiação Maiores Menores Temperatura da poça de fusão Menor Maior Penetração do cordão de solda Menor Maior Seção transversal do arco elétrico Menor Maior Largura do cordão Menor Maior Altura do cordão Maior Menor Acabamento do cordão Melhor Pior Estabilidade do arco Maior Menor Dureza do cordão de solda Maior Menor Temperatura do metal líquido na poça de fusão Menor Maior COMPARAÇÃO ENTRE ARGÔNIO E CO2 QUANDO UTILIZADOS ISOLADAMENTE 30092021 PROFUNDIDADE DE FUSÃO DOS CORDÕES DE SOLDA EM FUNÇÃO DO GÁS OU MISTURA GASOSA USADA NA SOLDAGEM A profundidade de fusão ou penetração dos cordões de solda é função das variáveis de soldagem intensidade de corrente tensão do arco velocidade de soldagem e tipo de gás 30092021 PROFUNDIDADE DE FUSÃO DOS CORDÕES DE SOLDA EM FUNÇÃO DO GÁS OU MISTURA GASOSA USADA NA SOLDAGEM Nota Chamase a atenção para a profundidade de fusão produzida pelo Ar em relação aos demais Apesar do mesmo possuir um baixo potencial de Ionização como também uma baixa condutibilidade térmica o Ar produz um cordão de solda com uma profundidade maior que o He A maior diferença entre esses dois gases é que o Ar produz uma penetração chamada de Finger Point ou seja Ponta de dedo A penetração ocorre principalmente na direção do prolongamento do consumível Nas laterais do arco a penetração é pequena O mesmo já não ocorre com o hélio o cordão de solda produzido pelo He possui uma penetração aproximadamente homogênea diminuindo um pouco nas extremidades do arco Dentre os gases apresentados o CO2 é o que produz a maior penetração 30092021 Critérios de Classificação Os gases empregados na soldagem são classificados em função de suas composições químicas Gássimples SG B SG Gás de proteção B O gás único que será empregado durante a soldagem tabela abaixo Gás Classificação AWS Estado do produto Pureza mínima Umidade máxima ppm Ponto de orvalho máx a 760 mmHg C Argônio SGA Gás 99997 105 60 Líquido 99997 105 60 Dióxido de carbono CO2 SGC Gás 998 32 51 Líquido 998 32 51 Hélio SGHE Gás 99995 15 57 Líquido 99995 15 57 Hidrogênio SGH Gás 9995 32 51 Líquido 9995 32 51 Nitrogênio SGN Gás 999 32 51 Líquido 999 4 68 Oxigênio SGO Gás 995 NA 48 Líquido 995 NA 63 30092021 Misturas gasosas SG BXYZ SG Gás de proteção B a mistura que será empregado durante a soldagem tabela abaixo XYZ Representam os gases em menor quantidade que fazem parte da mistura gasosa Classificação AWS Misturas Gasosas Típicas Gás SGAC25 7525 Argônio Dióxido de carbono SGAO2 982 Argônio Oxigênio SGAhE10 9010 Argônio Hélio SGAH5 955 Argônio Hidrogênio SGHeA25 7525 Hélio Argônio SGHeAC7525 907525 Hélio Argônio CO2 SGACO82 9082 Argônio CO2O2 SGAG Especial Argônio Mistura PROCESSOS DE SOLDAGEM AO ARCO SUBMERSO A Soldagem ao Arco Submerso Submerged Arc Welding SAW é um processo no qual a coalescência dos metais é produzida pelo aquecimento destes com um arco estabelecido entre um eletrodo metálico contínuo e a peça O arco é protegido por uma camada de material fusível granulado fluxo que é colocado sobre a peça enquanto o eletrodo na forma de arame é alimentado continuamente O fluxo na região próxima ao arco é fundido protegendo o arco e a poça de fusão e formando posteriormente uma camada sólida de escória sobre o cordão Como o arco ocorre sob a camada de fluxo ele não é visível daí o nome do processo 30092021 30092021 Fatores que definem o uso de SAW Incluem A composição química e as propriedades mecânicas requeridas Espessura do metal base Acessibilidade da junta Posição da soldagem Frequência ou volume de solda a ser feito PROCESSOS DE SOLDAGEM AO ARCO SUBMERSO 30092021 CONSUMÍVEL DO PROCESSO DE SOLDAGEM AO ARCO SUBMERSO A AWS American Welding Society possui especificações destinadas aos consumíveis para Soldagem com Arco Submerso A517 e A523 Uma peculiaridade desta especificação é que a designação de um fluxo é sempre feita em combinação com um eletrodo Assim um mesmo fluxo pode possuir diversas designações de acordo com o eletrodo utilizado A figura abaixo mostra como funciona a classificação segundo esta especificação Vantagens limitações e aplicações principais do processo SAW 30092021 30092021 PROCESSOS DE SOLDAGEM AO ARCO SUBMERSO Custo de soldagem 30092021 A análise dos custos de soldagem é feita antes de realizar a soldagem constituindo uma estimativa de custos O custo de uma operação de soldagem será em geral calculado para a preparar o orçamento de um serviço b comparar procedimentos de soldagem entre si e com métodos alternativos de fabricação e c determinar a quantidade de consumíveis necessária para a execução de um serviço Custo Total 𝑪𝑻 𝑪𝑴𝑶 𝐂𝐂 𝐂𝐄 𝐂𝐌 𝐂𝐃 𝐂𝐌𝐂 R 𝑪𝑴𝑶 custo da mão de obra 𝐂𝐂 custo dos consumíveis 𝐂𝐄 custo da energia elétrica 𝐂𝐌 custo de manutenção 𝐂𝐃 custo de depreciação do equipamento 𝐂𝐌𝐂 custo de outros materiais de consumo 30092021 Custo de soldagem Continuação httpggggprocessos31 30092021 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS MARQUES Paulo Villani MODENESI Paulo José BRACARENSE Alexandre Queiroz Soldagem fundamentos e tecnologia 3ed atual Belo Horizonte UFMG c2009 reimpr 2013 SCOTTI Américo PONOMAREV Vladimir Soldagem MIGMAG melhor entendimento melhor desempenho São Paulo Artliber 2008 FUNDAÇÃO BRASILEIRA DE TECNOLOGIA DA SOLDAGEM Curso de inspetor de soldagem CIS 1 2ed Rio de Janeiro Publit 2013 FUNDAÇÃO BRASILEIRA DE TECNOLOGIA DA SOLDAGEM Curso de inspetor de soldagem CIS 2 2ed Rio de Janeiro Publit 2013 FUNDAÇÃO BRASILEIRA DE TECNOLOGIA DA SOLDAGEM Curso de inspetor de soldagem CIS 3 2ed Rio de Janeiro Publit 2013 UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES EAD