apostila de solda elÉtrica

8/4/2019 APOSTILA DE SOLDA ELTRICA

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Disciplina Produo MecnicaProfessor Wendel Silva

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Sumrio

1 Introduo solda eltrica

032 Noes de eltrica aplicadas soldagem 043 Acessrios e ferramentas parasoldagem 104 Terminologia de Soldagem

155 Processos de Soldagem

196 Soldagem com eletrodo revestido

207 Funes do revestimento

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SOLDA ELTRICA

1 - Introduo

O progresso alcanado no campo da soldagem, bem como o desenvolvimento de

processos e tecnologias avanadas nos ltimos anos, de tal ordem que todo aqueleque no possuir uma mentalidade aberta, capaz de assimilar novas idias, serultrapassado e incapacitado para o atual ritmo do progresso industrial.

E em todos os setores relacionados com o trabalho industrial, o profissional deveestar consciente de suas atividades como um todo, bem como dos riscos decorrentesda utilizao dos equipamentos manuseados.

desejvel, ainda, que possa adotar medidas capazes de minimizar acidentes,permitindo o desempenho do trabalhado de forma segura e eficaz.

Este fascculo se destina ao acompanhamento das aulas, quando haveroportunidade de complementar o texto, apresentado sob forma de itens, ilustraes,tabelas e exemplos. Atravs dele so apresentados os perigos envolvidos nasoldagem, descrevendo as principais medidas de segurana que devem ser adotadas,no sentido de prevenir acidentes e como trat-los, caso ocorram.

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2 - Noes de eletricidade aplicada soldagem

2.1 Corrente eltricaD-se o nome de corrente eltrica ao movimento ordenado de cargas eltricas de um

corpo.

H dois tipos de corrente eltrica : contnua e alternada.

a) Corrente contnua ( = ) aquela que circula sempre no mesmo sentido. A fonte fornecedora de corrente(gerador de solda ou bateria) mantm constante sua polaridade, ou seja, o borne sersempre negativo e o borne ser sempre positivo;

Corrente alternada (- ~) aquela que passa atravs de um corpo sofrendo inverso de sentido em intervalosregulares de tempo, caminhando primeiro num sentido e depois no outro.

Cada borne ora ser negativo, ora ser positivo.

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As figuras 4 e 5 mostram o sentido da corrente em um transformador.

2.2 Intensidade da corrente eltricaA corrente eltrica, seja ela alternada ou contnua, pode ter sua intensidade medida.Para medir a intensidade da corrente, usa-se a unidade de medida chamadaampre, que representado pela letra A.

Portanto correto dizer que, num determinado instante, a intensidade da correntecirculante pelo eletrodo e de 200 A.

2.3 Tenso eltricaJ foi visto que corrente eltrica um movimento ordenado de cargas eltricasatravs de um corpo. Essas cargas, porm, no se movem sem que haja uma foraatuando sobre elas, fazendo-as circularem. A essa fora atuante, d-se o nome detenso eltrica.

Portanto, tenso eltrica a fora que movimenta as cargas eltricas atravs de umcorpo e que tem, como unidade de medida, o volt, que representado pela letra V.

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2.4 - Resistncia eltrica a dificuldade que um corpo oferece passagem da corrente eltrica. Sua unidadede medida o ohm, que representado pela letra grega .

Ao atravessar um corpo, a corrente eltrica encontra dificuldade e gera calor. Essecalor pode ser desejvel, como o caso do chuveiro eltrico, ou indesejvel, como no

caso de um mau contato numa conexo eltrica.

Na soldagem eltrica, deve-se evitar o aquecimento indesejvel em :

a) mau contato entre o grampo-terra e a massa;

b) mau contato entre o cabo eltrico e o porta-eletrodo;

c) mau contato entre terminais do cabo eltrico e os bornes da mquina;

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d) corte parcial dos cabos eltricos

e) Grampo-terra danificado

Observao: Ao fazer uma conexo eltrica, deve-se ter o cuidado de execut-lacorretamente, para que no ocorra mau contato e conseqente perda de energiaeltrica, gerando aquecimento indesejvel.

2.5 - Materiais condutoresSo corpos que permitem a passagem da corrente eltrica com relativa facilidade.Os mais usados so o cobre e o alumnio.

2.6 - Materiais isolantesSo corpos que, dentro de uma determinada faixa de tenso, no permitem apassagem da corrente eltrica. Os mais usados so a borracha, a mica, a porcelana ea baquelita.

2.7 - Arco eltrico a passagem da corrente eltrica de um plo (pea) para outro (eletrodo), desde queseja mantido entre eles um afastamento conveniente. Esse afastamento, chamado de

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comprimento do arco, deve ter aproximadamente o dimetro do ncleo doeletrodo.

O calor intenso produzido pelo arco eltrico funde a ponta do eletrodo e a parte dapea tocada por este, formando a solda.

Alm de seu papel de fonte de calor, o arco eltrico ainda conduz as gotas de metal,depositando-as de encontro pea, o que permite executar soldas na posiosobrecabea.

2.8 - Obteno da corrente eltricaNas soldagens, a corrente eltrica pode ser obtida por meio de :a) mquina de solda geradora;

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b) mquina de solda transformadora;

c) mquina de solda retificadora.

Atualmente, existem mquinas de solda que podem trabalhar como transformadora ouretificadora, bastando, simplesmente, mudar seus plos de ligao.

2.9 - Efeito da tenso na soldagemA tenso faz com que a corrente eltrica prossiga circulando mesmo depois que oeletrodo afastado da pea, fazendo com que o arco eltrico se mantenha. O arcoproduz alta temperatura, fundindo o material do eletrodo e da pea, formando a solda.

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2.10 - Sentido de circulao da corrente eltricaA corrente circula do plo negativo ( - ) para o plo positivo ( + ).

2.11 - PolaridadesNo processo de soldagem, quando a mquina de solda est operando, a corrente

eltrica sai pelo borne A, desloca-se pelo cabo at a pea que est sendo soldada eprovoca a fuso do material da pea com o material do eletrodo atravs do arcoeltrico. Em seguida, passa pelo eletrodo e retorna ao borne B atravs do cabo, entranovamente na mquina e, pelo circuito interno, torna a sair pelo borne A.

2.12 - Sopro magnticoNas soldagens, quando se trabalha com altas amperagens em corrente contnua,ocorre o efeito chamado sopro magntico, que provoca o desvio das gotas demetal fundido para um dos lados da pea que est sendo soldada.

O desvio feito para o lado onde for maior a fora do campo magntico, provocadapela falta de uniformidade da distribuio desse campo.

Este problema pode ser resolvido de vrias formas. Exemplificando, pode-seneutralizar o sopro magntico:* mudando o ngulo do eletrodo;* deslocando a fixao terra;* colocando, como terra, um material de maior condutibilidade eltrica (cobre);* gerando um campo magntico maior no sentido oposto ao sopro;* usando o transformador.

3 - Acessrios e ferramentas para soldagem

Alm da fonte de energia, chamada de mquina de soldar, outros acessrios eferramentas so utilizados para executar as operaes de soldagem. Uns servempara transportar a corrente da fonte at o local de soldagem, outros para preparaoda solda e outros para limpeza durante a execuo da solda.So necessrios, nas operaes de soldagem, os seguintes acessrios:*cabo de solda*porta-eletrodo*grampo-terra (ligao massa).

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a) Cabo de solda

Este acessrio constitudo de um ncleo formado de grande quantidade de fios decobre e recoberto com material isolantes. Essa grande quantidade de fios permite-lhe

maior flexibilidade nos movimentos executados nas operaes de soldagem. Seudimetro depende da intensidade da corrente a ser utilizada e da distncia entre amquina e o posto de soldagem.

Serve para fazer a ligao do porta-eletrodo e do grampo-terra fonte de energia.

Conhecendo-se a distncia entre a mquina e o posto de trabalho e a intensidade dacorrente a usar, recorre-se tabela seguinte, para encontrar a bitola conveniente docabo, evitando, com isso, perda de corrente, aquecimento ou superdimensionamentodo cabo.

Encontrada a bitola do cabo, obtm-se outra caractersticas atravs da seguintetabela:

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b) Porta eletrodo

Conhecido tambm como alicate porta eletrodo e pina-porta eletrodo,este acessrio, que feito de cobre, tem suas partes externas totalmente isoladas eseu tamanho e isolao variam de acordo com a intensidade da corrente a ser

utilizada.Serve para prender o eletrodo atravs de suas garras de contato;

c) Grampo-terra

um acessrio de conexo do cabo-terra pea, feito de cobre ou alumnio, sendotambm chamado de grampo-massa.

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As principais ferramentas utilizadas nas operaes de soldagem so:*martelo picador*gabarito*escova de ao

*tenaz

a) Martelo picador

Usado para remover a escria e os respingos de solda. Tambm conhecido comopicadeira e martelo bate-escriaObservao: Em grandes empresas, para remover escria, usam-se dispositivospneumticos. Ao usar esses dispositivos, deve-se tomar o cuidado de eliminar toda agua que esteja contida no ar comprimido;

b) Gabarito

uma ferramenta construda de chapa de ao, de forma geomtrica varivel deacordo com o tipo de trabalho a ser executado. So utilizados em substituio ainstrumentos de preciso, para padronizar dimenses de cordes, filetes, verificaode esquadro, ngulos de chanfros, etc.

As figuras seguintes mostram os principais tipos de gabaritos utilizados nasoperaes de soldagem e suas aplicaes;

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c) Escova de ao

A escova de ao usada para remover o xido de ferro (ferrugem) das chapas aserem soldadas e tambm para fazer uma melhor limpeza nos cordes de solda;

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d) Tenaz

Ferramenta semelhante a um alicate, porm, com cabos mais longos.

Serve para segurar peas quentes.

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5 - Processos de Soldagem

1 - Processos de Soldagem por Fuso

Existe um grande nmero de processos por fuso que podem ser separados em sub-grupos,

por exemplo, de acordo com o tipo de fonte de energia usada para fundir as peas. Dentre

estes, os processos de soldagem a arco (fonte de energia: arco eltrico) so os de maior

importncia industrial na atualidade. Devido tendncia de reao do material fundido com

os gases da atmosfera, a maioria dos processos de soldagem por fuso utiliza algum meio

de proteo para minimizar estas reaes. A tabela 1 mostra os principais processos de

soldagem por fuso e suas caractersticas principais.

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Tabela 1 Processos de soldagem por fuso.

6 - Soldagem a arco eltrico com eletrodosrevestidos

Soldagem o processo de unio de materiais usado para obter a coalescncia

(unio) localizada de metais e no metais, produzida por aquecimento at uma

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temperatura adequada, com ou sem a utilizao de presso e/ou material de adio"

(American Welding Society - AWS).

A soldagem a arco eltrico com eletrodo revestido (Shielded Metal Arc Welding

SMAW), tambm conhecida como soldagem manual a arco eltrico, o mais

largamente empregado dos vrios processos de soldagem. A soldagem realizada

com o calor de um arco eltrico mantido entre a extremidade de um eletrodo metlico

revestido e a pea de trabalho (veja a Figura 1). O calor produzido pelo arco funde o

metal de base, a alma do eletrodo e o revestimento. Quando as gotas de metal

fundido so transferidas atravs do arco para a poa de fuso, so protegidas da

atmosfera pelos gases produzidos durante a decomposio do revestimento.

A escria lquida flutua em direo superfcie da poa de fuso, onde protege o

metal de solda da atmosfera durante a solidificao. Outras funes do revestimento

so proporcionar estabilidade ao arco e controlar a forma do cordo de solda.

Figura 1 - Soldagem a arco eltrico com eletrodo revestido

O eletrodo formado por um ncleo metlico ("alma"), com 250 a 500mm de

comprimento, revestido por uma camada de minerais (argila, fluoretos, carbonatos, etc)

e/ou outros materiais (celulose, ferro ligas, etc), com um dimetro total tpico entre 2 e

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8mm. A alma do eletrodo conduz a corrente eltrica e serve como metal de adio. O

revestimento gera escria e gases que protegem da atmosfera a regio sendo soldada e

estabilizam o arco. O revestimento pode ainda conter elementos que so incorporados

solda, influenciando sua composio qumica e caractersticas metalrgicas.

Os equipamentos e materiais de um posto de soldagem com eletrodos revestidos

compreendem, em geral: mesa de soldagem, fonte de energia (CC ou CA) com controle do

nvel de corrente de soldagem, cabos, porta-eletrodo, eletrodos, ferramentas e material de

segurana (figura 2). A fonte de energia pode apresentar diversas variaes, em termos de

projeto e caractersticas operacionais, de acordo com o seu fabricante e capacidade.

Contudo, esta deve sada do tipo corrente constante com capacidade e tipo de corrente

adequados para os eletrodos utilizados. Os cabos, o porta eletrodo e a lente de proteotambm devem adequados para o nvel de corrente utilizado.

A correta seleo dos parmetros de soldagem essencial para a obteno de uma junta

soldada de qualidade. O termoparmetro de soldagem abranger neste documento todas as

caractersticas do processo de soldagem necessrias para a execuo de uma junta soldada

de tamanho, forma e qualidade desejados que so selecionadas pelo responsvel pela

especificao do procedimento de soldagem. Na soldagem manual com eletrodos

revestidos, estas caractersticas compreendem, entre outras, o tipo e dimetro do eletrodo, o

tipo, a polaridade e o valor da corrente de soldagem, a tenso e o comprimento do arco, a

velocidade de soldagem e a tcnica de manipulao do eletrodo.

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Para um dado tipo de eletrodo, o seu dimetro define a faixa de corrente em que este pode

ser usado. A seleo deste dimetro para uma dada aplicao depende de fatores sensveis

corrente de soldagem, como a espessura do material e a posio de soldagem, e de fatores

que controlam a facilidade de acesso do eletrodo ao fundo da junta, como o tipo desta o e

chanfro sendo usado.

7 - AS FUNES DO REVESTIMENTO SO:

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__Proteo do metal de solda - a funo mais importante do revestimento proteger o

metal de solda do oxignio e do nitrognio do ar quando ele est sendo transferido atravs

do arco, e enquanto est no estado lquido. A proteo necessria para garantir que o

metal de solda seja ntegro, livre de bolhas de gs, e tenha a resistncia e a ductilidade

adequadas. s altas temperaturas do arco, o nitrognio e o oxignio prontamente se

combinam com o ferro e formam nitretos de ferro e xidos de ferro que, se presentes no

metal de solda acima de certos valores mnimos, causaro fragilidade e porosidade. O

nitrognio o mais relevante, visto que difcil controlar seu efeito uma vez que ele tenha

entrado no depsito de solda. O oxignio pode ser removido com o uso de desoxidantes

adequados. Para evitar a contaminao da atmosfera o fluxo de metal fundido precisa ser

protegido por gases que expulsem a atmosfera circundante do arco e do metal de solda

fundido. Isso conseguido usando-se no revestimento materiais que gerem gases e que sedecomponham durante as atividades de soldagem e produzam a atmosfera protetora.

__ Estabilizao do arco - um arco estabilizado aquele que abre facilmente, queima

suavemente mesmo a baixas correntes e pode ser mantido empregando-se indiferentemente

um arco longo ou um curto.

__ Adies de elementos de liga ao metal de solda - uma variedade de elementos tais

como cromo, nquel, molibdnio, vandio e cobre podem ser adicionados ao metal de solda

incluindo-os na composio do revestimento. freqentemente necessrio adicionar

elementos de liga ao revestimento para balancear a perda esperada desses elementos da

vareta durante a atividade de soldagem devido volatilizao e s reaes qumicas.

Eletrodos de ao doce requerem pequenas quantidades de carbono, mangans e silcio no

depsito de solda para resultar em soldas ntegras com o nvel desejado de resistncia. Uma

parte do carbono e do mangans provm da vareta, mas necessrio suplement-la com

ligas ferro-mangans e em alguns casos com adies de ligas ferro-silcio no revestimento.

__Direcionamento do arco eltrico - o direcionamento do fluxo do arco eltrico obtido

com a cratera que se forma na ponta dos eletrodos (veja a Figura 2a). O uso de

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aglomerantes adequados assegura um revestimento consistente que manter a cratera e dar

uma penetrao adicional e melhor direcionamento do arco eltrico.

__Funo da escria como agente fluxante - a funo da escria (1) fornecer proteo

adicional contra os contaminantes atmosfricos, (2) agir como purificadora e absorver

impurezas que so levadas superfcie e ficam aprisionadas pela escria, e (3) reduzir a

velocidade de resfriamento do metal fundido para permitir o escape de gases. A escria

tambm controla o contorno, a uniformidade e a aparncia geral do cordo de solda. Isso

particularmente importante nas juntas em ngulo.

__ Caractersticas da posio de soldagem - a adio de certos ingredientes no

revestimento, principalmente compostos de titnio, que tornam possvel a soldagem fora deposio (posies vertical e sobre cabea). As caractersticas da escria principalmente a

tenso superficial e a temperatura de solidificao determinam fortemente a capacidade

de um eletrodo ser empregado na soldagem fora de posio.

__Controle da integridade do metal de solda - a porosidade ou os gases aprisionados no

metal de solda podem ser controlados de uma maneira geral pela composio do

revestimento. o balano de certos ingredientes no revestimento que tem um efeito

marcante na presena de gases aprisionados no metal de solda.

O balano adequado desses ingredientes crtico para a integridade que pode ser obtida

para o metal de solda. O ferro mangans provavelmente o ingrediente mais comum

utilizado para se conseguir a frmula corretamente balanceada.

__ Propriedades mecnicas especficas do metal de solda propriedades mecnicas

especficas podem ser incorporadas ao metal de solda por meio do revestimento. Altos

valores de impacto a baixas temperaturas, alta ductilidade, e o aumento nas propriedades de

escoamento e resistncia mecnica podem ser obtidos pelas adies de elementos de liga ao

revestimento.

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__Isolamento da alma de ao - o revestimento atua como um isolante de tal modo que a

alma no causar curto-circuito durante a soldagem de chanfros profundos ou de aberturas

estreitas; o revestimento tambm serve como proteo para o operador quando os eletrodos

so trocados.

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