Aula 13 e 14: Soldagem

� Eletrodo Revestido

� TIG

�MIG/MAG

�Arco Submerso

• A solda pode ser definida como uma união depeças metálicas, cujas superfícies se tornaramplásticas ou liquefeitas, por ação de calor oude pressão, ou mesmo de ambos. Poderá oude pressão, ou mesmo de ambos. Poderá ounão ser empregado metal de adição para seexecutar efetivamente a união.

• Na soldagem, os materiais das peças devem ser,se possível, iguais ou, no mínimo, semelhantesem termos de composição.

• As peças devem ser unidas através de ummaterial de adição, também igual em termos dematerial de adição, também igual em termos decaracterísticas, pois os materiais se fundem naregião da solda.

• O metal de adição deve ter uma temperatura defusão próxima àquela do metal-base ou, então,um pouco abaixo dela, caso contrário, ocorreráuma deformação plástica significativa.

• A soldagem com eletrodos revestidos é oprocesso de soldagem com arco, em que aunião é produzida pelo calor do arco criadoentre um eletrodo revestido e a peça a soldar.entre um eletrodo revestido e a peça a soldar.

• Vantagens do Processo:– Trata-se de um processo versátil, pois adapta-se a

materiais de diversas espessuras e em qualquer posição detrabalho.

– O equipamento necessário tem com custo relativamentebaixo.baixo.

– Seu emprego é indicado tanto dentro da fabrica como emcampo.

– Atualmente é usado nas indústrias naval, ferroviária,automobilística, metalmecânica e de construção civil.

– É bastante usado para soldar aços-carbono, aços de baixaliga, aços inoxidáveis, ferros fundidos, alumínio, cobre,níquel, etc

• Limitações de Processo :– Trata-se de um processo MANUAL, estreitamente

dependente da habilidade do soldador, o que implicaem menor controle dos parâmetros de soldagem,como corrente de soldagem.

– Comparado a outros processos, apresenta baixa– Comparado a outros processos, apresenta baixaprodutividade, pela sua baixa taxa de deposição ebaixa taxa de ocupação do soldador (tempo com oarco aberto pelo tempo total de soldagem), que ficaem torno de 40%.

– Gera grande volume de gases e fumos durante oprocesso.

• O eletrodo revestido, que é constituído por:

– Alma ou núcleo metálico

– Revestimento

• O eletrodo apresenta dimensões que variamde 1 a 8 mm de diâmetro e 350 a 470 mm decomprimento.

• A alma do eletrodo pode ser ou não damesma natureza do metal base, porque orevestimento, além da proteção, podecompletar a sua composição química.completar a sua composição química.

• Exemplos:

– Material a soldar: aço de baixo carbono e baixaliga. Núcleo metálico utilizado: aço carbono.

– Material a soldar: aço inoxidável. Núcleo metálico– Material a soldar: aço inoxidável. Núcleo metálicoutilizado: aço baixo carbono ou aço inoxidável.

– Material a soldar: ferro fundido. Núcleo metálicoutilizado: níquel puro, liga de ferro-níquel, ferrofundido, aço.

• Funções do revestimento:

– Estabilizar o arco elétrico.

– Proteger contra a ação da atmosfera

– Reduzir a velocidade de resfriamento do cordão– Reduzir a velocidade de resfriamento do cordãode solda

– Introduzir elementos de liga no cordão de solda.

– Facilitar a soldagem em diversas posições detrabalho

• Os eletrodos devem ser mantidos livres deumidade, fonte de hidrogênio e oxigênio parao cordão de solda. Os eletrodos são fornecidosem embalagens fechadas. Uma vez aberta aem embalagens fechadas. Uma vez aberta aembalagem, os eletrodos devem serguardados em estufas.

• Trata-se do processo de soldagem com arco,em que a união é produzida pelo calor do arcoelétrico estabelecido entre um eletrodo detungstênio não consumível e as peças a seremunidas.unidas.

• A proteção contra contaminação pelaatmosfera é realizada por uma nuvem de gásinerte aplicado por um bocal junto aoeletrodo.

• Desenvolvido no início dos anos 40 paraatender a indústria aeroespacial, o processoTIG é mais adequado para soldar ligas nãoferrosas e juntas que precisem de bomferrosas e juntas que precisem de bomacabamento na raiz. Aplicável à maioria dosmetais e suas ligas numa ampla faixa deespessuras, é um processo bastante utilizadonas ligas de alumínio, magnésio, titânio e açosinoxidáveis.

• A soldagem é “limpa”, resultando em um cordãode solda com boa aparência e acabamento.

• O processo de soldagem TIG pode ser realizadoem qualquer posição, é manual, mas pode sermecanizado ou automatizado. A soldagem TIGmecanizado ou automatizado. A soldagem TIGmanual é uma das que requer maior treinamentoe habilidade do soldador. Nos processosmecanizados ou automatizados não existe anecessidade de um soldador, apenas de umoperador, que entretanto deve conhecer bem atécnica para identificar possíveis problemas

• As principais vantagens do processo são:

– Produz soldas de alta qualidade;

– Solda a maioria dos metais e ligas;

– Produz poça de fusão calma;– Produz poça de fusão calma;

– A fonte de calor é concentrada, minimizando aZTA (zona termicamente afetada) e as distorções.

• As principais limitações do processo são:

– Processo com baixa taxa de deposição;

– Impossibilidade de soldagem em locais comcorrente de ar;corrente de ar;

– Possibilidade de inclusão de tungstênio na solda;

– Emissão intensa de radiação ultravioleta.

• TOCHA DE SOLDAGEM:

– A função da tocha de soldagem é suportar oeletrodo de tungstênio e conduzir o gás deproteção à poça. Para isso ela é dotada de umaproteção à poça. Para isso ela é dotada de umapinça para segurar o eletrodo e fazer o contatoelétrico, e um bocal, que pode ser cerâmico oumetálico, para direcionar o fluxo de gás.

• TOCHA DE SOLDAGEM:

• Gases de Soldagem:

– Argônio

– Hélio

• Vantagens do uso de argônio

– Arco mais estável (menor tensão, maior corrente);

– Penetração reduzida (favorece na soldagemmanual de chapas finas);manual de chapas finas);

– Favorece a limpeza, principalmente com alumínioe magnésio;

– Menor custo e maior disponibilidade;

– Menor taxa de vazão para uma boa proteção;

– Facilita o início do arco.

• Vantagens do uso de hélio

– O hélio transfere mais calor para a peça do que oargônio numa determinada amperagem ecomprimento de arco, o que é vantajoso quandocomprimento de arco, o que é vantajoso quandose solda metais com alta condutividade térmica eem chapas grossas.

• Vantagens do uso de hélio

– O hélio transfere mais calor para a peça do que oargônio numa determinada amperagem ecomprimento de arco, o que é vantajoso quandocomprimento de arco, o que é vantajoso quandose solda metais com alta condutividade térmica eem chapas grossas.

• O processo de soldagem MIG MAG pode serdefinido como um processo de soldagem porfusão, que utiliza o calor de um arco elétricoformado entre um eletrodo metálicoconsumível e a poça.consumível e a poça.

• Tanto o arco quanto a poça de fusão sãoprotegidos contra a contaminação pelaatmosfera por um gás ou uma mistura degases.

• Os gases de proteção usados no processo sãoa diferença fundamental entre os processosMIG e MAG. MIG, abreviatura de “Metal InertGas”, usa um gás ou mistura de gases inertes;Gas”, usa um gás ou mistura de gases inertes;MAG, abreviatura de “Metal Active Gas”, usaum gás ativo ou mistura de gás ativo cominerte.

• Quanto às aplicações, o processo MIG éutilizado para a soldagem de:

– aços-carbono,

– aços de baixa, média e alta liga,– aços de baixa, média e alta liga,

– aços inoxidáveis,

– alumínio,

– magnésio,

– cobre e suas ligas.

• O processo MIG/MAG é empregado na:– Fabricação de componentes e estruturas;

– Fabricação de equipamentos de médio e grandeporte, como pontes

– rolantes, vigas, escavadeiras e tratores,– rolantes, vigas, escavadeiras e tratores,

– Indústria automobilística,

– Manutenção de equipamentos e peças metálicas,

– Recuperação de peças desgastadas,

– Revestimento de superfícies metálicas com materiaisespeciais.

• Vantagens do processo:

– Processo semi-automatizo, bastante versátil, quepode ser adaptado para a soldagem automática.

– Exige menor habilidade do soldador que o– Exige menor habilidade do soldador que oprocesso de eletrodo revestido.

– O eletrodo nu é alimentado continuamente,evitando perda de arame.

– A soldagem pode ser executada em todas aposições.

• Vantagens do processo:– Versatilidade em relação ao tipo de material e á

espessura de soldagem.– Não há formação de escória.– A penetração é mais uniforme quando comparado ao– A penetração é mais uniforme quando comparado ao

processo de eletrodo revestido.– A penetração e a diluição podem ser controladas

durante o processo.– Processo com baixo teor de hidrogênio.– Os problemas de distorções e tensões residuais são

menores.

• As maiores limitações do processo MIG/MAG são:– A maior velocidade de resfriamento por não haver

escoria tende a aumentar a ocorrência de trincas nocaso de aços temperáveis.

– A soldagem deve ser protegida de correntes de ar.– A soldagem deve ser protegida de correntes de ar.

– A soldagem é dificultada em juntas de difícil acesso,devido à geometria da tocha.

– O processo produz soldas com alto nível de respingos.

– Ocorre grande emissão de raios ultravioletas.

– O custo do equipamento é relativamente alto.

• Os eletrodos são fornecidos em bobinas comdiâmetro que varia de 0,8 a 3,4 mm. Odiâmetro do eletrodo será função daespessura da peça e da corrente usada nasoldagem.soldagem.

• São tradicionalmente revestidos com cobre(cobreados), visando a proteção do aramecontra a corrosão e melhorar o contatoelétrico entre o eletrodo e o bico de contato.

• Gases inertes (Ar, He ou Ar + He) são usadosna soldagem de metais mais reativos, comoalumínio, magnésio e titânio.

• Gases ativos (uso de CO2 puro ou com adições• Gases ativos (uso de CO2 puro ou com adiçõesde oxigênio ou argônio) são usados nasoldagem de aços carbono e baixa liga.

• O gás de proteção influencia:

– As características do arco;

– O tipo de transferência do metal;

– A penetração;– A penetração;

– A largura e o formato do cordão de solda;

– A velocidade máxima da soldagem;

– Tendência ao aparecimento de mordeduras;

– O custo.

• No soldagem a arco submerso, a união entre osmetais acontece por aquecimento e fusãoobtidos por meio de um arco elétricoestabelecido entre um eletrodo metálico semrevestimento e a peça que se quer soldar. Arevestimento e a peça que se quer soldar. Adiferença deste método é que o arco se formasob uma camada protetora de material granularchamada de fluxo, que é colocado sobre a regiãoda solda e impede a contaminação da solda pelaatmosfera.

• O arco não é visível, pois se forma sob a camada de fluxo. Por isso, o processo geralmente é geralmente é mecanizado.

• Sendo a poça escondida pelo fluxo, o processo manual torna-se difícil.

• Uma vez aberto o arco, tanto o eletrodoquanto o fluxo são alimentadoscontinuamente para a região do arcoenquanto a tocha é deslocada.enquanto a tocha é deslocada.

• O eletrodo, parte da camada de fluxo e ometal de base se fundem sob o calor do arcoformando a poça de fusão.

• A parte do fluxo que não se funde pode serreutilizada em novas operações.

• Vantagens do Processo:

– Trata-se de um processo estável, com poucosfumos de soldagem e quase nenhum respingo.

– A taxa de deposição é elevada, alcançando até 20– A taxa de deposição é elevada, alcançando até 20kg/h com 1 arame ou até 40 kg/h com 2 arames.

– São obtidos cordões uniformes com bomacabamento. As soldas apresentam boaspropriedades mecânicas.

• Limitações do processo:– O processo é limitado a soldagem nas posições plana

e horizontal, devido à poça de fusão volumosa etambém pelo fluxo, que é depositado por gravidade.

– Para a soldagem de tubos ao longo de suacircunferência, é utilizada a técnica de soldagem

– Para a soldagem de tubos ao longo de suacircunferência, é utilizada a técnica de soldagemcircunferencial, com o uso de viradores do tubo, quepossibilita a soldagem sempre na posição plana.

– A soldagem a arco submerso não é aplicável paratodas as ligas; é basicamente utilizada na soldagem deaços carbono, aços de baixa liga, aços inoxidáveis eaplicação de revestimentos.

• Podem ser usados arames sólidos trefilados,normalmente cobreados, exceto parasoldagem de materiais resistentes à corrosão.Também podem ser arames tubulares, fitasTambém podem ser arames tubulares, fitasfornecidas em carretéis ou bobinas.

• Os arames possuem diâmetros que variam de2,4 e 6 mm, que permitem soldagem comelevadas densidades de correntes.

• São mistura de óxidos, minerais eaço ligas. As funções do fluxos são:– Estabilizar o arco;

– Fornecer elementos de liga para ometal de solda;metal de solda;

– Formar a escória.

– A formação de escória protege arco eo metal aquecido da contaminação daatmosfera, minimizando as impurezasdo metal de solda e influenciando oaspecto e formato do cordão de solda.