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Processos Usuais de Soldagem II Flix de Camargo Ferreira Junior abril/2003

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C A P T U L O I I I

O ARCO ELTRICO

1. Caractersticas do arco.O arco eltrico pode ser considerado como um condutor gasoso, que transforma energia eltrica

em calor e usado na soldagem para produzir grande quantidade de calor e por ser de fcil controle por meios eltricos.

A origem do nome arco devida forma assumida pelo mesmo, quando estabelecido entre dois eletrodos colocados na posio horizontal, em funo da corrente ascendente dos gases aquecidos.

Alm de usado como fonte de calor, o arco tambm usado em certos casos, na remoo de xidos da superfcie metlica. Alm disso, o arco influencia sobemaneira o modo de transferncia do metal lquido quando existe deposio, desde o eletrodo at a pea.

O arco eletrico usado em soldagem considerado como uma descarga num meio gasosocondutor e a corrente conduzida atravs do meio, gera calor e luminosidade. Os arcos usados emsoldagem podem ser contnuos, mais frequentemente intermitentes, por causa de interrupescausadas por curtos-circuitos ou descontnuos, influenciados por alternncia do fluxo de corrente ou por fluxo turbulento de gs condutor.

A corrente no arco transferida atravs do plasma, ou seja, o estado em que o gs se encontra ionizado e onde o nmero de eltrons aproximadamente igual ao nmero de ons ( equivale a dizer, um meio eletricamente neutro ) . um meio de alta temperatura, em equilbrio e em evoluopermanente. O nome plasma em grego significa meio.

Para a manuteno do arco eltrico necessrio o cumprimento de algumas condiesparticulares:

- existncia de uma diferena de potencial conveniente entre os eletrodos. - existncia de uma distncia mnima entre os eletrodos.- existncia de uma atmosfera ionizvel.- capacidade de termo-emisso eletrnjica por parte do eletrodo.Inmeros parmetros podem modificar o aspecto do arco: natureza, forma e dimenses do

eletrodo, comprimento do arco, forma e presso do meio envolvente, caracterstica da fonte de corrente e intensidade da corrente eltrica.

2. Descrio dos fenmenos eltricos do arco.

O estudo do arco eltrico atravs de uma lente escura, permite vislumbrar trs reas distintas.- uma zona brilhante no catodo. - uma zona mais brilhante no anodo.- uma coluna gasosa, de alta temperatura, ligando anodo e catodo.O catodo emite eltrons na razo direta da intensidade da corrente. No trajeto, os eltrons se

chocam com molculas, gerando o choque, alta energia, com formao de on, que nada mais so que molculas portadoras de carga.

A maioria dos gases raros ( argnio e hlio ) , N2 e H2 formam ons positivos pela perda de um eltron. Desta maneira, dois eltrons vo em direo ao anodo, enquanto o on positivo retorna ao catodo.

O oxignio por seu lado, pode captar um eltron e haver formao de ons negativos, que caminha em direo ao anodo.

Dessa maneira, so trs os tipos de partculas que se deslocam no interior do arco:- eltrons que saem do catodo e bombardeiam o ando.- ons positivos que vo em direo ao catodo.- ons negativos (como do oxignio), que vo em direo ao anodo.

3. Queda de tenso andica e catdica.

Estudos demonstram a existncia de bruscas quedas de tenso no anodo e no catodo, enquanto que no arco propriamente, h uma variao linear da queda de tenso ( funo da distncia entreeletrodos ) , como se fosse um condutor metlico.

As zonas de queda de tenso antica e catdica tem espessuras de 10 -2 e 10-5 cm,respectivamente. So reas de intensa liberao de calor, diretamente relacionadas com as quedas de


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tenso antica e catdica; essas quedas de tenso, no caso dos arcos usados em soldagem , so pouco influenciadas pelo comprimento do arco ou pela intensidade da corrente.

A emisso eletrnica devida ao forte gradiente de potencial ( campo magntico ) , que existe na superfcie catdica e ao efeito termo-eletrnico ( emisso de eltrons sob efeito do calor ) .

Em certos tipos de eletrodos , tungstnio e carbono, por exemplo, este fenmeno preponderante.

4. Temperatura do arco eltrico

A temperatura do arco eltrico de difcil determinao, mas pode-se afirmar que fica entre 5.000 e 30.000 K, dependendo do tipo de plasma e da intensidade da corrente transportada pelo mesmo.

Quando se trata de eletrodos revestidos, dada a presena de elementos qumicos ionizantes (como sdio e potssio) no revestimento, pode-se dizer que a mxima temperatura atingida da ordem de 6.000 K. No caso de arco estabelecido em atmosfera de gases inertes, as temperaturas podemchegar a 30.000 K e mesmo a 50.000 K em fontes muito potentes.

As medidas de temperatura so feitas atravs da medio da radiao espectral emitida. A figura mostra a ditribuio trmica num arco em atmosfera de argnio, com 200A, estabelecido entre um eletrodo de tungstnio e uma placa de cobre refrigerada a gua.

As perdas de energia no arco variam com o perfil da temperatura e com a condutividade trmica, com a conveco e com a radiao.

A figura mostra as condutividades trmicas de vrios gases a 1 atmosfera de presso. O N2 e o H2 apresentam picos em razo da dissociao e da associao, nas formas molecular e atmica.

5. Radiao

A quantidade de radiao emitida pelo arco funo da massa atmica e da estrutura do gs, da presso e temperatura do mesmo.

A perda de energia por radiao pode chegar a 20% no caso de arco sob argnio, enquanto nos outros processos , dificilmente ultrapassa 10%.

e- 10

s

m

i+

10s

m

Queda de

tenso


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6. Caractersticas eltricas

Igualmente aos condutores eltricos, tambm o arco se comporta como resistncia eltrica. A resistncia inversamente proporcional densidade das cargas transportadas e sua mobilidade, sendo que a impedncia total depende distribuio radial e axial das cargas.

A potncia dissipada no arco expressa como o produto das quedas de tenso pela corrente.

P = I ( Ea + Ec + Ep )

Onde P a potncia expressa em watts, I a corrente em Amperes, Ea a queda de tenso andica , Ec a queda de tenso catdica e Ep a queda de tenso no arco ( ou plasma de arco ) .

Na seco transversal do arco h regies onde ocorrem expanes e contraes e em funo disso , o arco toma a forma do sino ou cone , formas elpticas ou outras configuraes no cilndricas. Os fatores que influenciam as vrias formas do arco podem ser : configurao geomtrica dos terminais ( eletrodos ), foras gravitacionais, foras magnticas e interaes entre o plasma e a pressoambiente. A rea por onde flui a corrente entre os terminais ( anodo e catodo ) tem forte efeito no perfildo arco e no fluxo de energia entre os mesmos ; a densidade de corrente muito importante no tamanho e na forma da zona de fuso e na penetrao do cordo.

7. Influncia dos campos magnticos no arco eltrico

O arco eltrico influenciado por campos magnticos, tanto induzidos como permanentes, que produzem campos de fora que defletem o arco, comumente chamado sopro de arco ; os campos magnticos tambm influenciam a coluna de plasma e a transferncia do metal atravs do arco. O campo magntico pode ser auto- induzido e associado corrente do arco ou ser produzido pormagnetismo residual do metal que est sendo soldado ou por fonte externa.

O efeito dos campos magnticos externos determinado pelas foras de Lorentz , dado pelo produto vetorial entre o campo externo e a corrente. O arco defletido numa curva, que vai da ponta do eletrodo em direo ao metal de base. A deflexo dada pela regra da mo esquerda e pode serentendida como linhas de fluxo que envolvem um condutor, somadas vetorialmente as linhas de campo aplicadas de um lado e anuladas de outro lado. O arco ser defletido na direo do fluxo de menor intensidade.

A deflexo na direo do trabalho resulta num cordo mais largo e menos penetrante, podendo inclusive ser usado na soldagem de chapas de pequenas espessuras . A deflexo na direo contrria ao trabalho melhora a aparncia e reduz as mordeduras quando se usa altas velocidades de soldagem .

A deflexo tambm pode ser causada por eletrodos mltiplos ( arco submerso com 3 eletrodos ) onde se usa o campo eletromagntico vizinho para aumentar a velocidade de soldagem, sem aocorrncia de mordeduras

8. Sopro de arco

Sob dadas condies o arco tem tendncia a fugir do ponto a ser soldado , dificultando a execuo do cordo ; o resultado de distrbios magnticos nas propriedades do arco e decorre de duas condies bsicas :

- a mudana na direo da corrente que entra na pea e se dirige ao ponto de trabalho.-ao arranjo assimtrico nos materiais magnticos em torno do arco ( condio comum quando se

inicia ou finaliza soldas em chapas, em materiais ferromagnticos).Embora o fenmeno no possa ser eliminado , pode ser reduzido .

Nas figuras abaixo so mostrados o sentido da corrente e das linhas de fluxo. As linhas de fluxo esto concentradas no arco e so esparsas em outros pontos da pea. Consequentemente o campo mais forte onde h maior concentrao do fluxo que em outros pontos e pela regra da mo esquerda, a fora tende a se afastar do ponto da conexo eltrica.

sabido que as linhas de fluxo passam mais facilmente no material magntico que no ar. No caso da soldagem em incio ou fim de chapas, o metal de base ter um fluxo maior que o ar, trazendo com isso o desvio do arco .

Baixa tenso de arco resulta em arco mais rgido , que resiste melhor ao sopro magntico que uma alta tenso de arco.


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Na soldagem em CA, o efeito do sopro de arco menos sensvel, em funo da mudana depolaridade, que induz menos correntes parasitas na pea.


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C A P T U L O I V

C R I T R I O S D E E S C O L H A D E F O N T E S D E C O R R E N T E P A R A S O L D A G E M A A R C O

Para que se possa selecionar corretamente uma fonte de corrente a ser utilizada em soldagem a arco, deve-se em primeiro lugar detalhar o processo a ser utilizado e as caractersticas da soldagem .

Definido o processo, o tipo de material a ser soldado, o tipo da corrente a utilizar e a espessura , pode-se ento especificar as caractersticas da fonte de corrente. Da escolha da mquina, outras consideraes devem ser feitas: disponibilidade de carga, necessidades futuras, facilidade demanuteno, consideraes econmicas, porte do equipamento, segurana , nvel de servio dofabricante e padronizao de peas.

- disponibilidade de carga : verificar no ponto de fornecimento de energia eltrica do local de instalao a capacidade do transformador, a fim de conhecer a disponibilidade de carga do mesmo. A mesma observao vlida em grandes empresas que tenham em cada setor circuitos eltricosindependentes, alimentados por transformadores distintos.

- necessidades futuras: os fabricantes de fontes de corrente dispem de mquinas de variadas potncias, bem como mquinas que abrangem vasta faixa de regulagem. As fontes que fornecem corrente dentro de faixas especficas e estreitas, so mais baratas que aquelas que atingem variada gama ; se a mquina a ser adquirida deve trabalhar num nico tipo de junta , pode-se optar pelo tipo mais barato. As grandes mquinas, alm de terem maior custo, tem tambm menor rendimento,principalmente quando trabalham no limite inferior da faixa de regulagem trazendo com isso uma maior despesa com energia eltrica. preciso que se conhea com exatido as necessidades atuais e futuras para o uso do equipamento, de modo que a escolha seja a mais correta possvel .

- facilidade de manuteno: grande parte das vezes , uma mquina que apresenta defeito, pode ser consertada pela equipe de manuteno da empresa. Por esse motivo deve-se comprar mquinas que ofeream facilidade na manuteno , com fcil acesso ao seu interior, simplicidade na montagem e desmontagem . Em caso de defeitos mais complicados interessante contar com a assistncia tcnica do fabricante .

- consideraes econmicas: dada a variedade de fabricantes de equipamentos de soldagem, torna-se corrente encontrar equipamentos similares com grandes diferenas de preos . Tais diferenas podem ser devidas fama do fabricante ou qualidade dos materiais empregados. preciso que as diferenas de preo sejam aparadas de maneira a que se tenha parmetros homogneos quepermitam a real comparao entre os equipamentos .

- porte do equipamento : o porte do equipamento importante devido principalmente mobilidade e ao espao requerido pelo mesmo.Um equipamento que deve ficar em local diferente daquele utilizado em manuteno , exigindo este ltimo maior mobilidade, devendo-se prever sua instalao sobre rodas .

- segurana: os vrios equipamentos oferecidos tem diferentes nveis de segurana , no s a nvel de proteo do operador como a nvel de proteo da prpria mquina . A proteo mquina pode ser obtida atravs da instalao de termo elementos que desligam a mquina quando hsobreaquecimento ou atravs da utilizao de vernizes de revestimento do enrolamento, com maior resistncia s altas temperaturas.

- nvel de servio do fabricante : a escolha da mquina est diretamente relacionada ao nvel de servio oferecido pelo fabricante do equipamento . Tal dado pode ser obtido tanto de experincias vividas pelo prprio usurio, como atravs de consultas a outros utilizadores do mesmo tipo deequipamento. Os pontos importantes que devem ser considerados so os seguintes: presteza noatendimento, qualidade do servio prestado, e rapidez no fornecimento de peas .

- padronizao de peas: os estoques de peas custam dinheiro empresa, razo pela qual devem ser mantidos sempre no nvel mais baixo. Mquinas diferentes daquelas encontradas na linha de produo podem levar existncia de estoques de peas exclusivas para a mquina em questo. Por esse motivo, por vezes prefervel que a mquina a ser adquirida seja da mesma marca e tipo de outras j existentes, facilitando dessa maneira a existncia de estoques mnimos e no caso de falta de peas em estoque permitir a retirada de peas de outra mquinas.


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1. Tipos de fontes

As fontes de corrente utilizadas em soldagem podem fornecer corrente alternada ( CA ) ou corrente contnua ( CC ).

Pode-se obter a energia necessria soldagem , em tenses convenientes para a realizao da operao, por meio de transformadores-retificadores, de moto-geradores ou de moto-alternadores.

No presente, tende-se ao uso generalizado de transformadores em detrimento s maquinas girantes, em funo da maior facilidade de manuteno e da quase no existncia de peas mveis.

Todas as mquinas tem uma curva caracterstica externa. As fontes de corrente utilizadas na soldagem so do tipo corrente constante ou do tipo tenso constante; estas classificaes sodeterminadas pelas caractersticas estticas das fontes e tem influncia fundamental nos processos a que se destinam.

O termo constante no de todo correto, salvo para pequenas faixas de operao. Sob esse aspecto, falar-se em tenso constante mais especfico que corrente constante, conforme ser visto adiante.

As fontes do tipo corrente constante so tambm conhecidas como tenso varivel, vertical,mergulhante ou tombante; as do tipo tenso constante como corrente varivel ou horizontal.

1.1. Fontes de corrente constante

A fonte de corrente constante aquela onde possvel um ajuste na corrente do arco. Tem uma caracterstica externa ( Volt- Ampere ) que proporciona uma queda de tenso relativamente constante com a variao da corrente; a tenso de arco, para uma dada corrente, responsvel pela taxa de fuso do eletrodo (exceo feita ao eletrodo no consumvel, quando a distncia eletrodo pea responsvel pela tenso de arco )

A principal caracterstica desse tipo de fonte que se houver variao no comprimento do arco, por influncia externa, com consequente variao da tenso, a corrente tende a permanecer constante.

As fontes de corrente constante so utilizadas em processos que empregam eletrodos manuais, eletrodos revestidos e eletrodos no consumveis, onde o fator humano provoca variao nocomprimento do arco. Pode-se tambm usar estas fontes em soldagem semi- automtica ouautomtica, quando o comprimento do arco mantido constante por mudana automtica na velocidade de alimentao do eletrodo.

1.2. Fontes de tenso constante

A fonte de tenso constante aquela onde possvel um ajuste na tenso do arco. Tem uma caracterstica externa ( Volt- Ampere ) que proporciona uma tenso de sada relativamente constante; a corrente, para uma dada tenso, responsvel pela taxa de fuso do eletrodo.

Um arco mantido por uma fonte de tenso constante, com a utilizao de eletrodo consumvel e alimentao com velocidade constante, torna-se auto- regulado, ou seja, quando ocorrem variaes no comprimento do arco ou flutuaes de tenso na fonte de energia, h uma tendncia natural ao arco retornar ao seu comprimento original. A corrente de soldagem e a tenso de arco esto semprecorrelacionadas e no caso das fontes de caracterstica horizontal , h uma rpida mudana nocomprimento do arco. Deve-se sempre ter em mente que a tenso de arco proporcional aocomprimento do mesmo.

A variao no comprimento do arco basicamente determinada pela diferena entre avelocidade de fuso do arame e sua velocidade de alimentao. Se o comprimento do arco ( tenso do arco ) varia por qualquer razo, ocorre imediatamente uma variao na corrente para um valor maior ou menor, o que alterar a taxa de fuso, fazendo com que o arco volte ao comprimento inicial.

2.Princpio de funcionamento dos transformadores

Conforme visto em Fontes de Corrente para Soldagem , os transformadores produzem uma mudana na tenso de alimentao para uma tenso de uso.

So mquinas compostas basicamente por um ncleo elaborado em ferro- slico, de grande permeabilidade magntica e dois enrolamentos, primrio e secundrio, em metal condutor. O ncleo passa no interior dos enrolamentos.


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Um condutor eltrico submetido a uma diferena de potencial gera um fluxo de eltrons. Os eltrons ao percorrerem o condutor geram um campo magntico radial, cujo o sentido determinado pela regra de mo direita. Se ao condutor em questo for dada uma forma circular, o campomagntico continua a existir, s que com maior intensidade, pois deixou de ser linear. O campo pode ser mais reforado, se ao invs de uma nica volta, forem feitas inmeras delas, dando-se ao condutor a forma de uma bobina.

Ao se submeter um condutor eltrico a um campo magntico, h o aparecimento de um fluxo de eltrons a percorrer o condutor. O sentido da corrente, tambm nesse caso, determinado pela regra da mo direita. Analogamente ao caso anterior, se o condutor tiver a forma circular, a corrente obtida ser maior. Se ao invs de uma volta, forem feitas inmeras, a corrente ser aumentada .

A continuidade da corrente eltrica, quando gerada por campo magntico, s possvel quando h variao do mesmo ao longo do tempo.

O funcionamento dos transformadores baseia-se em fenmenos eletromagnticos. Oenrolamento primrio ( tambm chamado bobina primria ) conectado rede e percorrido por uma corrente eltrica. Esta corrente eltrica ao percorrer as espiras da bobina primria gera um pontomagntico. Como a rede fornece corrente alternada, o campo magntico gerado no enrolamentoprimrio pulsante, ou seja , passa de nulo a mximo num sentido, retorna a zero e passa a mximo em outro sentido, para a seguir retornar a zero. Com isso, o ncleo tambm passa a ser percorrido por um campo magntico varivel e alternado, produzindo-se uma fora eletromotriz de auto- induo, que se ope variao da corrente.

Pelo fato do circuito magntico ter a forma de um quadro fechado, o fluxo magntico percorre-ocontnuamente e a bobina secundria passa a ser percorrido pelo campo. Este campo magntico induz na bobina secundria uma fora eletromotriz , chamada fora eletromotriz de induo mtua, a partir da qual ser possvel a obteno da corrente eltrica que ser utilizada para a soldagem.

Pode-se dizer de maneira simplificada que um transformador transfere energia eltrica de uma bobina para outra atravs de um campo magntico alternado.

Se todas as linhas do campo magntico gerado no enrolamento primrio alcanassem oenrolamento secundrio, a corrente eltrica obtida no secundrio seria igual quela introduzida no primrio e o transformador teria um rendimento de 100% . Na realidade , uma pequena parte da energiaeltrica introduzida no enrolamento primrio transformada em calor por causa da resistncia eltrica do condutor,sendo o restante transformado em fluxo magntico. Uma parte do fluxo magntico acaba no atingindo o secundrio , por se perder no ambiente, ao que se d o nome de fluxo de disperso ( fenmeno que ser usado nos transformadores de soldagem para fazer variaes na corrente deoperao ). Com isso os transformadores tem um rendimento sempre menor que 100% .

Se o enrolamento primrio tiver 100 espiras e o secundrio 1000 espiras, a tenso induzida no secundrio ser 10 vezes maior que a tenso do primrio. O campo magntico ser produzido pela passagem da corrente durante 100 vezes no primrio; o campo gerado ser conduzido pelo ncleo e recebido pelo secundrio , induzindo uma fora eletromotriz em 1000 espiras , ou seja , uma tenso 10 vezes maior.

As tenses usadas na soldagem so sempre menores que as da rede, razo pela qual os transformadores tem maior nmero de espiras no primrio que no secundrio, provocando umabaixamento na tenso.

As bobinas dos transfornadores de qualidade so sempre feitas em cobre, dada a baixaresistividade desse metal. Para que o volume da mquina no seja exagerado, necessrio que as espiras fiquem to prximas quanto possvel uma das outras e para que as mesmas no sejam curto-cirquitadas, devem ser isolados entre s. Tal isolao poderia ser feita com plstico ( tal qual a isolao dos fios utilizados em instalaes eltricas ). Como este isolamento plstico ocupa um certo volume, recai-se no caso anterior, de excessivo volume do equipamento. A soluo est no uso de vernizes isolantes que , aplicados sobre o fio de cobre, garantem uma isolao adequada com espessurasbastante reduzidas, reduzindo o problema do grande volume da mquina.

3. Caractersticas de trabalho dos transformadores

Todos os condutores metlicos se comportam como resistncias eltricas. O fluxo de eltrons atravs deles provoca aparecimento de calor devido resistncia do metal ( fato ocorrido mesmo no cobre, apesar da sua baixa resistividade eltrica ).

A dissipao da energia funo do quadrado da corrente e da resistncia do metal, de acordo com a frmula P = R . I 2


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Os enrolamentos dos transformadores so calculados de forma a suportar uma determinada corrente mxima , quando a dissipao de calor ser mxima. No clculo dos enrolamentos estprevista tambm a quantidade de calor que pode ser absorvida pela isolao, j que o verniz deisolamento suporta uma temperatura limite antes de entrar em deteriorao ( queima ) .

Um condutor calculado para suportar uma corrente mxima durante um tempo infinito, sob determinadas condies de refrigerao ( por exemplo , em ar atmosfrico ), o que no significa que no possa suportar corrente maior que a mxima durante dado espao de tempo .

Os transformadores de soldagem para serem mais compactos tem, na maior parte das vezes , um ventilador para refrigerao forada.

As fontes de corrente utilizadas em soldagem devem sempre trazer a indicao da corrente mxima que podem fornecer, alm de outro valor de corrente associado a um ciclo de trabalho (tambm conhecido como fator de trabalho ou fator de marcha ou fator de utilizao ).

Ciclo de trabalho: tomando-se um tempo base, o ciclo de trabalho o tempo que o equipamento permanece ligado em relao ao tempo base. Tal fator expresso em porcentagem e expresso pela frmula:

C T = Tf / Tb x 100

onde CT o Ciclo de Trabalho , Tf o tempo de funcionamento e Tp o tempo base .O tempo base definido pelas normas da ABNT e pela normalizao internacional como sendo

de 5 minutos. Portanto para um equipamento que trabalhe 3 minutos, o Ciclo de Trabalho ser de 60%.Entre a corrente fornecida pela fonte e o ciclo de trabalho existe uma relao que dada por :

C1 . ( I1 ) 2 = C2 . ( I2 )

2

onde C 1 o Ciclo de Trabalho a uma Corrente de Trabalho I 1 e C 2 o Ciclo de Trabalho a uma Corrente de Trabalho I 2.

Conhecendo-se pois trs dos quatro ndices acima torna-se possvel determinar o quarto.Exemplificando: se uma fonte de corrente fornece 200 A a um Ciclo de Trabalho de 60% e a corrente mxima fornecida for 280 A, possvel operar nessa corrente com um fator de trabalho de 38,4 %.


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C A P T U L O V

F O N T E S D E C O R R E N T E

1. Generalidades

Na soldagem a arco ( e ENTENDA-SE a soldagem a arco, a soldagem com eletrodo revestido, M IG, TIG e arco submerso ), o mesmo usado como fonte de calor e estabelecido entre um eletrodo ( consumvel ou no ) e a pea a ser soldada.

O estudo do arco e suas propriedades e particularidades, no sero aqui discutidos j tendo sido objeto de estudo.

A corrente necessria soldagem no pode ser obtida diretamente da rde de energia eltrica pblica, ja que as tenses obtidas so bastante elevadas para este tipo de operao.

Se fosse feita uma tentativa de reduzir a tenso da rde para a tenso necessria soldagem ( de 15 a 45 V ), por meio da inserso de resistncias eltricas no circuito, o rendimento seria mnimo, da ordem de 10 a 20%, com grande parte da energia da rde sendo transformado em calor.

por isso que se usa uma fonte especfica de corrente para soldagem a arco, que deve, no entanto satifazer as condies seguintes:

- fornecer entre os plos uma tenso que corresponda s necessidades do arco. - fornecer sob esta tenso, uma corrente que possa ser limitada entre faixas, faixas essas que

so funo do tipo de trabalho ( natureza do metal base, espessura, posio, tipo de junta, atmosfera ou fluxo envolvente, etc.) .

Ter caractersticas estticas e dinmicas que favoream a estabilidade de arco.

2. Classificao

A fontes de corrente so classificadas segundo o tipo de corrente fornecida, alternada ou contnua e conforme sejam estticas ou rotativas.

3. Transformadores.

3.1. PrincpioO transformador constitudo por uma circuito magtico fechado em forma de quadro e de dois

enrolamentos: primrio e segundrio. Cada bobina composta de N1 e N2 espiras.

Se entre os terminais do primrio for aplicada uma tenso alternada U1 , criada uma corrente primria I 1 , que circula na bobina. Esta corrente, induz um campo magntico no ncleo; o campo magntico ao percorrer o circuito magntico ( quadro ), induz no segundrio uma tenso alternada U2 , de modo que: N1 / N2 = U1 / U2

Esta relao exata somente quando o circuito est aberto. Em carga, devido s fugas de fluxo magntico e resistncia interna das bobinas, a frmula sofre alterao. Estas perdas, que emtransformadores industiais no so levadas em conta, so inoportunas em transformadores desoldagem e busca-se reduz-las a zero.

Da mesma forma que para a tenso, existe uma relao entre o nmero de espiras e corrente, tal que: N1 / N2 = I1 / I2


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A relao N1 / N2 chamada relao de transformao do transformador. No transformador real , tenta-se reduzir a corrente em circuito aberto, adotando-se um circuito magntico num s ncleo, sobre o qual esto dispostos concentricamente os enrolamentos primrio e secundrio, sujeitando-os ao mesmo fluxo. Os transformadores desde tipo so de tenso sensivelmente constante e porconsequencia, se U1 constante, U2 tambm o ser, mesmo em carga.

Este sistema faz com que o porte dos equipamentos fique extremamente grande, devido grande massa de ferro e cobre, o que faz com que a preferncia recaia sobre transformadores auto-reguladores, onde a reatncia obtida por uma fuga do fluxo eletromagntico, que conforme variado, faz com que seja produzida uma variao na corrente de soldagem.

Considerando-se o caso em que o circuito de soldagem constitudo por um transformador a tenso constante e uma bobina de defasagem entre a corrente de soldagem e a tenso U0 .

O rendimento do transformador, ou seja, a razo entre a potncia do arco U I e a potncia ativa do secundrio Uo I cos , que igual potncia ativa do primrio, se o transformador perfeito, pode ser escrita como:

= U I / Uo I cos ou seja, cos = U / Uo

Para estes transformadores, as curvas caractersticas U = f ( I ) so arcos de elipse.O rendimento de tais aparelhos de 0,9, mas com os valores usuais de U e U0 , o cos da

ordem de 0,5 a 0,6.Da relao acima deduz-se que :

Uo I = U I /. cos

Uo I a potncia aparente secundria . Sendo o transformador perfeito, esta potncia igual potncia aparente do primrio, podendo-se dizer que: obtm-se a potncia aparente de umtransformador, multiplicando-se a tenso em vazio secundria pela corrente de soldagem.

3.2. Transformadores de tenso constante.

3.2.1. Transformadores de tenso constante associados a uma bobina de reatncia de regulagemcontnua ou descontnua.

Nestes transformadores, a bobina de reatncia com circuito prprio, colocada no circuito de soldagem. A regulagem feita fazendo-se o variar a reatncia pela mudana de tapsdo segundrio de disperso ( Figura 5 ) ou por um ncleo de entreferro varivel ( Figura 6 ).

No primeiro, pouco empregado a corrente de soldagem tanto menor, quanto mais espiras so introduzidas no circuito. No segundo, a corrente de soldagem cai, medida que o ncleo introduzido. Esta ltima, umaregulagem contnua, enquanto a outra por etapas.

U

U R.I

Fase de I

L I


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H certas mquinas em que a bobina de reatncia incorporada ao transformador, de maneira que o mesmo ncleo varia a fuga magntica e a reatncia conforme a figura 7.

3.2.2. Transformadores a tenso constante associados a um transdutor.

Os transdutores ou reatncias saturveis so relativamente simples e possibilitam a variao contnua e precisa de uma corrente alternada, agindo-se sobre uma corrente contnua de pequena intensidade.

O ganho ou fator de amplificao ( relao entre as potncias de sada e de entrada ) depende da montagem e dos materiais construtivos ( permeabilidade magntica ), variando de 50 a 10 000.

O esquema da figura 8, mostra o princpio de um transdutor . As bobinas a e b formam o circuito de utilizao, alimentado por uma fonte de corrente alternada S e esto dispostas sobre os ncleos laterais do circuito magntico de 3 ncleos. Sobre o ncleo central est disposta um bobina C,percorrida por corrente contnua vinda de uma fonte d e regulvel por um reostato e.

Os fluxos induzidos nos ncleos laterais no penetram no ncleo central, enquanto a corrente contnua satura mais ou menos os ncleos laterais e a corrente no circuito de soldagem, varia em funo da corrente contnua de comando.

A corrente contnua fornecida por um pequeno retificador alimentaddo pela rede ou peloprimrio do transformador de soldagem .Apesar de haver um aumento de peso e de preo, o emprego de um transdutor para regular a corrente de soldagem est sendo cada vez mais utilizado, principalmente quando se deseja um comando distncia ( muito importante quando do trabalho em grandes obras ( ocasies em que a mquina deve ficar distante do operador ) .

Fig. 7


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3.2.3. Central de soldagem de corrente alternada

Quando muitos soldadores devem trabalhar contnuamente em espao delimitado, pode sereconomicamente vivel alimentar todos os postos atravs de uma nica fonte de corrente.

Se a corrente alternada, a fonte de corrente constituda por um transformador ( 500 a 2.000 A ) de tenso constante. Este transformador abaixa a tenso da rede para 60 - 70 V e alimenta as caixas de distribuioindividuais, prximas aos postos de soldagem . A distribuio em tenso constante necessria para que os equipamentos vizinhos no sejam perturbados.

A regulagem da corrente de soldagem feita por cada soldador atravs de uma reatnciavarivel, conforme figura 9.

3.3. Transformadores auto-reguladores

Nestes transformadores os enrolamentos primrio e secundrio no so ajustados. Em vazio, as linhas magnticas do campo criado pelo circuito primrio, induzem no secundrio a tenso em vazio. Em carga, uma parte do fluxo perdida por disperso; agindo-se sobre essa disperso possvel regular a tenso secundria e consequentemente a corrente de soldagem.

Vrias so as maneiras de se agir sobre a disperso do fluxo magntico:

3.3.1. Transformadores auto-reguladores com bobina de disperso regulvel por taps.

Uma bobina montada no mesmo circuito magntico do transformador, sendo a bobinapercorrida pela corrente secundria ( muito raramente pela primria ) .

O caso mais frequente o da figura 10, onde os enrolamentos primrio e secundrio ( P e S1 ) so concntricos e ajustados sobre o mesmo ncleo. Em srie com o secunrio, uma bobina S2 disposta sobre o outro ncleo do circuito magntico e a conexo entre S1 e S2 feita por uma barra de ligao de bornes.


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Com o circuito aberto, a bobina S2 no atravessada por qualquer corrente e o fluxo magntico passa pelo ncleo sem qualquer alterao ( linha tracejada ) . Em carga, S2 induz no ncleo um fluxo magntico de sentido inverso ao fluxo principal, desviando-o e obrigando-o a se dispersar, em parte , no ar. S2 tambm chamada bobina de disperso.

Para qualquer posio da barra, o nmero total de espiras secundrios no circuito sempre o mesmo. Deduz-se que a tenso em vazio U0 constante para qualquer regulagem e que a famlia de curvas estticas tem o aspecto da figura 11.

Se os bornes forem dispostos como na figura 12, a cada regulagem corresponde um certonmero de espiras secundrias e consequentemente, uma diferente tenso em vazio U0 ( obtendo-se as curvas caractersticas da figura 13 ) .

possvel ainda, combinar as duas disposies, de modo a que sejam obtidas as caractersticas da figura 14.

Pode-se fazer uma variao dos dispositivos acima, como na figura 15, onde o enrolamento primrio seccionado em duas bobinas dispostas sobre ncleos distinto. A conexo entre os primrios feita por taps, de modo a que o nmero de espiras do primrio seja constante. endo a corrente primria, menor intensidade que a secundria , h a vantagem do comando por taps se dar noprimrio do transformador.A tenso, no entanto, mais elevada, o que pode trazer riscos de choque eltrico.

3.3.2. Transformadores com bobina de disperso exterior

Os enrolamentos primrio e secundrio esto dispostos sobre dois ncleos diferentes; a bobina de disperso ligada em srie com o secundrio e externa aos dois enrolamentos. A regulagem feita por taps no secundrio ( figura 16 ).

3.3.3. Transformadores com bobinas mveis deslizantes


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A variao da distncia entre os enrolamentos primrio e secundrio, modifica a disperso do circuito magntico e quanto mais prximas as bobinas, maior ser a corrente de soldagem. Nesta montagem possvel uma variao contnua na corrente de soldagem .

A figura 17 um esquema desta disposio e dependendo do construtor, a bobina mvel tanto pode ser primria como secundria. Em qualquer caso a mquina volumosa , o que dificulta sua movimentao .

3.4. Transformadores de solda com fuga magntica

3.4.1. Transformadores com shunt magntico fixo e bobina de disperso

Bastante parecidos com os transformadores de tenso constante, possuem um nico primrio, um secundrio normal colocado no mesmo ncleo que o primrio e um secundrio de disperso. Os dois secundrios so divididos em enrolamentos parciais em taps ( 4 taps na figura 18 ). Usando-seas sadas e e E , somente o secundrio normal funciona. Como est disposto sobre o mesmo ncleo que o primrio, as fugas magnticas so baixas, a tenso em vazio mnima e a corrente de soldagem mxima . Usando-se a e A , somente o secundrio de disperso fica em servio e a corrente de soldagem tem um valor mnimo . O uso dos taps intermedirios permite variar a corrente entre esses limites.

O nmero de espiras entre dois taps no necessariamente igual esquerda e direita , de modo que as duas combinaes podem corresponder tenses em vazios diferentes.

3.4.2. Transformadores com shunt magntico mvel


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Os enrolamentos primrio e secundrio sio dispostos sobre dois ncleos A e B no circuito magntico, com prolongamento C e D , conforme figura 19.

O primrio composto por duas bobinas E e F, que envolvem o ncleo A . No mesmo ncleo colocado um enrolamento secundrio, chamado conjugado, enquanto no ncleo B colocado um outro enrolamento secundrio chamado no conjugado. Cada um destes enrolamentos constitudo por 3 taps, o que possibilita a ligao de 3 faixas de corrente de soldagem ( as conexes so feitas de tal maneira que a soma das espiras seja sempre a mesma, para que a tenso em vazio obtida seja sempre a mesma ).

Dessa maneira possvel, atravs do deslocamento do ncleo mvel J, uma variao contnua da corrente de soldagem, sendo a corrente tanto menor, quanto mais prximo J estiver de I .

As caractersticas externas obtidas so aquelas mostradas na figura 20.

3.4.3. Transformador monofsico com shuntmagntico e entreferro varivel

Uma maneira eficaz de criar fugas magnticas num circuito magntico, consiste em introduzir no circuito um entreferro, que pela maior ou menor aproximao do ncleo, pode reduzir ou anular o campo magntico.

um processo muito usado, havendo diversas maneiras construtivas, sempre com bomrendimento da mquina e sem vibrao das partes mveis.

O esquema abaixo representa o clssico transformador de ncleo retangular. Na figura 21, o ncleo superior tem forma de V , que ao ter sua altura variada, faz variar a quantidade de fugamagntica, chegando mesmo a anul-la . Na figura 22, o ncleo tem movimento vertical, aumentando ou diminuindo o entreferro.

Outro tipo construtivo mostrado na figura 23, onde os enrolamentos primrio e secundrioesto dispostos sobre dois ncleos distintos de um circuito retangular. Entre os enrolamentos h duas barras que criam um fluxo de disperso; um comando por parafuso a duplo passo ( direita e esquerda ) aproxima ou afasta as barras do circuito magntico principal. Quanto mais prximas esto as barras, menor a corrente de soldagem e quanto mais afastadas , maior o fluxo no secundrio ( j que o fluxo atravessa as barras ) e maior a corrente de soldagem.

3.4.4. Transformador de relutncia varivel

Fig.23

Fig.21

Fig.22


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O transformador representado pela figura 24 possui um circuito magntico particular: o ncleo central composto por dois cilindros com fedas. Ambos so solidrios entre s e podem girar em ngulos de 0 a 90 . No caso do esquema b, a relutncia mxima, assim como a corrente. Se as fendas so paralelas ao fluxo, a relutncia, e consequentememte a corrente mnima .

3.5. Fonte de corrente monofsica alimentada em trifsico

So subdivididas em transformadores rotativos trimonofsicos e conversores de frequncia .

3.5.1. Transformadores rotativos trimonofsicos

Estes aparelhos no so mais utilizados. So compostos por um motor assncrono, cujo estator tem um enrolamento monofsico que alimenta o circuito de soldagem , enquanto o rotor equilibra as trs fases ( tanto em vazio, como em carga ) .

3.5.2. Conversores de frequncia

Os conversores de frequncia so formados por um alternador a estator trifsico excitado pela rede e que produz um campo girante em sentido inverso ao do rotor monofsico, nos polos do qual retirada a corrente de soldagem de mdia frequncia ( de 150 a 450 Hz ) . O alternador tocado por um motor assncrono trifsico, alimentado pela rede.O controle da corrente feito por uma bobina de reatncia a ncleo mvel, conforme descrito no tem 3.2.1.

4. Geradores de corrente contnua

4.1. Princpio de funcionamento

Um gerador usado em soldagem composto por:- 2 ou 4 polos indutores.- polos auxiliares.- induzido com coletor e escovas fixas ou mveis.O induzido de um gerador composto por um grande nmero de espiras enroladas em torno de

um cilindro de chapas folhadas, sendo que cada espira forma um setor. Os condutores ativos dos setores esto dispostos em ranhuras longitidinais e localizadas na periferia do induzido.

O funcionamento do gerador pode ser entendido relacionando-o a um dos setores.


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Os condutores ativos aa e ss estando sujeitos ao dos polos NS, so percorridos por uma corrente i , cujo sentido tal, que as foras eletromagnticas f e f formam um momento oposto ao sentido do movimento. Quando o setor assume a posio pontilhada, envolve o fluxo mximo; omovimento antagnico nulo, bem como a fora eletromotriz gerada.

A fora eletromotriz obtida nos pontos a e s alternada; para que seja unidirecional, os setoresso montados em srie, de modo que o fim de um s , seja ligado a uma lmina do coletor e ao condutor a do setor seguinte. Obtm-se desta forma, um circuito fechado, onde as foras eletromotrizes seopem e precisamente nesses pontos que so colocadas as escovas sobre o coletor, para que colham a fora eletromotriz mxima. o que se chama de linha neutra, quando o gerador trabalha em vazio.

Quando duas lminas sucessivas do coletor passam sob as escovas, uma espira curto-circuitada e diz-se estar em comutao . Se o gerador fornece corrente, o sentido da circulao da mesma se inverte na espira que est em comutao. Como a indutncia elevada, h a criao de uma fora eletromotriz de auto-induo, chamada de retorno, tendendo a prolongar o sentido da corrente preexistente na espira, antes da comutao e cujo efeito seria o de provocar um centelhamento, que as destruiria.

Se forem representados em corte as sees das espiras ( figura abaixo ) quando o gerador fornece corrente e o induzido gira no sentido da flecha, nota-se que os condutores da metade direita (+) so percorridos por correntes que se afastam ( para dentro do papel ), enquanto as da esquerda (-) se aproximam ( saem do papel ). Estas correntes induzem na armadura do induzido e nas massas polares vizinhas, dois fluxos magnticos o e g cujas linhas de fora escoam no sentido indicado na figura esquerda abaixo.

5. Retificadores de corrente com clulas secas

5.1. Princpio de funcionamento

Os retificadores de correntes usados em transformadores de soldagem so feitos comsemicondutores de selnio ou silcio.

Os retificadores de selnio, no mais utilizados pela indstria, so feitos com uma placa metlica ( ao, alumnio, cobre, lato ) sobre a qual depositada, por metalizao, uma camada de selnio extra puro, com adies de iodetos ou brometos , recoberta por uma camada de xido de selnio que forma a camada de reteno. O contato eltrico obtido com um metal de baixo ponto de fuso e por outra placa, que faz o papel de segundo eletrodo. A corrente eltrica passa facilmente da primeira para a segunda placa, mais pelo fato da resistncia eltrica no sentido inverso ser bastante elevada, no h passagem de corrente. Como no sentido no condutor de corrente aparece uma grande tenso, chamada de tenso inversa, usa-se um empilhamento de trs elementos em srie.


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Os retificadores em silcio so constitudos por uma pastilha retirada de um monocristal extra-purodopado com certos traos de fsforo. A camada de reteno constituda por uma pelcula formada por um euttico Al - Si, sendo a pastilha brasada num bloco de lato. Os retificadores em silcio podem suportar tenses inversas muito elevadas ( da ordem de algumas centenas de volts ).

Os retificadores so montados em paralelo e dimensionados de acordo com a corrente que devem suportar, de tal modo que a temperatura de dano ao elemento no seja atingida, mesmo sob severas condies de trabalho.

As densidades de corrente nos retificadores de silcio so da ordem de 120A / cm2 e tem temperatura limite de trabalho ao redor de 150 a 175C .

Para que se possa retificar uma corrente monofsica alternada, deve-se montar 4 diodos em ponte ; se a corrente trifsica monta-se 6 diodos dispostos em ponte de Graetz, que fornece uma taxa de ondulao ( variao instantnea da corrente com relao a corrente mdia ) de 4% .

O rendimento dos retificadores de silcio da ordem de 95% .


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5.2. Transformador de soldagem com regulagem por reostato no primrio

Para a obteno de caracterstica mergulhante, preciso que se coloque no enrolamentoprimrio ou aps o secundrio do transformador uma reatncia regulvel .

O transformador trifsico ligado rede, com a interposio de um reostato sobre cada enrolamento, que so regulados por cursores montados sobre um mesmo eixo, comandado por um volante. usual o uso de protetores contra sobretenso nos diodos. Este tipo deregulagem sobre o primrio bastante simples, no permitindo porm , que se atinja grande gama de regulagens, sendo usado em mquinas de pequena potncia .

5.3. Transformador - retificador de soldagem com regulagem por transdutor

A fonte de corrente um transformador trifsico, cuja corrente primria alimenta um pequeno retificador A 4 diodos montados em ponte. A corrente retificada ( 6A sob 28V ) permite variar asaturao das 3 bobinas de reatncia instaladas entre o secundrio do transformador e o bloco de retificao .

Uma variao utilizada a incorporao do transdutor ao transformador, fornecendo umacorrente que possibilita um arco calmo sem respingos.

5.4. Centrais de soldagem de corrente retificada

Torna-se por vezes vantajosa a ditribuio da corrente a um grande nmero de postos desoldagem . O uso de corrente contnua, permite este tipo de ligao em funo do rendimento do transformador ser quase constante dentro de vasta faixa de corrente.

Se a corrente superior a 1.500 A os transformadores e retificadores so separados .


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C A P T U L O VI

F S I C A D E S O L D A G E M

Vrios processos de soldagem necessitam de fonte de calor, normalmente de alta densidade de energia, que se desloca sobre a junta, para levar o metal (tanto o de base, como o de adio, sehouver) fuso.

A potncia transferida a razo entre a energia e um dado intervalo de tempo, normalmente expresso em watts, enquanto a densidade de energia a relao entre a potncia e a rea da pea efetivamente atingida pelo calor, expressa em watt/cm2 .

O significado da densidade de energia importante nos processos de soldagem e a tendncia o desenvolvimento dos processos ditos de alta densidade de energia, como plasma, laser ebombardeamento eletrnico.

A transferncia de energia do arco para a pea um fenmeno complexo e a densidade de energia nos vrios processos no pode ser expressa por um nmero preciso, em funo da dificuldade de definio exata da rea de contato entre o arco e a pea; apesar dessa dificuldade, o conceito de densidade de energia importante na compreenso e na comparao entre as fontes de calor.

Pode-se analisar a transferncia do calor de um arco para uma pea, como sendo composta por dois processos de transferncia uma do calor transferido do arco superfcie da pea e outra, da conduo na prpria pea, da parte mais quente para a mais fria.

Os processos de grande densidade aquecem e fundem rapidamente o ponto focalizado, sem que haja tempo do calor fluir pela pea, enquanto por outro lado os processos de baixa densidade transferem grandes quantidades de calor pea antes de haver fuso. Ou seja, a eficcia da fonte de calor depende das densidades de energia da fonte.

O conceito de calor injetado na pea (heat input) fundamental para o entendimento de como a fonte de calor afeta o material que est sendo soldado; o calo = r injetado na pea a quantidade de energia introduzida por unidade de comprimento, expressa em Joules por milmetro. A energia injetada dada pela relao entre a potncia ( produto da tenso em volts e da corrente em amperes ) expressa em watts e a velocidade de deslocamento da fonte de energia em mm / s.

A energia injetada na pea ento: E = U . I / v ( 1 )

Se h necessidade da determinao exata do calor no material, pode-se usar a relao:

Etil =f. U . I / v (2)

onde f a eficincia da transferncia de calor (calor transferido para a pea dividido pelo calor gerado pela fonte).Nos processos com eletrodos consumveis f sempre maior que 0,8 e muitas vezes prximo a 1,0.

A energia gerada na fonte deve fundir o metal e a quantidade de energia necessria fuso dada pelo tamanho e configurao da junta, pelo nmero de passes e pelo processo de soldagem. Por razes metalrgicas prefervel o uso da mnima energia, objetivo atingido pelo uso de fontes com elevada densidade de energia.

A eficincia da fuso uma frao da energia til da fonte usada para fundir o metal. A figura abaixo mostra esquematicamente trs reas caractersticas de um cordo:

Am = rea fundida do metal de baseAa = rea do metal adicionado (metal de adio)A2 = rea da Zona Afetada Termicamente (ZAT)


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A seco do metal soldado A = A + A e se no houver metal de adio A = AH tambm uma quantidade de calor terica Q, necessria para fundir um dado volume de metal

(a partir da temperatura ambiente a quantidade de calor Q e funo das propriedades do metal (ou liga) e determinada pelos calores latente e sensvel do metal, ou seja, pelo calor necessrio para lev-lo da temperatura ambiente at a de fuso e pelo calor necessrio para levar o metal de slido a lquido.

O calor Q (J/mm3) dado aproximadamente pela relao: Q = (TF + 273)

2 / 300.000 (3)onde TF a temperatura de fuso depnede do metal em C.

A eficincia de fuso de fuso f2 num passe, determinada pela rea fundidda e pelo calor injetado. f2 o mnimo calor necessrio para a fuso, dividido pela energia til.

f2 = Q . A / E (4) f2 = Q . A . v / f1 . P (5) f2 = Q . A . v / f1 . E . I (6)

A eficincia da fuso depende do processo de soldagem, do material, da configurao da junta e da espessura. Quando maior a condutividade trmica do metal a soldar, menor a eficincia de fuso, em razo do grande deslocamento de calor na regio soldada.

Esse efeito ainda maior quando se usa fonte de baixa densidade de energia. Na soldagem do alumnio por chama oxiacetilnica, somente 2% do calor injetado na pea usado para a fuso, sendo o resto dissipado na pea, razo pela qual no se d preferncia aos processos de baixa densidade de energia na soldagem deste metal.

Por outro lado, os processos de elevada densidade de energia, como bombardeamentoeletrnico e laser, tem eficincia de quase 100%, havendo a fuso localizada antes do incio do fluxo de calor. As mximas densidades de energia so da ordem de 10kw/mm2 ; as densidades maiores, apesar de possveis, levam o metal fuso e ebulio, ocorrendo uma ao de eroso ou de corte. Em funo disso, o laser e o bombardeamento eletrnico so tembm usados em operaes de furao e de corte.

A soldagem ao arco submerso bastante eficiente como fonte de calor. A elevada densidade de energia e a eficincia de fuso so maiores que em outros processos que fazem uso de arco aberto.

A substituio na equao (6) de E , da equao (2) , fornee uma relao entre a seo de metal depositado e a energia injetada na pea:

A = f2 . E / Q (7) A = f1 . f2 . E / Q (8)Em qualquer processo de soldagem, a eficincia da transferncia de calor f 1 e de fuso f2 no

variam grandemente com a mudana de variveis especficas de soldagem, como velocidade, tenso de arco ou corrente, o que significa que a seo de um passe simples proporcional energia injetada. Quando um arco estabelecido sob as seguintes condies:

E = 20 V I = 200 A v = 5 mm / s f1 = 0,9 f2 = 0,3 Q = 10 J / mm3

a rea do passe pode ser estimada pela equao (8):A = 0,9 . 0,3 . 20 . 200 / 5 . 10 = 2l,6 mm2


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C A P T U L O V I I

ELETRODOS PARA SOLDAGEM A ARCO

1. Categorias de eletrodos para soldagem a arco.

So utilizados em soldagem a arco, eletrodos fusveis que constituem o metal de adio ou eletrodos no fusveis, tambm chamados eletrodos refratrios, feitos em geral de carbono, tungstnioou cobre.

Os eletrodos fusveis tem a forma de varetas nuas ou revistidas, utilizadas em soldagem manual ou a forma de fios enrolados em bobinas, usados em soldagem automtica ou semi automtica.

Os fios podem ser constitudos por um arame n ou por um ou vrios elementos metlicos associados ou no a um fluxo, que parte integrante do mesmo.

Sero aqui tratados somente os eletrodos usados em soldagem manual, sendo o arcoestabelecido entre o eletrodo e a pea a soldar.

2. Eletrodos ns

Apesar de certas vantagens ( baixo custo, constante de fuso mais elevada e menordeformao na pea ) os eletrodos ns no so utilizados em soldagem manual.

Isto ocorre em funo do fato que , mesmo em corrente contnua polaridade inversa, o arco de partida difcil, instvel e errtico, sujeito a sopro de arco e com grandes perdas devido aos respingos durante a fuso, mesmo com pequenas correntes.

Os depsitos obtidos so porosos, duros e quebradios, em razo da presen de xidos e nitretos, advindos de reaes entre o metal em fuso e o ar atmosfrico, que tambm provoca uma reduo dos teores de carbono, silcio e mangans .

3. Eletrodos revestidos

O eletrodos revestidos tem uma alma metlica e um revestimento externo consttudo por materiais pulverolentos de composio variada, homogeneizados e aglomerados por um ligante, via de regra silicato de sdio ou potssio. Uma das extremidades no contm revestimento, para possibilitar a pea pelo alicate, enquanto na outra o revestimento termina no final do eletrodo, ficando descoberta a seo transversal, para poder dar origem abertura do arco.

Existem , mais raramente encontrveis , eletrodos com fluxo no seu interior, ou seja eletrodos tubulares.

3.1. Funo do revestimento

O revestimento dos eletrodos desempenha as funes eltricas, metalrgica, mecnica e fsica.A funo eltrica determinada pela adio de elementos que favorecem a abertura e a

estabilidade do arco ( sais de sdio ou potssio, xidos metlicos, carbonatos, etc. ) , j que aumentamo estado de ionizao da atmosfera entre os terminais eltricos.

A funo mecnica dada pelo retardo na fuso do revestimento, o que acaba por criar uma cratera, que melhora a estabilidade do arco, sendo em certos tipos de eletrodos to pronunciada que possibilita o apoio do eletrodo na pea durante a soldagem. A tenso superficial importante pois impede a formao de mordeduras e d bom aspecto visual ao cordo.

A funo metalrgica dada pela escria, que retm o oxidos e permite trocas de elementoscom o metal fundido. a escria que compensa as perdas de silcio e magnsio, alm de poder incorporar ao banho, outros elementos como cromo, mangans ou nquel, na forma de ferro - ligas, sempre atravs do revestimento. Este o motivo que torna possvel a existncia dos chamados eletrodos sintticos, que a partir de uma alma em ao doce permitem depositar elementos de liga para obteno de depsitos ligados ou p de ferro, para aumentar o rendimento dos eletrodos.

graas escolha correta do revestimento que se torna possvel a obteno de eletrodos que fornecem arco estveel para soldagem em posio e cujos depsitos tenham aspecto, composio qumica e caractersticas mecnicas determinadas.


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3.2. Tipos de revestimento

Os revestimentos so classificados de acordo com a composio.a - revestimento oxidante: trata-se de revestimento geralmente espesso, contendo xido de

ferro ( com ou sem xido de mangans ) , xido de silcio, silicatos ( talco, mica, etc. ) . Formam uma escria pesada e compacta, que pode se destacar por si prpria; o cordo tem bom aspecto , apesar da pouca penetrao. Tais eletrodos so usados na soldagem de aos em posio plana, quando se deseja bom aspecto visual. Pelo fato de ser um eletrodo oxidante, h reduo dos teores de Mn e Si prximo junta ; as caractersticas mecnicas so baixas, apesar do cordo no ser frgil .

b - revestimento bsico: o revestimento bsico constitudo por carbonatos ( Ca ou M g ) misturados a desoxidantes e denitrurantes ( ferro-ligas ) e a fundentes que abaixam a temperatura de fuso. Quando perfeitamente secos, fornecem depsitos de baixo teor de hidrognio, com metal de tima qualidade, de fina estrutura e isento de incluses; os alongamentos e resilincias so elevados e a fragilidade baixa. A escria compacta e facilmente destacvel. Para os eletrodos bsicos o teor mximo de hidrognio permissvel de 5 cm2 por 100 gramas de metal depositado. A medida do volume de H2 feita por testes normalizados. H os eletrodos bsicos que fornecem teores ainda mais baixos de hidrognio e so chamados eletrodos baixo hidrognio. O revestimento muitohigroscpico, o que, durante a soldagem provoca porosidades e fissuras no cordo, motivo pelo qual devem ser fornecidos em embalagens estanques e armazenados em locais secos, sendo colocados em estufas antes do uso. No caso de absoro de umidade devem ser colocados em estufa de secagem, em temperaturas ao redor de 300o C para secagem. O arco dos bsicos menos estvel que o de outros tipos de eletrodos, motivo pelo qual so utilizados em corrente contnua polaridade inversa ouem corrente alternada com tenso em vzio de no mnimo 70 V.

c - Revestimento rutlico: os rutlicos tem grande percentual de rotilo ( xido de titnio com 95% de pureza ) ou ilmenita (xido de ferro e titnio ) , elementos de afinagem de estrutura ( ferro-ligas ) e silicatos. A escria pode ser densa e viscosa ou leve e fluida, dependendo da composio. Esses eletrodos possibilitam a soldagem em todas as posies , com cordo de bom aspecto e boas caractersticas mecnicas. De certa maneira, so parecidos com os eletrodos cidos, com risco de sofrerem fragilidade a quente. So usados em corrente contnua polaridade direta ou em corrente alternada, tendo boa estabilidade de arco com baixa tenso em vazio, mesmo em corrente alternada.

d - revestimento cido : o revestimento cido contm xido de ferro , silicatos e ferro-ligas ( ferro-silcio e ferro-mangans ) com a funo de desoxidar e denitrurar o banho. A escria contm grande quantidade de silicatos e xidos ( de ferro e mangans ) . So usados em corrente contnua ou em corrente alternada, e os cordes obtidos, principalmente na soldagem em ngulo em posio, sosujeitos a fissurao quente, o que limita seu uso em aos com teor de carbono mximo de 0,20 % .

e - revestimento celulsico contm grande quantidade de produtos volteis celulsicos , silicatos e ferro-ligas . A combusto dos produtos celulsicos produz um grande volume de gases redutores, queprotegem o banho, para a obteno de metal depositado com boas caractersticas . A escria de baixo volume facilmente destacvel.

3.3. Dimenses dos eletrodos

O eletrodo formado por uma alma em ao e um revestimento exterior, concntrico alma. A tolerncia da concentricidade de 5% com relao ao centro .

Os dimetros comerciais dos eletrodos revestidos so: 1,25 - 1,60 - 2,0 - 2,5 - 3,15 - 4,0 - 5,0 -6,0 - 8,0 - 10,0 milmetros e os comprimentos de 150 - 200 - 350 - 400 milmetros, funo do dimetro dos eletrodos .

Numa das extremidades, no comprimento de 30 mm , os eletrodos so isentos de revestimento para possibilitar a pega pelo porta-eletrodo.

3.4. Eletrodos revestidos especiais

Existem eletrodos para aplicaes especiais, como os eletrodos de alta penetrao e eletrodos de alto rendimento.

a - eletrodos de alta penetrao: so eletrodos, segundo norma internacional, capazes derealizar uma juno entre chapas de espessura 2mm maior que o dobro do dimetro do eletrodo, em


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topo , com espaamento de 0,25 mm ( mximo ), em dois passes um de cada lado da chapa. Estes eletrodos tem revestimento espesso, cido ou rutlico, com grande quantidade de materiais orgnicos , geradores de gases ; a tenso de arco fica entre 40 e 70 V e cresce proporcionalmente ao grau de penetrao. As correntes utilizadas so 50% superiores s indicadas para eletrodos normais de mesmo dimetro e a soldagem geralmente realizada em posio plana. A maioria desses eletrodos trabalhamem corrente alternada, para haver penetrao regular e evitar fenmenos de sopro de arco, que sempre aparecem em altas correntes. Devido ao fato de trabalharem com altas tenses, requerem fontes com tenso em vazio de no mnimo o dobro da tenso de arco. A excessiva diluio torna necessrio o emprego de metais de base de boa soldabilidade.

b - eletrodos de alto rendimento: o rendimento de um eletrodo definido como sendo a relao entre a massa depositada e a massa da alma do eletrodo. Nos eletrodos comuns o rendimento varia de 80 a 98%, podendo ultrapassar 100% e chegar a 200%, quando o revestimento contm p de ferro. So eletrodos de grande massa de revestimento, com excelentes propriedades de conduo de calor e corrente, principalmente em altas temperaturas. Podem ser do tipo cido, rutlico ou bsico. O arco de fcil abertura, tanto em corrente alternada como em corrente contnua e graas cratera profunda, pode ser encostado pea durante a soldagem. A corrente mxima funo do rendimento doeletrodo e pode ser 50% superior dos eletrodos comuns de mesmo dimetro. O banho de fuso tembaixa fluidez, possibilitando a execuo de soldas em posio vertical. Em funo do alto rendimento e da alta corrente, apesar da constante de fuso ser mdia, torna-se possvel a deposio do dobro de material que no caso de eletrodos comuns.

3.5. Marcao e embalagem dos eletrodos revestidos

Os eletrodos so fornecidos em latas ou caixas, com peso determinado e com indicaes sobre dimetro, tipo de corrente e polaridade.

3.6. Funcionamento dos eletrodos revestidos

Os eletrodos revestidos so fabricados para utilizao especfica, mesmo os chamadoseletrodos universais.

Durante o uso, os parmetros a serem levados em considerao so:- dimetro- intensidade da corrente- tenso de arco ( apesar de ser varivel com o comprimento do arco )- tipo de revestimento e espessura- taxa de umidade ( importante no caso dos eletrodos bsicos )A correta escolha dos parmetros acima, possibilita a obteno de cordes sos e econmicos.

3.7. Intensidade da corrente

Cada dimetro de eletrodo tem, segundo cada fabricante, intensidades mnima e mxima de corrente de utilizao.

Abaixo da corrente mnima o arco se torna instvel e no h condio de obteno de bons depositos, enquanto que acima da corrente mxima o arco sibilante, com grandes perdas por respingos; alm disso, h o fato de que com o aquecimento do eletrodo por efeito Joule, haver rico de perda das propriedades do revestimento. A corrente mxima, se ultrapassada, deteriora ascaractersticas mecnicas esperadas do eletrodo. Se, por qualquer razo, no houver indicao da corrente a usar para um dado eletrodo, pode-sedetermin-la a partir da frmula emprica seguinte: I = 50 ( D - 1 )

sendo D o dimetro do eletrodo em mm e I a corrente em Amperes. Variaes de at 30% podem ocorrer, em funo do tipo de revestimento e da posio de soldagem, razo pela qual so necessrios ajustes finos pelo operador.

Pode-se observar que a corrente cresce com o dimetro do eletrodo e consequentemente deduz-se que os eletrodos de maior dimetro operam com menores densidades de corrente que os de menor dimetro. Para um eletrodo de 2,0 mm a densidade de corrente de 16 A// mm2

enquanto que um dimetro de 8,0 mm opera com densidade de corrente de 7 A / mm2 .


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Durante a realizao da solda a corrente depende da regulagem na fonte de corrente e da diferena de potencial entre as extremidades ou seja, do comprimento do arco.

3.8 Tenso de arco

A tenso de arco durante a soldagem varia de acordo com vrios parmetros, sendo que os principais so: comprimento total doarco ( mm ), dimetro do eletrodo ( mm ) , tipo do eletrodo ( alma erevestimento) e intensidade de corrente ( A ).

Os parmetros acima no so independentes, sendo que alguns dependem ainda de outras variveis. A corrente depende do dimetro do eletrodo e o comprimento de arco da profundidade das crateras formadas na poa de fuso e na extremidade do eletrodo, que por sua vez so funo da natureza e espessura do revestimento e da intensidade da corrente.

Para os eletrodos destinados soldagem de ao carbono ou baixa liga pode-se usar a frmula emprica

U = 2 ( D + 9 )

para determinao da tenso de arco correspondente s intensidades mdias de correntecorrespondentes aos dimetros escolhidos, sendo D o dimetro da alma em mm .

3.9. Tenso convencional de arco

A tenso convencional de arco indicada pela normalizao internacional ( ISO ) e expressa pela relao:

U = 20 + 0,04 . I

aplicvel at a corrente de 600 A ( a partir da qual a tenso permanece constante e igual a 44V ) .

3.10. Escolha, ajuste e controle da corrente de soldagem

A intensidade de corrente efetiva para fundir um eletrodo de tipo e dimetro determinado deve ser indicado pelo fabricante e primeira vista, aps o ajuste da fonte para aquela corrente, a solda pode prosseguir naturalmente. Na realidade, para a maioria dos eletrodos existentes, as tenses de arco so interiores tenso convencional. Como consequncia, a corrente ser mais elevada que aquela indicada pela graduao da fonte. A corrente poder ser de 330 A para uma regulagem de 300 A, por exemplo, se a tenso de arco for de 27 V ao invs de 33 V, valor correspondente tenso de arco convencional . Nesse caso, ao se desejar uma corrente de 300 A e sob tenso de 27 V, preciso que a regulagem da fonte esteja em 275 A. A concluso a que se chega que a graduao da fonte de corrente nada mais que um valor indicativa, j que a corrente real depende da tenso de arco, que por sua vez, depende do operador. Se h efetiva interesse no conhecimento da corrente real desoldagem, a mesma deve ser medida ( principalmente quando se deseja utilizar eletrodos de grande penetrao ) . Deve-se ainda ressaltar que as correntes de soldagem so extremamente flutuantes. emfuno do fluxo metlico no interior do arco, razo pela qual, as medidas devem ser feitas comampermetros especiais.

3.11. Conservao dos eletrodos

Todos os tipos de revestimentos de eletrodos so higroscpicos, uns mais que outros. Aumidade pode ser absorvida em funo do grau higromtrica do ar, da diferena de temperaturaexistente entre o ambiente de armazenagem e o meio externo e da natureza do revestimento,traduzindo-se tais fatores na quantidade de gua retida por cada revestimento.

Dependendo do tipo de revestimento, as variaes do grau de umidade, podero ser mais ou menos importantes. As regras a serem observadas so as seguintes:

a - revestimento oxidantes, cidos e rutlicos: mant-los conservados em armrios estanques, para evitar a absoro da umidade do ar atmosfrico.

b - revestimentos bsicos: pelo fato de serem eletrodos que fornecem material depositado de elevada qualidade, com baixo teor de hidrognio, torna-se necessrio que possuam baixo grau de


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umidade. Se deixados expostos ao ar, a umidade absorvida se recombina com os elementos do revestimento, tornando-os imprprios para o consumo, o que se traduz pelo aparecimento deporosidades, que causaro um cordo sujeito a fissurao. Os eletrodos logo aps fabricao socolocados em latas estanques; por isso, logo aps a abertura da embalagem, devem ser mantidos em locais estanques, de modo a no haver absoro da umidade do ar. No caso de contato, deve-seproceder estufagem dos eletrodos em temperaturas da ordem de 300o C .

c - eletrodos celulsicos e de grande penetrao: so eletrodos com grau de umidadepredeterminado, devendo ser utilizados conforme o estado de fabricao, no se realizando operaes de secagem.

3.l2. Constante de fuso

Quando da fuso de um eletrodo revestido sob uma corrente I ( amperes ) durante um intervalo de tempo T ( minutos ), constata-se que a massa de metal M da alma fundida independe da tenso do arco.

Por outro lado a relao H = M / ( I . T ) pouco influenciada pela corrente, desde que estejam entre os limites fixados para o eletrodo. H expresso em gramas por amperes por minuto e chamado constante de fuso , que vale, para a grande maioria dos eletrodos revestidos, de 0,12 a 0,20 g / A. min .

A independncia da constante de fuso H do comprimento de arco, ou seja, da tenso de arco explicada pelas caractersticas do arco: a energia dissipada na coluna do arco e na pea, no tem qualquer influncia sobre a fuso do eletrodo.No balano energtico da fuso do eletrodo, o termo preponderante a energia liberada naextremidade do mesmo, que proporcional queda de tenso catdica c e andica a e intensidade da corrente. Logo, P proporcional ao produto c.I.T ou a.I.T . O resultado que H proporcional a a ou a c . Sabe-se que as quedas de tenso andica e catdica ( vide Fsica deArco ) no so influenciadas pelo comprimento de arco ou pela intensidade da corrente.

O conhecimento da constante de fuso a nica maneira de se determinar o tempo de fuso deum dado tipo de eletrodo, submetido a uma corrente preestabelecida . a constante de fuso que permite determinar o peso de metal depositado por minuto e que participa do cordo. necessrio que se conhea o rendimento do processo, determinado com certo grau de certeza, quando se trabalha com correntes prximas da especificada em cada eletrodo.

3.13. Fatores que influenciam a constante de fusoSo os seguintes os fatores que influenciam a constante de fuso:a- natureza da corrente e polaridade: para dado tipo de eletrodo, o principal fator de influncia

o modo de ligao do eletrodo e deve-se sempre indicar, para a correta determinao da constante de fuso, o tipo de corrente e a polaridade.

b- temperatura do eletrodo: a constante de fuso cresce com o aumento da temperatura do eletrodo, que varivel do comeo ao fim da fuso, razo pela qual s h sentido em se falar da constante de fuso mdia, aps a fuso completa do eletrodo.

c- dimetro do eletrodo: para cada tipo de eletrodo a constante de fuso crescente com o aumento do dimetro.

d- espessura do revestimento: a constante de fuso decrescente com o aumento da espessura do revestimento. Para os eletrodos de alto rendimento, a espessura do revestimento grande e a constante de fuso baixa .

e- tipo do revestimento: quando o eletrodo negativo ( catodo ), o tipo de revestimento tem grande influncia sobre a constante de fuso, j que os produtos emissivos tem grande ao sobre o valor da queda de tenso catdica. Os eletrodos cidos tem constante de fuso maior que os eletrodos rutlicos, que por sua vez tem maiores constantes de fuso que os bsicos.

f- Velocidade de fuso: a velocidade de fuso definida pelo peso de metal depositado num dado intervalo de tempo,normalmente expresso em g / min e dado pela frmula: V[ = R . H . I

onde R o rendimento. Conhecendo-se o valor de V[ com relao a uma dada corrente, possvelconhecer outras velocidades de fuso por proporcionalidade, visto que R proporcional a I .


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C A P T U L O V I I I

CRITRIOS DE ESCOLHA DE ELETRODOS REVESTIDOS

1. Importncia da escolha

As caractersticas metalrgicas, qumicas, eltricas e dimensionais dos eletrodos usados nasoldagem, tem importante papel na obteno da qualidade exigida e no custo final de uma construo soldada.

A construo deve satisfazer vrias exigncias de projeto e de normas, sendo importante a escolha do eletrodo a ser usado. H a tendncia ao uso dos eletrodos aplicaes gerais, que deve ser evitada.

As indicaes dadas a seguir tem o objetivo de facilitar a escolha dos eletrodos que sero usados numa obra e consistem basicamente no conhecimento dos seguintes pontos:

- do tipo do metal depositado , ou seja, do metal obtido na fuso da alma metlica do eletrodo e dos elementos de liga adicionados ao revestimento.

- do tipo do revestimento. - da espessura do revestimento.A escolha do tipo de eletrodo deve ser compatvel com as qualidades exigidas da solda, o que

significa especificar inmeros fatores construtivos, metalrgicos, dimensionais e operatrios.

2. Condies a serem satisfeitas na escolha

2.l. condies de servio e de qualidade

O eletrodo a ser usado deve satisfazer as exigncias de trabalho para a qual a construo tenha sido projetada e construda e que na maior parte das vezes podem ser enumeradas da seguinte maneira:

- boa resistncia esttica e dinmica s solicitaes de servio que podem ser medidas por valores mximas e mnimos de determinadas caractersticas mecnicas como: limite de elasticidade, alongamento a 2% de deformao permanente, dureza, resilincia, limite de fadiga, etc. , medidos na temperatura de servio da construo.

- boa resistncia corroso, igual do metal de base, o que por vezes no pode ser atingida pelo metal de adio, sendo preciso especificar o agente da corroso ( atmosffrica, marinha , produtosqumicos, etc. ) . A determinao da resistncia corroso pode ser feita atravs de ensaiosindicadores da perda de peso por corroso.

- Boa estanqueidade, evitando fugas de lquidos ou gases.- bom aspecto, qualidade ligada forma dos cordes ( cncavos ou convexos ), rugosidade da

superfcie e por vezes at cor, que deve ser igual do metal de base. - mnimo custo final, desde que as condies tcnicas tenham sido satisfeitas.

2.2. Condies metalrgicas

Os componentes metlicos dos eletrodos, da alma e do revestimento, devem ser compatveis com o metal de base, no necessariamente idnticos. Por vezes possvel a execuo de soldas heterognias e pode-se execut-las por vrios motivos:

- perdas de C e Mn ocasionadas por oxidao.- exigncia de obteno de metal depositado de maior ductibilidade que o metal de base para

evitar fissuras ou permitir trabalho de deformao aps a realizao da solda. - deposio de cordes de fundo em solda multipasse, que sero removidos para retomada

pelo reverso do cordo.- inexistncia de eletrodos iguais ao desejado, havendo necessidade de escolha de um tipo

muito prximo ao especificado.


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2.3. Condies construtivas e dimensionais

Os resultados devem ser adaptados ao projeto global da pea, onde as partes constitutivaspodem ter espessuras variveis, maior ou menor rigidez ou formas de juntas irregulares (devido a espaamento irregular ).

necessrio que se leve em conta a sequncia de passes em soldagem de grandesespessuras, bem como as temperaturas interpasse e operaes de martelagem.

2.4. Condies operatrias

A escolha de um eletrodo deve ser feita de acordo com os equipamentos disponveis: fonte de corrente ( considerando-se as curvas caractersticas externas ) , dispositivos de regulagem, dispositivos de montagem, estufa de secagem de eletrodos, instalaes de pr e ps aquecimento etc. Se h posicionadores disponveis, a soldagem pode ser na posio plana. A falta de posicionadores implicar na escolha de eletrodos que sejam usados em posio; alguns eletrodos ( grande penetrao ) exigem fontes com maiores correntes e tenses em vazio.

Entre outros fatores operatrios, pode-se citar tambm:- a existncia de soldadores no qualificados, que pode implicar na interdio do uso de certos

tipos de eletrodos.- as condies fsicas de trabalho, como as diferenas existentes na soldagem no interior das

fbricas ou no campo.

3. Influncia da composio dos eletrodos e dos revestimentos.

3.1. Alma

Exceto em alguns eletrodos de alto rendimento, a alma responsvel pela maior parte do metal fundido usado para o cordo, sendo a sua compatibilidade com o metal de base fundamental para as boas caractersticas esperadas da solda.

3.2. Revestimento

As seguintes consideraes devem ser feitas com relao ao comportamento dos revestimentos:- a transferncia do metal fundido no arco feita na forma de finas gotas se o eletrodo tem

revestimento rutlico, cido ou oxidante e por gotas mdias e grossas em revestimentos bsico ecelulsico.

- a formao da escria, sua densidade, viscosidade, volume e aderncia aps resfriamento; a escria dos eletrodos rutilcos de espessura mdia, permitindo soldagem em todas as posies,inclusive em vertical descendente. A dos eletrodos cidos tamm mdia, mas a soldagem em posio mais difcil . Ambas so facilmente destacveis . A escria dos eletrodos bsicos espessa, permitindo a soldagem em todas as posies enquanto que o revestimento celulsico fornece poucaescria, de solidificao rpida, sendo de fcil eliminao .

- a penetrao profunda para os celulsicos, mdia para os bsicos e rutlicos e pequena para os oxidantes e cidos.

- a tendncia a encher grandes espaamentos muito boa para os celulsicos e rutlicos de grande espessura, boa para os bsicos rutlicos de mdia espeessura, baixa para os cidos e muito ruim para os oxidantes.

- a tendncia fissurao ( para os mesmos teores de C, P e S do metal de base ) em ordemdecrescente : oxidante, cido, rutlico, celulsico e bsico . Os eletrodos cidos apesar da pequena tendncia fissurao, somente so usados em chapas de ao de baixo teor de C.

- o bom aspecto do cordo obtido com eletrodos oxidantes, onde a concordncia excelente e as estrias finas; o revestimento bsico, fornece cordo plano com estrias regulares; o rutlico, cordes ligeiramente convexos, com estrias finas e os celulsico e bsico com cordes ainda mais convexos e estrias menos regulares.

- a tcnica operatria com eletrodos oxidantes bastante fcil, mas permite somente soldagemem ngulo, enquanto os cidos so usados em posio plana ou em ngulo se o revestimento espesso. Pelo fato de ter uma quantidade reduzida de escria, os celulsicos so facilmente operados,


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apesar da grande quantidade de fumos. O revestimento bsico exige habilidade do operador,principalmente na abertura do arco e no final do cordo, alm da exigncia de estar isento de umidade.

- a aplicao de certos revestimentos ( cidos e oxidantes ) exigem juntas muito bempreparadas , enquanto os outros so menos sensveis a estes fatores. Os revestimentos rutlicos so muito apreciados em funo do seu emprego universal , dando bons resultados em soldagem dechapas finas ou de difcil soldabilidade. Os eletrodos de revestimento cido no so usados nos casos citados acima, enquanto os oxidantes devem ser preferidos em aos com baixo teor de C. Orevestimento celulsico usado na soldagem em posio e nos passes de raiz, quando da unio de tubulaes. O revestimento bsico por sua vez, fornece excelentes resultados, principalmente emgrandes espessuras ou em construes rgidas, principalmente em aos com elevado teor em C.

4. Influncia da espessura do revestimento

A espessura do revestimento sempre determinada pelo fabricante do eletrodo, em funo das condies de uso e do tipos de metal a ser depositado.

Alguns eletrodos devem ter, obrigatoriamente, revestimento espesso, como os de altapenetrao e os alto rendimento, sendo na maior parte das vezes, imprprios para soldagem emposio. Para soldagem em posio plana, foram criados os eletrodos ditos ( de contato ), com revestimento espesso, que permite ao operador fazer o apoio do eletrodo sobre as bordas da junta, mantendo o comprimento do arco, curto e constante.

De modo gerral , os eletrodos celulsicos tem pequena espessura de revestimento, os rutlicos espessura mdia e os bsicos e cidos, espessura intermediria entre mdia e grande. Como regra, pode-se dizer que o revestimento de pequena espessura aquele cujo dimetro total do eletrodo no ultrapassa 20% do dimetro da alma; os mdios de 20 a 45% e os espessos acima de 45%.

5.Verificao da qualidade dos eletrodos

As sociedades classificadoras ( Lloyds, BV ) exigem a utilizaco de eletrodos homologados, compreendendo ensaios qumicos e mecnicos do metal depositado ( tenso de ruptura, resilincia a 20C, 0C e -20C ).

6. Defeito dos eletrodos revestidos

6.1. AlmaA composio das varetas deve ser constante e o dimetro regular, sendo a tolerncia no

dimetro de +3% , com 0,1 mm mximo.

6.2. Revestimento

Os defeitos mais comuns do revestimento so:- composio irregular de um eletrodo ou de todo um lote, que se manifestam na variao das

propriedades mecnicas em vrias partes do cordo.- presena de rachaduras devidas secagem mal feita, obrigando a um descarte dos eletrodos.- excentricidade da alma em relao ao revestimento, que provoca fuso desigual do

revestimento, facilitando o aparecimento de incluso de escria no metal depositado.- espessura varivel ao longo do eletrodo, que a exemplo da composio irregular, provoca

variao das propriedades mecnicas do cordo.- porosidade ou excesso de umidade, que provoca o aparecimento de porosidades ou fissuras

no cordo.

7. Verificao da velocidade de fuso

A velocidade de fuso importante em funo do custo do metro de solda executado. A medida feita com o uso de uma mquina de fuso automtica, que mantm o comprimento do arco e a velocidade de avano constantes.

o peso do metal depositado feito por variao de massa da chapa aps eliminao derespingos, sendo esta massa relacionada ao tempo.


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C A P T U L O IX

P R E P A R O D E J U N T A S

1. Objetivo da preparao

As juntas so preparadas para facilitar a execuo da soldagem , com boas condies de qualidade e de boa penetrao.

Os principais fatores que influenciam a escolha do modo de preparao so:a- o processo de soldagem utilizado.b- a posio de soldagem e o eventual acesso aos dois lados da junta.c- a espessura do metal, o nmero de passes e o tipo de ligao.d- o grau de penetrao da solda.e- a possibilidade de previnir deformaes durante a soldagem.f- a natureza do metal de base.g- a economia decorrente do preparo e a quantidade de metal depositado.Sero descritos os preparos mais comuns utilizados na soldagem de aos ao carbono.

2. Soldagem em chapas de topo em posio plana ( fig. 3 )

Esse tipo de preparo possibilita soldagens economicas, com pequenas deformaes. Seexecutada sem retomada pelo reverso, pode apresentar falta de penetrao, razo pela qual deve ser evitada se for prevista a existncia de trao na raiz.

A abertura sempre funo da espessura da chapa a ser soldada.

Modo de soldagem Espessura AberturaSolda de um lado s - posio plana 1,5 a 2,0 mm ( 0,25 a 0,3 ).e mmSolda dos dois lados posio plana 2,5 a 5,0 mm ( 0 a 0,5 ).e mmSolda dos dois lados posio plana 5,0 a 6,5 mm ( 0,5 a 1,5 ).e mmSolda dos dois lados horizontal e vertical 2,5 a 5,0 mm

Se for prevista uma escarfagem , com retomada pelo reverso, pode-se aumentar o valor de at 8 mm ou o espaamento, em funo da forma e da profundidade da goivagem .

4. Bordos retos com retomada pelo reverso ( fig. 4 a, b, c )

O emprego de suportes ou mata- juntas possibilita excelentes penetraes , quando no possvel a retomada pelo reverso do cordo, podendo por vezes tornar-se interessante a utilizao de reforos para impedir a deformao . Em tais casos, os mata-juntas so ditos perenes, devendo para tanto, ser ajustado com cuidado. O emprego de suportes em cobre, no permanentes , possibilita a obteno de cordes de boa penetrao e aparncia . Em soldagem de arcos no entanto, deve-sepreferir o uso de suportes em ao para evitar risco de contaminao, com consequente aparecimento de fissuras no metal fundido, caso o cobre fosse atacado pelo arco.

Antes porm , de utilizar um suporte em ao necessrio ter-se em conta os riscos de corrosoe concentrao de tenses na raiz.

5. Prepero de bordas chanfrados

5.1. Chanfros em V ( fig. 5, 6 e 7 )

O chanfro em V utilizado quando se deseja uma solda de topo com penetrao completa, quando a soldagem realizada de um s lado da chapa. um chanfro usado em limites superiores aos de bordos retos e inferior a 20 mm . Em espessuras maiores, principalmente se desejado efeito de dobramento e dado o grande volume de metal depositado e o elevado nmero de passes, deve-sedar preferncia aos chanfros em X .


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Um chanfro em V determinado por:a - ngulo de abertura, que funo do processo de soldagem, da posio de soldagem e da

possibilidade de retomada pelo reverso.b - nariz que depende do acesso e do ngulo slido, que igual a ( 90 - / 2 ).c - abertura g que funo do processo, da posio e de .Se aumentado ( fechando-se o chanfro ) torna-se necessrio aumentar g e diminuir s ,

sendo a falta de penetrao tanto maior, quanto maior for ou s e quanto menor for g .Em mdia podem ser adotados os seguintes parmetros:

Emprego ngulo Nariz ( mm ) Abertura ( mm )Todas as posies 60 1,5 ( 0 a 3 ) 1 a 2Sobrecabea 70 1,5 1,5Horizontal chapa superior

- chapa inferior55

10 a 151,5 a 2,5

01,5 a 2,5

Tubos em posio 75 1,0 a 2,5 0,5 a 1,5

5.2. Chanfros em Y ( fig. 8 a,b,c )

Muito utilizado em soldagem ao arco submerso e com eletrodos de grande penetrao, no usado seno em juntas de ngulo ou em chapas mdias ou espessas , tomando-se habitualmente os seguintes valores :

= 90 e g = 0 a 3 mm = 60 e g = 2 a 3 mm

A espessura depende do fim desejado; o cha

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