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TECNOLOGIA DA SOLDAGEM
FTF – 016Soldagem e Corte Oxicombustível
Prof. MARCIONILO NERI
Soldagem Oxigás
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• Definida AWS: Processos onde o coalescimento é devido ao aquecimento produzido por uma chama, usando ou não metal de adição, com ou sem aplicação de pressão.
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• Desenvolvido em 1895 por Le Châtelier, observou que o acetileno queima com oxigênio produz chama com temperatura de 3000°C.
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• Vantagens do processo:• Baixo custo• Equipamento portátil• Ausência de energia elétrica• Fácil controle da operação
• Desvantagens• Exige soldador hábil• Baixa taxa de deposição• Risco de acidente com os cilindros de
gases.
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Processo de Soldagem Oxigás
Divide-se em dois grandes Grupos:
I) Soldagem Heterogênea
II) Soldagem Homogênea ou Autôgena
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I) Soldagem Heterogênea:
• Este processo utiliza ligas com ponto de fusão inferior ao do metal de base. Neste caso, somente o material de adição é fundido, o material de base é aquecido a temperaturas bem abaixo do seu ponto de fusão.
• O fenômeno que rege este tipo de solda denomina-se absorção.
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Neste tipo de Soldagem podemos destacar:
• Solda branda: utiliza ligas de baixo ponto de fusão, inferior a 400°C, ligas de chumbo-estanho. • Solda Forte: as ligas utilizadas têm ponto de fusão entre 750 e 1100ºC, ligas à base de cobre, cobre-zinco, cobre-prata ou mesmo cobre puro com pó decapante.
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• Solda de Bronze: um processo que utiliza ligas de cobre e zinco .Temperatura de fusão do metal de adição acima de, aproximadamente 400°C. Conhecida também como Brasagem.
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II) Soldagem Homogênea (Autogêna):
•Solda executada por fusão de materiais sem participação de metal de adição.
•Deste processo, procura-se obter, numa linha transversal à solda, a mais perfeita homogeneidade química, física e metalúrgica entre os dois materiais. Podemos aqui destacar:
• Solda por Amolecimento e Pressão• Solda por Fusão
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Soldagem por Amolecimento e Pressão (Caldeamento)
As peças são aquecidas, e as partes que serão soldadas devem chegar a temperatura próxima de seu ponto de fusão. Então são dispostas uma sobre a outra e golpeadas repetidas vezes, com martelo ou marreta, como num processo de forjamento, até que se unam.
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Por Caldeamento na Forja: A mais antiga das soldas homogêneas é o caldeamento na forja.
•Por Caldeamento no Forno: O mesmo princípio anterior, com a diferença de se utilizar um forno à gás, em vez de forja a coque como fonte de calor.
Campo de Aplicação
1. Equipamento para ar condicionado;
2. Equipamento para indústria aeronáutica
3. Equipamento para indústria automobilística;
4. Equipamento para indústria de bebidas;
5. Fabricação de bicicletas;
6. Equipamento para indústria química;
7. Utensílios domésticos em geral;
8. Equipamentos elétricos;
9. Aparelhos eletrodomésticos;
10. Tubulações para gás;
11. Tubulações para gasolina;
12. Maçaricos;
13. Manômetros;
14. Aparelhos térmicos e Termoelétricos;
15. Equipamentos para hospitais;
16. Equipamentos para lavanderia;
17. Sistema de lubrificação;
18. Joalheria e bijuteria;
19. Equipamentos para refinarias de
Petróleo;
20. Objetos para ornamentação;
21. Equipamentos para rádios;
22. Equipamentos fotográficos e
cinematográficos;
23. Indústria de refrigeração;
24. Reguladores em geral;
25. Aparelhos de medição;
26. Instrumental cientifico;
27. Válvulas em geral.12
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Fundamentos do Processo
É o processo que inicia quando há existência dos 3 elementos necessários e básicos que compõe o triângulo da combustão ou triângulo do fogo.
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A Chama
Uma uma reação química entre o oxigênio e um combustível, com o aparecimento de luz e calor . É a região na qual ocorre a combustão.
A combustão ocorre em duas etapas:
• Combustão primária: somente o oxigênio do cilindro participa da reação
• Combustão secundária: reação com participação do ar atmosférico.
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Dardo
Penacho
Chama Oxi-combustível
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• Dependendo da proporção do oxigênio e o gás combustível, podemos obter três tipos diferentes de chama:
Chama Neutra
Chama Carburante
Chama Oxidante
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Tipos de chama
Chama Neutra
•Mistura balanceada e uma queima perfeita
entre o oxigênio e o gás combustível.
• A chama neutra é importante nas
operações de corte, para se obter uma alta
temperatura, sem excesso de nenhum dos
gases.
• Penacho longo e dardo branco brilhante e
arredondado.
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•Soldagem de aços, cobre e suas (exceto
latão), níquel e suas ligas.
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Chama Oxidante
• Penacho azulado ou avermelhado, mais
curto.
• Dardo branco, brilhante pequeno e
ponteagudo.
• Chama mais quente
• Ruído característico
• Usado em aços galvanizados, latão e
bronze.
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Chama Carburante
• Ocorre quanda a chama apresenta um
excesso de gás combustível em relação do
balanço da chama neutra.
• Penacho esverdeado;
• Véu branco circundado o dardo;
• Dardo branco, brilhante e arredondado
• Chama menos quente
• Utilizado nos FoFo, alumínio e chumbo.
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Excesso deCombustível(carburante)
Excesso deOxigênio(oxidante)
Neutra
As chamas são obtidas a medida que se aumenta a vazão de oxigênio;- A chama neutra apresenta ruído característico suave;- A chama oxidante chiado mais estridante. Cor mais azulada.
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Técnicas para execução da soldagem oxi-acetilenica
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Aplicações:
-Baixas velocidade de soldagem em virtude da baixa quantidade de calor gerada comparando com outras fonte de calor;
-Intensidade média da chama oxi-acetilenica 10W/mm2 , comprando com arco elétrico 300W/mm2
-São utilizados quando se exige ótimo controle do calor cedido e da temperatura da peça;- Bom para soldagem de chapas finas e tubos de pequenos diâmetros e operações de brasagem e soldagem de reparo.
Dentre os três tipos de chamas visto até aqui, a oxidante possui a maior temperatura e a carburante a menor.
Temperatura de chamaneutra
0
500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
AcetilenoGLPPropilenoGás Natural
3.1062.8102.8722.770
ºC
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Temperatura da Chama
Sistema Oxicombustível
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EquipamentosMaçaricos
• Instrumento para misturar e controlar a
vazão da mistura na saída do bico;
• Corpo do maçarico possui entradas dos
gases com válvulas de regulagem de vazão;
Maçarico de corte
Maçarico de solda
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Equipamentos
•Roscas diferentes (oxigênio rosca direita e o
combustível rosca esquerda)
• Deve gerar chama estável e manter a
dosagem dos gases da mistura.
• “Engolimento de chama” pode ocorrer: bico
parcialmente obstruído, aquecimento
excessivo ou velocidade de queima maior que
a de saída a combustão será no interior do
bico.
Equipamentos
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Bico do maçarico
• São feitos de ligas com elevada
condutibilidade térmica (ligas de cobre)
• Área do orifício do bico está linearmente
relacionada com a espessura da chapa a ser
soldada.
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Maçarico tipo misturador: maçarico de média pressão. É utilizado nas mesmas pressões de trabalho para o O2 e C2H2
Maçarico tipo injetor: maçarico que utiliza o acetileno em baixa pressão. O O2 em grandes velocidades aspira o acetileno
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Regulador de Pressão
• São utilizados para descomprimir os gases
em alta pressão nos cilindros;
• Baixar pressão dos gás.
• Geralmente constituido por uma válvula de
segurança e dois manômetros
Válvula Corta Chama para Regulador (VPR) - para Oxigênio e Gás Combustível (C2H2 / GLP / GN)
Válvula Corta Chama para Regulador (VPM) - para Oxigênio e Gás Combustível (C2H2 / GLP / GN)
Válvula Corta Chama para Regulador de Posto(VS) - para Oxigênio e Gás Combustível (C2H2 / GLP / GN)
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VÁLVULAS DE SEGURANÇA
• São dispositivos de segurança usados para minimizar
ou evitar acidentes.
• São dois tipos: Retrocesso de chama e contrafluxo
Válvula Seca Corta Chama
Válvula Seca Corta-Chama
Gás C2H2 GLP - GC2 Oxigênio
Conexão Tipo B
9/16" X 18 UNF
Rosca esquerda
Tipo B
9/16" X 18 UNF
Rosca esquerda
Tipo B
9/16" X 18 UNF
Rosca direita
Pressão de abertura(kgf/cm
2)
1,50 4,00 10,00
Vazão máxima (Nm3/h) 9,00 30,00 70,00
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• Cilindro de acetileno
• Gás incolor e inodoro quando puro;
• Obtido industrialmente através da reação do
carboreto de cálcio com a água;
• No estado gasoso é instável;
• Pressão máxima do cilindro 1,5 kg/cm2
• Massa porosa forma pequenas cavidades
(carvão, amianto, sílica, calcário)
• O acetileno é dissolvido até 25 L para
cada L de acetona;
• Possui selo (liga Sn-Cd) que se funde a 80°C.37
Consumíveis para Soldagem
• Cilindro de oxigênio
• Gás presente no ar;
• Obtido a partir da destilação do ar atmosférico;
• Armazenado em cilindros de aço-carbono, pressões
150 a 200 kg/cm2
• Fabricado por forjamento ou estampados.
• Capacidade de 1 a 10 m3;
• Testes hidrostáticos a pressões maiores do que
utilizadas;
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Consumíveis para Soldagem
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• Metal de adição
• Metal de adição
• Limite de resistência utilizado como critério de
classificação das varetas;
• Sistema de classificação:
• Aço carbono: R G XX onde: R= vareta; G = Gás;
XX = limite máximo de resistência a tração (ksi)
•Exemplo: RG45; RG60
• Ferro fundido: R CI-X onde R = vareta; CI = Fofo;
x = faixa de composição química
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• Cobre e suas ligas: RBLL.. – X onde: R= vareta; B = metal de adição para soldagem oxigas ou
brasagem; LL= símbolo do principal elemento químico do
metal de adiçãoX = Indica o grupo do metal de adição.
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•Fluxos
• Fluxos tem a função de remover ou escorificar óxidos
de metais que possuem elevado ponto de fusão;
• Composição quimica varia com o tipo de metal base.
• Cilindro de acetileno
• Evitar choques violentos, pricipalmente nos
reguladores de pressão;
• Não armazenar os cilindros proximo de fontes de
calor;
• Armazenar os cilindros na posição vertical e presos
por correntes;
• Não esvaziar o cilindro completamente para evitar a
saída do vapor da acetona;
• Ter cuidado com vazamentos verificando o estado
das válvulas.44
Segurança na soldagem
Processo de Corte Oxicombustível
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O oxicorte é o processo de separação de metais* que utiliza o princípio da oxidaçao de forma rápida e localizada, devido a ação contínua de um jato de Oxigênio com elevada pureza, agindo sobre um ponto previamente aquecido por uma chama oxi-combustível.
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O oxicorte é uma operação onde o metal, no caso o aço (baixo carbono e baixa liga), é aquecido até 900ºC (coloração avermelhada) por uma chama oxicombustível (chama de pré-aquecimento) , sendo em seguida, aciona-se um jato de oxigênio puro (jato de corte) onde é iniciado o processo de oxidação rápida promovendo a separação do metal. A continuidade deste processo vai gerando um sulco no material, denominado de “sangria”. A diferença entre o posicionamento do jato de corte e a zona de expulsão do óxido fundido (borra), na parte inferior da chapa, denomina-se de “arrasto”.
O oxi-corte é uma operação onde um metal (liga
de ferro) é aquecido à temperatura de ignição ou
queima (abaixo do ponto de fusão) por uma chama oxi-
combustível (chama de pré-aquecimento). A seguir, o
metal é rapidamente oxidado por um jato de oxigênio
(oxigênio de corte).
Operação
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O óxido formado, como também uma pequena região não
oxidada circunvizinha, funde e flui, sendo expelida pela ação
do jato de oxigênio, expondo a este jato mais metal, para a
continuidade da reação.
Operação
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CARACTERÍSTICAS DA CHAMA
VELOCIDADE DE CHAMA
É a velocidade com que a chama se desloca em uma mistura de ar (ou oxigênio) e gás combustível.
Quanto mais reativo for o gás , mais rápida será a sua queima. Este fato obriga à construção de bicos de corte diferentes, em função do gás combustível.
TEMPERATURA DE CHAMA
Variam de acordo com as características de cada gás combustível e da regulagem da mesma.
Em uma determinada chama, a maior temperatura ocorre na ponta do cone interno.
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CONCENTRAÇÃO DE CALOR
Toda chama oxicombustível produz uma determinada quantidade de
calor.
Dependendo do gás combustível, este calor pode distribuir-se
diferentemente nas zonas da chama. Este é um fator importante
para se definir o melhor rendimento entre o calor liberado pela
chama e o calor transferido para a peça.
Apesar de possuírem poder calorífico semelhante, alguns gases
combustíveis apresentam grande diferença na concentração do
calor. Isto irá definir condições particulares, em se tratando de
diferentes espessuras a serem cortadas.51
PROBLEMAS COM A CHAMA NOS MAÇARICOS
DESCOLAMENTO
Este fenômeno ocorre quando a velocidade de saída da mistura oxicombustível é superior a velocidade de queima da mesma. A chama se “descola” do queimador, resultando em uma combustão afastada deste, reduzindo a eficiência do processo.
ENGOLIMENTO DE CHAMA
São sucessivos apagamentos e acendimentos da chama, caracterizados por pequenos estalos.Ocorre quando a chama entra no queimador e é imediatamente empurrada para fora pela velocidade de saída da mistura.
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ENGOLIMENTO DE CHAMA
Pode ser provocada por:
Pelo abafamento da chama na ponta do queimador;Por superaquecimento do mesmo ou por baixa vazão do gás combustível.
RETROCESSO DE CHAMA
Quando a velocidade de saída da mistura for inferior à velocidade de queima, a combustão poderá ocorrer no interior do queimador;
Pode ser percebido a partir de pequenos estalos, ou mesmo
ocorrer subitamente;Pode ocorrer com muita facilidade quando não tivermos um suprimento de gás combustível suficiente para uma determinada capacidade do queimador.
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Treinamento de Produtos Industriais - Módulo 1
Fatores que Influenciam o Corte
50
60
70
80
90
100
Porcentagem de Carbono (%)
Por
cent
agem
da
velo
cida
de d
e co
rte
0.20 0.25 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00
Variaçãoda velocidade de corte x Porcentagem de carbonoAço baixo carbono (SAE 1020)
À medida que o teor de carbono aumenta a velocidade de corte reduz, conforme o gráfico abaixo:
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Fatores que Influenciam o Corte
55
40
60
80
100
120
140
160
Pureza do Oxigênio (%)
Vel
ocid
ade
de c
orte
(%)
100 99.8 99.7 99.5 99.4 99.3 99.1 98.85 98.3 97.75 97 96.2
Velocidade de corte x Pureza do Oxigênio
Derivação do Processo Oxicorte
Goivagem Consiste na remoção de cordões de solda ou abertura de canais em uma superfície
através do processo oxicorte.
Escarfagem Consiste na remoção de trincas e imperfeições de uma superfície através do
processo oxicorte.
Corte com pó-de-ferro Utilizado para corte de peças metálicas não-ferrosas, através de adição controlada
de pó-de-ferro.
Corte com pó-de-alumínio Idêntico ao processo anterior, combinando com o processo de aluminotermia,
usado para corte de peças de alumínio.
Consiste na remoção de cordões de solda ou abertura de canais em uma superfície através do processo de oxicorte.
Consiste na remoção de trincas e imperfeições de uma superfície através do processo oxicorte.
Utilizado para corte de peças metálicas não-ferrosas, através de adição controlada de pó-de-ferro.
Idêntico ao processo anterior, combinado com o processo de aluminotermia, usado para corte de peças de alumínio.
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Equipamentos
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Acendedor tipo concha
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GLP
C2H2
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61
Processo de Corte OxicombustívelDEFEITOS DE CORTE
Equipamentos
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