notas aula processos fabricacao soldagem bracarense[1]

7/22/2019 Notas Aula Processos Fabricacao Soldagem Bracarense[1]

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UUNNIIVVEERRSSIIDDAADDEEFFEEDDEERRAALLDDEEMMIINNAASSGGEERRAAIISSEESSCCOOLLAADDEEEENNGGEENNHHAARRIIAADDEEPPAARRTTAAMMEENNTTOODDEEEENNGGEENNHHAARRIIAAMMEECCNNIICCAA

PPRROOCCEESSSSOOSSDDEEFFAABBRRIICCAAOOPPOORRSSOOLLDDAAGGEEMM

PPRROOFFEESSSSOORRAALLEEXXAANNDDRREEQQUUEEIIRROOZZBBRRAACCAARREENNSSEE


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Processos de Fabricao por Soldagem i

ndice de tabelas

NNDDIICCEEDDEETTAABBEELLAASS

Tabela 1 - Principais eventos na hi str ia da soldagem----------------------------------------------------1

Tabela 2 - Processos I ndustr iais de Soldagem------------------------------------------------------------ 13

Tabela 3 - Temperatur as de fuso para alguns metais-------------------------------------------------- 14

Tabela 4 - Ef icincia dos processos de soldagem --------------------------------------------------------- 17

Tabela 5 - Temperatura mxima de chama para diferentes gases------------------------------------ 21

Tabela 6 - Tamanho dos bicos para maaricos------------------------------------------------------------ 22

Tabela 7 - Soldabil idade dos metais soldveis pelo processo SMAW -------------------------------- 32

Tabela 8 - I ngr edientes uti l izados na fabr icao de revestimentos (fl uxos)------------------------ 32

Tabela 9 - Composio qumica do revestimento do eletrodo E6010 -------------------------------- 32

Tabela 10 - Composio qumica do revestimento do eletrodo E6013 ------------------------------ 33

Tabela 11 - Composio qumica do revestimento do eletrodo E7018 ------------------------------ 33

Tabela 12 - Ti pos de r evestimento---------------------------------------------------------------------------- 35

Tabela 13 - Posies para soldagem ------------------------------------------------------------------------- 35

Tabela 14 - Metais soldveis pelo processo GTAW ------------------------------------------------------ 36

Tabela 15 - Gases de proteo e correntes uti l izadas no pr ocesso GTAW-------------------------- 36

Tabela 16 - Classif icao dos eletrodos usados no processo TIG------------------------------------- 37

Tabela 17 - Efeitos das variveis do processo na morfologia e atr ibuies do cordo ---------- 40

Tabela 18 - T ipos de gases de proteo e caractersticas do emprego de cada um---------------- 41

Tabela 19 - Arames e corr entes usados no processo SAW---------------------------------------------- 43

Tabela 20 - Comparao entr e as taxas de deposio de vrios processos de soldagem a arco44

Tabela 21 - Soldabi l idade em funo dos valor es de w ------------------------------------------------- 46

Tabela 22 - Brasabil idade de alguns metais uti l izando tocha oxiaceti lnica ---------------------- 50

Tabela 23 - Tipos de Fl uxo------------------------------------------------------------------------------------- 50


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Processos de Fabricao por Soldagem ii

ndice

NNDDIICCEE

NNDDIICCEEDDEETTAABBEELL AASS------------------------------------------------------------------------------------------------ i

NNDDIICCEE---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- i i

CCAAPPTTUULL OO11--IINNTTRROODDUUOO---------------------------------------------------------------------------------------1

1.1 Histrico------------------------ ------------------------------------------------------------ 1

1.2 Projeto para soldagem----------------------------------------------------------------------3

1.3 Desenho de juntas para soldagem---------------------------------------------------------- 3

1.4 Detalhes de um chanfro -------------------------------------------------------------------- 5

1.5 Caractersticas de uma solda (cordo)------------------------------------------------------5

1.6 Curiosidades--------------------------------------------------------------------------------6

1.7 Simbologia --------------------------------------------------------------------------------- 7

1.8 Simbologia para os diversos tipos de chanfros--------------------------------------------- 91.9 Smbolos suplementares -------------------------------------------------------------------12

1.10 Processos industriais de soldagem-------------------------------------------------------13

CCAAPPTTUULL OO22FFOONNTTEESSDDEEEENNEERRGGIIAA PPAARRAASSOOLL DDAAGGEEMM----------------------------------------------------- 14

2.1 Temperaturas de fuso para alguns metais------------------------------------------------14

2.2 Fontes--------------------------------------------------------------------------------------14

2.3 Conceito de aporte trmico--------------------------------------------------------------- -15

2.4 Eficincia de uma fonte de calor ------------------ ----------------------------------------16

2.5 Eficincia dos Processos de Soldagem----------------------------------------------------17

2.6 Exemplo -----------------------------------------------------------------------------------17

CCAAPPTTUULL OO33PPRROOCCEESSSSOOSSDDEESSOOLL DDAAGGEEMMCCOOMMFFOONNTTEEQQUUMMIICCAA -------------------------------------- 19

3.1 Soldagem a Oxi-gs-----------------------------------------------------------------------193.1.1 Soldagem Oxi-acetilnica --------------------------------------------------------------------------------------------------- 19

3.2 Corte Oxi-acetilnico-------------------------------------------------- --------------------213.2.1 Reaes----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------213.2.2 Condies para corte Oxi-acetilnico-----------------------------------------------------------------------------------213.2.3 Exemplos de metais para os quais o corte oxi-acetilnico no eficiente-----------------------------------21

3.1.4 Efeito da velocidade do maarico na superfcie do corte a oxi-gs------------------------------------------ 213.3 Soldagem Thermit-----------------------------------------------------------------------22

3.3.1 Exemplos ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 223.3.2 Ingredientes bsicos para Ferro------------------------------------------------------------------------------------------223.3.3 Vantagens e Desvantagens do processo-------------------------------------------------------------------------------- 23

CCAAPPTTUULL OO44AA RRCCOOEELLTTRRIICCOO--------------------------------------------------------------------------------- 24

4.1 Introduo ---------------------------------------------------------------------------------24

4.2 Corrente de soldagem ----------------------------- ----------------------------------------244.2.1 Tipos -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------24

4.3 Efeito da polaridade na morfologia da solda----------------------------------------------254.3.1 GTAW Eletrodo no consumvel --------------------------------------------------------------------------------------254.3.2 GMAW Eletrodo consumvel -------------------------------------------------------------------------------------------26


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Processos de Fabricao por Soldagem iii

ndice

4.4 Caracterstica V-I do Arco --------------------------------------------------------------- -26

4.5 Caractersticas Estticas de Fontes para Soldagem ---------------------------------------274.5.1 Curva caracterstica de uma fonte ---------------------------------------------------------------------------------------274.5.2 Curva para uma fonte CC (corrente constante)--------------------------------------------------------------------284.5.3 Curva para uma fonte CV (tenso constante)-----------------------------------------------------------------------284.5.4 Curva para uma fonte hbrida--------------------------------------------------------------------------------------------28

4.6 Faixa de operao de fontes de soldagem-------------------------------------------------294.6.1 Fonte CC-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 294.6.2 Fonte CV-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 29

CCAAPPTTUULL OO55PPRROOCCEESSSSOOSSDDEESSOOLL DDAAGGEEMMAAAARRCCOO---------------------------------------------------------- 31

5.1 Processo de soldagem com eletrodo revestido (SMAW Shielded Metal Arc Welding)-315.1.1 Funes do Revestimento:--------------------------------------------------------------------------------------------------315.1.2 Mtodos de aplicao do SMAW-----------------------------------------------------------------------------------------315.1.3 Metais soldveis pelo processo SMAW--------------------------------------------------------------------------------- 325.1.4 Ingredientes utilizados no revestimento (fluxo)---------------------------------------------------------------------325.1.5 Algumas formulaes de revestimento (fluxo)-----------------------------------------------------------------------325.1.6 Caractersticas dos eletrodos ----------------------------------------------------------------------------------------------33

5.1.7 Basicidade------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 345.1.8 Sistemas de identificao de eletrodos segundo a AWSA 5.1 ou A5.5--------------------------------------- 34

5.2 Processo de soldagem GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) ou TIG (Tungsten Inert Gas)---------------------------------------------------------------------------------------------------35

5.2.1 Metais soldveis pelo processo--------------------------------------------------------------------------------------------365.2.2 Gases de proteo utilizados no processo GTAW ------------------------------------------------------------------365.2.3 Classificao do eletrodo---------------------------------------------------------------------------------------------------- 375.2.4 Efeito da geometria do eletrodo na morfologia do cordo-------------------------------------------------------37

5.3 Processo de soldagem por plasma (PAW Plasma Arc Welding)-----------------------38

5.4 Processo de soldagem GMAW (Gas Metal Arc Welding) ou MIG (Metal Inert Gas) /MAG (Metal Active Gas) -----------------------------------------------------------------------39

5.4.1 Terminologia--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------395.4.2 Mtodos de transferncia metlica --------------------------------------------------------------------------------------405.4.3 Fatores responsveis----------------------------------------------------------------------------------------------------------405.4.4 Efeitos de mudanas nas variveis do processo na morfologia e atribuies do cordo---------------405.4.5 Gases de proteo--------------------------------------------------------------------------------------------------------------415.4.6 Classificao de arames para ao segundo a AWS A5.18 79-------------------------------------------------42

5.5 Processo de soldagem com arame tubular - FCAW (Flux Cored Arc Welding)----------425.5.1 Classificao de arames para ao mdio carbono ------------------------------------------------------------------42

5.6 Processo de soldagem com arco submerso SAW (Submerged Arc Welding)-------------435.6.1 Arame------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------435.6.2 Classificao de Fluxo/Arame para ao carbono -------------------------------------------------------------------44

5.6.3 Comparao entre taxas de deposio de vrios processos de soldagem a arco--------------------------44CCAAPPTTUULL OO66PPRROOCCEESSSSOOSSDDEESSOOLL DDAAGGEEMMPPOORRRREESSIISSTTNNCCIIAA EELLTTRRIICCAA ------------------------------ 45

6.1 Processo de soldagem por resistncia eltrica por pontos - RSW (Resistance SpotWelding)-----------------------------------------------------------------------------------------45

6.2 Caractersticas dinmicas do processo ----------------------------------------------------45

6.3 Soldabilidade dos materiais (w)-----------------------------------------------------------45

6.4 Consideraes para soldagem----------------------------------------- --------------------466.4.1 mesmas espessura e condutividade trmica--------------------------------------------------------------------------466.4.2 diferente espessura / mesma condutividade trmica---------------------------------------------------------------46

6.4.3 mesma espessura / condutividade trmica diferente---------------------------------------------------------------476.4.4 mesmo material / dimetros de eletrodo diferentes ----------------------------------------------------------------47


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Processos de Fabricao por Soldagem iv

ndice

6.5 Teste de avaliao segundo a ASW C1.1 -------------------------------------------------476.5.1 Trao / Cisalhamento-------------------------------------------------------------------------------------------------------476.5.2 Teste do arrancamento------------------------------------------------------------------------------------------------------ 48

CCAAPPTTUULL OO77PPRROOCCEESSSSOOSSDDEEUUNNIIOOSSEEMMFFUUSSOO---------------------------------------------------------- 49

7.1 Definio ----------------------------------------------------------------------------------497.1.1 Soldagem------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 49

7.1.2 Brasagem------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 497.1.3 Soldabrazagem -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------49

7.2 Mecanismos de Unio----------------------------- ----------------------------------------49

7.3 Mtodos de aquecimento---------------------------------------------- --------------------49

7.4 Desenho da Junta--------------------------------------------------------------------------49

7.5 Aberturas ----------------------------------------------------------------------------------49

7.6 Fluxo---------------------------------------------------------------------------------------50

7.7 Conceito de Molhabilidade----- ---------------------------------------------------------- -50

RREEFFEERRNNCCIIAA SSBBIIBBLL IIOOGGRRFFIICCAASS-------------------------------------------------------------------------------- 52


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Processos de Fabricao por Soldagem 1

Captulo 1 - Introduo

CCAAPPTTUULLOO11--IINNTTRROODDUUOO

1.1 Histrico

poca Inventor Inveno2000 a 2500 atrs Egpcios Soldagem de Ouro por presso Solda forada

200 a 300 AD Romanos Pilares de Ferro soldados por foraAproximadamente

1830Humprey Davis Arco Eltrico com baterias de armazenamento

1877/1903 Soldagem e corte a gsSoldagem a arco eltrico com eletrodos de grafitaSoldagem a arco eltrico com eletrodos metlicos

1885 BernardosOlszewaski

Patente da primeira pina para eletrodos

1892 Coffin Patente do primeiro eletrodo metlico1900 Stricohmeyer Patente do primeiro eletrodo revestido

1885/1900 Elihu Thompsom Primeira companhia de soldagem: solda-ponto,soldagem por projeo, soldagem tipo costura esoldagem tipoflash

1903 Goldschmidt Solda Thermit1907/1914 Kjellberg Recobrimento por gotejamento (dip coating)

1918 Cobertura de gases para soldagem de aos: H2,gs de carvo, O2

1919 Fundao da AWS (American Welding Society)1920 General Electric Primeira mquina automtica de soldagem

Primeira classificao dos eletrodos (uma vez acada seis anos)

1930 Alexandre eLangmuir Hobart

Recobrimento de eletrodos por extruso.Arco eltrico envolto em H2 .Eletrodos de Carbono e Tungstnio envoltos emAr e He.

1941 Northrop & DowChemical

Arco eltrico envolto em Hlio (Heliarc) -GTAW

1948 H. Kennedy Processo de alimentao contnua de eletrodoimerso em He e Ar

1950 Reino Unido MIG GMAWProcesso de alimentao contnua de malha de

arame para recobrimento de cermica1953 Rssia Soldagem imersa em CO21957 Bernard Processo de soldagem com arame tubular no qual

o revestimento interno ao arame.1959 Lincoln Electric Co.

Hopkins

Processo de arame tubular auto-recobridor FCAWRefinamento por eletro-escriaSoldagem por eletro-escria

1950/1960 Soldagem por feixe de eltrons1960/1965 PSU/IE Soldagem por feixe LASER

Tabela 1 - Principais eventos na histria da soldagem


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Soldagem com Hidrognio Atmico (AHW)Soldagem com eletrodo nu (BMAW)Soldagem com eletrodo de carvo (CAW)Soldagem com eletrodo de carvo a gs (CAW-G)Soldagem com eletrodo de carvo protegido (CAW-S)Soldagem com eletrodo de carvo duplo (CAW-T)Soldagem com arame tubular (FCAW)Soldagem com arame tubular - Eletrogs (FCAW-EG)

Soldagem aArco(AW)

Soldagem a Gs Metal (GMAW)Soldagem a Gs Metal - Eletrogs (GMAW-EG)Soldagem a Gs Metal pulsado (GMAW-P)Soldagem a Gs Metal - curto circuito (GMAW-S)Soldagem a arco gs tungstnio (GTAW)Soldagem a arco gs tungstnio pulsado (GTAW-P)Soldagem a plasma (PAW)Soldagem com eletrodo revestido (SMAW)

Soldagem de prisioneiros (SW)Soldagem a arco submerso (SAW)Soldagem a arco submerso srie (SAW-S)

Soldagem no Estado Slido (SSW) Brasagem forte (B)

Soldagem a frio (CW)Soldagem por difuso (DFW)Soldagem por exploso (EXW)Soldagem por forjamento (FOW)Soldagem por frico (FRW)Soldagem por presso a quente (HPW)Soldagem por laminao (ROW)Soldagem por ultra-som (USW)

Brasagem Fraca (S)

Brasagem em forno (FS)Brasagem por induo (IS)Brasagem por infravermelho (IRS)Brasagem por ferro de solda (INS)Brasagem por resistncia (RS)Brasagem por tocha (TS)

Soldagem por resistncia (RW)

Soldagem por centelhamento (FW)Soldagem por alta frequncia (HFRW)Soldagem por percusso (PEW)Soldagem por projeo (RPW)Soldagem por costura (RSEW)Soldagem por pontos (RSW)Soldagem Upset(UW)

Processosde

soldagem

ProcessosAfins

Brasagem a ar (AB)Brasagem por difuso (DFB)Brasagem em forno (FB)Brasagem por infravermelho (IRB)Brasagem por induo (IB)Brasagem por resistncia (RB)Brasagem por tocha (TB)Brasagem a arco com eletrodo de carvo (TCAB)

Outros

Soldagem por feixe eletrnico (EBW)Soldagem por elestroescria (ESW)Soldagem por induo (IW)Soldagem a LASER (LBW)Soldagem aluminotrmica (TW)

Soldagem Gs Combustvel (OFW)

Soldagem a ar-acetileno (AAW)Soldagem oxi-acetileno (OAW)Soldagem oxi-hdrica (OHW)Soldagem a gs sob presso (PGW)

Pulverizao trmica (THSP)

Pulverizao a arco eltrico (EASP)Pulverizao a chama (FLSP)Pulverizao a plasma (PSP)

Corte a Oxignio (OC)

Corte com fluxo qumico (FOC)Corte com p metlico (POC)Corte com oxi-combustvel (OFC)Corte com oxi-combustvel - acetileno (OFC-A)Corte com oxi-combustvel - hidrognio (OFC-H)Corte com oxi-combustvel - gs natural (OFC-N)Corte com oxi-combustvel - propano (OFC-P)Corte a arco oxignio (AOC)Corte com lana de oxignio (LOC)

CorteTrmico (TC)

Colagem (ABD)

Corte a arco (AC)

Corte a arco carbono (AAC)Corte a arco com carvo (CAC)Corte a arco gs-metal (GMAC)Corte a arco gs-tungstnio (GTAC)Corte a arco com metal (MAC)Corte a arco plasma (PAC)Corte a arco com eletrodo revestido (SMAC)

Outros mtodos de corte

Corte por feixe eletrnico (EBC)Corte a LASER (LBC)


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1.2 Projeto para soldagem- Solda a parte entre componentes que foram unidos por soldagem.- Os componentes unidos podem ser ou gerar uma ponte, um prdio, um carro, a carroceria de

um caminho, uma plataforma Offshore, etc.- Os objetivos bsicos do projeto de uma solda ou para soldagem so gerar componentes

unidos que:

- iro satisfazer as funes desejadas;- iro ser seguros;- sero capazes de serem fabricados, inspecionados e colocados em servio a um custo

mnimo.- Para projetar uma solda geralmente necessrio conhecer:

- propriedades mecnicas e fsicas de metais;- soldabilidade de metais;- processos de soldagem, custos e variaes em procedimentos;- efeitos trmicos em metais;- efeitos de concentrao de tenso;- controle de distores;- desenho mecnico e simbologia;- normas de segurana.

1.3 Desenho de juntas para soldagemTipos:1 Junta de Topo ou topo a topo:

2 Junta de cornerou de canto

3- Junta em T


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4 Junta sobreposta ou Overlap

5 Juntas em aresta

Dependendo de vrios fatores, dentre eles a espessura dos componentes do processo de soldageme do tipo de junta, as juntas (principalmente as de topo, canto e em T) necessitam ser

preparadas. A preparao consiste em fazer chanfros na junta. Existem vrios tipos dechanfros, entre eles:

1 Chanfro em V

2 Chanfro em meio V

3 Chanfro em duplo V

4 Chanfro em U

5 Chanfro em duplo U


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6 Chanfro em J

7 Chanfro em duplo J

8 Chanfro em K

1.4 Detalhes de um chanfro

1.5 Caractersticas de uma solda (cordo)1 Cordo sobre chapa / em chanfro


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2 Cordo em filete (fillet)

3 Ponto de vista metalrgico

Diluio: medio da quantidade do metal de base que fundiu e se misturou com o metal deadio:

100(%)

+=

BAB

D

1.6 Curiosidades

- Quando utilizar filete ou chanfro?O custo ser responsvel pela resposta.


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1.7 Simbologia

(a) Smbolos bsicos(b)Smbolos suplementares(c) Procedimento, processo ou referncias(d)Detalhe, acabamento final (F)A = ngulo do chanfroE = garganta efetivaL = comprimento da solda

N = nmero de cordesP = distncia entre cordesR = raiz

S = outras referncias


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(a) Tipos de smbolos bsicosFilete

Plug

Ponto

Costura

Corner

Corner


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1.8 Simbologia para os diversos tipos de chanfros

Simples

Duplo

Simples em V

Duplo V

Meio V Bevel simples

Duplo Bevel ou K


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Simples U

Duplo U

Simples J

Duplo J

Outros smbolos:- Solda em todo o contorno

- Soldagem no campo


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- Penetrao total

- Contorno plano

- Contorno convexo

- Contorno cncavo

- SimplesFlareV

- DuploFlareV


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- SimplesFlareBevel

- DuploFlareBevel

1.9 Smbolos suplementaresAcabamento:C Corte/rebarbamento (cutting)G Esmerilhamento (grinding)M Torneamento, fresamento, etc. (machining)R Laminao (rolling)H Martelamento (hammering)

Exemplos:


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1.10 Processos industriais de soldagem

ProcessosMetal SMAW GTAW PAW SAW GMAW FCAW B GAS

Al C A A A B BCu C A A A A AFe A B B B A A

Pb B B B AMg A B A Ni A A A A A BAo A A A A A A A ATi A A EXP A W B A Zn C C C

Tabela 2 - Processos Industriais de Soldagem

Legenda:

A = recomendvel ou facilmente soldvel;B = aceitvel mas no a melhor escolhaC = possvel mas no popular ou de uso restrito

= no recomendvel ou no soldvelEXP = experimental


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Captulo 2 Fontes de Energia para Soldagem

CCAAPPTTUULLOO22FFOONNTTEESSDDEEEENNEERRGGIIAAPPAARRAASSOOLLDDAAGGEEMM

2.1 Temperaturas de fuso para alguns metais

Materiais Temperatura (C)Metais Ferrosos 1500

Alumnio 660

Cobre 1100Titnio 1600

Molibdnio 2600Chumbo 400Estanho 230Nquel 1450

Prata 960

Tabela 3 - Temperaturas de fuso para alguns metais

2.2 FontesEnergi a Eltr ica

tRIE = 2

onde:E = energia (Joules)I = corrente (Ampres)R = resistncia (ohms)T = tempo (segundos)

Energia de Ar co

vVI=

onde:= rendimentoI = corrente (Ampres)V = tenso (Volts)= velocidade de soldagem (m/s)(Joules/mm) - Conceito de aporte trmico

Energia QumicaH = Entalpia - Calor (Joules)


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Energia Mecnica

dFW = hgmEp = ( )221 vmEc =

onde:W = trabalho (Joules)F = fora (Newtons)D = distncia (metros)Ep= energia potencial (Joules)Ec= energia cintica (Joules)m = massa (kilogramas)g = acelerao da gravidade (m/s2)h = altura (metros)v = velocidade (m/s)

2.3 Conceito de aporte trmico

Comparao entre um processo a arco eltrico e um processo a feixe de eltrons

-

Nota: dados reais- Placa: Alumnio 2219- Considerando =100%

v

VIQ

=

- GTAW:- Primeiro passe:

inkJin

AV/2,29

min/5,6

2707,11=

- Segundo passe:inkJ

in

AV/1,28

min/5,7

2700,13=

Aporte trmico total: 57,3 kJ/in

- Feixe de eltrons:- Passe nico:

inkJin

AV/8,3

min/95

102001030 33=


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Processo Oxiacetilnico

2222

22

3,133600

48HCHC

HC

Vs

hV

V

kJQ == em Watts, aplicvel a 25C e 1 atm, onde:

VC2H2= fluxo volumtrico de acetileno em litros48 kJ/l = calor de combusto do acetilenoh = horas de utilizao

2.4 Eficincia de uma fonte de calor

g

t

E

E= onde:

Et= energia transferida para a peaEg= energia gerada pela fonte

Calormetro: utilizado para medir eficincia

Tout- Tin= Temperatura diferencial

( )v

VIdTTTCw

B

inout

= 0

onde:


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w = fluxo de gua, em kgC = calor especfico da gua

2.5 Eficincia dos Processos de Soldagem

Processo Eficincia - GTAW (DCSP) 50 a 80 %GTAW (AC) 20 a 50 %SMAWGMAW

65 a 85 %65 a 85 %

SAW 80 a 99 %ELETROSLAG 55 a 82 %GAS 25 a 80 %FEIXE DE ELTRONS 80 a 95 %LASER 0,5 a 70 %

Tabela 4 - Eficincia dos processos de soldagem

Vrios fatores inerentes ao processo afetam a eficincia, dentre eles: tipo de gs (combustvel oude proteo), comprimento do arco, tenso, metal de base e metal de adio (propriedadesfsicas), etc.

2.6 Exemplo

GTAW em AC para soldagem de Alumnio com trs gases de proteo diferentes:


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MB 6063 AlCorrente 60AVelocidade 2,1 m/sEletrodo W, 2,4mm, 50Potencial de Ionizao:

Ar 15,759 eV

He 24,587 eV


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Captulo 3 Processos de Soldagem com Fontes Qumicas

CCAAPPTTUULLOO33PPRROOCCEESSSSOOSSDDEESSOOLLDDAAGGEEMMCCOOMM FFOONNTTEEQQUUMMIICCAA

3.1 Soldagem a Oxi-gs

Equao:

OHCOOlCombustve

Gs222 ++

Tipos de gases combustveis:- Acetileno: C2H2- Propano: C3H8- MAAP: Methy Acetylene Prodiene- Hidrognio: H2- Gs Natural: CH4+ C2H6+ C3H8+ C4H103.1.1 Soldagem Oxi-acetilnica- Reao completa:

22222 2452 HCOOHC ++

- Temperatura da Chama: 3500C- Produo de Acetileno:

CaOHCOHCaC ++ 2222

- Produo de Oxignio:

+

Gases

OutrosOAr 2

- A Chama:


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- Reaes:Interior do cone 222 2 HCHC +

65% do calor gerado

Superfcie do cone

2222

2

2

22

HCOOHC

COOC

+++

Envelope 22 22 COOCO + 15% do calor geradoOHOH 222

12 + 20% do calor gerado

OHCOOHC 22222 2452 ++

- Tipos de Chama:- Chama Neutra : 1

2

22 OHC

- Chama Redutora : 12

22 >O

HC

- Chama Oxidante : 12

22 Tfuso2 Tformao de xido< Tfuso do metal3 kmetalbaixa (condutividade trmica)

3.2.3 Exemplos de metais para os quais o corte oxi-acetilnico no eficiente- Ferro FundidoTconduo< TfusoAlto teor de Silcio - silicatos so muito viscosos

- Ao Inoxidvelxido na superfcie refratrio (xido de cromo) - condio idntica ocorre com o alumnioTformao de xido> Tfuso- CobreK alto

3.1.4 Efeito da velocidade do maarico na superfcie do corte a oxi-gs


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- Tamanho dos bicos#

(mm)Fluxo de Acetileno (l/h) Comprimento do cone

(mm)Energia(KJ/s)

Eficincia(%)

1 1,0 150 9 1,59 722 1,3 250 10 2,51 683 1,6 400 11 3,01 51

4 2,0 600 12 3,85 445 2,5 1000 14 5,31 366 3,0 1700 15 7,32 297 3,5 2600 17 9,40 25

Tabela 6 - Tamanho dos bicos para maaricos

3.3 Soldagem Thermit

Processo de soldagem que produz a coalescncia dos metais atravs do aquecimento por ummetal super aquecido resultante de uma reao alumino-exotrmica entre um xido metlico e

alumnio.Reao:

metalOAlAlmetlico

xido++

32 exotrmicaH


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3.3.3 Vantagens e Desvantagens do processoVantagens:- Material depositado de excelente qualidade;- No apresenta porosidade.Desvantagens:- Apresenta uma ZTA muito grande;- Processo muito perigoso.


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Captulo 4 Arco Eltrico

CCAAPPTTUULLOO44AARRCCOOEELLTTRRIICCOO

4.1 Introduo

Eletroneutralidade O arco eletricamente neutro; eltrons e ons esto se movendo em direesopostas.

Exemplo:

- Colunas de plasma:- Reaes:

+

+

+

+

eHeHe

eArAr

1

1

- Regio de recombinao:AreAr + + 1

- Temperatura no centro da coluna: 15.000 a 30.000 K- Temperatura na superfcie do arco: 5.000 K- Dimetro do arco: 5 a 10 mm

4.2 Corrente de soldagem

4.2.1 Tipos4.2.1.1 DC (Di rect Cur rent) Corrente Contnua- Polaridades:

- DCRP Polaridade reversa (Reverse Polarity) ou DCEP Eletrodo positivo- A corrente convencional flui do positivo (+) para o negativo (-);-

Calor aplicado no eletrodo;- Bombardeamento eletrnico reduz xidos no metal de base Limpeza Catdica


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- DCSP Polaridade direta (Straight Polarity) ou DCEN Eletrodo negativo- Calor aplicado na pea;

4.2.1.2 AC (Al ternating Cur rent) Corrente AlternadaA corrente muda periodicamente de polaridade i.e. a polaridade muda do eletrodo positivo para oeletrodo negativo em determinados intervalos de tempo (50 Hz, 60 Hz).

4.3 Efeito da polaridade na morfologia da solda4.3.1 GTAW Eletrodo no consumvel


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4.3.2 GMAW Eletrodo consumvel

4.4 Caracterstica V-I do Arco

- Determinada experimentalmente

- para Iarco< I o arco funciona como um resistor negativo.- para Iarco> I o arco funciona como um resistor que obedece a Lei de Ohm.


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321

44 344 21

colunateconscatodoanodoarco dl

ldV

VVV

)(

ta n++=

=+ .cteVV catodoanodo definido pelo material, gs de proteo, fluxo

4.5 Caractersticas Estticas de Fontes para Soldagem4.5.1 Curva caracterstica de uma fonte


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4.5.2 Curva para uma fonte CC (corrente constante)

4.5.3 Curva para uma fonte CV (tenso constante)

4.5.4 Curva para uma fonte hbrida

Nota:Caracterstica dinmica:

Respostas em termos de dI/dt e dV/dt devido a mudanas na carga (mudanas no comprimentodo arco, CTWD Contact Tube Weld Distance, etc.)


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Fonte CC:

Pela Lei de Kirchoff

ccffcrff RIRIVVV +=+=Resolvendo para If

cf

f

f RR

V

I +=mas

cfc RIV =Ento:

ccf

fc R

RR

VV

+= (Resposta Linear)

cR Circuito aberto

cfcfc RRRRR +>>

ff

cfc VR

RVV

= OCV limite seguro = 80 Vrms

0cR Curto Circuito

f

ffc

R

VIV == 0

Pode-se fazer aumentar a inclinao aumentando Rf , mas tem-se que diminuir Vfpara obter acorrente reduzida.


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Captulo 5 Processos de Soldagem a Arco

CCAAPPTTUULLOO55PPRROOCCEESSSSOOSSDDEESSOOLLDDAAGGEEMMAAAARRCCOO

5.1 Processo de soldagem com eletrodo revestido (SMAW Shielded Metal Arc Welding)

5.1.1 Funes do Revestimento:- Providenciar gs para:

- Ionizar no arco;- Proteger o arco e a poa contra a contaminao atmosfrica.

- Providenciar agentes:- Desoxidantes;- Emissores (estabilizadores);- Escorificadores.

- Promove:- Proteo do metal de solda (quente);- Forma do cordo;- Limpeza da face do cordo;

- Providencia meios para adicionar elementos de liga.- Controla o aquecimento do arame.

5.1.2 Mtodos de aplicao do SMAWManual - mais popularSemi-mecanizado - no muito utilizado

Mecanizado - possvelAutomtico - no possvel


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5.1.3 Metais soldveis pelo processo SMAW

Metal SoldabilidadeAlumnio Possvel mas no popular Bronze SoldvelCobre Possvel mas no popular

Ferro Fundido SoldvelAo Muito popular

Tabela 7 - Soldabilidade dos metais soldveis pelo processo SMAW

5.1.4 Ingredientes utilizados no revestimento (fluxo)

Componente Frmula Funo PrincipalAlumina Al2O3 EstabilizaoCarbonato de Clcio CaCO3 Gs

Fluoreto de Clcio CaF2 Formao de escriaCelulose (C6H10O5)x GsFeldspato K 2O

.Al2O3.6SiO2 Gs

Ferro-Mangans Fe-Mn (80 %) Liga / desoxidaoFerro-Silcio Fe-Si (50 %) Desoxidaoxido de Ferro Fe2O3 Formao de escriaKaolin Al2O3

.2SiO2.H2O Extrudante

Silicato de Ltio LiSiO3 ColaMica K 2O

.Al2O3.6SiO2

.2H2O ExtrudanteTitanato de Potssio 2K 2O

.TiO2 EstabilizaoSilicato de Potssio K 2SiO3 Cola

Silicato de Sdio Na2SiO3 ColaSlica SiO2 Formao de escriaRutila TiO2 Estabilizao

Tabela 8 - Ingredientes utilizados na fabricao de revestimentos (fluxos)

5.1.5 Algumas formulaes de revestimento (fluxo)

Eletrodo E6010 CelulsicoCelulose 26 %

TiO2 13 %FeO.TiO2 10 % Ilmenite3MgO.4SiO2

.4H2O 10 % Asbesto (txico)CaCO3 3 %SiO2 5 %Bentonita 5 %Fe-Mn 12 %Fe-Si 3 %

Na2SiO3(lquido) 13 %

Tabela 9 - Composio qumica do revestimento do eletrodo E6010


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Eletrodo E6013 RutlicoRutila 24 %Celulose 13 %ZrO2 14 % ZirconiaFeldspato 14 %CaCO3 3 %

Al2O3 5 %Fe-Mg 6 %3MgO.4SiO2

.H2O 8 % TalcoK2SiO3(lquido) 15 %


Eletrodo E7018 BsicoCaCO3 20 %CaF2 20 %

TiO2 4 %P de Ferro 24 %Fe-Si 8 %Fe-Mn 10 %Al2O3

.2SiO2.2H2O 2 % Argila

K2SiO3(lquido) 15 %


5.1.6 Caractersticas dos eletrodos

Celulsico:- Alta penetrao;- Escria leve;- Deposio mediana;- Muito oxignio.Rutlico:- Mdia penetrao;- Soldagem forma deposio;- Excelente acabamento;- Escria grossa e pesada;- Muito hidrognio;- Utilizado para fabricao em geral.Bsico:- Mdia penetrao;- Deposio mediana;- Escria mdia;- Depsito isento de hidrognio (requer secagem);- Excelente qualidades mecnicas;- Arco instvel.


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Nota:Existem ainda os revestimentos:- cido utiliza p de ferro.- Lime (TiO2) rutila que combina boas qualidades do depsito do primeiro com a boa

operacionalidade do segundo.

QualidadesBoas

Basicidade

dendice

5.1.7 BasicidadeA basicidade de um revestimento (fluxo) ou da escria est relacionada com a facilidade com aqual os xidos se dissociam em um ction metlico e um nion oxignio:- xidos que se dissociam facilmente so chamados de bsicos;- xidos que se dissociam com dificuldade so chamados de cidos.

basicidade

OKONaCaOMnOMgOFeOZrOTiOOAlOPSiO 222232522 ,,,,,,,,,,

ndice de Basicidade (IB)

( )( )23222

22

5,0

5,0

ZrOOAlTiOSiO

CaFMnOFeOONaMgOCaOIB

++++++++

=

IB < 1 - Fluxo cidoIB > 1 - Fluxo bsico

5.1.8 Sistemas de identificao de eletrodos segundo a AWSA 5.1 ou A5.5E - CC B AOnde:A - indica o tipo de revestimento / caracterstica

B - indica posies de soldagemCC - resistncia no depsito em ksiE - eletrodo


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Tipo de Revestimento Nmero /Elemento caracterstico

0 (Sdio)Celulsico1 (Potssio)2 (Sdio)

3 (Potssio)

Rutlico

4 (P de Ferro)5 (Sdio)

6 (Potssio)Bsico

8 (P de Ferro)cido 7 (P de Ferro)

Tabela 12 - Tipos de revestimento

Posio de Soldagem Nmero

Solda em todas as posies 1Solda no plano e horizontal (filete) 2Solda em todas as posies exceto vertical para cima 4

Tabela 13 - Posies para soldagem

5.2 Processo de soldagem GTAW (Gas Tungsten A rc Welding) ou TIG (Tungsten I ner tGas)

Nota:O processo tambm pode ser utilizado sem adio - processo "autgeno".


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5.2.1 Metais soldveis pelo processoMetal Soldabilidade

Alumno SoldvelBronze SoldvelCobre SoldvelFerro Fundido Possvel mas no popular

Ao SoldvelTabela 14 - Metais soldveis pelo processo GTAW

5.2.2 Gases de proteo utilizados no processo GTAWGases / CorrenteMaterial Espessura

(mm) Manual AutomticoAlumnio 3,2 Ar/CA Ar/CA ou He/CC-

Ao 3,2 Ar/CC- Ar/CC-

3,2 Ar/CC- Ar+He/CC-Ao Inoxidvel3,2 Ar+He/CC- He/CC-3,2 Ar+He/CC- Ar+He/CC-Cobre3,2 He/CC- He/CC-

Tabela 15 - Gases de proteo e correntes utilizadas no processo GTAW

Nota:Potenciais de Ionizao:- Argnio: 15,76 eV- Hlio: 24,60 eV


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5.2.3 Classificao do eletrodoClassificao Tipo xidoEWP Tungstnio puroEWTh1 Tungstnio com Tria 1 % ThO2EWTh2 Tungstnio com Tria 2 % ThO2EWZr Tungstnio com Zircnia ZrO2

EWCe Tungstnio com Cria CeO2EWLa Tungstnio com Latnia La2O3

Tabela 16 - Classificao dos eletrodos usados no processo TIG

Nota:Tria, Zircnia, Cria e Latnia so xidos de elementos terras rara

5.2.4 Efeito da geometria do eletrodo na morfologia do cordo


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5.3 Processo de soldagem por plasma (PAW Plasma Arc Welding)


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Gs de proteo /Backing gas:- ArgnioGs de Plasma:- Argnio- Argnio + Hidrognio- Argnio + Hlio- HlioFluxo de Plasma:- 0,1 l/min para microplasma- at 10 l/min para operao com keyhole

5.4 Processo de soldagem GMAW (Gas Metal Arc Welding) ou MIG (Metal I nert Gas) /MAG (Metal Active Gas)

5.4.1 Terminologia


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5.4.2 Mtodos de transferncia metlica

5.4.3 Fatores responsveis

-

Magnitude e tipo de corrente;- Dimetro do eletrodo;- Composio do eletrodo;- Extenso do eletrodo;- Gs de proteo.

5.4.4 Efeitos de mudanas nas variveis do processo na morfologia e atribuies docordo

Penetrao Deposio Tamanho LarguraVariveis

Corrente e velocidadede alimentao

Tenso vsoldagem "stick out" arame % gs

ngulo da tocha puxa empurra empurra puxaTabela 17 - Efeitos das variveis do processo na morfologia e atribuies do cordo


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5.4.5 Gases de proteoEfeitos em:- caractersticas do arco;- modo de transferncia;- penetrao e perfil da solda;- velocidade de soldagem;- tendncia mordedura;- ao de limpeza;- propriedades mecnicas da solda.Tipos:

Metal Gs Eletrodo (mm) Corrente de Transio(A)

0,89 165Ar + 2 % O21,57 2750,89 155Ar + 5 % O21,57 265

175Ar + 8 % CO2 0,891,57 2900,89 180Ar + 15 % CO21,57 2950,89 195

Ao C

Ar + 20 % CO21,57 3450,89 150Ar + 1 % O21,57 2650,89 160Ar + He + CO21,57 2800,89 145

Ao Inoxidvel

Ar + He + CO21,57 2550,76 95Alumnio Ar

1,57 180Tabela 18 - Tipos de gases de proteo e caractersticas do emprego de cada um


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5.4.6 Classificao de arames para ao segundo a AWS A5.18 79

ER-XXY-ZZOnde:E = eletrodoR = vareta (rod)

XX = resistncia do depsito em ksiY = S (arame slido) ou C (arame para revestimento)ZZ = composio qumicaExemplo: ER 70S - arame comum

5.5 Processo de soldagem com arame tubular - FCAW (F lux Cored Arc Welding)

Agrupa as vantagens da produo do processo GMAW com a proteo por escria do processoSMAW.Dois modos de aplicao:- auto protegido (self protected)

- o fluxo dentro do arame (tubo) promove a proteo da pea;- utilizao em campo.

- protegido por Gs (CO2):-

proteo extra da poa;- principal problema: falhas no enchimento;- causa perda de proteo momentnea principalmente no modo auto protegido.

5.5.1 Classificao de arames para ao mdio carbonoEXYT-Z-WOnde:E = eletrodoX = resistncia do depsito em ksiY = posio de soldagem: 0 (plana) ou 1 (todas)

T = tubularZ = usinabilidade e performanceW = composio qumica do depsito (aos baixa-liga)


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5.6 Processo de soldagem com arco submerso SAW (Submerged Arc Welding)

5.6.1 Arame

arame (mm) Corrente (A)2,3 200 a 5004,0 400 a 9006,4 600 a 1600

Tabela 19 - Arames e correntes usados no processo SAW

Obs: altssima taxa de deposio - espessuras de at in - solda em nico passe

Existem arames para:- ao carbono (0,29);- ao baixa liga;- ao cromo-molibdnio;- ao inoxidvel;- aos ligados com nquel.Limitao:

poa muito grande na posio plana de soldagem.


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5.6.2 Classificao de Fluxo/Arame para ao carbono

FXXX - EYYYOnde:F = fluxoX = resistncia ao depsito x 10ksi (69 MPa)

X = tratamento trmico: A (como soldado) ou P (tratamento trmico necessrio aps a soldagem,com tempo e temperatura determinados em norma)X = mais baixa temperatura na qual a resistncia ao impacto exceda 27JE = eletrodo: EC (eletrodo composto)YYY = composio qumica do depsito

Exemplo:F7A6 - EM12KOnde:7 = 70 ksi (70000 psi)A = como soldado

6 = 60CEM = mdio mangans12 = 12% CK = killed

5.6.3 Comparao entre taxas de deposio de vrios processos de soldagem a arcoProcesso Taxa (kg/h)

SMAW 0,5 a 0,8GMAW 1,0 a 15,0

FCAW 2,0 a 16,0SAW (1 arame) 3,0 a 20,0SAW (2 arames / fita) 12,0 a 40,0ESW (1 arame) 8,0 a 25,0ESW (2 arames) 20,0 a 45,0

Tabela 20 - Comparao entre as taxas de deposio de vrios processos de soldagem a arco

Nota:ESW: soldagem por eletroescria (Electro Slag Welding)


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Captulo 6 Processos de Soldagem por Resistncia Eltrica

CCAAPPTTUULLOO66PPRROOCCEESSSSOOSSDDEESSOOLLDDAAGGEEMMPPOORRRREESSIISSTTNNCCIIAAEELLTTRRIICCAA

6.1 Processo de soldagem por resistncia eltrica por pontos - RSW (Resistance SpotWelding)

6.2 Caractersticas dinmicas do processo

Calor: TRikHI = 2

6.3 Soldabilidade dos materiais (w)

( )100=

tkFRw


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onde:R = resistividadeF = ponto de fusoKt= condutividade trmica relativa

purocobre

material

t k

kk =

Valores de w Soldabilidade< 0,25 Pssima0,25 a 0,75 Ruim0,75 a 2 Boa2 < w Excelente

Tabela 21 - Soldabilidade em funo dos valores de w

Para o ao, w > 10 e, para o alumnio, w entre 1 e 2.

6.4 Consideraes para soldagem6.4.1 mesmas espessura e condutividade trmica

6.4.2 diferente espessura / mesma condutividade trmica


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6.4.3 mesma espessura / condutividade trmica diferente

6.4.4 mesmo material / dimetros de eletrodo diferentes

Outras opes: utilizar eletrodos com diferentes condutividades trmicas

6.5 Teste de avaliao segundo a ASW C1.16.5.1 Trao / Cisalhamento


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6.5.2 Teste do arrancamento


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Captulo 7 Processos de Unio sem Fuso

CCAAPPTTUULLOO77PPRROOCCEESSSSOOSSDDEEUUNNIIOOSSEEMMFFUUSSOO

7.1 Definio

7.1.1 Soldagem (welding)Fuso completa do metal de base e do metal de adio.

7.1.2 Brasagem (brazing)Fuso parcial1ou no fuso do metal de base e fuso completa do metal de adio (Tlq> 450C).

7.1.3 Solda fraca (soldering)No ocorre fuso do metal de base, somente do metal de adio (Tlq< 450C).

7.2 Mecanismos de Unio1 Molhabilidade2 Capilaridade3 Liga

7.3 Mtodos de aquecimento1 Tocha2 Forno3 Induo Eltrica4 Resistncia Eltrica

7.4 Desenho da JuntaDois tipos:- Topo- Sobreposta

7.5 AberturasDependem do metal de adio:- Brasagem: 0,025 a 0,635 mm;- Solda fraca: 0,007 a 0,120 mm.1Difuso do metal lquido nas camadas de xido que recobrem a superfcie do metal de base.


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7.6 Fluxo

- Finalidades- Qumica: remoo de xido e proteo contra corroso;- Trmica: facilita a transferncia de calor da fonte junto rea da junta;- Fsica: remove produtos das reaes.- Tipos:- solvel em lquidos orgnicos;- solvel em gua.

Metal Adio Chama FluxoAl Al Si Pouco redutora 1Lato Ag Pouco redutora 3A ou 3BCobre Cu - Zn Pouco redutora 3B

Ag Neutra / pouco oxidante 3A ou 3BFerro Fundido

Cu - Zn Pouco redutora 3BAo Cu - Zn Pouco redutora 3BAo Inoxidvel Ag Pouco redutora / neutra 4

Tabela 22 - Brasabilidade de alguns metais utilizando tocha oxiacetilnica

# Ligas T(C) Ingredientes Formas1 Alumnio 371 643 Cloretos / fluoretos P2 Magnsio 482 649 Cloretos / fluoretos P

3A Vrios 366 871 cido brico, boretos,fluoretos, fluorboretos

P, pasta e lquido

3B Vrios 732 1149 cidobrico, boretos,fluoretos, fluorboretos

P, pasta e lquido

4 Vrios 566 871 Cloretos, boretos, fluoretos P e pasta5 Vrios 760 1204 Borax, cido brico, boretos P, pasta e lquido

Tabela 23 - Tipos de Fluxo

7.7 Conceito de Molhabilidade


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No equilbrio:

slsg

slslsgsg AAA

=

=++

cos

0

lg

lglg (Equao de Young)

lg

sl

sg


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RREEFFEERRNNCCIIAASSBBIIBBLLIIOOGGRRFFIICCAASS

AWS. Welding Handbook vols. I-V. 7th Edition, American Welding Society, 1983.

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notas aula processos fabricacao soldagem bracarense[1]

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