process ode soldagem ifs

8/6/2019 Process Ode Soldagem Ifs

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SUMRIO

1 - Mtodos de Unio dos Metais .....................................................................

2 - Definio de Soldagem ................................................................................

3 - Pequeno Histrico da Soldagem ..................................................................

4 - Formao de uma junta soldada .................................................................

5 - Processos de Soldagem ...............................................................................5.1 - Processos de Soldagem por Fuso .................................................5.2 - Processos de Soldagem por Presso (ou por Deformao) ............

6. Processos de Soldagem Por Fuso ................................................................6.1 Soldagem a Arco ............................................................................6.1.1 Soldagem com Eletrodos Revestidos ................................6.1.2 - Soldagem GTAW ..............................................................6.1.3 - Soldagem GMAW ............................................................6.1.4 - Soldagem com Arames Tubulares .....................................6.1.5 - Soldagem ao Arco Submerso ............................................6.1.6 - Soldagem a Plasma ............................................................6.1.7 - Soldagem de Pinos ............................................................

6.2 - Soldagem por Eletro-escria ..........................................................6.3 - Soldagem Oxi-gs ...........................................................................6.4 - Soldagem com Feixe de Eltrons .................................................6.5 - Soldagem a Laser ..........................................................................6.6 Processos Hbridos de Soldagem ..................................................

7 - Processos de Soldagem por Deformao ....................................................7.1 - Soldagem por Resistncia ...............................................................7.2 - Soldagem por Centelhamento ........................................................7.3 - Soldagem por Alta-frequncia ........................................................7.4 - Soldagem por Frico .....................................................................7.5 - Soldagem por Difuso ....................................................................

7.6 - Soldagem por Exploso ..................................................................7.7 - Soldagem por Laminao ...............................................................7.8 - Soldagem a Frio ..............................................................................7.9 - Soldagem por Ultra-som .................................................................

8 - Processos de Brasagem ................................................................................

9 - Processos de Corte Trmico .........................................................................9.1 - Corte a Oxignio ..............................................................................9.2 - Corte a Plasma .................................................................................9.3 - Corte a Laser ....................................................................................

10 - Processos de Asperso Trmica .................................................................


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11 - Bibliografia Complementar ........................................................................


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Processos de Soldagem - 1

INTRODUO AOS PROCESSOS DE SOLDAGEM

1 - Mtodos de Unio dos Metais

Os mtodos de unio de metais podem ser divididos em duas categorias principais, isto ,aqueles baseados no aparecimento de foras mecnicas macroscpicas entre as partes a seremunidas e aqueles baseados em foras microscpicas (interatmicas ou intermoleculares). No primeiro caso, do qual so exemplos a parafusagem e a rebitagem, a resistncia da junta dada pela resistncia ao cisalhamento do parafuso ou rebite, mais as foras de atrito entre as

superfcies em contato. No segundo caso, a unio conseguida pela aproximao dos tomos emolculas das partes a serem unidas, ou destas e um material intermedirio, at distnciassuficientemente pequenas para a formao de ligaes metlicas e de Van der Waals. Comoexemplo desta categoria citam-se a soldagem, a brasagem e a colagem.

2 - Definio de Soldagem

Um grande nmero de diferentes processos utilizados na fabricao e recuperao de peas,equipamentos e estruturas abrangido pelo termoSOLDAGEM. Classicamente, a soldagem considerada como um mtodo de unio, porm, muitos processos de soldagem ou variaesdestes so usados para a deposio de material sobre uma superfcie, visando a recuperao de peas desgastadas ou para a formao de um revestimento com caractersticas especiais.Diferentes processos relacionados com os de soldagem so utilizados para o corte ou para orecobrimento de peas. Diversos aspectos dessas operaes de recobrimento e corte so

similares soldagem e, por isso, muitos aspectos destes processos so abordados juntamentecom esta.

Algumas definies desoldagemso: "Processo de juno de metais por fuso". (Deve-se ressaltar que no s metais so

soldveis e que possvel soldar metais sem fuso). "Operao que visa obter aunio de duas ou mais peas , assegurando, na junta soldada, a

continuidadede propriedadesfsicas, qumicase metalrgicas".


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"Operao que visa obter acoalescncialocalizada produzida peloaquecimentoat umatemperatura adequada, com ou sem a aplicao depresso e de metal de adio."(Definio a adotada pela AWS - American Welding Society).

Processo deunio de materiais baseado no estabelecimento, na regio de contato entre osmateriais sendo unidos, deforas de ligao qumica de natureza similar s atuantes nointerior dos prprios materiais.

3 - Pequeno Histrico da Soldagem

Embora a soldagem, na sua forma atual, seja um processo recente, com cerca de 100 anos, a

brasagem e a soldagem por forjamentotm sido utilizadas deste pocas remotas. Existe, por exemplo, no Museu do Louvre, um pingente de ouro com indicaes de ter sido soldado e quefoi fabricado na Prsia, por volta de 4000 AC.

O ferro, cuja fabricao se iniciou em torno de 1500 AC, substituiu o cobre e o bronze naconfeco de diversos artefatos. O ferro era produzido por reduo diretaa e conformado por martelamento na forma de blocos com um peso de poucos quilogramas. Quando peas maiores

eram necessrias, os blocos eram soldados por forjamento, isto , o material era aquecido aorubro, colocava-se areia entre as peas para escorificar impurezas e martelava-se at a soldagem.Como um exemplo da utilizao deste processo, cita-se um pilar de cerca de sete metros dealtura e mais de cinco toneladas existente ainda hoje na cidade de Delhi (ndia).

A soldagem foi usada, na antiguidade e na idade mdia, para a fabricao de armas e outrosinstrumentos cortantes. Como o ferro obtido por reduo direta tem um teor de carbono muito

baixo (inferior a 0,1%), este no pode ser endurecido por tmpera. Por outro lado, o ao, comum teor maior de carbono, era um material escasso e de alto custo, sendo fabricado pelacementao de tiras finas de ferro. Assim, ferramentas eram fabricadas com ferro e com tiras deao soldadas nos locais de corte e endurecidas por tmpera. Espadas de elevada resistnciamecnica e tenacidade foram fabricadas no oriente mdio utilizando-se um processo semelhante,no qual tiras alternadas de ao e ferro eram soldadas entre si e deformadas por compresso e

a Neste processo o minrio de ferro era misturado com carvo em brasa e soprado. Desta forma, o xido de ferroera reduzido pelo carbono, produzindo-se ferro metlico sem a fuso do material.


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toro. O resultado era uma lmina com uma fina alternncia de regies de alto e baixo teor decarbono.

Assim, a soldagem foi, durante este perodo, um processo importante na tecnologia metalrgica, principalmente, devido a dois fatores: (1) a escassez e o alto custo do ao e (2) o tamanhoreduzido dos blocos de ferro obtidos por reduo direta.

Esta importncia comeou a diminuir, nos sculos XII e XIII, com o desenvolvimento detecnologia para a obteno, no estado lquido, de grandes quantidades de ferro fundido com autilizao da energia gerada em rodas d'gua e, nos sculos XIV e XV, com o desenvolvimento

do alto forno. Com isto, a fundio tornou-se um processo importante de fabricao, enquanto asoldagem por forjamento foi substituda por outros processos de unio, particularmente arebitagem e parafusagem, mais adequados para unio das peas produzidas.

A soldagem permaneceu como um processo secundrio de fabricao at o sculo XIX, quandoa sua tecnologia comeou a mudar radicalmente, principalmente, a partir das experincias de Sir Humphrey Davy (1801-1806) com o arco eltrico, da descoberta da acetileno por Edmund Davy

e do desenvolvimento de fontes produtoras de energia eltrica que possibilitaram o aparecimentodos processos de soldagem por fuso. Ao mesmo tempo, o incio da frabricao e utilizao deao na forma de chapas tornou necessrio o desenvolvimento de novos processos de unio para afabricao de equipamentos e estruturas.

A primeira patente de um processo de soldagem, obtida na Inglaterra por Nikolas Bernados eStanislav Olszewsky em 1885, foi baseada em um arco eltrico estabelecido entre um eletrodo

de carvo e a pea a ser soldada (figura 1).

Por volta de 1890, N. G. Slavianoff, na Rssia, e Charles Coffin, nos Estados Unidos,desenvolveram independentemente a soldagem a arco com eletrodo metlico nu. At o final dosculo XIX, os processos de soldagem por resistncia, por aluminotermia e a gs foramdesenvolvidos. Em 1907, Oscar Kjellberg (Sucia) patenteia o processo de soldagem a arco comeletrodo revestido. Em sua forma original, este revestimento era constitudo de uma camada de

cal, cuja funo era unicamente estabilizar o arco. Desenvolvimentos posteriores tornaram este processo o mais utilizado no mundo.


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Figura 1- Sistema para soldagem a arco com eletrodo de carvo de acordo com a patente de Bernados.

Nesta nova fase, a soldagem teve inicialmente pouca utilizao, estando restrita principalmente execuo de reparos de emergncia at a ecloso da 1 grande guerra, quando a soldagem passoua ser utilizada mais intensamente como um processo de fabricao.

Atualmente, mais de 50 diferentes processos de soldagem tm alguma utilizao industrial e asoldagem o mais importante mtodo para a unio permanente de metais. Esta importncia ainda mais evidenciada pela presena de processos de soldagem e afins nas mais diferentesatividades industriais e pela influncia que a necessidade de uma boasoldabilidadetem nodesenvolvimento de novos tipos de aos e outras ligas metlicas.

4 - Formao de uma Junta Soldada

De uma forma simplificada, uma pea metlica formada por um grande nmero de tomosdispostos em um arranjo espacial caracterstico (estrutura cristalina). tomos localizados nointerior desta estrutura so cercados por um nmero de vizinhos mais prximos, posicionados auma distncia r 0, na qual a energia do sistema mnima, como mostra a figura 2.

Nesta situao, cada tomo est em sua condio de energia mnima, no tendendo a se ligar com nenhum tomo extra. Na superfcie do slido, contudo, esta situao no se mantm, poisos tomos esto ligados a menos vizinhos, possuindo, portanto um maior nvel de energia do que


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os tomos no seu interior. Esta energia pode se reduzida quando os tomos superficiais se ligama outros. Assim, aproximando-se duas peas metlicas a uma distncia suficientemente pequena para a formao de uma ligao permanente, uma solda entre as peas seria formada, comoilustrado na figura 3. Este tipo de efeito pode ser obtido, por exemplo, colocando-se em contatontimo dois blocos de gelo.

Entretanto, sabe-se que isto no ocorre para duas peas metlicas, exceto em condies muitoespeciais. A explicao para isto est na existncia de obstculos que impedem umaaproximao efetiva das superfcies at distncias da ordem de r 0. Estesobstculospodem ser de dois tipos bsicos:

As superfcies metlicas, mesmo as mais polidas, apresentam uma granderugosidade emescala microscpica e sub-microscpica (figura 4).

Mesmo uma superfcie com um acabamento cuidadoso apresenta irregularidades da ordemde 50nm de altura, cerca de 200 camadas atmicas. Isto impede uma aproximao efetivadas superfcies, o que ocorre apenas em alguns poucos pontos de contato, de modo que onmero de ligaes formadas insuficiente para garantir qualquer resistncia para a junta.

DistnciaEner gia

r o

Figura 2 - Variao de energia potencial para um sistema composto de doistomos em funo da distncia de separao entre eles.


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Solda

Figura 3 - Formao terica de uma solda pela aproximao das superfcies das peas.

200 camadasatmicas ou500 ngstrons

Figura 4 - Representao esquemtica da superfcie metlica limpa.

As superfcies metlicas esto normalmenterecobertas por camadas de xidos, umidade,gordura, poeira, etc, o que impede um contato real entre as superfcies, prevenindo a

formao da solda. Estas camadas se formam rapidamente e resultam exatamente daexistncia de ligaes qumicas incompletas na superfcie.

Dois mtodos principais so utilizados para superar estes obstculos, os quais originam os doisgrandes grupos de processos de soldagem. O primeiro consiste em deformar as superfcies decontato permitindo a aproximao dos tomos a distncias da ordem de r 0 (figura 5). As peas podem ser aquecidas localmente de modo a facilitar a deformao das superfcies de contato.

O segundo mtodo se baseia na aplicao localizada de calor na regio de unio at a sua fuso edo metal de adio (quando este utilizado), destruindo as superfcies de contato e produzindo aunio pela solidificao do metal fundido (figura 6).

Desta forma, uma forma de classificao dos processos de soldagem consiste em agrup-los emdois grandes grupos baseando-se no mtodo dominante para produzir a solda: (a) processos de

soldagem por presso (ou por deformao)e (b) processos de soldagem por fuso.


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xidos

Presso

Presso

Figura 5 - Soldagem por presso ou deformao.

Metal de Adio Calor

Metal de base

Solda

(a) (b)

Figura 6 (a) Representao esquemtica da soldagem por fuso. (b) Macrografia de uma junta.

5 - Processos de Soldagem

5.1 - Processos de Soldagem por Fuso

Existe um grande nmero de processos por fuso que podem ser separados em sub-grupos, por exemplo, de acordo com o tipo defonte de energiausada para fundir as peas. Dentre estes, os processos de soldagem a arco (fonte de energia: arco eltrico) so os de maior importnciaindustrial na atualidade. Devido tendncia de reao do material fundido com os gases daatmosfera, a maioria dos processos de soldagem por fuso utiliza algummeio de proteopara


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minimizar estas reaes. A tabela 1 mostra os principais processos de soldagem por fuso e suascaractersticas principais.

Tabela 1 Processos de soldagem por fuso.

PROCESSOFONTES DE

CALOR TIPO DE

CORRENTE EPOLARIDADE

AGENTE PROTETOR OU DE CORTE OUTRAS CARACTERSTICAS APLICAES

Soldagem por eletro-escria

Aquecimento por resistnciada escrialquida

Contnua oualternada

Escria Automtica/Mecanizada. Junta navertical. Arame alimentadomecanicamente na poa de fuso. No existe arco

Soldagem de aos carbono, baixa e altaliga, espessura 50 mm. Soldagem de peas de grande espessura, eixos, etc.

Soldagem aoArcoSubmerso

Arco eltrico Contnua oualternada.Eletrodo +

Escria e gasesgerados

Automtica/mecaniz. ou semi-automtica. O arco arde sob umacamada de fluxo granular

Soldagem de aos carbono, baixa e altaliga. Espessura 10 mm. Posio plana ouhorizontal de peas estruturais, tanques,vasos de presso, etc.

Soldagem com

EletrodosRevestidos

Arco eltrico Contnua ou

alternada.Eletrodo + ou -

Escria e gases

gerados

Manual. Vareta metlica recoberta

por camada de fluxo

Soldagem de quase todos os metais,

exceto cobre puro, metais preciosos,reativos e de baixo ponto de fuso. Usadona soldagem em geral.

Soldagem comArameTubular

Arco eltrico Contnua.Eletrodo +

Escria e gasesgerados ou fornecidos por fonte externa. Emgeral o CO2

O fluxo est contido dentro de umarame tubular de pequenodimetro. Automtico ou semi-automtico

Soldagem de aos carbono com espessura 1 mm. Soldagem de chapas

SoldagemMIG/MAG

Arco eltrico Contnua.Eletrodo +

Argnio ou Hlio,Argnio + O2, Argnio+ CO2, CO2

Automtica/mecaniz. ou semi-automtica. O arame slido

Soldagem de aos carbono, baixa e altaliga, no ferrosos, com espessura 1 mm.Soldagem de tubos, chapas, etc. Qualquer posio

Soldagem aPlasma

Arco eltrico Contnua.Eletrodo -

Argnio, Hlio ouArgnio + Hidrognio

Manual ou automtica. O arame adicionado separadamente.Eletrodo no consumvel detungstnio. O arco constrito por um bocal

Todos os metais importantes emengenharia, exceto Zn, Be e suas ligas,com espessura de at 1,5 mm. Passes deraiz

Soldagem TIG Arco eltrico Contnua oualternada.Eletrodo -

Argnio, Hlio oumisturas destes

Manual ou automtica. Eletrodono consumvel de tungstnio. Oarame adicionado separadamente.

Soldagem de todos os metais, exceto Zn,Be e suas ligas, espessura entre 1 e 6 mm.Soldagem de no ferrosos e aos inox.Passe de raiz de soldas em tubulaes

Soldagem por FeixeEletrnico

Feixeeletrnico

Contnua.Alta Tenso.Pea +

Vcuo (10-4mm Hg) Soldagem automtica. No htransferncia de metal. Feixe deeltrons focalizado em um pequeno ponto.

Soldagem de todos os metais, exceto noscasos de evoluo de gases ouvaporizao excessiva, a partir de 25 mmde espessura. Indstria nuclear eaeroespacial.

Soldagem aLaser

Feixe de luz Argnio ou Hlio Como acima Como acima. Corte de materiais nometlicos

Soldagem aGs

Chama oxi-acetilnica

Gs (CO, H2, CO2,H2O)

Manual. Arame adicionadoseparadamente

Soldagem manual de ao carbono, Cu, Al,Zn, Pb e bronze. Soldagem de chapas finase tubos de pequeno dimetro

5.2 - Processos de Soldagem por Presso (ou por Deformao)

Este primeiro grupo inclui os processos de soldagem por ultra-som, por frico, por forjamento, por resistncia eltrica, por difuso, por exploso, entre outros. Diversos destes processos, como por exemplo, os processos de soldagem por resistncia, apresentam caractersticas intermediriasentre os processos de soldagem por fuso e por deformao. Para fins de classificao, estes

processos sero includos neste grupo.


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Alguns dos processos de soldagem e processos correlatos de importncia na indstria serodiscutidos de uma forma reduzida a seguir. Deve-se colocar, contudo, que este um temaextenso e importante, existindo ema ampla bibliografia sobre o assunto. Para um estudocomplementar, mais aprofundado, dos processos de soldagem, consultar a bibliografia citada aofinal deste texto.

6. Processos de Soldagem Por Fuso:

6.1 Soldagem a Arco

A soldagem a arco engloba um grande nmero de processos que incluem os de maior utilizaoindustrial. Todos estes processos utilizam, como fonte de calor para a fuso localizada, o arcoque uma descarga eltrica em um meio gasoso parcialmente ionizado. Na maioria dos casos, oarco eltrico mantido entre um eletrodo cilndrico e o metal base, existindo, contudo, processosem que o metal base no faz parte do circuito eltrico ou que utilizam eletrodos de diferentesformas ou diversos eletrodos simultaneamente. Em geral, o eletrodo fundido pelo arco e

fornece metal de adio para a solda (soldagem com eletrodos consumveis), existindo, porm, processos em que o eletrodo (em geral, de tungstnio ou grafite) no se funde de formaaprecivel (soldagem com eletrodos no consumveis).

Nos processos de soldagem a arco, a quantidade de calor fornecida junta e, portanto, asdimenses e o formato do cordo de solda dependem da corrente e tenso eltricas fornecidas aoarco e, na grande maioria dos processos da velocidade de soldagem (isto , a velocidade com

que o arco deslocado ao longo da junta).

A corrente de soldagem pode variar de valores inferiores a 1A (na soldagem microplasma) avalores superiores a 1000 ou 2000A (em processos como a soldagem ao arco submerso). Estavarivel afeta, de forma importante, a penetrao do cordo e solda e a velocidade de fuso doeletrodo (e, portanto, a taxa de deposio). A tenso de soldagem varia tipicamente de menos de10V a valores que podem superar 100V (na soldagem a plasma). Esta, em geral, controla o

comprimento do arco (isto , a separao entre o eletrodo e o metal base ou entre os eletrodosque mantm o arco) e a largura do cordo de solda. Por fim, quando a fonte de calor se desloca


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ao longo da junta, a velocidade de soldagem controla a quantidade de calor que fornecida aolongo da junta. Quanto maior for a velocidade de soldagem, menor ser a quantidade de energiarecebida por unidade de comprimento da junta e, em geral, menores sero as dimenses docordo. Finalmente, deve se deixar claro que, para se garantir uma estabilidade e controleadequados do processo e se obter um cordo de solda com um formato adequado, no se podeselecionar valores de corrente, tenso e velocidade de soldagem de forma independente. Almdisto, cada processo de soldagem a arco possui uma extensa lista de variveis adicionais quedevem ser levadas em considerao ao se determinar as condies de soldagem para uma dadaaplicao. Algumas destas variveis sero apresentadas e discutidas na descrio suscita abaixodos principais processos de soldagem a arco. Uma discusso adicional sobre este tpico ser

feita no captulo de introduo fsica da soldagem.

6.1.1 Soldagem com Eletrodos Revestidos

A Soldagem a Arco com Eletrodos Revestidos (ShieldedMetal Arc Welding -SMAW) um processo no qual a coalescncia (unio) dos metais obtida pelo aquecimento destes com um

arco estabelecido entre um eletrodo especial revestido e a pea. O eletrodo formado por umncleo metlico ("alma"), com 250 a 500mm de comprimento, revestido por uma camada deminerais (argila, fluoretos, carbonatos, etc) e/ou outros materiais (celulose, ferro ligas, etc), comum dimetro total tpico entre 2 e 8mm. A alma do eletrodo conduz a corrente eltrica e servecomo metal de adio. O revestimento gera escria e gases que protegem da atmosfera a regiosendo soldada e estabilizam o arco. O revestimento pode ainda conter elementos que soincorporados solda, influenciando sua composio qumica e caractersticas metalrgicas. A

figura 7 ilustra o processo.

O seu equipamento usual consiste de fonte de energia (ou mquina de soldagem), porta-eletrodoe cabos, alm de equipamentos de segurana para o soldador (mscara, luvas, avental, etc.) e para a limpeza do cordo e remoo de escria (picadeira e escova de ao). Para soldagem, a parte no revestida do eletrodo fixada no porta eletrodo e o arco iniciado tocando-serapidamente a ponta do eletrodo na pea (que esto conectados, por cabos, aos terminais da

mquina de soldagem). O calor do arco funde a ponta do eletrodo e um pequeno volume dometal de base formando a poa de fuso. A soldagem realizada manualmente, com o soldador


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controlando o comprimento do arco e a poa de fuso (pela manipulao do eletrodo) edeslocando o eletrodo ao longo da junta. Quando o eletrodo quase todo consumido, o processo interrompido para troca do eletrodo e remoo de escria da regio onde a soldagem sercontinuada. A figura 8 ilustra o equipamento e o processo de soldagem e a tabela 2 apresenta assuas vantagens, limitaes e aplicaes principais.

Poa de Fuso

SoldaMetal deBase

EscriaEletrodoRevestido

Alma

Revestimento

Metal deAdio

Arco

Figura 7 Regio do arco na soldagem com eletrodos revestidos.

Figura 8 - Equipamento para soldagem SMAW.


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Tabela 2 Vantagens, limitaes e aplicaes principais do processo SMAW

Vantagens e limitaes Aplicaes Equipamento simples, porttil e barato. No necessita fluxos ou gases externos. Pouco sensvel presena de correntes de ar

(trabalho no campo). Processo muito verstil em termos de

materiais soldveis. Facilidade para atingir reas de acesso restrito. Aplicao difcil para materiais reativos. Produtividade relativamente baixa. Exige limpeza aps cada passe.

Soldagem de produo, manuteno eem montagens no campo.

Soldagem de aos carbono e ligado. Soldagem de ferro fundido. Soldagem de alumnio, nquel e suas

ligas.

No Brasil, normas da AWS so amplamente utilizadas para a especificao de consumveissoldagem. Eletrodos para a soldagem de aos de baixo carbono so, em geral, especificados com base nas propriedades mecnicas do metal depositado, no tipo de revestimento e em suascaractersticas operacionais. A especificao da AWS para estes aos feita atravs de umconjunto de letras e dgitos (figura 9). Por exemplo, de acordo com a norma AWS A5.1, umaclassificao do tipo E6010 indica um eletrodo capaz de depositar material com um limite deresistncia de 60.000psi (420MPa) e que possui um revestimento celulsico, com ligante a basede silicato de sdio, indicado para soldagem em todas as posies com corrente contnua e oeletrodo no polo positivo. Para os aos carbono, os eletrodos podem ser separados em diferentestipos em funo das caractersticas de seu revestimento, destacando-se: Eletrodos Celulsicos (EXX10 e EXXX1): Possuem elevada quantidade de material orgnico

(celulose) no revestimento, cuja decomposio pelo arco gera gases que protegem o metallquido. A quantidade de escria produzida pequena, o arco muito violento, causando

grande volume de respingos e alta penetrao em comparao com outros tipos de eletrodo.O cordo tende a apresentar escamas irregulares. A solda apresenta propriedades mecnicasadequadas para vrias aplicaes, contudo, no devem ser usados na soldagem de aos deteor elevado de carbono, de aos ligados e na soldagem de peas de maior espessura devido a possibilidade de fragilizao pelo hidrognio proveniente do revestimento. So particularmente adequados para soldagem fora da posio plana, tendo grande aplicao nasoldagem circunferencial de tubulaes e na execuo de passes de raiz em geral. Devido

sua grande penetrao e perda por respingos no so adequados para o enchimento dechanfros.


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Eletrodos Rutlicos (EXXX2, EXXX3 e EXXX4): Contm quantidades significativas derutilo (TiO2) no revestimento e produz uma escria abundante, densa e de fcildestacabilidade. So eletrodos de fcil uso, que podem ser usados em qualquer posio

exceto quando tm uma elevada quantidade de p de ferro no revestimento (para aumentar a produtividade). Podem operar tanto em CA como em CC e produzem um cordo com bomaspecto visual e de penetrao baixa ou mdia. Sua resistncia formao de trincas nasolidificao da poa de fuso relativamente pequena o que pode ser um problema nasoldagem de pea contaminadas com leo. So eletrodos de grande versatilidade e de usogeral.

Eletrodos Bsicos (EXXX5, EXXX6 e EXXX8): Possuem quantidades apreciveis de

carbonatos (de clcio e de outros elementos) e de fluorita, formam uma escria bsica que, juntamente com o CO2 gerado da decomposio dos carbonatos, protege o metal lquido. Estaescria exerce uma ao metalrgica benfica sobre a solda, dessulfurando-a e reduzindo orisco de formao de trincas de solidificao. No possui substncias orgnicas em suaformulao e, se manuseado corretamente, produz soldas com baixo teor de hidrognio,minimizando os riscos de fragilizao e fissurao por este elemento. A penetrao mdia eo cordo apresenta boas propriedades mecnicas, particularmente quanto tenacidade.

indicado para aplicaes de grande responsabilidade, na soldagem de juntas de grandeespessura ou de grande rigidez e na soldagem de aos de maior teor de carbono, de aos demaior resistncia mecnica e de aos de composio qumica desconhecida. Este tipo deeletrodo altamente hidroscpico, requerindo cuidados especiais na sua armazenagem.

Eletrodos Oxidantes (EXX20 e EXX27): Possuem revestimento constitudo principalmentede xidos de ferro e mangans que produz escria oxidante, abundante e de fcildestacamento. O metal depositado possui baixos teores de carbono e mangans e grande

quantidade de incluses. Este tipo de eletrodo pouco utilizado atualmente, embora existaem certo interesse na sua utilizao como eletrodo para a soldagem subaqutica.

O processo adequado para unir materiais em uma ampla faixa de espessura, sendo maisutilizado para juntas de 3 a 20mm. Encontra, tambm, grande aplicao em juntas de maior espessura, quando a soldagem precisa ser realizada fora da posio plana, particularmente para asoldagem no campo.


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Trabalha, tipicamente, com uma corrente entre 50 e 600A (os maiores valores sendo usados comeletrodos de maior dimetro), resultando em uma taxa de deposio (de metal de adio) de 1 a8kg/h. Para a soldagem de peas finas ou fora da posio plana necessrio usar eletrodos demenor dimetro, corrente baixa e, assim, uma baixa taxa de deposio. Ainda, a necessidade deinterrupo peridica do arco para a troca de eletrodo e remoo de escria, faz com que, neste processo, a proporo do tempo gasto pelo soldador efetivamente soldando (fator de ocupao)seja, em geral, inferior a outros processos de soldagem a arco. Assim, o processo SMAW tendeapresentar uma menor produtividade e uma maior dependncia de mo de obra que outros processos a arco. Estes fatores tm levado, recentemente, a uma substituio desse processo por outros em muitas aplicaes, particularmente nos pases mais desenvolvidos.

AWS E XXYZEletrodo para soldagem a arco

Conjunto de 2 ou 3 dgitos, que indicam olimite de resistncia mnimo do metaldepositado (em 1000 psi)

1 dgito que informa as posies desoldagem recomendadas (1, 2 ou 4)

1 dgito (0 a 8) que indica o tipo dede revestimento e as caractersticasoperacionais do eletrodo

Figura 9 - Esquema de classificao de eletrodos de aos carbono de acordo com a AWS.

6.1.2 - Soldagem GTAW

A Soldagem a Arco Gs-Tungstnio (Gas TungstenArc Welding -GTAW) ou, como maisconhecida no Brasil,TIG (TungstenInert Gas) um processo no qual a unio obtida peloaquecimento dos materiais por um arco estabelecido entre um eletrodo no consumvel detungstnio e a pea. A proteo do eletrodo e da zona da solda feita por um gs inerte,normalmente o argnio, ou mistura de gases inertes (Ar e He). Metal de adio pode ser utilizado ou no. A figura 10 mostra esquematicamente o processo.


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Poa de Fuso

SoldaMetal deBase

Tocha

Metal deAdioGs deProteo

Eletrodo de W

Fonte

Ignitor

Gs

Tocha

PeaArcoGs

(a) (b)Figura 10 - Soldagem GTAW: (a) Detalhe da regio do arco, (b) montagem usual.

A soldagem GTAW pode ser usada na forma manual ou mecanizada e considerada como umdos processos de soldagem a arco que permite um melhor controle das condies operacionais.Permite a execuo de soldas de alta qualidade e excelente acabamento, particularmente em juntas de pequena espessura (inferior a 10mm e mais comumente entre 0,2 e 3mm). Sees demaior espessura podem ser soldadas, mas, neste caso, consideraes econmicas tendem afavorecer processos com eletrodo consumvel. A soldagem GTAW mais utilizada para aos

ligados, aos inoxidveis e ligas no ferrosas. Um uso comum, para aos estruturais, aexecuo de passes de raiz na soldagem de tubulaes, com os outros passes sendo realizadoscom outro processo (SMAW ou GMAW). A tabela 3 apresenta as vantagens, limitaes eaplicaes principais da soldagem GTAW.

O seu equipamento bsico consiste de uma fonte de energia (CC e/ou CA), tocha com eletrodode tungstnio, fonte de gs de proteo (Ar ou He) e um sistema para a abertura do arco

(geralmente um ignitor de alta frequncia). Este ignitor ioniza o meio gasoso, dispensando anecessidade de tocar o eletrodo na pea para a abertura do arco (o que pode causar a mtuacontaminao do eletrodo e do metal base). O equipamento para GTAW mais caro ecomplicado do que o usado na soldagem com eletrodos revestidos (SMAW).

A fonte de energia similar utilizada em SMAW, mas, devido s caractersticas do processoGTAW, deve apresentar uma melhor preciso no ajuste da corrente e permitir a soldagem com

menores nveis de corrente (at cerca de 5A). O processo mais utilizado com corrente contnua


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e o eletrodo de W no polo negativo (CC-). Esta configurao garante uma fuso mais eficientedo metal base e um menor aquecimento do eletrodo. Contudo, na soldagem de ligas de alumnioe de magnsio, que so recobertos por uma camada de xido de elevado ponto de fuso, importante que o metal base esteja ligado ao polo negativo da mquina, pois, nesta polaridade, aemisso de eltrons da pea para o arco permite a quebra e remoo da camada de xido. Paragarantir este efeito sem aquecer excessivamente o eletrodo, comum se trabalhar com CA nasoldagem desses materiais. Neste caso, como o arco tende a se apagar a cada inverso de polaridade de corrente, o ignitor de alta frequncia deve operar continuamente para manter oarco aceso.

Tabela 3 Vantagens, limitaes e aplicaes principais do processo GTAW.Vantagens e limitaes Aplicaes

Excelente controle da poa de fuso. Permite soldagem sem o uso de metal de

adio. Permite mecanizao e automao do

processo. Usado para soldar a maioria dos metais. Produz soldas de alta qualidade e excelente

acabamento. Gera pouco ou nenhum respingo. Exige pouca ou nenhuma limpeza aps a

soldagem. Permite a soldagem em qualquer posio. Produtividade relativamente baixa. Custo de consumveis e equipamento

relativamente elevado.

Soldagem de preciso ou de elevadaqualidade.

Soldagem de peas de pequenaespessura e tubulaes de pequenodimetro.

Execuo do passe de raiz emtubulaes.

Soldagem de ligas especiais, noferrosas e materiais exticos.

Equipamentos modernos de soldagem GTAW apresentam recursos como o uso de correntecontnua pulsada e de corrente alternada com onda retangular (no senoidal). Na primeiratcnica, a cada pulso de corrente, a poa de fuso cresce para as suas dimenses esperadas e secontrai ao final do pulso. Este efeito permite um melhor controle da poa de fuso na soldagemde peas de pequena espessura ou fora da posio plana. A segunda tcnica usada na soldagemde ligas de Al ou de Mg e dispensa a necessidade de se manter o ignitor de alta frequnciaoperando continuamente para manter o arco funcionando a cada inverso de polaridade.


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Os eletrodos so varetas de W sinterizado puro ou com adies de xido de Th, Zr ou de outrosmetais. A faixa de corrente utilizvel para um eletrodo depende de seu tipo e dimetro e,tambm, do tipo e polaridade da corrente de soldagem (tabela 4).

Eletrodos torinados, isto , com adies de xido de trio, podem conduzir uma maior corrente sem fundir parcialmente a sua ponta como ocorre com os de W puro e tendem aapresentar um menor desgaste do que estes. A extremidade desses eletrodos pode ser apontadacom um esmeril, ocasionando um arco mais estvel e rgido quando se trabalha com menoresdensidades de corrente. A extremidade de eletrodos de W puro tende a se fundir se tornandohemisfrica, no sendo estes, em geral, apontados. Os eletrodos de tungstnio puro so usados

principalmente na soldagem de alumnio com corrente alternada. A forma da ponta do eletrodo,assim como o seu dimetro, influencia o formato do cordo de solda, sendo, portanto, umavarivel do processo, particularmente importante na soldagem mecanizada ou automtica.

Tabela 4 Faixas de corrente e bocais para a soldagem GTAW.Dimetro do Dimetro do Corrente de Soldagem (A)

Eletrodo (mm) Bocal (mm) CC- (a/b) CC+ (a/b) CA (a) CA (b)0,51,01,62,43,24,04,86,4

6,46,49,59,512,512,516,019,0

5 - 2015 - 8070 - 150150 - 250250 - 400400 - 500500 - 750750 - 1000

----

10 - 2015 - 3025 - 4040 - 5555 - 8080 - 125

5-2015-8070-150140-235225-325300-400400-500500-630

5-1510-6050-100100-160150-210200-275250-350325-450

Eletrodos: (a) EWTh-2 (W-2%ThO2 (b) EWP (Tungstnio puro)

6.1.3 - Soldagem GMAW (MIG/MAG)

A Soldagem a Arco Gs-Metal (GasMetalArcWelding -GMAW) um processo de soldagema arco que produz a unio dos metais pelo seu aquecimento com um arco eltrico estabelecidoentre um eletrodo metlico contnuo (e consumvel) e a pea (figura 11).

A proteo do arco e poa de fuso obtida por um gs ou mistura de gases. Se este gs inerte

(Ar/He), o processo tambm chamadoMIG (Metal Inert Gas). Por outro lado, se o gs for ativo(CO2 ou misturas Ar/O2/CO2), o processo chamadoMAG (Metal Active Gas). Gases


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inertes puros so, em geral, usados na soldagem de metais e ligas no ferrosas, misturas de gasesinertes com pequenas quantidade de gases ativos so usadas, em geral, com aos ligados,enquanto que misturas mais ricas em gases ativos ou CO2 puro so usados na soldagem de aoscarbono.

Poa de Fuso

SoldaMetal deBase

Tocha

Gs deProteo Eletrodo

Figura 11 - Soldagem GMAW (esquemtica).

O processo normalmente operado de forma semi-automtica, podendo ser, tambm,mecanizado ou automatizado. o processo de soldagem a arco mais usado com robs

industriais. Como trabalha com um (ou mais) arame(s) contnuo(s), o que permite um alto fator de ocupao, com elevadas densidades de corrente no eletrodo (elevada taxa de deposio) e,assim, tende a apresentar uma elevada produtividade. Estes aspectos tm levado a uma utilizaocrescente deste processo (e da soldagem com arames tubulares) em pases desenvolvidos, onde odecrscimo do nmero de soldadores e a necessidade de maior produtividade causaram asubstituio da soldagem com eletrodos revestidos em vrias aplicaes. A tabela 5 apresenta as principais vantagens, limitaes e aplicaes do processo GMAW.

O equipamento bsico para a soldagem GMAW consiste de fonte de energia, tocha de soldagem,fonte de gs e alimentador de arame (figura 12). A fonte de energia tem, em geral, uma sada detenso constante, regulvel entre 15 e 50V, que usada em conjunto com um alimentador dearame de velocidade regulvel entre cerca de 1 e 20 m/min. Este sistema ajusta automaticamenteo comprimento do arco atravs de variaes da corrente, sendo mais simples do que sistemasalternativos. Na soldagem GMAW, utiliza-se, em praticamente todas as aplicaes, corrente

contnua com o eletrodo ligado ao polo positivo (CC+). Recentemente, o processo tem sido


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utilizado com corrente alternada (CA) para a soldagem de juntas de pequena espessura dealumnio.

Tabela 5 Vantagens, limitaes e aplicaes principais do processo GMAW.

Vantagens e limitaes Aplicaes Processo com eletrodo contnuo. Permite soldagem em qualquer posio. Elevada taxa de deposio de metal. Elevada penetrao. Pode soldar diferentes ligas metlicas. Exige pouca limpeza aps soldagem. Equipamento relativamente caro e complexo. Pode apresentar dificuldade para soldar juntas

de acesso restrito. Proteo do arco sensvel a correntes de ar. Pode gerar elevada quantidade de respingos.

Soldagem de ligas ferrosas e noferrosas.

Soldagem de carrocerias e estruturas deveculos.

Soldagem de tubulaes, etc.

A tocha possui um contato eltrico deslizante (bico de contato), que transmite a corrente eltricaao arame, orifcios para passagem de gs de proteo, bocal para dirigir o fluxo de gs einterruptor para acionamento do processo. O alimentador de arame composto basicamente deum motor, sistema de controle da velocidade do motor e rolos para impulso do arame.

Gs

Fonte deEnergia

Tocha

(-)

(+)

Arame

Alimentador de Arame

CabosPea

Figura 12 - Equipamento para a soldagem GMAW.

Neste processo de soldagem, mais do que em qualquer outro, a forma como o metal de adio setransfere do eletrodo para a poa de fuso pode ser controlada e determina vrias de suascaractersticas operacionais. A transferncia de metal atravs do arco se d, basicamente, por trs


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mecanismos: aerossol (spray), globular e curto-circuito, dependendo de parmetros operacionais,tais como o nvel de corrente, sua polaridade, dimetro e composio do eletrodo e acomposio do gs de proteo. Uma quarta forma de transferncia (pulsada) possvel comequipamento especiais.

Na transferncia por spray, o metal se transfere como finas gotas sob a ao de foraseletromagnticas do arco e independentemente da ao da gravidade. Esta forma de transfernciaocorre na soldagem com misturas de proteo ricas em argnio e com valores elevados decorrente. Ela muito estvel e livre de respingos. Infelizmente, a necessidade de correnteselevadas torna difcil, ou impossvel, a sua aplicao na soldagem fora da posio plana (a poa

de fuso tende a ser muito grande e de difcil controle) ou de peas de pequena espessura(excesso de penetrao).

Na transferncia globular, o metal de adio se destaca do eletrodo basicamente por ao de seu peso (gravidade), sendo, portanto, similar a uma torneira gotejando. tpica da soldagem com proteo de CO2 para tenses mais elevadas e uma ampla faixa de correntes. Na soldagem commisturas ricas em Ar, a transferncia globular ocorre com corrente baixa e tenso elevada. Com

esta forma de transferncia, um elevado nvel de respingos e grande flutuao da corrente etenso de soldagem so comuns e a operao est restrita posio plana.

Na transferncia por curto circuito, o eletrodo toca a poa de fuso periodicamente (de 20 a 200vezes por segundo), ocorrendo a transferncia de metal de adio durante estes curtos por aoda tenso superficial e das foras eletromagnticas. a forma de transferncia mais usada nasoldagem de aos (particularmente com proteo de CO2) fora da posio plana e de peas de

pequena espessura (at 6 mm) devido s pequenas correntes de operao e sua independnciada ao da gravidade. Elevado nvel de respingos e uma tendncia falta de fuso da junta(principalmente para juntas de grande espessura) so problemas tpicos desta forma de operao.

A transferncia pulsada conseguida com fontes especiais que impem uma forma especial corrente de soldagem, caracterizada por pulsos peridicos de alta corrente. Esta pulsao permiteuma transferncia spray com valores mdios de corrente inferiores aos valores nos quais esta

forma de transferncia ocorre normalmente. Assim, obtm-se as vantagens desta transfernciacom baixos valores de corrente o que permite a sua aplicao na soldagem de juntas de pequena


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espessura e, tambm, fora da posio plana. As maiores limitaes desta forma de operao soa sua maior complexidade de operao e a necessidade de equipamentos especiais (de maior custo e mais complexos).

6.1.4 - Soldagem com Arame Tubular

A Soldagem a Arco com Eletrodo Tubular (FluxCoredArc Welding - FCAW) um processono qual a coalescncia dos metais obtida pelo aquecimento destes por um arco entre umeletrodo tubular contnuo e a pea. O eletrodo tubular apresenta internamente um fluxo quedesempenha funes similares ao resvestimento do eletrodo em SMAW, isto , estabilizao do

arco, ajuste de composio da solda, proteo, etc. A figura 13 mostra a seo transversal de umarame tubular observada no microscpio eletrnico de varredura.

O processo apresenta duas variaes principais: soldagem auto-protegida, em que o fluxofornece toda a proteo necessria na regio do arco, e soldagem com proteo gasosa, em que parte da proteo fornecida por um gs, de forma semelhante ao processo GMAW. Em ambasas formas, ele operado, na maioria das aplicaes, na forma semi-automtica, utilizando

basicamente o mesmo equipamento do processo GMAW (figura 12). A tabela 6 mostra as principais vantagens, limitaes e aplicaes do processo FCAW.

(a) (b)

Figura 13 Seo transversal de um arame tubular. Observar o fluxo interno contendo diferentesmateriais inclusive adies metlicas. MEV.

Metal

Fluxo


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Tabela 6 Vantagens, limitaes e aplicaes principais do processo FCAW.

Vantagens e limitaes Aplicaes Elevada produtividade e eficincia. Soldagem em todas as posies. Custo relativamente baixo. Produz soldas de boa qualidade e aparncia. Equipamento relativamente caro. Pode gerar elevada quantidade de fumos. Necessita limpeza aps soldagem.

Soldagem de aos carbono e ligados. Soldagem em fabricao, manuteno e

em montagem no campo. Soldagem de partes de veculos.

6.1.5 - Soldagem ao Arco Submerso

A Soldagem ao Arco Submerso (SubmergedArc Welding,SAW) um processo no qual acoalescncia dos metais produzida pelo aquecimento destes com um arco estabelecido entreum eletrodo metlico contnuo e a pea. O arco protegido por uma camada de material fusvelgranulado (fluxo) que colocado sobre a pea enquanto o eletrodo, na forma de arame, alimentado continuamente. O fluxo na regio prxima ao arco fundido, protegendo o arco e a poa de fuso e formando, posteriormente, uma camada slida de escria sobre o cordo. Estematerial pode tambm ajudar a estabilizar o arco e desempenhar uma funo purificadora sobreo metal fundido. Como o arco ocorre sob a camada de fluxo, ele no visvel, da o nome do processo. A figura 14 ilustra o processo.

Este processo muito usado na soldagem de estruturas de ao, na fabricao de tubulaes e nadeposio de camadas de revestimento tanto na fabricao como na recuperao de peasdesgastadas. Trabalha frequentemente com correntes de soldagem elevadas, que podem ser superiores a 1000A, o que pode levar a taxas de deposio de at 45kg/h. Sua maior utilizao na forma mecanizada ou automtica, existindo equipamentos para soldagem semi-automtica.Devido camada de fluxo e s elevadas correntes de soldagem, este processo tem de ser utilizado na posio plana ou horizontal (para soldas de filete), o que torna importante o seu usoconjunto com dispositivos para o deslocamento e posicionamento das peas. A tabela 7apresenta as principais vantagens, limitaes e aplicaes do processo SAW.


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Poa de Fuso

SoldaMetal deBase

EscriaFluxo

Eletrodo

Figura 14 - Soldagem ao Arco Submerso (esquemtica).

O equipamento necessrio consiste normalmente de fonte de energia do tipo tenso constante,alimentador de arame e sistema de controle, tocha de soldagem, porta fluxo e sistema dedeslocamento da tocha (figura 15).

Tabela 7 Vantagens, limitaes e aplicaes principais do processo SAW.

Vantagens e limitaes Aplicaes Altas velocidades de soldagem e taxas de

deposio. Produz soldas uniformes e de bom

acabamento superficial. Ausncia de respingos e fumos. Dispensa proteo contra radiao devido ao

arco no visvel. Facilmente mecanizado. Elevada produtividade. Soldagem limitada s posies plana e filete

horizontal. Aporte trmico elevado pode prejudicar

propriedades da junta em alguns casos. Necessrio retirar a escria entre passes.

Soldagem de aos carbono e ligados. Soldagem de nquel e suas ligas. Soldagem de membros estruturais e

tubos de grande dimetro. Soldagem em fabricao de peas

pesadas de ao. Recobrimento, manuteno e reparo.


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Trator

Pea

PortaFluxo

Arame

Controle

Fonte

Cabo de controle

Figura 15 Equipamento para a soldagem ao Arco Submerso.

6.1.6 - Soldagem a Plasma

A soldagem a plasma (PAW - PlasmaArc Welding) um processo que utiliza o arco operandoem condies especiais que atua como uma fonte extremamente estvel de calor que permite asoldagem da maioria dos metais com espessuras de 0,02 a 6mm. Esta fonte especial de calor garante maior concentrao de energia, maior estabilidade e maior capacidade de penetrao doque os processos GTAW, SMAW e GMAW. Esse processo baseado no processo GTAW,apresentando, como diferena fundamental, a utilizao de um bocal extra (bocal constritor) quecausa a concentrao (constrio) do arco eltrico. A figura 16 ilustra o princpio de operao do processo PAW.

Um pequeno fluxo de argnio passa atravs bocal constritor para formar a chama de plasma(figura 16). A proteo do plasma e da poa de fuso feita por um gs (normalmente argnioou hlio) fornecido pelo bocal externo. O arco de soldagem iniciado com o auxlio de um arco piloto de baixa corrente mantido entre o eletrodo e o bocal. Quando a pea parte do circuitoeltrico de soldagem, o processo denominado de plasma transferido; quando a pea no faz parte do circuito eltrico (o arco mantido entre o eletrodo e o bocal) tem-se plasma notransferido. Este ltimo permite pode ser aplicado em materiais no condutores deeletricidade. No processo PAW, metal de adio, quando utilizado, fornecido de forma similar ao processo GTAW.


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Duas formas de operao so usadas na soldagem PAW, a operao convencional (melt-in) ea operao em keyhole. A operao convencional normalmente usada na soldagem de juntasde pequena espessura (0,02 a 3mm) com correntes, em geral, inferiores a 100A. Para a soldagemdas menores espessuras, com correntes de cerca de 1A, o processo comumente denominado desoldagem Microplasma.

Eletrodo Bocal Constritor

Bocal de Proteo

Metal de Adio

Poa de Fuso Metal de Base

Solda

Figura 16 - Processo PAW operando no modo keyhole.

A operao em keyhole caracterizada pela formao de um furo que atravessa a poa de fuso(figura 15). O metal lquido escoa em torno deste furo e solidifica na parte posterior da poa defuso. Soldas obtidas com esta forma de operao tmpenetrao totalna espessura da junta eapresentam uma elevada relao penetrao/largura o que reduz problemas de distoro. Estaforma de operao permite soldar, em um nico passe, juntas de at 10mm, ou mesmo mais.

A soldagem a plasma aplicvel maioria dos metais e a muitos materiais no metlicos.Entretanto, seu custo relativamente elevado e a maior complexidade do processo (emcomparao com GTAW) limitam o seu uso principalmente para aplicaes crticas emindstrias de alta tecnologia (indstria aeronutica e aeroespacial, por exemplo) para as quais autilizao do processo justificvel. Por outro lado equipamentos de plasma desenvolvidos parao corte de materiais esto se tornando cada vez mais usados industrialmente (ver item IV).


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6.1.7 - Soldagem de Pinos

Pinos metlicos, ou componentes similares podem ser soldados a uma pea metlica de diversasmaneiras, incluindo por arco eltrico, resistncia, frico e percusso (descarga de capacitores).O presente item apresenta o processo de soldagem a arco de pinos (Stud Welding,SW) quetrabalha com equipamentos desenvolvidos especificamente para este tipo de aplicao. Assim,na soldagem de pinos, este unido a uma pea pelo seu aquecimento e da pea por um arcoestabelecido entre ambos. Quando as superfcies a serem unidas esto adequadamente aquecidas,elas so colocadas em contato com uma leve presso. Bocais cermicos so comumente usadosentre o pino e a pea para concentrar o calor do arco e limitar a entrada de ar na regio aquecida.

O processo muito rpido, apresentando tempo de operao inferior a um segundo, e simples,utilizando, em geral, pistolas semi-automticas (figura 17).

Pino

Metal de Base

Porta-pino

Bocal

(a) (b) (c) (d)

Figura 17 - Processo de soldagem de pinos: (a) Posicionamento da tocha, (b) abertura doarco e levantamento do pino, (c) trmino do perodo de arco, pino

pressionado contra a pea, (d) soldagem completada.

Este processo muito usado em construo metlica, com os pinos ajudando a prender conectores em geral, tubulaes, caixas de interruptores, etc estrutura metlica. Podem ser tambm usados como pontos de ancoramento de outros materiais (madeira ou concreto, por exemplo) ao ao. Em maquinrio, servem para a fixao de tampas.


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6.2 - Soldagem por Eletroescria

A soldagem por eletroescria (EletroslagWelding,ESW) um processo de soldagem por fuso

que utiliza a passagem de uma corrente eltrica atravs de uma escria condutora fundida paragerar o calor necessrio fuso localizada da junta e do metal de adio. Esta escria tambm protege a poa de fuso e o metal de adio da contaminao pelo ambiente. O processo usado primariamente para a unio de duas ou mais peas (em geral, de grande espessura) em um nico passe com a soldagem sendo feita na posio vertical ascendente. O metal e a escria fundidosso mantidos em posio com o auxlio de sapatas, em geral de cobre e refrigeradas a gua. Afigura 18 ilustra o processo de soldagem ESW.

Existem duas variaes bsicas do processo: o mtodo tradicional que utiliza um tubo guia noconsumvel e o segundo mtodo no qual o tubo guia consumido juntamente com o arame. No primeiro caso, o cabeote move-se progressivamente durante o processo, mantendo umadistncia constante poa de fuso. Na soldagem ESW com guia consumvel, o cabeote permanece estacionrio no alto da junta. Assim, o tubo guia, feito de um material compatvelcom o metal de adio, progressivamente fundido com o arame a medida que a solda

depositada. Essa configurao mais simples dispensando o uso de dispositivos para amovimentao do cabeote. Para juntas de grande espessura, comum a utilizao, para ambosos processos, de sistemas de mltiplos arames podem ser usados e, no caso da soldagem ESWcom guia no consumvel, os eletrodos podem sofrer um movimento de oscilao ao longo da junta para garantir uma distribuio mais uniforme de temperaturas no junta. Taxas de deposiode at 13kg/h por eletrodo podem ser conseguidas com este processo.

A soldagem ESW usada na fabricao de peas pesadas, principalmente de ao estrutural. O processo usado tipicamente em juntas de 13 a 500mm de espessura, competindo de formafavorvel com processos de soldagem a arco quanto maior for a espessura da junta. Entretanto,como a velocidade de soldagem deste processo tende a ser muito baixa (cerca de 0,5mm/s), asolda e regies do metal de base adjacentes so aquecidas a temperaturas muito elevadas por perodos de tempos relativamente longos e resfriadas lentamente. Assim, a solda e o metal de base adjacente tendem a apresentar uma estrutura de granulao grosseira e de tenacidade baixa,

exigindo, para algumas aplicaes, um tratamento trmico de normalizao aps a soldagem, para o refino da estrutura. Uma vez iniciado, o processo no deve ser interrompido at o trmino


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da soldagem, pois o reincio deste processo sobre uma solda interrompida difcil e resulta, emgeral, em grandes descontinuidades na solda.

Eletrodo

Roletes de alimentaoTubo-guia

Escria fundida

Sapata de cobreresfriada a gua

Solda

Poa de fuso

Metalde Base

(a) (b)

Poa de fuso

Eletrodo

Escria fundida

Solda

Metal de Base

Figura 18 - Soldagem ESW: (a) Esquema geral do processo e(b) detalhe da regio da poa de fuso.

6.3 - Soldagem Oxi-Gs

A soldagem oxi-gs (Oxif uelWelding,OFW) compreende um grupo de processos de soldagemque utilizam o calor produzido por uma chama de combustvel gasoso e oxignio para fundir ometal de base e, se usado, o metal de adio. O processo usado principalmente na formamanual, mas existem aplicaes mecanizadas, particularmente quando o processo utilizadocom a aplicao de presso, sendo, neste caso, denominado de soldagem a gs por presso(PressureGsWelding,PGW).

Diferentes gases combustveis podem utilizados, mas o mais comum para a soldagem dos aos ede outras ligas metlicas o acetileno (C

2H

2). Durante a operao, a chama resultante da mistura

gs-oxignio na ponta do maarico usada para a fuso localizada do metal de base e a


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Principais caractersticas e aplicaes deste processo so: Equipamento porttil e muito verstil, Baixo custo,

Baixa intensidade do calor transferido pea implica em baixa velocidade de soldagem, Necessita de fluxo para a soldagem de alguns metais, Usado em manuteno e reparo, Usado na soldagem de peas finas, tubos de pequeno dimetro.

6.4 - Soldagem com Feixe de Eltrons

A soldagem com feixe de eltrons (ElectronBeam Welding,EBW) um processo de unio baseado na fuso localizada da junta atravs de seu bombardeamento por um feixe de eltrons dealta velocidade. O feixe de eltrons emitido por um canho eletrnico e focalizado, atravs delentes eletromagnticas, em uma regio muito pequena da junta (dimetro da ordem de 10-1 mm)o que permite uma elevada concentrao de energia. Durante o bombardeamento, parte daenergia cintica dos eltrons convertida em calor, fundindo e vaporizando parte do material da junta e criando um furo (keyhole) atravs do material. Quando este furo movido ao longo da

junta, o material lquido flui em torno do mesmo e se solidifica na parte posterior da poaformando a solda. Esta forma de operao permite obter cordes de solda com uma elevadarazo penetrao/largura (de at 30:1) e com velocidades de at 200mm/s. A baixa energia desoldagem resultante, minimiza problemas de distoro e contrao da junta e permite trabalhar com peas j usinadas. Permite tambm soldar mais facilmente metais dissimilares decondutividade trmica diferente desde que estes tenham compatibilidade metalrgica. O feixe deeltrons pode atravessar uma junta de menor espessura, soldando-a e, ainda, atingir uma outra

junta abaixo da primeira, permitindo, assim, a soldagem de juntas no acessveis por outros processos. Com um feixe menos focalizado pode-se obter menor concentrao de energia eoperar o processo de forma similar soldagem a arco.

A soldagem EBW geralmente feita em alto vcuo (0,13 a 133mPa), embora existam variaesdo processo, que trabalham com menores penetraes, que podem operar com um vcuo mdio(0,13 a 3000Pa) ou presso ambiente. Um equipamento tpico para a soldagem EBW inclui a

cmara de vcuo, uma fonte de energia e canho eletrnico (operando tipicamente com 30 a


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175kV e 50 a 1000mA), dispositivos de focalizao do feixe, um sistema para observao ourastreamento do feixe e um sistema para manipulao da pea e/ou do canho eletrnico.

A equipamento de soldagem EBW relativamente caro (pode custar mais de US$ 1.000.000) ecomplexo. O processo extremamente rpido e pode soldar, em um nico passe, peas degrande espessura (ao, at 100mm e alumnio, at 150mm). Por outro lado, a necessidade de umalto vcuo, reduz a produtividade do processo. Este problema pode ser reduzido pelo uso decmara auxiliares para o estabelecimento de um pr-vcuo nas peas antes de sua soldagem ou pelo uso de equipamentos que trabalham com menor vcuo. A desacelerao de eltrons na peagera radiao penetrante (raios X) o que implica em cuidados especiais para a proteo de

pessoal. O cordo estreito e de elevada penetrao exige um ajuste perfeito dos componentessendo soldados (abertura de junta inferior a 0,13mm) o que necessria a usinagem cuidadosa doscomponentes. A soldagem basicamente limitada a juntas de topo e sobrepostas.

6.5 - Soldagem a Laser

A soldagem a laser (Laser Beam Welding,LBW) um processo de unio baseado na fuso

localizada da junta atravs de seu bombardeamento por um feixe de luz concentrada coerente emonocromtica de alta intensidade. De forma similar soldagem EBW, este feixe de altaintensidade suficiente para fundir e vaporizar parte do material da junta no ponto de entrada dofeixe no material, causando um furo (keyhole) que penetra profundamente no metal de base. Afigura 20 ilustra de forma esquemtica de um sistema para a soldagem LBW.

Fonte de Laser

Fonte de energiae controles

Espelho

Lente deFocalizao

Pea

Solda

Laser

Figura 20 - Elementos de um sistema tpico para soldagem a laser.


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Para a produo do laser podem ser usadas fontes contnuas a dixido de carbono, capazes de produzir laser de infravermelho e densidades de energia em torno de 1x1010W/m2, ou fontes pulsadas de YAG (Ytrium aluminum garnet) no estado slido. As primeiras so usadas para asoldagem laser de elevada penetrao, enquanto que os laser de estado slido so mais usados para a soldagem de ponto e de costura em juntas de pequena espessura, soldagem emmicroeletrnica e em outras aplicaes que exijam um controle preciso da quantidade de energiafornecida pea. Em comparao com a soldagem EBW, a soldagem a laser apresenta asseguintes caractersticas favorveis: laser pode ser transmitido no ar, no necessitando de um vcuo sobre a pea. Contudo, o uso

de uma proteo gasosa recomendvel, particularmente para materiais reativos. No ocorre a gerao de raios X com laser. feixe de laser pode ser facilmente direcionado e focalizado o que facilita a automao do

processo. Devido menor intensidade do feixe de laser, a poa de fuso deste processo menos

sensvel que a da soldagem EBW a problemas de instabilidade (porosidade na raiz, fusoincompleta, respingos sob o cordo, etc).

De forma similar soldagem EBW, a soldagem a laser um processo de alta velocidade, ideal para aplicaes automatizadas, mas exigindo um perfeito ajuste das peas. O custo doequipamento de soldagem tende a ser elevado, em torno de US$ 500.000, fazendo com que o processo seja tipicamente usado apenas em aplicaes com um grande volume de soldas ou emaplicaes crticas que necessitem de caractersticas especiais do cordo ou uma grandereprodutibilidade. O processo mais utilizado na soldagem de peas de menor espessura com

uma elevada velocidade de deslocamento. Por exemplo, um laser de CO2 de 5kW de potncia pode soldar chapas de 2,5mm de ao carbono ou inoxidvel com velocidades acima de 65mm/s.A soldagem LBW tem substitudo, em alguns casos, a soldagem de resistncia por pontos nafabricao da carroceria de veculos. A eficincia do equipamento LBW baixa, de 8 a 15%,necessitando de grandes unidades de refrigerao para aplicaes de alta potncia.

Embora o equipamento seja muito sofisticado, ele projetado para ser usado por operadores, no

necessitando de soldadores altamente treinados. Vrios equipamentos LBW podem, com pequenas modificaes, ser usados para operaes de corte ou de tratamento trmico superficial.


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6.6 Processos Hbridos de Soldagem

A combinao de mais de um processo de soldagem (em geral, um processo a arco e algumoutro) permite a obteno de um nosso processo que pode apresentar vantagens sobre cada umdos processos iniciais. Os processos hbridos mais conhecidos so os que envolvem o usoconjunto da soldagem GMAW e a soldagem laser ou a plasma. O uso conjunto dos processosafeta o funcionamento de cada um (por exemplo, a interao do laser com o material gera um plasma que pode estabilizar o arco e a poa de fuso gerada pelo arco facilita a penetrao dolaser no material) e o formato final do cordo de solda. Nos processo hbridos (figura 21), as

fontes de calor atuam sobre a mesma poa de fuso ao contrrio de uma outra opo muitocomum, que seria a combinao de processos, na qual cada processo cria a sua prpria poa defuso e atua de forma separada.

Poa de Fuso

Solda

Metal deBase

Laser Processo

GMAW

Feixe de

Figura 21 Processo hbrido (Laser-GMAW).


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7 - Processos de Soldagem por Deformao

7.1 - Soldagem por Resistncia

A soldagem por resistncia (R esistanceWelding,RW) compreende um grupo de processos desoldagem nos quais o calor necessrio formao da junta soldada obtido pela resistncia passagem da corrente eltrica atravs das peas sendo soldadas. O aquecimento da regio da junta pela passagem da corrente eltrica, abaixa a resistncia mecnica do material permitindo,atravs da aplicao de presso, a deformao localizada e, assim, a soldagem por deformaoda junta. Em alguns casos, ocorre uma fuso localizada na regio da junta. Assim, neste

processo de soldagem pode ocorrer a formao da solda tanto por fuso como por deformao.Contudo, por razes puramente didticas, a soldagem RW ser considerada como um processode soldagem por deformao.

Existem quatro processos principais de soldagem por resistncia: (a) soldagem por ponto(R esistanceS pot Welding,RSW), (b) soldagem de projeo (R esistanceProjectionWelding,RPW), (c) soldagem por costura (R esistanceSeam Welding,RSEW) e (d) soldagem de topo

por resistncia (U psetWelding,UW), figura 22.

Na soldagem por ponto, dois eletrodos cilndricos aplicam presso e permitem a passagem deuma alta corrente eltrica em um ponto concentrado de uma junta sobreposta (figura 22.a). Emcondies adequadas de soldagem, o aquecimento por efeito Joule da regio entre os eletrodos permite a fuso localizada da regio de contato entre as peas. A presso aplicada peloseletrodos no metal de base, causa a deformao plstica do material slido em torno da lente

de material fundido, o que impede, em condies adequadas de soldagem, o vazamento(expulso) deste material fundido e, ainda, o protege do contato com o ar atmosfrico. Com ainterrupo da corrente, a temperatura cai rapidamente com difuso do calor para eletrodos (emgeral, refrigerados a gua) e para o restante do metal de base, formando-se, assim, um ponto desolda (figura 23). A formao de um ponto de solda muito rpida, por exemplo, na soldagemde duas chapas de 1,6mm de espessura com uma corrente de cerca de 12.000A necessita-se deum tempo de aproximadamente 0,25s. O processo mais usado na unio de peas com

espessura inferior a 3mm, em juntas sobrepostas quando a estanqueidade da junta no muitoimportante. Encontra larga aplicao, por exemplo, na fabricao de carrocerias de veculos.


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O processo de soldagem por costura muito similar soldagem RSW, as principais diferenassendo a utilizao de eletrodos na forma de disco, que podem se deslocar ao longo da junta comuma dada velocidade, e a aplicao de uma sequncia de pulsos de corrente enquanto oseletrodos se movem (figura 22.b). Desta forma obtm-se uma sequncia de pulsos que sesobrepem e formam a solda de costura. Este processo permite, assim, a soldagem rpida dechapas finas, podendo as soldas obtidas ser, diferentemente daquelas obtidas com RSW,estanques. Velocidades tpicas de soldagem so 25mm/s para chapas de ao de 1,6mm e 17mm/s para chapas de 3mm.

I

(a) (b)

(c)

(d)

Eletrodos

Projeo

Soldas

Soldas

I

I

I

Peas

Peas

Garras

Figura 22 - Processos de soldagem por resistncia: (a) soldagem por ponto (RSW), (b) soldagem por costura (RSEW), (c) soldagem de projeo (RPW) e (d) soldagem de topo (UW). I - corrente

de soldagem, setas escuras - presso.

A soldagem por projeo , tambm, muito similar soldagem RSW. A maior diferena residena conformao, ou usinagem, em uma das peas, de projees por onde a corrente passar

preferencialmente e, portanto, onde o ponto de solda ser formado (figura 22.c). Comoconsequncia, eletrodos grandes e planos podem ser usados e mais de um ponto de solda pode


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ser formado de cada vez. Pinos, parafusos e outros tipos de apndices podem ser facilmentesoldados a chapas finas por este processo.

Eletrodo de liga de cobreresfriado a gua

Solda

Metal de Base

Presso

Corrente eltrica

Figura 23 - Formao da solda no processo de soldagem de resistncia por pontos (RSW).

Os processos descritos acima so usados na forma semi-automtica (na qual o operador posiciona as peas entre os eletrodos do cabeote de soldagem, que pode ser estacionrio ou

porttil, aperta o gatilho que inicia a sequncia de soldagem e, depois, libera a pea do cabeotede soldagem) ou automtica (na qual todas as operaes so controladas pelo equipamento). Nasoldagem por pontos em particular, observa-se o uso crescente de robs industriais para a suaautomao.

Na soldagem de topo por resistncia (UW), ao contrrio dos processos anteriores, trabalha-secom juntas de topo, sendo esta comumente usada para a unio de arames, tubos, anis e tiras de

mesma seo transversal. Neste processo (figura 22.d), as duas peas so colocadas em contato e pressionadas uma contra a outra. A seguir, a corrente de soldagem ligada, passando das garras para as peas e atravs destas. A regio de contato entre as peas, onde a resistncia eltrica maior, aquecida por efeito Joule, o que causa uma reduo de sua resistncia mecnica. Comoresultado, esta regio passa a ser deformada plasticamente por ao da fora de compressoaplicada inicialmente, a qual pode ser aumentada quando a junta estiver adequadamenteaquecida. A deformao plstica leva formao da solda e de uma rebarba lateral entre as

peas para onde as impurezas da regio da junta tendem a migrar (figura 22.d). Ao final do


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processo, a corrente desligada, permitindo o resfriamento da solda. Em alguns casos, possvelaplicar, ainda, um tratamento trmico aps a soldagem pela passagem de uma corrente menor que a usada na soldagem.

Um contato uniforme entre as peas na regio a ser soldada fundamental para garantir umaunio isenta de descontinuidades com o processo UW. Assim, este processo no adequado para a unio peas com uma grande seo de contato ou com um formato complicado. Para estescasos, o processo de soldagem por centelhamento (FW) tem um melhor desempenho.

7.2 - Soldagem por Centelhamento

A soldagem por centelhamento (Flash Welding,FW) muitas vezes classificado como um processo por resistncia pois apresenta diversas caractersticas e aplicaes similares soldagemde topo por resistncia (UW). Na soldagem FW (figura 24), as peas a serem soldadas soaproximadas sem, contudo, as suas superfcies entrarem em contato. A energia eltrica ligadae, ento, as peas so colocadas em movimento relativo de forma a se aproximarem com uma

velocidade constante. Este movimento causa o contato eltrico das superfcies a serem soldadasdas peas, inicialmente em poucos pontos onde ocorre a formao de um arco eltrico(centelhamento). Por ao do centelhamento, ocorre a vaporizao dos pontos em contato, permitindo, desta forma, que novos pontos entrem em contato e o centelhamento se espalhe por toda a superfcie da junta. Aps um certo tempo de centelhamento, quando todas as superfcies aserem unidas estiverem suficientemente aquecidas, a corrente de soldagem desligada e as peas so fortemente pressionadas uma contra a outra, sofrendo considervel deformao

plstica nas superfcies da junta o que leva formao da solda.

A soldagem por centelhamento tem aplicaes similares ao processo UW, contudo, como a aode centelhamento permite um aquecimento mais uniforme da junta, mesmo com condies piores de preparao superficial, o processo FW pode ser utilizado para peas de maior espessura e de formato mais complicado. O processo muito usado na fabricao de tubulaese de rodas de carros e caminhes e na unio de trilhos. Por outro lado, o processo mais

complexo e o seu equipamento tende a ser mais caro e complicado.


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(a)

Abertura inicial

I* *

* *

Solda(b)

(c)

Arco

v1

v2

Figura 24 - Soldagem por centelhamento: (a) Posicionamento inicial das peas, (b) apsa energia eltrica ser ligada, as peas so aproximadas com uma velocidade v1,ocorrendo o centelhamento quando pontos das superfcies entram em contato

(ver detalhe), (c) aps o aquecimento adequado das superfcies, a corrente desligadae as peas so pressionadas (com uma velocidade v2 > v1) para a formao da solda.

7.3 - Soldagem por Alta Frequncia

Na soldagem por alta frequncia (High FrequencyInductionWelding,HFIW), so utilizadas bobinas por onde passa uma corrente de alta frequncia que causa o aparecimento de correntesinduzidas na regio da junta das peas que esto sendo soldadas. Estas corrente aquecem a junta por efeito Joule o que facilita a deformao localizada e a formao da solda com a aplicao de presso. Desta forma, este processo apresenta grande semelhana com a soldagem RW, sendoconsiderado, por diversos autores, como um processo de soldagem por resistncia.

O processo bastante usado na fabricao (soldagem longitudinal) de tubos e perfis de ao de parede de pequena espessura (de cerca de 0,13 mm) podendo ser usado, tambm, para tubos degrande espessura de parede (at 25 mm), com uma grande velocidade de soldagem (at cerca de300 m/min), sendo adequado para aplicaes mecanizadas ou automatizadas onde um grandevolume de produo necessrio. O aquecimento da junta tende a ser bem localizadominimizando alteraes no metal de base. O processo pode ser usado para diferentes metais e

ligas, incluindo aos carbono e de baixa liga, aos inoxidveis e ligas de alumnio, cobre, titnioe nquel. A figura 25 ilustra a soldagem HFIW.


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Figura 25 - Exemplo da utilizao do processo HFIW na soldagem longitudinal de tubos.

7.4 - Soldagem por Frico

A soldagem de frico (FrictionWelding,FW) um processo que utiliza energia mecnica, emgeral associada com a rotao de uma pea, para a gerao de calor na regio da junta a ser soldada. Aps o aquecimento adequado da junta, a peas so pressionadas para a formao da junta. A figura 26 ilustra a soldagem por frico. O processo , em geral, usado para a soldagemde peas de simetria cilndrica (tubos e barras), que podem ser de metais dissimilares. O processo pode tambm ser aplicado, atravs da rotao e presso de uma barra contra asuperfcie de uma pea, para a deposio de revestimentos especiais sobre essa pea ou asoldagem de um pino no interior desta. Na dcada de 90 foi desenvolvido um processo desoldagem por frico ("Stir Friction Welding ) que utiliza a passagem de uma ferramenta emrotao entre as faces da junta para realizar a unio das peas. Este processo tem sido aplicado principalmente na soldagem de ligas de alumnio.

7.5 - Soldagem por Difuso

A soldagem por difuso (Dif fusionWelding,DFW) um processo de unio no estado slidoque produz a solda pela aplicao de presso a elevada temperatura sem a deformao


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macroscpica das peas. Um metal de adio pode ser colocado entre as superfcies da junta. Afigura 27 ilustra o princpio deste processo.

A soldagem por difuso um processo especializado de soldagem de aplicao restrita quandodeseja-se: (a) evitar problemas metalrgicos associados com a soldagem por fuso, (b) fabricar componentes de dimenses e forma prximas das desejadas no produto final (net shape), e (c) produzir peas espessas com propriedades uniformes ao longo da espessura. O processo s economicamente vivel quando materiais especiais e de elevado custo so utilizados ou quandoexiste uma grande exigncia quanto s dimenses da pea soldada, tendo suas aplicaes sido,at o presente, limitadas, em geral, s indstrias eletrnica e aero-espacial.

(a) (c)

(d)(b)

Figura 26 - Processo de soldagem FW: (a) Um membro colocado em rotao, (b) inicia-se afora de compresso, (c) inicia-se a formao da solda e (d) a solda completada.

Figura 27 - Estgios da soldagem por difuso.


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7.6 - Soldagem por Exploso

A soldagem por exploso (Explosive Welding,EXW) um processo que utiliza a energia dedetonao de um explosivo para promover a unio de peas metlicas. Uma das peas lanadaao encontro da outra pela exploso e, durante a coliso, desenvolve-se uma intensa deformao plstica superficial capaz de remover as contaminaes superficiais e promover a unio das peas. Devido ao forte choque nas superfcies da junta, a solda resultante tem um aspecto tpicoondulado (figura 28). O processo pode ser utilizado para unio de praticamente todos os metais e

ligas que possuam dutililidade suficiente para no se romper durante a exploso e tem sidoutilizado industrialmente para a fabricao de revestimentos, de chapas bimetlicas e para aunio de metais metalurgicamente incompatveis em processos de soldagem por fuso. A figura28 ilustra o processo. A fabricao de chapas com revestimentos protetores contra a corroso emvasos de presso e em trocadores de calor e de peas de transio entre estruturas de alumnio eao so alguns exemplos de aplicaes deste processo.

Explosivo

Amortecedor

Metal de base

Detonador

Metal derevestimento

Detalhe daregio da solda

Figura 28 - Soldagem por exploso.


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7.7 - Soldagem por Laminao

Este um processo de unio usado para a produo de chapas bi-metlicas atravs da laminaoconjunta (co-laminao) de chapas de metais diferentes, em geral, temperatura ambiente ou atemperaturas prximas desta. Este processo pode ser usado, por exemplo, para a fabricao dechapas de alumnio e ao para a produo de bronzinas.

7.8 - Soldagem a Frio

A soldagem a frio (Cold Welding,CW) realizada pela aplicao de uma forte deformaolocalizada, temperatura ambiente, das peas a serem unidas. Este processo aplicvel parametais de elevada dutilidade, como o alumnio e cobre, tendo, como aplicao tpica, a unio decondutores de eletricidade.

7.9 - Soldagem por Ultra-Som

A soldagem por ultra-som (UltrasonicWelding,USW) produz a unio das peas pela aplicaolocalizada de energia vibracional de alta frequncia (ultra-som), enquanto as peas so mantidassob presso. A unio ocorre por aquecimento e deformao plstica localizada das superfciesem contato. O processo usualmente aplicado para a soldagem de juntas sobrepostas de metaisdteis, similares ou no, de pequena espessura e para a unio de plsticos, por exemplo, naindstria eletrnica e na fabricao de embalagens.

8 - Processos de Brasagem

Brasagem engloba um grupo de processos de unio que utiliza um metal de adio de ponto defuso inferior ao do metal de base. Como conseguncia, o processo realizado a umatemperatura na qual as peas sendo unidas no sofrem nenhuma fuso. Nestes processos, em

geral, a penetrao e espalhamento do metal de adio na junta so conseguidos por efeito decapilaridade. Frequentemente, a brasagem considerada como um processo de unio


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para a sua brasagem, e brasagem por infravermelho (Infrared,Brasing,IB). Uma diviso similar pode ser feita para os processos de brasagem fraca, a qual, contudo, mais comumente realizadacom o auxlio de uma ponta metlica aquecida por uma resistncia eltrica (ferro de solda). A

figura 29 ilustra o processo de brasagem em forno.

Correia

FornoMetal de adio

Fluxo

Metal de adiofunde e escoa Junta brasada

Figura 29 - Brasagem em forno.

Diferentes metais de adio podem ser usados na brasagem forte, dependendo do tipo de metal

de base, da aplicao da pea e do processo de brasagem usado. Para juntas de ao, metais deadio comuns so, por exemplo, ligas de cobre, ligas de prata e ligas de nquel. Na brasagemfraca, so usadas, em geral, ligas de chumbo/estanho, estanho/antimnio e de estanho/zinco.

A brasagem utilizada amplamente na indstria. Aplicaes variam desde a fabricao de peassimples de pequeno custo, com operao manual, at peas sofisticadas para as indstriasaeronutica e aeroespacial, envolvendo a utilizao de equipamentos sofisticados. Algumas das

principais vantagens da brasagem so: Baixo custo para montagens complexas, Simples para a unio de grandes reas, Menores problemas de tenses residuais que em processos de soldagem por fuso, Capacidade de preservar revestimentos no metal de base, Capacidade de unir metais dissimilares, Capacidade de unir metais com materiais no metlicos, Capacidade de unir peas com grandes diferenas de espessura,


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Grande preciso dimensional das peas produzidas, Peas produzidas requerem pouco ou nenhum acabamento final (quando uma atmosfera

protetora adequada usada), e

Vrias peas podem ser produzidas de uma vez (processamento em batelada).

Dependendo dos tipos de materiais e do processo usados, a brasagem pode ser um processocomplicado com muitas variveis que necessitam ser controladas para um resultado satisfatrio.A preparao da junta para brasagem pode ser complicada, exigindo uma grande precisodimensional para um espalhamento adequado do metal de adio. A seleo de metal de adioe fluxo/atmosfera pode ser difcil, podendo ocorrer problemas de molhamento inadequado do

metal de base, formao de compostos intermetlicos (com degradao das propriedadesmecnicas da junta) e at a eroso do metal de base. O processo de brasagem manual com tochaexige, em geral, um operao altamente treinado.

A brasagem fraca extremamente utilizada na indstria eletrnica, na unio de conexeseltricas e eletrnicas.

9 - Processos de Corte Trmico

Pode-se considerar, de uma forma geral, que os processos de corte realizam uma operaoinversa realizada na soldagem, isto , a separao de um componente em duas ou mais peasou a remoo de material da superfcie de uma pea. Alm disso, os processos de corte podemser separados em dois grupos, de uma forma anloga considerada em soldagem, isto , em processos de corte trmico (baseados na aplicao localizada de calor na pea) e processos de

corte a frio (baseados na deformao localizada do material). Adicionalmente, os processos decorte so fundamentais para a tecnologia de soldagem uma vez que a fabricao de umcomponente soldado passa, de uma forma geral, por uma etapa inicial de corte e preparaodas peas na qual os processos de corte so intensivamente usados. Processos de corte so,tambm, muito usados na remoo de material visando a eliminao de defeitoseventualmente detectados em componentes soldados ou fundidos.

Os mais importantes processos de corte trmico so o corte a oxignio, o corte a plasma, ocorte a laser e o corte com eletrodo de grafite. Estes processos, particularmente os trs


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primeiros possibilitam a realizao de cortes de alta qualidade, preciso adequada e baixocusto para vrias aplicaes e materiais. Os processos de corte trmico fornecem umaferramenta de corte de gume de 360o, isto que permite mudanas bruscas da direo decorte, o que no possvel para a maioria dos processos de corte a frio (exceto para o cortecom jato de gua e abrasivo).

Os processos de corte trmico apresentam caractersticas operacionais muito similares scaractersticas de processos de soldagem por fuso. Esses processos realizam o corte de uma pea pela aplicao localizada de calor para a fuso e eventual vaporizao de uma pequenaregio desta pea juntamente com o uso de um jato de gs que auxilia a remoo do material

da regio de corte. seguir, sero apresentados, de forma resumida, os principais destes processos.

9.1 - Corte a Oxignio

O corte a oxignio (OxyfuelGas Cutting,OFC) um processo de corte trmico que utilizaum jato de oxignio puro para oxidar o metal de base e remover a mistura, no estado lquido,

de xidos e do material de base da regio de corte. O processo usado basicamente para ligasde ferro, principalmente aos carbono e aos de baixa liga, podendo ser usado, tambm, paraligas de titnio.

O processo usado, para aos de baixo carbono, para cortar chapas de at 300 mm deespessura. Tcnicas especiais permitem o corte de espessuras acima de 1 m. Elementos de ligatendem, de uma forma geral, a dificultar o corte por promover a formao de um xido

refratrio (por exemplo, cromo, alumnio e silcio) ou por reduzir a temperatura de fuso dometal de base (carbono, por exemplo) tornando o corte mais grosseiro. Variaes do processo,que lanam, juntamente com o jato de oxignio, p de ferro ou misturas de outros materiais, permitem estender a utilizao deste processo para outras ligas e materiais.

A reao de oxidao produz, em geral, calor suficiente para a manuteno do processo decorte, contudo, para o incio da reao e para o desenvolvimento do corte de uma forma mais

suave, utiliza-se, em geral, um conjunto de chamas de oxignio e um gs combustvel(acetileno, GLP, etc) concntricas ao jato de oxignio. A figura 30 ilustra o processo.


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Bocal de corteChamas

Jato de oxignio

Marcas de corte

Escria

Metal de base Corte

OxignioOxignio+combustvel

Figura 30 - Processo de corte a oxignio.

O processo iniciado apenas com as chamas que aquecem a regio de inicio do corte at a suatemperatura de ignio (em torno de 870oC), quando, ento, o jato de oxignio ligado tendoinicio a ao de corte. O maarico , ento, deslocado pela trajetria de corte com uma

velocidade adequada. O deslocamento pode ser feito manualmente ou de forma mecanizada.Instalaes de grande porte podem deslocar diversos maaricos ao mesmo tempo, comsistemas de CAD/CAM e controle numrico para determinar e controlar as trajetrias de corte.

Caractersticas do corte OFC: Pode cortar ao mais rapidamente que os processos usuais de remoo mecnica de material. Pode cortar peas com formatos e espessuras difceis de serem trabalhadas de forma

econmica com processos mecnicos. Equipamento bsico para operao manual de baixo custo. Equipamento manual pode ser porttil e de fcil uso para trabalho no campo. Direo de corte pode ser mudada rapidamente. processo pode ser facilmente usado para a abertura de chanfros para soldagem. Tolerncia dimensional do corte OFC pior do que a de vrios processos mecnicos. processo essencialmente limitado ao corte de aos.


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processo gera fumaa e fagulhas quentes que podem representar um problema de higiene esegurana.

Aos temperveis necessitam de operaes adicionais (pr-aquecimento, tratamento trmico,

etc) de custo elevado para controlar a estrutura e propriedades mecnicas da regio de corte.

9.2 - C

process ode soldagem ifs

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