processos de fabricação ii - soldagem - parte 2 - rev3.pdf

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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICACELSO SUCKOW DA FONSECA

UnED Itaguaí

CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICACURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA

DISCIPLINA: Processos de Fabricação II

PROFESSOR: Humberto Farneze

PARTE 2PROCESSOS DE SOLDAGEM

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INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE SOLDAGEM

Processo de soldagem - grande impulso durante a II Guerra Mundial

- fabricação de navios e aviões soldados, apesar de o arco elétrico

ter sido desenvolvido no século XIX

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Cada processo de soldagem deve:

1- Gerar energia capaz de unir os dois metais, similares ou não

2- Remover contaminações das superfícies a serem unidas

3- Evitar que o ar atmosférico contamine a região

4- Propiciar o controle de transformação da fase - propriedades

desejadas

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►Fluxo geral de calor na soldagem por fusão

A soldagem por fusão é realizada pela aplicação de energia concentrada em uma parte da

junta (região da(s) peça(s) onde a solda será realizada) de forma a conseguir a sua fusão

localizada, de preferencia afetando termicamente ao mínimo o restante da(s) peça(s).

A fonte transfere energia à junta através

da área de contato (A0) entre a fonte e a

peça, causando o aquecimento do material

adjacente até a sua fusão.

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Assim, para ser efetiva na soldagem por fusão, a fonte deve fornecer energia a

uma taxa suficientemente elevada e em uma área suficientemente pequena para

garantir a fusão localizada do metal de base na região adjacente à área de contato,

antes que o calor se difunda em quantidades apreciáveis para o restante da peça.

Para caracterizar este processo, define-se a potência específica (Pesp) de uma

fonte de energia como:

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Por exemplo, seja uma operação de soldagem TIG (Tungsten Inert Gas) em que

se esteja usando uma corrente de 120A e uma tensão de 10V. Considerando-se

que o rendimento térmico deste processo seja cerca de 50% e que o diâmetro do

arco junto a peça valha cerca de 3mm, a potência específica nestas condições

seria:

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De uma forma geral, para ser útil na soldagem por fusão, uma fonte precisa ter uma potência

específica entre cerca de 106 e 1013W/m2 .

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Máquina de Soldagem CC ou CAFonte de energia e controles

Tocha ou Garra

Eletrodo

Arco

Peça de trabalho

Cabo de circuito

►Circuito básico de soldagem

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►Circuito básico de soldagem

• Fonte (CA ou CC) – controla os parâmetros

• Cabos – conectam a fonte à tocha e a peça à fonte

• Tocha – faz contato elétrico com eletrodo (consumível

ou não)

• Eletrodo – conduz a eletricidade gerando o arco que

funde o metal da peça de trabalho ou do próprio eletrodo

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►Equipamentos

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►Fontes de Energia

Requisitos Básicos das Fontes:

• produzir saídas de corrente e tensão nos valores desejados e com características

adequadas para o processo de soldagem;

• permitir o ajuste destes valores de corrente e/ou tensão para aplicações específicas;

• variar a corrente e tensão durante a operação de acordo com os requerimentos do

processo de soldagem e aplicação;

• estar em conformidade com exigências de normas e códigos relacionados com a

segurança e funcionalidade;

• possuir controles/interface do usuário de fácil compreensão e uso;

• quando necessário, ter interface ou saída para sistemas de automação.

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► Características Estáticas:

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► Características Estáticas:

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Transformador

• Monofásico e trifásico - transformação da corrente da rede em corrente de

soldagem - redução da tensão da rede em tensão de soldagem e pelo

aumento de intensidade de corrente para a intensidade de corrente de

soldagem

O Transformador sO Transformador sóó CACA

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Transformador CA

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Transformador CA

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Retificador CC

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Fonte Inversora

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Vantagens dos Inversores

n Menor DIMENSÃO e PESO dos equipamentos

n PORTABILIDADE

n Menor consumo de Energia Elétrica

n Menor relação entre custo / benefício

n Redução dos custos operacionais e manutenção

n Melhor sistema de SEGURANÇA OPERACIONAL

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CONFRONTO

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Física do Arco Elétrico - Conceitos Fundamentais

Condutor gasoso que transforma energia elétrica em calorífica

Estabelecido através de uma descarga elétrica entre dois eletrodos a qual é

mantida devido ao desenvolvimento de um meio gasoso condutor

Catodo - Eletrodo a partir do qual

são emitidos os elétrons que

passam através do gás

Anodo – Eletrodo para o qual os

elétrons e íons negativos se

encaminham

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►SOPRO MAGNÉTICO

O campo magnético induzido pela corrente tende a se distribuir uniformemente em

torno do arco . Quando esta distribuição é perturbada, levando a uma maior

concentração do campo magnético em um dos lados do arco, as forças magnéticas,

que antes geravam o movimento de gases apenas no sentido do eixo do arco,

passam a possuir uma componente transversal que tende a empurrar lateralmente o

arco. Como resultado a arco passa de defletir lateralmente, tendo este efeito a

aparência similar de um leve sopro sobre a chama de uma vela. Este efeito, sopro

magnético, reduz o controle que se tem sobre o arco, dificultando a soldagem e

aumentando a chance de formação de descontinuidades no cordão.

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►SOPRO MAGNÉTICO

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O sopro magnético pode ser minimizado por medidas como:

• Inclinar o eletrodo para o lado em que se dirige o arco,

• Reduzir o comprimento do arco,

• Balancear a saída de corrente da peça, ligando-a à fonte por mais de um cabo,

• Reduzir a corrente de soldagem e

• Soldar com corrente alternada, pois, com esta, o sopro magnético é sempre

menor.


►SOPRO MAGNÉTICO

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I - FUNDAMENTOS

SOLDAGEM COM ELETRODOS REVESTIDOS - SMAW

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II – CARACTERÍSTICAS DE APLICABILIDADE

II.1 – Versatilidade

➣➣➣➣ Soldagem em locais internos e externos;

➣➣➣➣ Facilidade de deslocamento ao local de soldagem: os cabos podem ser longos;

➣➣➣➣ Equipamentos simples e portáteis;

➣➣➣➣ Acessividade à juntas difíceis;

II.2 – Qualidade da Junta

➣➣➣➣ Propriedades equivalentes e na maioria das vezes superiores à do metal base.

II.3 – Metais Soldáveis

➣➣➣➣ Aços ao carbono;

➣➣➣➣ Aços de baixa liga;

➣➣➣➣ Aços inoxidáveis;

➣➣➣➣ Ligas resistentes ao calor;

➣➣➣➣ Aços temperáveis;

➣➣➣➣ Ferro fundido;


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➣➣➣➣ Ligas de cobre;

➣➣➣➣ Ligas de níquel;

➣➣➣➣ Ligas de alumínio.

II.4 – Faixas de espessuras soldadas

➣➣➣➣ Usualmente entre 3 e 40 mm, em aços

II.5 – Limitações

�� Baixa produtividade: taxa de deposição 1,0 a 2,55 Kg/h; reposição sistemática;

remoção de escória.

�� Exige muita habilidade operatória;

�� Sua automação é difícil: executa-se a soldagem por gravidade


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�� Exige muita habilidade operatória;

➣➣➣➣ Sua automação é difícil: executa-se a soldagem por gravidade


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III – EQUIPAMENTOS

III.1 – Conjunto


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III.2 – Fonte de Energia

➣➣➣➣ Geradores ou retificadores

● Corrente contínua – Polaridade direta (CC-)

● Corrente contínua – Polaridade inversa (CC+)


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�� Transformadores

● Corrente alternada (CA)


Influência do tipo de corrente e polaridade na geometria do cordão

O suprimento de energia pode ser tanto corrente alternada (CA) como corrente

contínua com eletrodo negativo (CC-) (polaridade direta), ou corrente contínua com

eletrodo positivo (CC+) (polaridade inversa ou reversa), dependendo das exigências de

serviço e do tipo de eletrodo

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CC+: O bombardeio de elétrons dá-se na alma do eletrodo. Com este tipo de conexão,

a taxa de fusão do eletrodo é baixa e elevadas penetrações são normalmente obtidas.

É geralmente aceito que as gotas de metal fundido ejetadas da ponta do eletrodo em

direção a poça de fusão encontram os elétrons em contracorrente causando um

superaquecimento das mesmas. Estas gotas de metal superaquecido ao atingirem a poça

de fusão entregarão parte da energia térmica adquirida durante sua passagem através

do arco elétrico para a poça fundida causando maior penetração.

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CC-: O bombardeio de elétrons dá-se na peça. Com este tipo de conexão, a taxa de

fusão do eletrodo é maior e a penetração é inferior àquela obtida em CC+

CA: Em cada meio ciclo o bombardeamento de elétrons se dá ora a peça e ora na ponta

do eletrodo. Obviamente, com este tipo de corrente as características de fusão do

eletrodo e de profundidade de penetração serão intermediárias àquelas observadas em

corrente continua polaridade reversa e polaridade direta

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➣➣➣➣ Faixa de tensão em vazio: 50 a 100 Volts

➣➣➣➣ Faixa de tensão do arco: 17 a 36 Volts

➣➣➣➣ Faixa de corrente de soldagem: 75 a 300 A

➣➣➣➣ Fatores que influenciam na escolha dos cabos de soldagem:

● Corrente de soldagem;

● Ciclo de trabalho da máquina;

● Comprimento dos cabos.


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►Características da Fonte

As correntes, CA ou CC, podem ser empregadas na soldagem com ER, dependendo exclusivamente do tipo de corrente fornecido pela fonte de energia e do eletrodo selecionado.

A Figura mostra uma característica estática típica para ambas as correntes. Uma fonte de energia deste tipo "característica estática tombante ou de corrente constante” é altamente recomendada para soldagem manual

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►Características da Fonte

Alterações usuais na tensão de arco (mudanças no comprimento de arco durante a soldagem) gera pequenas variações na corrente de soldagem

Regulo a corrente de soldagem

Idem GTAW (TIG) e Plasma

Tensão Vazio

Tensão Operação

L+∆∆∆∆l

L-∆∆∆∆l

Campo de Trabalho

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IV – CONSUMÍVEIS

IV.1 – Características

Vareta metálica (alma) recoberta por uma camada de fluxo:

● Ø entre 1,5 e 8 mm

● Comprimento entre 230 e 450 mm

IV.2- O Revestimento do Eletrodo

�� Funções

➣➣➣➣ Elétricas

● Isolamento elétrico;

● Facilitar a abertura e estabilidade do arco.

➣➣➣➣ Físicas e Mecânicas

● Formação de fumos mais densos que o ar – atmosfera protetora;

● Formação de escória: proteção, controle de resfriamento e acabamento;

● Aumentar a taxa de deposição.

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IV – CONSUMÍVEIS

IV.1 – Características

Vareta metálica (alma) recoberta por uma camada de fluxo:

● Ø entre 1,5 e 8 mm

● Comprimento entre 230 e 450 mm

IV.2- O Revestimento do Eletrodo

�� Funções

➣➣➣➣ Elétricas

● Isolamento elétrico;

● Facilitar a abertura e estabilidade do arco.

➣➣➣➣ Físicas e Mecânicas

● Formação de fumos mais densos que o ar – atmosfera protetora;

● Formação de escória: proteção, controle de resfriamento e acabamento;

● Aumentar a taxa de deposição.

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➣➣➣➣ Metalúrgicas

● Refinar a estrutura do metal depositado;

● Desoxidação

�� Materiais presentes

● Celulose (hidrocarbonetos)

● Carbonatos

● Dióxido de titânio (rutilo)

● Ferro-manganês e ferro-silício

● Pó de ferro

● Argilas

● Fluoreto de cálcio

● Silicatos

● Óxidos de ferro e manganês

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�� Tipos de revestimentos

�� Oxidante – óxido de ferro e manganês: Pouco usado. (CC ou CA)

Ácido – óxido de ferro e manganês + sílica (CC ou CA)

● Alta taxa de fusão

● Poça de fusão volumosa

● Baixa resistência à formação de trincas

�� Rutílico – contém rutilo (CC ou CA)

● Média e baixa penetração

● Grande versatilidade

● Baixa resistência a fissuração a quente

�� Básico – quantidade apreciável de carbonato de cálcio e fluorita (CC ou CA)

● Soldas com baixo teor de hidrogênio

● Altamente hidroscópicos

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�� Tipos de revestimentos

�� Oxidante – óxido de ferro e manganês: Pouco usado. (CC ou CA)

Ácido – óxido de ferro e manganês + sílica (CC ou CA)

● Alta taxa de fusão

● Poça de fusão volumosa

● Baixa resistência à formação de trincas

�� Rutílico – contém rutilo (CC ou CA)

● Média e baixa penetração

● Grande versatilidade

● Baixa resistência a fissuração a quente

�� Básico – quantidade apreciável de carbonato de cálcio e fluorita (CC ou CA)

● Soldas com baixo teor de hidrogênio

● Altamente hidroscópicos

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➣➣➣➣ Celulósicos – Material orgânico (celulose) – (CC ou CA)

● Elevada penetração

● Fragilização pelo hidrogênio

● Soldagem fora da posição plana

● Passe de raiz em tubulações

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IV.3 – A Especificação dos Consumíveis

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Base da classificação dos eletrodos segundo a AWS A 5.1

● Tipo de corrente

● Tipo de revestimento

● Posição de soldagem

● Propriedades mecânicas do metal de solda

�� Sistemas de classificação

E X X X X1 2 3 4

● Dígito 1: designa um eletrodo.

● Dígito 2: Limite de resistência à tração mínimo do metal de solda em“ksi” (1 ksi = 1000 psi).

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● Dígito 3: Posição de Soldagem

Plana, Horizontal e Vertical Descendente

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● Dígito 4: Combinado com o dígito 3 – tipo de corrente e tipo de revestimento

�� Exemplo:

● Consumível E 6013

- Tipo: Eletrodo revestido

- Limite de resistência a tração: 60 ksi

- Posição de soldagem: todas as posições

- Tipo de corrente elétrica: CC+/- ou CA

- Tipo de revestimento: Rutílico

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�� Catálogo de Fabricante

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SOLDAGEM MIG / MAG - GMAW

I – FUNDAMENTOS

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�� A soldagem MIG/MAG é um processo normalmente semi-automático

�� O diâmetro do eletrodo varia entre 0,8 e 2,4 mm.

�� Processo MAG (Metal Active Gas) �� Materiais ferrosos: gás de proteção CO2 ou misturas ricas neste gás.

�� Processo MIG (Metal Inert Gas) �� Aços inoxidáveis e metais não ferrosos como: alumínio, cobre, magnésio, níquel e suas ligas.

�� Pode ser usada em materiais numa ampla faixa de espessura.

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� Vantagens em relação ao Eletrodo Revestido:

� Alta taxa de deposição

�� Alto fator de ocupação do soldador

�� Grande versatilidade quanto ao material e espessuras

�� Não existência de fluxos

�� Ausência de remoção de escória

�� Exigência de menor habilidade do soldador

�� Limitações:

� Maior sensibilidade à variação dos parâmetros elétricos

�� Maior custo do equipamento

�� Menor variedade de consumíveis

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III – EQUIPAMENTOSIII.1 – Conjunto

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III.2 - Alimentadores de Arame

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III.4 - Tocha de Soldagem

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O processo de soldagem GMAW pode ser utilizado nos modos semi-automático ou

automático, e permite soldar todos os metais vulgarmente utilizados em construção

soldada, como o aço carbono, aço de alta liga, aço inoxidável, alumínio, cobre, etc.

Semi-automático

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Semi-automático

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Automático

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► Características da Fonte

Os equipamentos de soldagem GMAW convencionais têm uma característica tensão-corrente horizontal, de forma a manter o comprimento do arco constante, conhecida como “autoregulação”

Um aumento do comprimento do arco elétrico éacompanhado por uma redução da intensidade de corrente e conseqüentemente da taxa de fusão do arame, de forma a que “saia” mais arame até que o arco elétrico volte ao comprimento original

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► Características da Fonte

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IV - CONSUMÍVEIS

IV.1 – Principais: arame eletrodo, gás de proteção, líquido para proteçãoda tocha.

IV.2 – Arames para Soldagem

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IV - CONSUMÍVEIS

O sistema de classificação de arames para soldagem de aços carbono,

segundo a American Welding Society - AWS A5.18 é dado por:

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IV.3 – Gases e Misturas de Proteção

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Problemas Relativos ao Emprego de CO2 Puro

• Elevada perda por salpicos

• Diminuição da eficiência do processo e da tocha de soldagem

•Possibilidade de entupimento do bico

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Reações do CO2 no Arco Elétrico

CO2 CO + 1/2 O2

1/2 O2 + Fe FeO

CO2 + Fe FeO + CO (gás)

C + FeO Fe + CO (gás) (Reação de efervescência)

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Adição de elementos desoxidantes

2FeO + Si SiO2+ 2Fe

FeO + Mn MnO+ Fe

SiO2 + MnO MnSiO3

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Cuidados Especiais

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►Modos de transferência metálica

• Os fatores que mais influenciam nos modos de transferência são:

– O tipo e a intensidade de corrente,

– O diâmetro e a composição do eletrodo,

– O “stick-out” (distância entre o bico e a peça) e

– O gás de proteção.

Por exemplo, uma liga de alumínio e um gás de proteção inerte, com intensidades de corrente baixas, a transferência se dará sob a forma de grandes gotas que se destacam do fio essencialmente devido à ação da gravidade. À medida que a intensidade de corrente é aumentada, a transferência varia abruptamente, parecendo um chuveiro de pequenas gotas que são projetadas ao longo da coluna de arco pela ação de forças eletromagnéticas

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►Modos de transferência metálica

• Curto-Circuito

• Globular

• Aerossol “spray”

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►Modos de transferência metálica – Curto-Circuito

– Eletrodos de diâmetros < que os convencionais (0,8 a 1,2mm), para

valores mais baixos que a transferência Globular (qualquer gás )

– Gota toca a poça de fusão, formando um curto-circuito e é puxada para a

poça de fusão pela tensão superficial desta (todas as posições)

– A quantidade de calor é bem menor que a globular (chapas finas)

– A penetração não é muito grande, existe respingo e instabilidade do arco

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►Modos de transferência metálica – Globular

– Baixas densidades de corrente (qualquer tipo de gás – CO2 e hélio)

– A gota tem diâmetro maior que o eletrodo (difícil - fora de posição),

– Calor na peça tem um valor intermediário, pode gerar falta de penetração,

falta de fusão e/ou reforço de cordão de solda excessivo

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►Modos de transferência metálica – Aerosol Spray

– Elevadas densidades de correntes (argônio ou misturas de argônio) e a gota tem

diâmetro < que o eletrodo e é axialmente direcionada

– Calor na solda é bastante elevado (chapas grossas)

– Na soldagem de aço-carbono (posições plana e horizontal - solda em ângulo)

– Penetração bem elevada e arco bastante suave. Para um dado diâmetro de arame, o

tipo de transferência muda de globular p/ pulverização axial. A essa chamamos de

corrente de transição globular/pulverização.

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– Pulverização axial com dois níveis de corrente

• De base (Ib) - baixa há somente o início da fusão do arame

• De pico (Ip), - superior a de transição - transferência de uma única gota.

• Solda todas as posições

Transferência com característica de pulverização e corrente média bem

menor

MENOR APORTE TÉRMICO

Arco Pulsado

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SOLDAGEM COM ARAME TUBULAR - FCAW

I -FUNDAMENTOS

�� A Soldagem a Arco com Eletrodo Tubular (Flux Cored Arc Welding - FCAW) é um processo

no qual a coalescência dos metais é obtida pelo aquecimento destes por um arco entre um

eletrodo tubular contínuo e a peça. O eletrodo tubular apresenta internamente um fluxo que

desempenha funções similares ao resvestimento do eletrodo em SMAW, isto é, estabilização do

arco, ajuste de composição da solda, proteção, etc.

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�� FCAW é utilizada para soldar aços carbono, baixa liga, inoxidáveis na construção de vasos de

pressão e tubulações para a indústria química, petrolífera e de geração de energia. Na indústria

automotiva e de equipamentos pesados, vem sendo usado na fabricação de partes de chassi, eixo

diferencial, cambagem de rodas, componentes de suspensão e outras partes. Arames tubulares

com diâmetros menores vêm sendo utilizados no reparo de chassis de automóveis.Este processo é

utilizado também na soldagem de algumas ligas de níquel.


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�� Equipamentos para soldagem pelo

processo FCAW são similares aos

utilizados para na soldagem pelo

processo GMAW. Poucas mudanças

são necessárias na adequação de um

equipamento que está utilizando

arame sólido para utilizar arame

tubular, exceto na soldagem com

arame autoprotegido.

O equipamento para soldagem com

arames tubulares é constituído por

fonte de energia, sistema de

alimentação de arame e tocha.

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IV – CONSUMÍVEIS

�� Arame tubular (Ø 0,9 a 3,2 mm), com fluxo e ou uma mistura de pó metálico.

�� Gás de proteção, se utilizado.


Coroa metálica

Fluxo inserido

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IV – CONSUMÍVEIS


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SOLDAGEM TIG ( Tungsten Inert gas ) - GTAW

I - FUNDAMENTOS

É um processo no qual a união é obtida pelo

aquecimento dos materiais por um arco

estabelecido entre um eletrodo não consumível

de tungstênio e a peça. A proteção do eletrodo e

da zona da solda é feita por um gás inerte,

normalmente o argônio, ou mistura de gases

inertes (Ar e He). Metal de adição pode ser

utilizado ou não.

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�� A soldagem GTAW é mais utilizada para aços ligados, aços inoxidáveis e ligas não ferrosas. Um

uso comum, para aços estruturais, é a execução de passes de raiz na soldagem de tubulações,

com os outros passes sendo realizados com outro processo (SMAW ou GMAW).

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�� A soldagem TIG é usada principalmente na união de metais difíceis de serem soldados por outros

processos, em situações em que é necessário um controle rigoroso do calor cedido à peça e

principalmente em situações em que a qualidade da junta produzida é mais importante que seu

custo de produção.

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�� O seu equipamento básico consiste de uma fonte de energia (CC e/ou CA), tocha com eletrodo

de tungstênio, fonte de gás de proteção (Ar ou He) e um sistema para a abertura do arco

(geralmente um ignitor de alta frequência).

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�� Tochas

Gás

Tampão

Bocal cerâmico

Eletrodo de tungsteno

Difusor de gás

Circuito de refrigeração

Gás

Corpo de refrigeração

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IV – TIPOS DE CORRENTE

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IV – CONSUMÍVEIS

�� Os consumíveis principais na soldagem TIG são os gases de proteção, as varetas e arames de

metal de adição. Os eletrodos de tungstênio, apesar de serem ditos não consumíveis, se

desgastam durante o processo, devendo ser recondicionados e substituídos com certa freqüência,

e por isso serão tratados nesta seção. Bocais para tochas também se degradam com o uso e

precisam ser substituídos com alguma freqüência.

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Metais de Adição

Os metais de adição para o processo TIG são fornecidos, para soldagem manual, na forma de varetas com um metro de comprimento e em vários diâmetros,

sendo os de 1,6 a 6,4 mm os mais comumente utilizados

Estes metais seguem a classificação AWS

ER indica que o arame pode ser usado como eletrodo ou vareta

70 indica o limite mínimo de resistência à tração em 1000# (70000 PSI)

S indica arame sólido

3 dígito indicativo da composição química

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SOLDAGEM AO ARCO SUBMERSO - SAW

I - FUNDAMENTOS

�� É um processo no qual a coalescência dos metais é produzida pelo aquecimento destes com um arco

estabelecido entre um eletrodo metálico contínuo e a peça. O arco é protegido por uma camada de material fusível

granulado (fluxo) que é colocado sobre a peça enquanto o eletrodo, na forma de arame, é alimentado

continuamente. O fluxo na região próxima ao arco é fundido, protegendo o arco e a poça de fusão e formando,

posteriormente, uma camada sólida de escória sobre o cordão. Este material pode também ajudar a estabilizar o

arco e desempenhar uma função purificadora sobre o metal fundido. Como o arco ocorre sob a camada de fluxo,

ele não é visível, daí o nome do processo.

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Características:

• Altas correntes 400-1000A

• Alta produtividade

– 2 a10 kg/hora

– Até 2m/min

• Seções grossas (6mm e acima)

• Arco não é visível

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�� A soldagem a arco submerso é usada em uma larga faixa de aplicações industriais. Soldas de

alta qualidade, altas taxas de deposição, penetração profunda e adaptação à automação tornam o

processo adequado para a fabricação em larga escala, encontrando grande aplicação em estaleiros,

caldeira rias de médio e grande porte, mineradoras, siderúrgicas, fábricas de perfis e estruturas

metálicas etc., sendo usado na fabricação de vasos de pressão, navios e barcos, vagões, tubos no

revestimento ou recuperação de peças que necessitam de ligas com propriedades específicas

como resistência ao desgaste abrasivo e tenacidade. entre outras.


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�� O equipamento básico para a soldagem a arco submerso consiste de uma fonte de energia, tocha

de soldagem, alimentador de arame, sistema de controle, dispositivo para alimentação do fluxo e

cabos elétricos.


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O processo de soldagem por arco submerso admite diversas variações, que têm por objetivo aumentar a produtividade e facilitar certas aplicações específicas. Algumas destas variações são:

Soldagem com vários arames simultaneamente, em geral dois ou três, que podem ser colocados um atrás do outro (“tandem arc”), visando aumentar a produtividade

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O processo “twin arc” tem a finalidade de produzir um cordão mais largo, adequado para operações de revestimento

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Soldagem com eletrodo em forma de fita, com espessura, em geral, da ordem de 0,5 mm e largura de 15 a 90 mm, utilizada com sua largura perpendicular à direção de soldagem, resultando em cordões largos e com baixa diluição, bastante adequados para operações de revestimento

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IV – CONSUMÍVEIS

�� Os consumíveis usados na soldagem a arco submerso são os eletrodos e os fluxos de

soldagem, sendo que a combinação destes determina, juntamente com o metal de base e o

procedimento de soldagem, as propriedades mecânicas do cordão de solda. Os eletrodos podem

ser arames sólidos, tubulares ou fitas e são fornecidos na forma de carretéis ou bobinas, em

diferentes dimensões e quantidades. Os arames sólidos normalmente são cobreados, exceto

aqueles para soldagem de materiais resistentes à corrosão ou para aplicações nucleares.


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O esquema de designação do par arame-fluxo adotado pela especificação A 5.17 é apresentado a seguir:

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I – FUNDAMENTOS

SOLDAGEM A GÁS OXI-COMBUSTÍVEL - OFW

�� A soldagem a gás oxi-combustível (Oxy-Fuel Gas

Welding - OFW) ou simplesmente soldagem a gás é

um processo no qual a coalescência ou união dos

metais é obtida pelo aquecimento destes até a fusão

com uma chama de um gás combustível e oxigênio.

O metal de adição, se usado, também é fundido

durante a operação.

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Soldagem Oxi- Acetilênica

Conhecida como soldagem a gás, é um processo que

depende da combustão do oxigênio e acetileno.

Quando se mistura, dentro de uma tocha manual,oxigênio e acetileno em proporções corretas

uma chama de 3.200ºC é produzida.

A ação química da chama de acetileno pode ser

ajustada pela mudança da razão de volume entre o Oxigênio e Acetileno.

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�� Apesar de sua simplicidade e versatilidade, a soldagem a gás tem uso restrito na indústria atual,

devido à sua baixa produtividade, sendo utilizada principalmente em casos onde se exige um

ótimo controle do calor cedido e da temperatura das peças, como na soldagem de chapas finas e

de tubos de pequeno diâmetro, em operações de brasagem e na soldagem de reparo, devido à sua

portabilidade.

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III - EQUIPAMENTOS

�� O equipamento básico para a soldagem oxi-gás consiste basicamente de cilindros de oxigênio e

gás combustível, reguladores de pressão, mangueiras e maçarico ou tocha de soldagem.

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IV - CONSUMÍVEIS

�� Os consumíveis normalmente usados na soldagem a gás são os gas.es (combustível

e oxigênio), os metais de adição e os fluxos de soldagem, se usados. A tabela abaixo apresenta as

características de combustão de alguns gases usados industrialmente.

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I – FUNDAMENTOS

OXI-CORTE - Oxi-Fuel Gas Cutting - OFC

�� O processo oxi-corte ou corte a gás (Oxi-Fuel Gas Cutting

- OFC) é um processo no qual o corte do metal é obtido pela

reação do oxigênio puro com o metal, a alta temperatura.

Esta alta temperatura é conseguida inicialmente com o uso

de uma chama oxigênio-gás combustível. Para o corte de

metais resistentes à oxidação, a reação é auxiliada pela

adição de fluxos e pós metálicos. O metal a ser cortado é

aquecido por uma chama de pré-aquecimento pelo menos

até a temperatura em que ocorre a reação do metal com o

oxigênio, chamada de "temperatura de ignição", sendo, a

seguir, exposto a um jato de oxigênio de alta pureza. A

oxidação do metal produz uma quantidade de calor

suficiente para fundir o óxido formado, que é expulso pelo

jato de oxigênio, ocorrendo, assim, o corte e o aquecimento

do metal de base adjacente.

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• Similar a soldagem por oxiacetileno, mas calor é utilizado para remover matéria

• Conveniente para aços, onde o corte é obtido pela oxidação(queima)

• Calor é provido principalmente por reações entre o Oxigênio e Fe, onde preaquecimento é necessário.

• Quanto mais alta a concentração de Carbono, mais alta a temperatura de corte

• A espessura cortada depende dos gases utilizados.

• Este processo pode ser automatizado realizando múltiplos cortes


113

Corte por Oxi-Gas


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�� O corte a gás é um processo com diversas aplicações industriais em vários segmentos e, devido

à sua versatilidade, é usado tanto na fabricação quanto na montagem e desmontagem de

estruturas e peças metálicas. Na desmontagem, ele é usado na separação de uniões mecânicas em

geral, através de rebites, parafusos, pinos, soldas, etc, bem como no corte de peças e chapas. Na

montagem, o processo é usado para a preparação de chapas, permitindo dar-Hle formas

adequadas para sua utilização posterior.

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Corte por Oxi-Gas

Este processo gera um defeito, superfície corrugada, similar ao padrão produzido por serras

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�� O equipamento usado para o corte a gás é basicamente o mesmo usado na soldagem a gás,

diferenciando-se apenas pelo tipo de bico, que é próprio para operações de corte. Este possui as

partes essenciais de um maçarico de solda e uma tubulação extra para o oxigênio de corte, dotada

de uma válvula de acionamento rápido.

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IV – CONSUMÍVEIS

�� Os consumíveis do processo oxi-corte são o oxigênio, o gás combustível e os fluxos

e pós utilizados para corte de metais em que o corte convencional é insatisfatório. O oxigênio

usado ha operação de corte deve ser de pureza elevada, maior ou igual a 99,5%. Um decréscimo de

1% nesta pureza pode resultar em um decréscimo de até 15% na velocidade de corte e um

aumento de até 25% no consumo de oxigênio. Além disso, a qualidade do corte é pior e ocorre

maior aderência dos resíduos do corte nas faces da peça. Para purezas inferiores a 95%, a ação de

corte é extinguida.

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SOLDAGEM E CORTE A PLASMA

�� O QUE O QUE ÉÉ PLASMA?PLASMA?

● É um gás formado por íons carregados positivamente e elétrons.

● Quarto estado da matéria

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Ionização de um Gás

A perda de elétrons ioniza os átomos de um gás. A ionização se mantém porque o gás:

� é muito quente, tal que as colisões entre átomos são suficientemente intensas para que os

elétrons sejam arrancados dos mesmos,

� é muito rarefeito, de maneira que os elétrons, uma vez removidos, raramente encontrarão um íon

com o qual possam se recombinar,

�� está sujeito a fontes externas de energia, tais como campos elétricos intensos ou radiações

capazes de arrancar os elétrons dos átomos.

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�� Plasma Natural

Aurora BorealAurora Boreal RelâmpagosRelâmpagos

ChamaChama Ventos SolaresVentos Solares

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�� O arco elétrico utilizado nos processos de soldagem é um fluxo de corrente elétrica através de

uma coluna de gás ionizado (plasma).

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SOLDAGEM PLASMA

I - FUNDAMENTOS

● O processo de soldagem plasma é considerado como um aperfeiçoamento do processo TIG (GTAW). Foi introduzido

industrialmente no início da década de 60.É um processo que produz união por fusão das partes a serem unidas através de um arco elétrico estabelecido entre um

eletrodo de tungstênio, não consumível, e a peça ou um bocal constritor. O processo de soldagem a arco plasma difere do processo TIG principalmente pelo fato de o arco estar restringido por um bocal constritor que limita seu diâmetro e aumenta consideravelmente a intensidade da fonte de calor. Na soldagem a arco plasma são utilizados dois fluxos de gases, iguais ou diferentes. O primeiro circunda o eletrodo e sai por um orifício no bocal constritor, na forma de um jato de gás fortemente aquecido, chamado gás de plasma. Este gás deve ser inerte e freqüentemente éusado o argônio. O segundo fluxo serve para proteção e passa por um bocal externo, concêntrico ao bocal constritor. Este gás pode ser inerte ou uma mistura de gases.

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�� Efeito da constrição na temperatura e perfil de arco

● Alta qualidade de cordão

● Baixa produtividade

● Alta qualidade de cordão

● Maior capacidade de fusão (aumento da

produtividade);

● Maior rigidez de arco;

● Maior complexidade e custo da tocha e

respectivos consumíveis;

● Maiores dificuldades operacionais.

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II – CARACTERÍSTICAS DE APLICABILIDADE�� A soldagem a plasma pode ser feita em qualquer posição, com velocidade elevada e, em geral, com menor

energia de soldagem e maior razão penetração/largura do cordão. Isso pode resultar em vantagens significativas na

soldagem de materiais de má soldabilidade ou em aplicações em que se deseja uma alta produtividade ou maior

precisão dimensional da peça soldada, como, por exemplo, fabricação de tubos com costura de parede fina de

alumínio, titânio ou aço inoxidável e soldagem em passe único, sem metal de adição, até espessuras em torno de 12

mm.

A alta estabilidade do arco permite o uso de intensidade de corrente muito baixa, na faixa de uns poucos Amperes,

situação adequada para soldagem de peças de pequena espessura, inferior a um milímetro, difíceis ou mesmo

impossíveis de serem soldadas por outro processo a arco.

O processo plasma pode ser utilizado para realizar soldas de alta qualidade sobre ferrosos, não ferrosos, materiais

altamente reativos, e bem como com baixo ponto de fusão, tais com prata e ouro.

TIG PlasmaTIG Plasma

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� O equipamento básico usado consiste de uma fonte de energia, sistema para abertura do arco,

uma tocha de soldagem plasma, fonte de gases e sistema de controle. Diversos dispositivos

auxiliares podem ser usados na soldagem mecanizada.

A fonte de energia usada é do tipo corrente constante.

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IV – CONSUMÍVEIS

� Os consumíveis usados na soldagem plasma são os gases de plasma e de proteção e os metais

de adição. Os eletrodos de tungstênio, apesar de ditos não consumíveis, se desgastam durante o

processo.

�� O Argônio é mais usado como gás de plasma, devido ao seu baixo potencial de ionização,

que facilita a abertura do arco, particularmente, em equipamentos que utilizam o arco-piloto.

Normalmente é usado na soldagem de aços carbono, aços de alta resistência e metais reativos,

como o titânio e o zircônio.

�� Para gás de proteção utiliza-se o Argônio ou misturas Argônio / Hidrogênio / Hélio

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CORTE PLASMA

I – FUNDAMENTOS�� O princípio de funcionamento do corte a plasma é o mesmo da soldagem a plasma, tendo sido introduzido em

1955, na substituição de outros processos como corte por serra, prensa, tesouras e corte com chama e adição de

pós, particularmente para metais não ferrosos e aços inoxidáveis.

O jato de plasma funde e expulsa o metal de base com grande eficiência, resultando em uma superfície com

excelente acabamento, precisão dimensional. pouca ou nenhuma distorção e pequena zona afetada pelo calor.

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�� O processo de corte a plasma pode ser usado na maioria dos metais comerciais. Em muitos

casos há uma vantagem considerável em relação ao oxi-corte de aços carbono, particularmente em

cortes longos e de muitas peças. Em relação ao oxi-corte de aço inoxidável com pós, as vantagens

são bem mais sensíveis.

Em termos práticos, o processo é aplicável a aços carbono com espessura de até 50 mm e aços

inoxidáveis e alumínio com espessura até 250 mm. Bons resultados são também obtidos no corte

de magnésio, cobre e algumas de suas ligas.

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�� O equipamento usado no corte a plasma é similar ao usado na soldagem, consistindo de uma

fonte de energia, tocha de corte, fonte de gases e de água e unidade de controle.

No caso de corte mecanizado, dispositivos de deslocamento da tocha são necessários e, em geral,

são similares aos usados no corte oxi-gás.

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IV – CONSUMÍVEIS

�� Os consumíveis usados no processos de corte a plasma são os gases, escolhidos em função do

material a cortar. Os eletrodos de tungstênio se desgastam durante o processo e devem ser

substituídos eventualmente.

Para o corte de aços carbono, os melhores resultados são obtidos usando-se misturas nitrogênio-

oxigênio. Pode-se usar também o ar atmosférico. A presença de oxigênio na atmosfera do plasma

reduz a vida do eletrodo e, às vezes, a injeção de oxigênio se faz através de um bocal especial, após

a passagem do gás de plasma pelo eletrodo de tungstênio. A qualidade de corte é semelhante

quando se usam misturas de gases ou o ar atmosférico.

No corte de não ferrosos e de aço inoxidável, usa-se, geralmente, misturas argônio - hidrogênio

ou nitrogênio-hidrogênio.

processos de fabricação ii - soldagem - parte 2 - rev3.pdf

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