Técnico em Mecânica

Pratica de Laboratório – Solda

Relatório de Solda

Joinville, Maio de 2009

Índice

Processo MIG-MAG..............................................pag. 03

Gases de Proteção.................................................pag. 05

Arames...................................................................pag. 06

Processo Eletrodo Revestido..............................pag. 07

Soldagem de Aço Carbono....................................pag. 07

Funções do Revestimento de Eletrodo..................pag. 08

Tipos de Revestimento...........................................pag. 08

Equipamentos.........................................................pag. 09

Processo Oxi-Combustível..................................pag. 11

Gases.....................................................................pag. 12

Chamas..................................................................pag. 13

Vareta de Adição....................................................pag. 14

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Processo MIG-MAG

E a Soldagem por arco elétrico com gás de proteção.

A MAG (Metal Active Gás) utiliza um gás ativo como o CO2 ou o CO2 +

AR(Argônio) e principalmente o Aço Carbono como metal para se fazer a solda

e a MIG (Metal Inert Gás) utiliza um gás inerte (passivo) como o Argônio ou o

hélio e os principais metais de solda são o alumínio, cobre, latão e magnésio.

O processo MIG-MAG tem quatro formas de se fazer a transferência

metálica. Por curto-circuito, Globular, Spray e Arame Tubular.

Curto Circuito – É quando o arame, que tem diâmetro de 0,8mm a

1,2mm, toca no metal base (chapa). Utilizado principalmente na solda de

chapas finas em qualquer posição e chapas grossas na vertical e sobrecabeça.

Globular – É quando a corrente e a tensão de soldagem ficam acima do

recomendado para a solda por curto-circuito. Formam-se gotas de diâmetro

maior ou igual a do arame. Utilizado somente para chapas finas e de baixo

porte de calor na posição plana. Na maioria das vezes não é indicado por ter

um arco elétrico muito instável.

Spray – A corrente e a tensão ficam ainda mais elevadas que a Globular.

A transferência é feita por micro-gotas, também conhecido como aerosol é

indicado para chapas com espessura superior a 2,4mm na posição plana. Na

solda Spray são utilizados dois tipos de corrente elétrica, o primeiro suficiente

para manter o arco ligado e o segundo para soltar a gota a cada pulso, isso se

chama arco pulsado.

Arame Tubular – é um eletrodo contínuo no formato de um tubo

envolvido por desoxidantes, formadores de escória e estabilizadores de arco

(fluxo). Os arames com fluxo são desenvolvidos para soldar aços doces

utilizando o CO2 ou CO2 + AR e comparando com o eletrodo revestido

apresentam mais vantagens.

Os equipamentos de soldagem manual são: Tocha de soldagem e seus

acessórios; motor de alimentação do arame e fonte de energia.

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Existem vários tipos de tochas desenvolvidas para a soldagem para

diferentes tipos de aplicações. Em todos os casos elas vem disponíveis

refrigeradas a água ou secas (pelo gás de proteção).

Veja conforme a figura as instalações para a soldagem manual.

1. Cabo de Solda (negativo)

2. Refrigeração da Tocha (água)

3. Gás de Proteção

4. Gatilho da Tocha

5. Água de Refrigeração para a Tocha

6. Conduite do Arame

7. Gás de Proteção Vindo do Cilindro

8. Saída de Água de Refrigeração

9. Entrada de Água de Refrigeração

10. Entrada de 42 V (CA)

11. Cabo de Solda (positivo)

12. Conexão para a Fonte Primaria (220/380/440 V)

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A tocha seca típica tem a extremidade curvada contendo:

Bico de contato – feito de cobre, utilizado para conduzir a energia de

soldagem até o arame e o arame até a peça.

Bocal – direciona um fluxo de gás até a região de soldagem.

Conduíte – é conectado entre a tocha e as roldanas de alimentação.

Direciona o arame à tocha e o bico de contato.

Gases de proteção

O ar atmosférico é expulso da região de soldagem por um gás de

proteção com o objetivo de evitar a contaminação da poça de fusão. A

contaminação é causada principalmente pelo nitrogênio (N2), oxigênio (O2) e

vapor d'água (H2O) presentes na atmosfera. Para evitar esta contaminação

três gases principais são utilizados como proteção: argônio (Ar), hélio (He) e

dióxido de carbono (CO2).

Argônio – É um gás inerte usado tanto puro, em materiais não ferrosos

como o alumínio ou em combinações, em materiais ferrosos com o oxigênio,

hélio, hidrogênio entre outros.

Hélio – É um gás inerte empregado em soldas que necessitam de maior

condução térmica. Comparando com o Argônio apresenta maior condutividade

térmicas e maior variação de tensão com uma penetração mais larga e rasa.

Normalmente misturado ao Argônio para aproveitar os benefícios dos dois

gases.

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Dióxido de carbono – É um gás ativo pois o calor do arco o dissocia

em monóxido de carbono e oxigênio livre. Utilizado somente em transferência

por curto-circuito e globular. O cordão feito com CO2 puro é fortemente oxidado

por isso freqüentemente o arame de solda contem grande quantidade de

elementos desoxidantes.

Arames

Para Matérias Ferrosos utiliza-se: Silício (Si); Manganês (Mn);

Alumínio (Al); Titânio (Ti); Zircônio (Zr); Carbono (C); de Aço Carbono e de Aço

Inoxidável

Para Materiais Não Ferrosos utiliza-se: Alumínio e ligas e o Cobre e

ligas

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Processo Eletrodo Revestido

A soldagem por eletrodo revestido é realizada através do calor de um

arco elétrico formado pelo eletrodo e a peça de trabalho. O metal fundido do

eletrodo que forma o cordão é protegido por atmosfera gasosa e escória.

Soldagem de Aço Carbono

O eletrodo revestido consiste em dois elementos: a alma metálica e o

revestimento.

A matéria prima para a alma metálica é um fio-máquina laminado a

quente na forma de bobinas, que é posteriormente trefilado a frio até o

diâmetro adequado do eletrodo, retificado e cortado no comprimento adequado.

Ela tem a função de conduzir a corrente elétrica e fornecer metal de adição

para a junta.

Os ingredientes do revestimento são: elementos de liga, como o cromo e

o níquel que conferem propriedades mecânica especificas ao metal de solda;

aglomerantes como o sódio que forma uma massa plástica capaz de ser

extrudada e secada no forno para ter uma dureza e resistência suficiente para

não se fragmentar, trincar ou lascar; formadores de gases como os carbonatos

que desprendem dióxido de carbono, monóxido de carbono e vapor d’água as

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altas temperaturas do arco de soldagem; estabilizadores do arco compostos de

titânico, potássio e cálcio são importantes para dar maior estabilidade ao arco

proporcionando um caminho condutor para a corrente elétrica; formadores de

fluxo e escória como a sílica e a magnética são empregados para encorpar a

escória e conferir propriedades como viscosidade, tensão superficial e ponto de

fusão; plasticizantes como o carbonato de cálcio utilizados para que o

revestimento flua suavemente sob pressão.

Os ingredientes do revestimento são cuidadosamente pesados,

misturados a seco e então adicionado uma mistura úmida feito de silicato de

sódio ou potássio, que é compactada a um cilindro e alimentada a presa

extrusora onde é extrudado sobre as varetas metálicas. O revestimento é

removido da ponta de pega do eletrodo para garantir o contato elétrico e

também da outra extremidade para garantir a abertura do arco elétrico. Os

eletrodos são então colocados no forno de secagem onde sofrem um controle

de aquecimento para garantir o teor adequado de umidade antes de serem

embalados.

Funções do revestimento do eletrodo

Proteção do metal de solda do oxigênio e do nitrogênio quando este está

em estado líquido. Estabilidade do arco. Adições de elementos de liga ao metal

de solda. Direcionamento do arco elétrico. Escória como agente fluxante.

Isolamento da alma de aço.

Tipos de Revestimentos

Celulósico – Tem elevada produção de gases resultantes da combustão

dos materiais orgânicos; Gera gases como o CO2, CO, H2, H2O (vapor); alta

penetração; pouca escória, facilmente destacável; o alto nível de hidrogênio no

metal de solda depositado impede o uso em estruturas muito restritas ou em

materiais sujeitos a trincas por hidrogênio; muito utilizado em tubulações na

progressão descendente;

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Rutílico – Consumível de uso geral; revestimento apresenta até 50% de

rutilo (TiO2); média penetração; escória de rápida solidificação, facilmente

destacável; o metal de solda pode apresentar um nível de hidrogênio alto;

requer ressecagem a uma temperatura relativamente baixa, para

que o metal de solda não apresente porosidades grosseiras.

Básico – Apresenta as melhores propriedades mecânicometalúrgicas

entre todos os eletrodos; elevados teores de carbonato de cálcio e fluorita,

gerando um metal de solda altamente desoxidado; escória fluida e facilmente

destacável; cordão de média penetração e perfil plano ou convexo; após

algumas horas de contato com a atmosfera, requer ressecagem por ser

altamente higroscópico;

Altíssimo rendimento – Adição de pó de ferro (rutílico/básico); Maior

taxa de deposição; Maior fluidez da escória, devido à formação de óxido de

ferro; Melhor estabilidade do arco e a penetração é reduzida, principalmente

com alta intensidade de corrente, o que pode minimizar a ocorrência de

mordeduras; possibilidade de soldar por gravidade (arraste);

Equipamentos

Os equipamentos de soldagem consistem na fonte de energia, no porta-

eletodos e nos cabos e conexões.

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São utilizados dois tipos de fonte de energia: Transformador e Retificador.

Transformador – Fornece uma corrente elétrica alternada com

instabilidade do arco elétrico.

Retificador – Fornece uma corrente elétrica contínua com um arco mais

instável.

O porta eletrodos conecta o cabo de solda e conduz a corrente de

soldagem até o eletrodo. O punho isolado é usado para guiar o eletrodo sobre

a junta de solda e alimentá-lo até a poça de fusão à medida que ele é

consumido.

O cabo do eletrodo e o cabo terra são partes importantes do circuito de

soldagem. Eles devem ser muito flexíveis e ter um bom isolamento resistente

ao calor. As conexões no porta-eletrodo, o terminal terra e os terminais da fonte

de energia devem ser soldados ou bem prensados para assegurar baixa

resistência elétrica.

As ferramentas de limpeza são – Picadeira, Escova de aço, Escova

rotativa, Lixadeira e Maquita.

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O equipamento de proteção individual consiste em – Máscaras,

Óculos, Casaco, Avental, Mangas, Luvas, Polainas e Gorro.

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Processo Oxi-Combustível

Solda feita por aquecimento das peças com chama obtida de gases oxi

combustíveis largamente usado para unir componentes e reparo de metais

ferrosos e não- ferrosos. Como processo não requer eletricidade algumas

vezes seu uso é indispensável, principalmente onde não existe eletricidade.

A intensidade do calor gerado na chama depende da mistura gás oxi

combustível a uma determinada pressão dos gases. O oxigênio é utilizado para

proporcionar combustão do gás

A escolha do gás, é importante, pois permite obter uma velocidade de

soldagem e uma qualidade desejada no cordão de solda.

Uma vez montado e ajustado adequadamente os equipamentos a

execução da solda requer a ignição da chama oxiacetileno, a manipulação do

maçarico conduz a chama no movimento desejado, aplicação de material de

adição na poça de solda e o uso de fluxos para obter a solda com a qualidade

desejada.

O primeiro passo na ignição da chama é abrir a válvula de acetileno no

maçarico de solda e dar ignição neste gás, afastado do bico, pelo uso de um

acendedor. O acetileno pega fogo e queima utilizando o oxigênio do ar. O

procedimento usual para ajustar o gás acetileno consiste em abrir o acetileno

até a chama separar do bico e então fechar lentamente até a chama juntar-se

ao bico. Tal chama tem cor laranja com muita fumaça vinda dela devido ao

excesso de carbono liberado na atmosfera. A válvula de oxigênio no maçarico

é então aberta para obter a chama desejada (redutora, neutra ou oxidante).

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Gases

Os gases mais usados são o oxigênio e o acetileno:

Oxigênio – É um gás incolor, inodoro, insípido e ligeiramente mais

pesado que o ar. Oxigênio comercial é produzido mais usualmente pela

liquefação do ar atmosférico. Neste processo o ar será primeiramente forçado a

passar através da soda cáustica e com a temperatura baixa de até -1940 C na

qual se liqüefaz todos os componentes do ar. Quando este ar é liqüefeito e

colocado para evaporar lentamente, o nitrogênio e o argônio vaporizam mais

rapidamente deixando para trás oxigênio quase puro que é então evaporado e

comprimido dentro de um cilindro de aço a uma pressão de aproximadamente

15 MPa em um recipiente a temperatura de 200 C. Oxigênio comprimido

estando em contato com gordura ou óleo oxida-se em uma taxa extremamente

rápida, então ocorre auto-ignição e pode explodir. Portanto os cilindros devem

ser protegidos do contato com lubrificantes.

Acetileno – O acetileno industrial é um gás incolor que tem um picante e

nauseante odor ( cheiro característico de alho ) devido a presença de

impurezas. O gás acetileno a baixas pressões torna-se muito instável,

apresenta perigo de explosão, ele decompõe de maneira explosiva a uma

temperatura abaixo de 530ºC.

Para se produzir o Gás Acetileno é feita uma reação de água e carboneto

de cálcio, este por sua vez, formado pela fusão de carvão com pedra calcária

em alta temperatura em um forno elétrico. O carboneto de cálcio produzido

será resfriado e comprimido em diferentes tipos de blocos e é reativado com

água para produzir acetileno que então purificado pela lavagem com água para

limpar dos restos de sulfeto e fósforo.

Cilindros utilizados para estocar acetileno são além de tudo

especialmente preparados para armazenar uma emulsão de carvão ou

acetona, pedra pomes e terra infusória ou alternativamente silicato de cálcio.

Ambos materiais formam aglomerado altamente poroso sendo o último com

92% de porosidade. Esta porosidade é feita para complementar o espaço

restante do cilindro e os espaços nos poros do material são preenchidos com

acetona que é capaz de dissolver 23 vezes seu próprio volume de acetileno

para ser comprimido seguramente acima de 17 bar.

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Chama

A chama oxiacetileno consiste de três partes visíveis, uma dentro do

cone, uma zona reduzida no meio conhecida como penacho acetileno, uma

zona exterior oxidante denominada chama evolvente ou flamejante.

A distribuição da temperatura ao longo do eixo da chama oxiacetileno é

mostrada na figura a seguir.

Há três tipos básicos de chama (chama redutora ou carburante, chama

neutra ou balanceada e chama oxidante).

Chama Redutora ou Carburante – A chama redutora ou carburante

tem excesso de acetileno e é caracterizada por três estágios de combustão ao

invés de dois estágios dos outros dois tipos de chama. O estágio de combustão

adicional ocorre no penacho intermediário que pode ser ajustado pelo controle

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da taxa de fluxo de acetileno. É usada para soldar aços de alto carbono e ferro

fundido.

Chama neutra – Tem estruturalmente ela consiste de duas partes

chamadas de cone interior e cobertura exterior. Ela apresenta um cone interior

claro, bem definido e luminoso indicando que a combustão é completa, faz um

som bem característico como um assobio e é o tipo de chama mais usado para

soldar metais.

Chama Oxidante – apresenta um excesso de oxigênio. Ela consiste de

um cone interior branco muito curto e uma cobertura exterior mais curta. Esta

chama tem um som característico tipo um ronco ruidoso e é usada para soldar

ligas a base de cobre, ligas a base de zinco e alguns metais ferrosos como aço

manganês e alguns ferros fundidos.

Vareta de Adição

A vareta deve ser mantida a aproximadamente 900 com o bico de solda

enquanto o ângulo do bico de solda ser mantido a 450.

As propriedades metalúrgicas da solda depositada podem ser controladas

pela escolha adequada da vareta (material de adição). A maioria das varetas

para soldagem a gás contem anti-oxidantes para controlar o oxigênio da poça

de solda, geralmente silicone é usado para este propósito embora manganês

também possa ser empregado.

São utilizados diferentes varetas de adição para cada tipo de material:

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