relatório de soldagem 2 pronto grupo. ailton, artur, danilo, joanyson, jurandir e marcos
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7/26/2019 Relatrio de Soldagem 2 Pronto Grupo. Ailton, Artur, Danilo, Joanyson, Jurandir e Marcos
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAR
CAMPUS UNIVERSITRIO DE TUCURU
FACULDADE DE ENGENHARIA MECNICA
RELATRIO DE LABORATRIO DE SOLDAGEM
Ailton Andr
Artur Silva
Danilo Santos
Joanyson Pereira
Jurandir Sousa
Marcos Lacerda
Tucuru2015
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Ailton Andr
Artur Silva
Danilo Santos
Joanyson PereiraJurandir Sousa
Marcos Lacerda
RELATRIO DE LABORATRIO DE SOLDAGEM
Trabalho apresentadocomo requisito para obteno de nota
da disciplina Laboratrio de
Soldagem, ministrado pelo prof.
Msc. Douglas Neves Garcia -
Universidade Federal do Par,
Campus Universitrio de Tucuru.
Tucuru
2015
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Resumo: Em razo dos processos de soldagem a serem largamente utilizados na
moderna e exigente indstria, chega-se a uma concluso de que necessria a eficincia
do processo sem a ocorrncia de falhas no produto final. Partindo desse ponto, o
conhecimento dos materiais consumveis e das tcnicas serem aplicadas na soldagem
so de extrema relevncia, principalmente no que se refere soldagem a arco eltrico
com eletrodo revestido, onde a influncia direta do homem mais ntida. Alm de se
estudar a influncia de cada revestimento em funo das suas caractersticas, soma-se a
isto, a necessidade de analisar a qualidade superficial de cada cordo de solda
resultantes do tipo de processo, sendo que este trabalho abordar, alm do eletrodo
revestido (ER), os processos TIG, MIG MAG (GMAW) e arame tubular (FCAW)
variando parmetros de soldagem e realizando uma anlise microestrutural do metal de
solda, zona termicamente afetada (ZTA) e metal de base.
Palavras-chave:Soldagem, Caractersticas, Qualidade Superficial, Parmetros.
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Abstract: Due to the welding processes to be widely used in the modern and
demanding industry, comes to a conclusion that the efficiency of the process without the
occurrence of faults in the final product is required. From this point, knowledge of
consumable materials and techniques to be applied in welding are very important,
especially with regard to the shielded metal arc welding, where the direct influence of
man is sharper. In addition to studying the influence of each coat according to its
characteristics, is added to this, the need to analyze the surface quality of each weld
bead resulting from the process type, and this work will address, in addition to the
coated electrode ( ER) TIG processes, MAG MIG (GMAW) and tubular wire (FCAW)
ranging welding parameters and performing an analysis of the microstructure of weld
metal, heat affected zone (HAZ) and the base metal.
Keywords:Welding, Features, Quality Surface, Parameters.
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1.Evoluo dos processos de soldagem. ........................................................... 12
Figura 2.Terminologias de soldagem. .......................................................................... 12
Figura 3.Tipos de juntas. .............................................................................................. 13
Figura 4.Posies de soldagem..................................................................................... 13
Figura 5.Fluxo geral de calor na soldagem por fuso. ................................................. 14
Figura 6.Processos de soldagem e sua faixa usual de intensidade da fonte. ................ 15
Figura 7.Aspecto tpico do arco eltrico na soldagem (a) GTAW e (b) GMAW. ....... 15
Figura 8.Curvas caractersticas de fontes (a) CI e (b) CV. ........................................... 17
Figura 9.Possveis pontos operacionais (1 e 2) para a soldagem a arco. ...................... 18
Figura 10.Regio do arco na soldagem com eletrodos revestidos................................ 19
Figura 11.Vantagens, limitaes e aplicaes principais da soldagem por ER............ 20
Figura 12.Balana de preciso utilizada para a pesagem das chapas soldadas com ER
antes e aps a soldagem. ................................................................................................. 21
Figura 13. Fonte multiprocessos utilizada em todos os processos de soldagem
abordados nesse trabalho. ............................................................................................... 22
Figura 14.Chapas preparadas para receber os cordes de solda. .................................. 22
Figura 15.EPIs necessrios para a realizao de todos os processos de soldagem..... 23
Figura 16.Fonte de alimentao configurada com polaridade positiva ou inversa (CC+)
........................................................................................................................................ 23
Figura 17.Cordo de solda com eletrodo E6013. ......................................................... 24
Figura 18.Cordo de solda com eletrodo E6010. ......................................................... 24
Figura 19.Cordo de solda com eletrodo E7018. ......................................................... 24
Figura 20.Cordes de solda de acordo com cada eletrodo utilizado: E6013 (1), E6010
(2) e E7018 (3). ............................................................................................................... 24
Figura 21.Cordo de solda com eletrodo E6013 (anlise de defeitos presentes). ........ 27
Figura 22.Cordo de solda com eletrodo E6010 (anlise de defeitos presentes). ........ 27
Figura 23.Cordo de solda com eletrodo E7018 (anlise de defeitos presentes). ........ 27
Figura 24.Chapas soldadas com os 3 tipos de ER's prontas para a macrografia. ......... 29
Figura 25.Macrografias dos ER. rutlico (CP1), celulsico (CP2) e bsico (CP3). ..... 29
Figura 26. Soldagem GTAW: (a) Detalhe da regio do arco, (b) montagem usual. ..... 31
Figura 27.Vantagens, limitaes e principais aplicaes do processo GTAW. ........... 31
Figura 28.Tocha TIG, tartlope e fluxo de gs de proteo (Ar). ................................. 33
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1:Pesagem das chapas antes e aps a soldagem. ............................................... 25
Tabela 2: Variao de tenso ao longo dos processos de soldagem.............................. 25
Tabela 3: Variao de tenso ao longo dos processos de soldagem.............................. 34
Tabela 4: Dados do processo TIG ................................................................................. 34
Tabela 5: Energias de soldagem TIG ............................................................................ 34
Tabela 6:Parmetros de soldagem utilizados para cada corpo de prova ...................... 43
Tabela 7: Dados do processo GMAW ........................................................................... 46
Tabela 8: Energias de soldagem GMAW ...................................................................... 46
Tabela 9:Parmetros de soldagem utilizados para cada corpo de prova. ..................... 52Tabela 10: Dados do processo FCAW .......................................................................... 56
Tabela 11: Energias de soldagem FCAW ..................................................................... 56
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SUMRIO
1. INTRODUO ..................................................................................................... 9
2. OBJETIVOS ........................................................................................................ 10
2.1. OBJETIVO GERAL ............................................................................... 10
2.2. OBJETIVOS ESPECFICOS ................................................................. 10
3. REVISO BIBLIOGRFICA ...........................................................................11
3.1 MTODO DE UNIO DOS METAIS .................................................. 11
3.2. CLASSIFICAO DOS PROCESSOS DE SOLDAGEM ................... 13
3.3. SOLDAGEM A GS (OXI-ACETILNICA) ....................................... 14
3.4. FONTES DE ENERGIA PARA SOLDAGEM POR FUSO ............... 14
3.4.1. Caractersticas Estticas da Fonte ........................................... 16
3.4.2. Caractersticas Dinmicas da Fonte ........................................ 17
3.4.3. Relao Entre as Caractersticas do Arco e da Fonte ............ 18
4.
EXPERIMENTOS PRTICOS ......................................................................... 18
5.
CONCLUSES ................................................................................................... 65
6. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS .............................................................. 67
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1. INTRODUO
Aps muitas experincias com a novidade tecnolgica da poca, um ingls
chamado Wilde obteve a primeira patente de soldagem por arco eltrico em 1865. Ele
uniu com sucesso duas pequenas peas de ferro passando uma corrente eltrica atravs
de ambas as peas e produzindo uma solda por fuso. Aproximadamente vinte anos
depois, na Inglaterra, Nikolas Bernardos e Stanislav Olszewsky registraram a primeira
patente de um processo de soldagem, baseado em um arco eltrico estabelecido entre
um eletrodo de carvo e a pea a ser soldada, fundindo os metais medida que o arco
era manualmente passado sobre a junta a ser soldada (MARQUES, 2000).
O arco eltrico a fonte de calor mais comumente utilizada na soldagem por
fuso de materiais metlicos, apresentando uma combinao tima de caractersticas
que incluem uma concentrao adequada de energia para a fuso localizada do metal de
base, facilidade de controle, baixo custo relativo do equipamento e um nvel aceitvel
de riscos sade dos seus operadores. Como consequncia, os processos de soldagem a
arco possuem atualmente uma grande importncia industrial, sendo utilizados na
fabricao dos mais variados componentes, estruturas metlicas e na recuperao de um
grande nmero de peas danificadas ou desgastadas (MODENESI, 2002).
A soldagem o mais importante processo de unio de metais utilizados
industrialmente. Este mtodo de unio, considerado em conjunto com a brasagem, tem
importante aplicao desde a indstria microeletrnica at a fabricao de navios e
outras estruturas com centenas ou milhares de toneladas de peso. A soldagem utilizada
na fabricao de estruturas simples, como grades e portes, assim como em
componentes encontrados em aplicaes com elevado grau de responsabilidade, como
nas indstrias qumica, petrolfera e nuclear, e tambm na criao de peas deartesanato, joias e de outros objetos de arte (MARQUES et al, 2009).
Os processos de soldagem a arco tm uma grande importncia industrial na
atualidade, sendo utilizados na fabricao dos mais variados componentes e estruturas
metlicas e na recuperao de um grande nmero de peas danificadas ou desgastadas.
Obviamente, a seleo de parmetros de soldagem, as suas condies operacionais e
seus resultados dependem fortemente de fenmenos que ocorrem no prprio arco e em
suas vizinhanas (MODENESI, 2012).
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preciso levar em considerao que a aplicao de uma elevada densidade
de energia em um pequeno volume do material pode levar a importantes alteraes
estruturais e de propriedades dentro e prximo da regio da solda.
Segundo Modenesi et al, 2012, o desconhecimento ou a simples
desconsiderao das implicaes desta caracterstica fundamental pode resultar em
problemas inesperados e, em alguns casos, graves. Estes problemas podem se refletir
tanto em atrasos na fabricao ou em gastos inesperados, quando o problema
prontamente detectado, ou mesmo em perdas materiais e, eventualmente, de vidas,
quando o problema levado s suas ltimas consequncias
Partindo dessas ideias, esse trabalho avaliar vrios pontos. Sero realizadas
soldas com eletrodo revestido, TIG, GMAW e FCAW, variando alguns parmetros, tais
como: velocidade de soldagem, tipo de corrente, tipo de eletrodo entre outros, com o
intuito de analisar os resultados obtidos dando destaque especial para a anlise
microestrutural do metal de solda, da zona termicamente afetada (ZTA) e do metal de
base.
2.
OBJETIVOS
2.1. OBJETIVO GERAL
Cumprir todos os passos prticos mostrados no roteiro e descrever os
fenmenos observados durante a realizao destes.
2.2. OBJETIVOS ESPECFICOS
Realizar cordes de solda com os seguintes processos: Eletrodo
Revestido (ER), Tungsten Inert Gas (TIG),
Gas Metal Arc Welding (GMAW) ou
simplesmente MIG MAG (MIG-Metal Inert Gs e MAG-Metal Active Gs) e por fim
Flux-Cored Arc Welding (FCAW-soldagem a arco eltrico som arames tubulares).
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Variar parmetros em todos os processos de soldagem analisados, tais
como: tipos de eletrodos, intensidade de corrente, velocidade e altura de soldagem,
dimetro de arame entre outros.
Realizar a anlise microestrutural do metal de solda, da zona
termicamente afetada (ZTA) e metal de base de apenas um corpo de prova.
3. REVISO BIBLIOGRFICA
3.1
MTODO DE UNIO DOS METAIS
Os mtodos de unio dos metais podem ser divididos em duas categorias
principais, isto , aqueles baseados no aparecimento de foras mecnicas macroscpicas
entre as partes a serem unidas 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 e molculas das partes a serem unidas, ou
destas e um material intermedirio, at distncias suficientemente pequenas para a
formao de ligaes qumicas primrias (metlica, covalente ou inica) ou secundrias
(ligao de Van der Waals). Como exemplos desta ltima categoria citam-se a
soldagem, a brasagem e a colagem (MODENESI et al, 2012).
A Figura 1 apresenta uma retrospectiva do nmero acumulado de processos
de soldagem desenvolvidos em funo do tempo. De acordo com Pascoali, 2008, apesardo grande nmero de mtodos existentes, necessrio frisar que nem todos j foram
utilizados em toda sua potencialidade, esperando que isto acontea medida que novas
tcnicas, cada vez mais precisas e perfeitas, forem sendo requisitadas para construo de
estruturas mais complexas.
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Figura 1.Evoluo dos processos de soldagem.Fonte: Pascoali (2008).
De acordo com Garcia, 2014, existem algumas terminologias bsicas que
devem ser observadas e compreendidas (Figura 2):
Figura 2.Terminologias de soldagem.
Fonte:Garcia (2014).
Soldagem: o processo de unio de materiais. A solda o resultado deste
processo.
Metal de Base: material que sofre o processo de soldagem.
Metal de Adio: material adicionado, no estado lquido, durante a
soldagem.
Poa de Fuso: regio em fuso, a cada instante, durante a soldagem.
Penetrao: distncia da superfcie original do metal de base ao ponto em
que termina a fuso, medida perpendicularmente mesma.
Junta: regio entre duas ou mais peas que sero unidas. Podem ser do
tipo: topo, ngulo, canto, aresta e sobreposta (Figura 3).
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Posio de soldagem: posio em que se encontra a pea no momento da
soldagem (Figura 4).
Figura 3.Tipos de juntas.
Fonte:Garcia (2014).
Figura 4.Posies de soldagem.
Fonte:Garcia (2014).
3.2.
CLASSIFICAO DOS PROCESSOS DE SOLDAGEM
Segundo Pascoali, 2008, embora seja difcil encontrar uma classificao
universalmente aceita, pode-se estimar que existem atualmente em utilizao cerca de
cinquenta processos de soldagem, sendo os mesmos divididos em trs grandes classes.
Soldagem por fuso: processo no qual as partes so fundidas por meio de
energia eltrica ou qumica, sem aplicao de presso.
Soldagem por presso: processo no qual as partes so coalescidas epressionadas uma contra a outra por difuso atmica.
Brasagem: processo no qual as partes so unidas por meio de uma liga
metlica de baixo ponto de fuso. Por este mtodo, o metal de base no fundido.
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3.3. SOLDAGEM A GS (OXI-ACETILNICA)
A soldagem a gs, ou com fontes qumicas, um processo no qual um gs
combustvel misturado ao oxignio e, pela queima da mistura assim formada,
consegue-se fundir o metal de base e o de adio, executando-se a soldagem. Os gases
mais empregados so acetileno, propano e hidrognio, com ntida predominncia do
primeiro, sendo que, neste caso, o mtodo conhecido como soldagem oxi-acetilnica,
onde o calor obtido por meio de uma chama de alta temperatura produzida pela
queima de uma mistura de oxignio e acetileno (MARQUES, 2009).
3.4. FONTES DE ENERGIA PARA SOLDAGEM POR FUSO
De acordo com Modenesi, 2012, a soldagem por fuso realizada pela
aplicao localizada de energia em uma parte da junta (regio da (s) pea (s) onde ser
feita a solda) de forma a conseguir a sua fuso localizada, de preferncia afetando
termicamente ao mnimo o restante da (s) pea (s). Este processo ilustrado na Figura
5. A fonte transfere energia junta atravs de uma rea de contato (A0) de forma a
aquecer o material adjacente at a sua fuso. Por outro lado, devido elevada
condutividade trmica dos metais e grande diferena de temperatura entre as regiesprximas e afastadas da rea de contato, a energia fornecida ao material tende a se
difundir rapidamente para o restante da (s) pea (s), o que dificulta manter a fuso
localizada na regio de contato e afeta termicamente as regies vizinhas.
Figura 5.Fluxo geral de calor na soldagem por fuso.
Fonte:Modenesi (2012).
Para ser usada na soldagem por fuso, uma fonte deve ter uma potncia
especfica entre cerca de 106 a 1013 W/m2 (Figura 6). Abaixo do limite inferior, a
densidade de energia insuficiente para fundir a regio prxima da rea de contato
antes que o calor se difunda para o restante da pea. Neste caso, a fonte permite apenas
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o aquecimento da pea como um todo sem causar a fuso localizada (como o caso, por
exemplo, de um maarico de aquecimento ou manta trmica). Acima do limite superior,
o calor fornecido de forma to concentrada que vaporiza a regio de contato antes da
fuso ou aquecimento aprecivel de outras partes da pea tendo, assim, condies mais
favorveis ao corte do que soldagem.
Figura 6.Processos de soldagem e sua faixa usual de intensidade da fonte.
Fonte:Modenesi (2012).
Em soldagem, o arco (que uma descarga eltrica entre eletrodos em um
gs ou vapor) normalmente ocorre entre um eletrodo cilndrico e a superfcie da peadando a esse um formato de tronco de cone conforme mostra a Figura 7.
Figura 7.Aspecto tpico do arco eltrico na soldagem (a) GTAW e (b) GMAW.Fonte:Modenesi (2012).
O eletrodo pode ser constitudo de material refratrio como o tungstnio
(no consumvel) ou de metal de menor ponto de fuso como o ao (eletrodo
consumvel). Neste ltimo caso, o processo mais complicado, pois depende de muitas
variveis: passagem de metal fundido atravs do arco, geometria varivel da ponta do
eletrodo e comprimento de arco varivel e dependente do balano entre as velocidades
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de alimentao e fuso do eletrodo, alm da destreza por parte do operador em
processos de soldagem manuais (PASCOALI, 2008).
De acordo com Modenesi, 2009, existem alguns requisitos bsicos que uma
fonte de energia para soldagem a arco deve atender:
Produzir sadas de corrente e tenso nos valores desejados e com
caractersticas adequadas para o processo de soldagem.
Permitir o ajuste destes valores de corrente e/ou tenso para aplicaes
especficas.
Variar a corrente e tenso durante a operao de acordo com os
requerimentos do processo de soldagem e aplicao.
Adicionalmente, o projeto da fonte precisa atender outros requisitos tais
como:
Estar em conformidade com exigncias de normas e cdigos relacionados
com a segurana e funcionalidade.
Apresentar resistncia e durabilidade em ambientes fabris, com
instalao e operao simples e segura.
Possuir controles/interface do usurio de fcil compreenso e uso.
Quando necessrio, ter interface ou sada para sistemas de automao.
3.4.1. Caractersticas Estticas da Fonte
Segundo Pascoali, 2008, o funcionamento de uma fonte de energia depende
fundamentalmente de suas caractersticas estticas e dinmicas. Ambas afetam a
aplicabilidade da fonte para um dado processo de soldagem e a sua estabilidade, mas deuma forma diferente. Caractersticas estticas se relacionam aos valores mdios de
corrente e tenso de sada da fonte.
Com base na forma de suas curvas caractersticas, uma fonte convencional
pode ser classificada como de corrente constante (CI) ou de tenso constante (CV). A
Figura 8 ilustra, de forma esquemtica, estes dois tipos de curva caracterstica. Nesta
figura, esto sobrepostas s curvas da fonte, curvas caractersticas do arco eltrico. Estas
figuras mostram, ainda, o ponto de operao do processo, dado pela interseo das duascurvas (MODENESI, 2009).
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Figura 8.Curvas caractersticas de fontes (a) CI e (b) CV.
Fonte:Modenesi (2009).
Mquinas de corrente constante permitem que, durante a soldagem, o
comprimento do arco varie sem que a corrente de soldagem sofra grandes alteraes(Figura 8a). Este tipo de equipamento empregado em processos de soldagem manual,
onde o soldador controla manualmente o comprimento do arco (SMAW, PAW e
GTAW), em processos mecanizados de soldagem com eletrodo no consumvel (PAW
e GTAW) e, em alguns casos, em processos semi-automticos, mecanizados ou
automticos com eletrodo contnuo consumvel (MODENESI, 2009).
Ainda de acordo com Modenesi, 2009, fontes de tenso constante (Figura
8b), fornecem basicamente a mesma tenso em toda a sua faixa de operao e permitemgrandes variaes de corrente em resposta a mudanas do comprimento do arco durante
a soldagem, o que permite o controle do comprimento do arco por variaes da corrente
de soldagem (e, portanto, da taxa de fuso do arame) em processos de soldagem nos
quais o arame alimentado com uma velocidade constante, como por exemplo, nos
processos GMAW e SAW.
3.4.2.
Caractersticas Dinmicas da Fonte
Envolvem as variaes transientes de corrente e tenso associadas com as
diversas mudanas que ocorrem durante o processo de soldagem. Estas variaes podem
envolver intervalos de tempo muito curtos, sendo, portanto, de caracterizao mais
difcil do que as caractersticas estticas. Elas so importantes, em particular, na
abertura do arco, durante mudanas rpidas de comprimento do arco, na transferncia de
metal atravs do arco e, no caso de soldagem com corrente alternada, durante a extino
e reabertura do arco a cada meio ciclo de corrente (MODENESI, 2009).
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3.4.3. Relao Entre as Caractersticas do Arco e da Fonte
As mquinas (ou fontes) utilizadas na soldagem a arco podem ser de
diferentes tipos e apresentarem diversos modos de operao. Comumente, as fontes so
classificadas de acordo com a sua curva caracterstica como de corrente constante (CI)
ou de tenso constante (CV). Na realidade, tanto as fontes CI, e principalmente, as CV
no so, em geral, de corrente ou tenso realmente constante (MARQUES et al, 2009).
Quando as curvas caractersticas do arco e da fonte so consideradas juntas,
dois pontos operacionais possveis (Figura 9) so observados. Pode-se mostrar, contudo,
que o ponto 1 de equilbrio instvel, isto , pequenas perturbaes tanto de tenso (V)
como de corrente (I) em torno deste ponto causam a extino do arco ou uma mudana
para o ponto 2. Assim, na prtica, somente este ltimo ponto observado em soldagem(MODENESI, 2012).
Figura 9.Possveis pontos operacionais (1 e 2) para a soldagem a arco.
Fonte:Modenesi (2012).
4. EXPERIMENTOS PRTICOS
Toda a parte prtica foi realizada no laboratrio de soldagem da Faculdade
de Engenharia Mecnica (UFPA - Campus de Tucuru). Como o nmero de corpos de
prova e o tempo so limitados, os grupos se organizaram na diviso das tarefas e
compartilharam as suas informaes com os demais.
Antes de iniciar os procedimentos prticos, algumas informaes sobre os
processos de soldagem em si e sobre as medidas de segurana que devem ser adotadas
foram transmitidas pelo professor, e os alunos monitores participantes do laboratrio
acompanharam todo o processo orientando a forma correta de realiza-los.
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(Agradecimento especial aos discentes Danielly Martins, Hebert Cavalcante, Gilson Gil
e Rafael Albino).
Soldagem com Eletrodos Revestidos (ER)
Segundo Gimenes, 2000, o processo de soldagem por arco eltrico com
eletrodo revestido consiste, basicamente, na abertura e manuteno de um arco eltrico
entre o eletrodo revestido e a pea a ser soldada. O arco funde simultaneamente o
eletrodo e a pea. O metal fundido do eletrodo transferido para a pea, formando uma
poa fundida que protegida da atmosfera pelos gases de combusto do revestimento. O
metal depositado e as gotas do metal fundido que so ejetadas, recebem uma proteo
adicional atravs do banho de escria, que formada pela queima de algunscomponentes do revestimento.
O eletrodo formado por um ncleo metlico ("alma"), com 250 a 500mm
de comprimento, revestido por uma camada de minerais (celulose, ferro ligas, etc), com
um dimetro total tpico entre 2 e 8mm. Essa alma conduz a corrente eltrica e serve
como metal de adio. O revestimento gera escria e gases que protegem da atmosfera a
regio que est sendo soldada, estabilizam o arco e ainda contm elementos que so
incorporados solda, influenciando sua composio qumica e caractersticas
metalrgicas. A Figura 10 ilustra o equipamento e o processo de soldagem enquanto a
Figura 11 um quadro apresentando as suas vantagens, limitaes e aplicaes
principais.
Figura 10.Regio do arco na soldagem com eletrodos revestidos.
Fonte:Modenesi et al(2011).
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Figura 11.Vantagens, limitaes e aplicaes principais da soldagem por ER.
Fonte:Modenesi et al(2011).
De acordo com Modenesi et al, 2011, a especificao dos eletrodos feita
atravs de um conjunto de letras e dgitos. Podem ser separados em diferentes tipos emfuno das caractersticas de seu revestimento, destacando-se:
Eletrodos Rutlicos (EXXX2, EXXX3 e EXXX4): Contm quantidades
significativas de rutilo (TiO2) no revestimento e produz uma escria abundante, densa e
de fcil destacabilidade. So eletrodos de fcil uso, que podem ser usados em qualquer
posio exceto quando se tm uma elevada quantidade de p de ferro no revestimento.
Podem operar tanto em CA como em CC e produzem um cordo com bom aspecto
visual e de penetrao baixa ou mdia.
Eletrodos Celulsicos (EXX10 e EXX11): Possuem elevada quantidade
de material orgnico (celulose) no revestimento, cuja decomposio pelo arco gera
gases que protegem o metal lquido. A quantidade de escria produzida pequena, o
arco muito violento, causando grande volume de respingos e alta penetrao. O cordo
tende a ser irregular. So particularmente adequados para soldagem fora da posio
plana, tendo grande aplicao na soldagem circunferencial de tubulaes e na execuo
de passes de raiz em geral.
Eletrodos Bsicos (EXXX5, EXXX6 e EXXX8): Formam uma escria
bsica que, juntamente com o dixido de carbono (CO2) gerado da decomposio dos
carbonatos, protege o metal lquido. Esta escria exerce uma ao metalrgica benfica
sobre a solda, dessulfurando a e reduzindo o risco de formao de trincas de
solidificao. A penetrao mdia e o cordo apresenta boas propriedades mecnicas,
particularmente quanto tenacidade. indicado para aplicaes de grande
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responsabilidade. Este tipo de eletrodo altamente hidroscpico, requerendo cuidados
especiais na sua armazenagem para garantir a preservao de sua vida til.
Experimento Prtico:
ROTEIRO: Realizar soldagens com E.R. dos tipos E6010, E6013 e E7018
em placas de testes, para um nvel de corrente, totalizando trs cordes de solda.
Selecionar os parmetros de soldagem, justificando. Pesar tudo antes e depois da
soldagem e analisar. Analisar tambm o processo (tenso, corrente, fumos, estabilidade,
etc), a escria (destacabilidade, geometria, forma, massa, etc) e o cordo de soldagem
(qualidade superficial e aspectos geomtricos via macrografias).
-Seleo dos parmetros de soldagem e consumveis:
Tipos e quantidades de eletrodos utilizados: 1 eletrodo E6013 (rutlico), 1
eletrodo E6010 (celulsico) e 1 eletrodo E7018 (bsico).
Nvel e tipo de corrente: 80 V com corrente contnua de polaridade
reversa (CC+).
Corpos de prova: 3 chapas de ao carbono com as seguintes dimenses:
espessura = 24 mm, comprimento = 100 mm e largura = 33 mm (processo realizado
com adio de material).
Balana de preciso: Fabricante Marte. Modelo M6K. Capacidade:
Mxima - 6,1 kg; Mnima - 0,005 kg (Figura 12).
Fonte multiprocessos modelo MTE DIGITEC 450 Fabricante IMC
Soldagem (Figura 13).
Figura 12.Balana de preciso utilizada para a pesagem das chapas soldadas com ER antes e aps a
soldagem.Fonte:Arquivo dos Autores.
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Figura 13.Fonte multiprocessos utilizada em todos os processos de soldagem abordados nesse trabalho.
Fonte:Arquivo dos Autores.
OBS:o dimetro de todos os eletrodos utilizados foi de 2,5 mm. Portanto,
todas as faixas de correntes e tenses aplicadas nos 3 tipos de eletrodo comearam em
51,7 V, que o valor de tenso em vazio (tenso gerada pela fonte que tem por objetivo
facilitar o processo de abertura do arco com a aproximao do eletrodo a pea. Em
alguns processos, ela responsvel pela abertura do arco sem o eletrodo tocar na pea
como por exemplo na soldagem com eletrodo revestido. um parmetro que varia por
processo).
-Procedimento experimental:
Inicialmente as chapas precisaram ser desbastadas na esmerilhadora para
limpar as superfcies preparando-as para receber os cordes de solda. Logo em seguida
foram levadas para a pesagem em uma balana de preciso. O prximo passo foi separar
as chapas de ao carbono a serem utilizadas (chapas 1, 2 e 3), conforme mostra a Figura
14, utilizando a fonte de soldagem eletrnica multiprocesso adotando os seguintes
parmetros de soldagem previamente estipulados: CC+
= 80 ampres (A) e tenso emvazio de 51,7 volts (V).
Figura 14.Chapas preparadas para receber os cordes de solda.
Fonte:Arquivo dos autores.
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Para a realizao desse e dos demais experimentos, a segurana do soldador
foi garantida atravs do uso de EPIs e outros equipamentos envolvidos no processo de
soldagem, como mostra a Figura 15.
Figura 15.EPIs necessrios para a realizao de todos os processos de soldagem.
Fonte:Arquivo dos autores.
Em seguida selecionou-se a ordem dos eletrodos utilizados, na qual foram:
E6013 (chapa 1), E6010 (chapa 2) e E7018 (chapa 3), utilizando corrente contnua com
a polaridade positiva ou inversa (a Figura 16 mostra essa configurao na fonte
eletrnica utilizada).
Figura 16.Fonte de alimentao configurada com polaridade positiva ou inversa (CC+)
Fonte:Arquivo dos autores.
Aps definir a ordem dos eletrodos, iniciou-se o processo de soldagem, o
primeiro cordo foi feito com o eletrodo E6013 na chapa 1 (mostrada na Figura 14),
conforme a Figura 17.
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Figura 17.Cordo de solda com eletrodo E6013.
Fonte:Arquivo dos autores.
O segundo cordo realizado por meio do eletrodo E6010, est ilustrado na
Figura 18.
Figura 18.Cordo de solda com eletrodo E6010.
Fonte:Arquivo dos autores.
O terceiro e ltimo cordo foi construdo por meio do eletrodo E7018 e est
apresentado na Figura 19.
Figura 19.Cordo de solda com eletrodo E7018.
Fonte:Arquivo dos autores.
A Figura 20 mostra as trs chapas ao trmino de todos os processos de
soldagem, com indicao de cada cordo de solda em relao ao eletrodo utilizado.
Figura 20.Cordes de solda de acordo com cada eletrodo utilizado: E6013 (1), E6010 (2) e E7018 (3).
Fonte:Arquivo dos autores.
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-Anlise dos resultados referentes ao processo:
Todas as chapas foram pesadas antes e aps a construo dos cordes de
solda, os resultados obtidos esto apresentados na Tabela 1.
Tabela 1: Pesagem das chapas antes e aps a soldagem.
Fonte:Arquivo dos autores.
Resultados da pesagem das chapas (Kg)
Antes da soldagem Aps a soldagem
Nmero da chapa Nmero da chapa
1 (E6013) 2 (E6010) 3 (E7018) 1 (E6013) 2 (E6010) 3 (E7018)
0,235 0,237 0,231 0,239 0,239 0,235
possvel observar na Tabela 1 que todas as chapas sofreram alteraes em
seu peso aps serem soldadas. Isso deve-se ao fato de que a soldagem com eletrodo
revestido adiciona metal no cordo de solda aumentando assim o peso do corpo de
prova. Nota-se ainda que as chapas 1 e 3 apresentaram maiores variaes de peso, isso
justificado pelos eletrodos rutlicos e bsicos possurem maior taxa de deposio de
material quando comparados aos eletrodos celulsicos (pois este ltimo apresenta uma
taxa de respingo muito superior aos demais, ou seja, ele perde material para o meio econsequentemente nem todo o material depositado na chapa).
Como a fonte utilizada de corrente contnua, a varivel regulada foi
justamente a corrente, que est em funo do dimetro do eletrodo apresentada em uma
determinada faixa de utilizao tabelada, onde 80 A (valor de corrente escolhido nesse
processo) atende aos trs tipos de eletrodos utilizados enquanto a tenso variou durante
os processos. A Tabela 2 mostra esses valores.
Tabela 2: Variao de tenso ao longo dos processos de soldagem
Fonte:Arquivo dos autores.
Variao de tenso ao longo dos processos de soldagem
Chapa Valores de tenso (V) Variao de tenso (V)
1 (E6013) 18.1~33.9 15.8
2 (E6010) 21.5~35.8 14.3
3 (E7018) 23.0~32.9 9.9
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Nota-se que em todos os tipos de eletrodo utilizados houve variao de
tenso, isso se deve ao fato de que o controle da soldagem manual acarretando
variaes de comprimento de arco, que por sua vez diretamente proporcional as
tenses de soldagem. Alm disso, distintos revestimentos podem apresentar diferentes
valores de tenso acrescentando que novamente a velocidade de soldagem intervm no
resultado.
No caso do eletrodo E6013, para a concepo do cordo de solda houve
uma facilidade para abrir e manter o arco eltrico com boa estabilidade. Os gases
gerados se deram de forma minimizada. A tonalidade de luz azul.
No eletrodo E6010, a abertura e permanncia do arco com boa estabilidade
tambm se deu de forma fcil. Porm com tonalidade de luz amarela e houve uma
produo muito intensa de gases.
J no eletrodo E7018, para efetuar a abertura do arco foi preciso
primeiramente realizar a quebra de uma pequena parte do revestimento, no sendo
possvel uma manuteno inicial, pois o mesmo apagou-se e houve a necessidade de se
utilizar essa tcnica. A gerao de gases foi mdia.
-Anlise dos resultados referentes aos cordes de solda:
Para a anlise dos cordes de solda fabricados e para a visualizao dos
resultados obtidos, foi feita a inspeo visual nos cordes, identificando a presena de
defeitos como: descontinuidades dimensionais, descontinuidades estruturais,
porosidade, falta de fuso entre outros.
Para o cordo de solda feito com o eletrodo E6013 a porosidade presente
neste, possui uma certa profundidade na regio prxima ao meio da chapa. Na Figura
21 est ilustrado esse defeito. Alm desse, percebe-se tambm que a quantidade de
respingos restantes aps realizar todos os procedimentos de limpeza relativamente
pequena e est concentrada no incio e final da construo do cordo, sendo que este
possui um bom acabamento superficial com escria produzida em abundncia, densa e
de fcil destacabilidade com geometria e formas regulares. Vale ressaltar que preciso
levar em considerao a falta de experincia dos alunos que realizaram a solda, sendo
que o processo de soldagem com eletrodo revestido manual e exige destreza do
soldador.
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Figura 21.Cordo de solda com eletrodo E6013 (anlise de defeitos presentes).
Fonte:Arquivo dos autores.
Analisando a Figura 22, onde se ilustra o cordo feito com o eletrodo
E6010, percebe-se que o mesmo possui uma certa porosidade assim como os outros
cordes citados anteriormente, alm do acmulo de respingos juntamente com pouca
gerao de escria de difcil remoo com geometria e formas irregulares, que no
foram totalmente removidas dos cordes. Esses acmulos de respingos socaractersticas do eletrodo devido a composio qumica do seu revestimento. O aspecto
do cordo no possui boa aparncia apresentando assim regies com formas e
geometrias irregulares.
Figura 22.Cordo de solda com eletrodo E6010 (anlise de defeitos presentes).
Fonte:Arquivo dos autores.
A Figura 23 ilustra o cordo de solda construdo com o eletrodo E7018.
possvel perceber trs pontos de porosidade nas extremidades do cordo, alm de alguns
pousos respingos. Apesar dessas descontinuidades geradas, esta solda apresenta um
bom aspecto superficial com fabricao de escria pouco regular e de razovel
destacabilidade.
Figura 23.Cordo de solda com eletrodo E7018 (anlise de defeitos presentes).
Fonte:Arquivo dos autores.
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Apesar das porosidades e incluses de escria, que so descontinuidades
estruturais, encontradas nos cordes e relatadas nos comentrios das Figuras 21, 22 e 23
no foram observadas descontinuidades dimensionais que seriam a distoro, dimenses
e perfil incorretos das soldas e nem outras descontinuidades estruturais como trincas
superficiais de grande comprimento, falta de penetrao ou outras marcas que
geralmente aparecem. Isso tambm resultante do uso da polaridade direta, que tem
como caracterstica baixa penetrao de soldagem e elevada taxa de fuso.
-Anlise Macrogrfica da qualidade superficial dos cordes de solda:
-Seleo dos parmetros e insumos:
3 chapas de ao carbono soldadas com eletrodos revestidos E6013,
E6010 e E7018, que so os corpos de prova analisados anteriormente nesse trabalho.
1 cortadora metalogrfica CM80 do tipo cut-off.
Lixas dagua com as seguintes granulometrias: 100, 150, 320, 400, 600 e
1200.
Reagente revelador Nital com concentrao de 10%.
Secador de cabelo comum (ULTRA bivolt, duas velocidades).
Scanner (SANSUNG SCX-4833FD).
Procedimento experimental da anlise macrogrfica:
Primeiramente, as chapas anteriormente soldadas com os trs tipos de
eletrodos revestidos estudadas foram cortadas na cortadora metalogrfica (conforme
mostra a Figura 24). Em seguida, elas foram lixadas utilizando lixas dagua partindo da
maior granulometria at a mais baixa (150 at a 1200) mudando de direo em 90 a
cada troca de lixa. Prosseguindo, as chapas foram atacadas com o reagente cido nital
(concentrao 10%) por meio de leves passadas com algodo umedecido nessa
substncia, lavando-a posteriormente em gua corrente e secando-a com um secador de
cabelo comum, com o intuito de revelar a sua macroestrutura. Para finalizar, foi feita a
captura das imagens por meio de um scanner das regies soldadas para fazer a anlise
macroestrutural.
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Figura 24.Chapas soldadas com os 3 tipos de ER's prontas para a macrografia.
Fonte:Arquivo dos Autores.
-Anlise das Macroestruturas observadas:
Figura 25.Macrografias dos ER. rutlico (CP1), celulsico (CP2) e bsico (CP3).
Fonte:Arquivo dos Autores.
Todas as macrografias analisadas neste trabalho, tanto as dos eletrodos
revestidos quanto as dos demais processos sero analisadas com base fundamentada naprofundidade de penetrao do cordo de solda, tendo em vista que na maioria dos
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casos no foi possvel conseguir uma visualizao bem ntida das demais regies
geralmente analisadas nesse processo.
Analisando as trs macrografias obtidas a partir da soldagem com os
eletrodos revestidos possvel observar que no houve diferena considervel de
profundidade de penetrao de solda entre eles, principalmente quando se compara o
CP1 com o CP3. A mesma coisa est exposta na largura dos cordes de solda.
No foi possvel determinar os valores de energia de soldagem, pois como a
soldagem com eletrodo revestido um processo manual, muito complicado encontrar
as velocidades de soldagem, que um parmetro indispensvel para determinar essa
varivel, que por sua vez influencia diretamente na profundidade de soldagem e largura
do cordo
Levando em conta as caractersticas dos eletrodos, dentre todas as chapas, a
que deveria ter sofrido maior penetrao o CP2, pois o eletrodo celulsico, que
quando comparado aos outros dois utilizados o que produz maior profundidade de
penetrao. Entretanto, o que se observou foi justamente o contrrio, sendo ele o que
apresentou menor penetrao. Entretanto, preciso levar em considerao que a
soldagem com ER um processo manual e exige destreza por parte do soldador e, os
alunos que realizaram essa solda no possuem experincia com essa atividade, o que
gerou um cordo bastante descontnuo em todos os eletrodos, em especial no celulsico,
que por sua natureza prpria j forma um arco muito violento, o que acaba gerando
cordes irregulares.
J os CP1 e CP3 apresentaram profundidade de penetrao e largura de
cordo parecidos. Isso pode ser explicado pelas prprias caractersticas desses eletrodos,
sendo que o rutlico (CP1) produz baixa penetrao, enquanto que o bsico (CP2)
produz penetrao mdia.
Soldagem TIG (GTAW)
A Soldagem a Arco Gs-Tungstnio (Gas Tungsten Arc Welding - GTAW)
ou, como mais conhecida no Brasil, TIG (Tungsten Inert Gas) um processo no qual a
unio obtida pelo aquecimento dos materiais por um arco estabelecido entre um
eletrodo no consumvel de tungstnio 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
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e He). Metal de adio pode ser utilizado ou no. A Figura 26 mostra esquematicamente
o processo (MODENESI et al, 2011).
Figura 26. Soldagem GTAW: (a) Detalhe da regio do arco, (b) montagem usual.
Fonte:Modenesi et al(2011).
Segundo Gimenes, 2000, ele pode ser usado na forma manual ou
mecanizado e um dos processos de soldagem a arco que permitem um melhor controle
das condies operacionais, concedendo a execuo de soldas de alta qualidade. mais
utilizado para aos ligados, inoxidveis e ligas no ferrosas. muito aplicado na
execuo de passes de raiz e na soldagem de tubulaes. A Figura 27 um quadro que
apresenta as vantagens, limitaes e aplicaes principais da soldagem GTAW. O seu
equipamento bsico consiste de uma fonte de energia (CC e/ou CA), tocha com eletrodo
de tungstnio, fonte de gs de proteo (Ar ou He) e um sistema para a abertura do arco
(geralmente um ignitor de alta frequncia).
Figura 27.Vantagens, limitaes e principais aplicaes do processo GTAW.
Fonte:Modenesi et al(2011).
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Experimento Prtico:
ROTEIRO:Realizar soldagens TIG com um tipo e dimetro de eletrodo,
para dois nveis de corrente e duas distncias eletrodo-pea (total de quatro cordes de
solda), sem adio de material e em chapas de ao carbono. Selecionar os parmetros de
soldagem e consumveis (eletrodos, gs, etc), justificando. Analisar os resultados
referentes ao processo (tenso, corrente, estabilidade, etc) e referente aos cordes de
solda (qualidade superficial e aspectos geomtricos via macrografias).
-Seleo dos parmetros de soldagem e consumveis:
Tipo e dimetro de eletrodo: Eletrodo de tungstnio no consumvel com
dimetro de 2,4 mm.
Soldagem autgena (sem a utilizao de metal de adio).
Abertura de arco nas superfcies das chapas sem unio.
2 nveis de corrente: CC- = 150 A e 200 A. (Nvel mximo da fonte
utilizada: 450 A).
2 distncias de eletrodo-pea (comprimento de arco): 3 mm e 5 mm.
Corpos de prova: 4 chapas de ao carbono com as seguintes dimenses:
espessura = 24 mm, comprimento = 100 mm e largura = 33 mm.
Gs de proteo utilizado: Argnio (Ar).
Tocha TIG e tartlope.
Velocidade de soldagem: 50 mm/min.
Vazo de gs de proteo = 7 l/min (controle feito na vlvula do cilindro
de gs).
Fonte multiprocessos modelo MTE DIGITEC 450 Fabricante IMC
Soldagem.
-Procedimento experimental:
De incio, sabe-se que as chapas utilizadas foram previamente trabalhadas
(receberam tratamentos superficiais) para facilitar a abertura do arco eltrico. Todo o
processo mecanizado. Aps a determinao dos parmetros de soldagem e o correto
ajuste dos equipamentos (tocha TIG, tartlope e fluxo de gs de proteo Figura 28),deu-se incio ao processo com a abertura e habilitao do arco eltrico atravs do gatilho
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que aplica o curto-circuito com o eletrodo auxiliar sobre a pea criando a poa de fuso.
Ao todo foram soldadas quatro chapas, duas utilizando corrente contnua com
polaridade negativa (CC-) denominada tambm de corrente contnua com polaridade
direta, conforme indica a bibliografia para aos carbono e ligas, sendo que esse tipo de
corrente produz menor penetrao e taxa de fuso mais elevada do que a corrente
contnua com polaridade reversa (CC+) de 150 A (uma chapa foi soldada com
comprimento de arco igual 3 mm e outra com 5 mm). O mesmo processo se deu para
as outras duas chapas, onde variou-se apenas CC- = 200 A. Foram escolhidos esses
valores de corrente por conveno tabelada (Figura 29, rea circulada em vermelho),
que se baseia no dimetro do eletrodo. Os cordes de solda foram construdos ao longo
de 80 mm do comprimento das chapas (de um comprimento total igual a 100 mm). O
gs de proteo utilizado foi o argnio (Ar), porm, para a espessura das chapas
soldadas (24 mm) o ideal seria uma mistura de gases argnio-hlio (Ar-He) ou hlio
puro (He) pelo fato de ser mais adequado soldagem de chapas grossas (pois produz
maior penetrao). Entretanto, seu custo muito superior (alm disso, a vazo
necessria para a proteo maior que a do argnio). Apesar disso, o argnio garantir
uma anlise da influncia dos parmetros da soldagem TIG baseado nas mudanas de
configuraes do processo (polaridade, energia de soldagem e comprimento de arco).
Figura 28.Tocha TIG, tartlope e fluxo de gs de proteo (Ar).
Fonte:Arquivo dos autores.
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Figura 29.Faixas de utilizao de eletrodos no processo GTAW.
Fonte:Garcia (2014).
-Anlise dos resultados referentes ao processo:
A fonte utilizada no processo TIG do tipo corrente constante, ento a
varivel regulada foi justamente a corrente, enquanto a tenso variou um pouco durante
o processo, sendo esses resultados anotados. A Tabela 3 mostra a variao de tenso
observada para os comprimentos de arco de 3 mm e 5 mm para as correntes: CC - de 150
A e CC- de 200 A respectivamente.
Tabela 3: Variao de tenso ao longo dos processos de soldagem
Fonte:Arquivo dos autores.
Variao de tenso em V p/
CC- = 150 A
Variao de tenso em V p/
CC- = 200 A
Distncia eletrodo-pea Distncia eletrodo-pea
(3 mm) (5 mm) (3 mm) (5 mm)
14.6 15.5 14.2 15.8
14.6 15.6 14.2 16.0
14.6 15.8 14.2 17.2
Mdia = 14.6 Mdia = 15.67 Mdia = 14.2 Mdia = 16.34
Observando a Tabela 3 possvel concluir que a medida que se aumenta o
comprimento de arco aumenta-se tambm o valor de tenso. Isso se deve ao fato de que
so grandezas diretamente proporcionais.
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Foi observado tambm que os valores de corrente regulados na fonte
apresentaram pouca variao durante o processo, mantendo-se praticamente estvel. Em
relao a isso, pode-se dizer que esta proporcional a energia de soldagem. Portanto,
quanto maiores forem os valores de corrente, maiores sero tambm as poas de fuso
formadas.
As Tabelas 4 e 5 mostraro os dados do processo e os valores de energia de
soldagem respectivamente, sendo que esses valores exibiro seus efeitos com maior
nitidez na anlise macrogrfica.
Tabela 4:Dados do processo TIG.Fonte:Arquivo dos autores.
CorrenteVelocidade de
soldagem (mm/s)Eficincia doProcesso (n) Tenso (V)
150 0,83 0,50 14,40
150 0,83 0,50 15,67
200 0,83 0,50 14,20
200 0,83 0,50 16,34
Tabela 5:Energias de soldagem TIG.
Fonte:Arquivo dos autores.
Processo Corpo de provaEnergia de
soldagem (J/mm)
TIG
1 1301,20
2 1415,963 1710,844 1968,67
O arco formado bem concentrado em um local especfico da pea est
apresentando uma forte luminescncia, sem sofrer grandes variaes. Fatos que
explicam isso so justamente as caractersticas particulares do prprio processo, alm
disso, o mesmo foi realizado mecanicamente, o que reduz a incluso de erros humanos
na solda.
possvel dizer que durante a soldagem o fluxo de eltrons ocorre do
eletrodo para o metal de base (emisso terminica), onde pode-se perceber tambm que
o eletrodo aqueceu pouco. O arco formado mostrou-se bem estvel (segundo a
biografia, isso deve-se ao tipo de corrente e polaridade utilizada: CC-).
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No houve grande gerao de fumos, o que facilitou a visibilidade da solda
(Figura 30). notvel que soldar manualmente com TIG seria bem complicado, pois
como uma solda bastante precisa exigiria experincia por parte do soldador e haveria
dificuldade em se manter a proteo gasosa em lugares abertos devido presena do
vento.
Figura 30.Soldagem TIG sendo executada.
Fonte:Arquivo dos Autores.
-Anlise dos resultados referentes aos cordes de solda:
A Figura 31 mostra os corpos de prova j soldados pelo processo TIG.
Figura 31.Corpos de prova aps serem soldados por meio do processo TIG.
Fonte:Arquivo dos Autores.
possvel observar que as soldas dos quatros corpos de prova so de boa
qualidade, sendo que visivelmente (a olho nu), todos eles praticamente no apresentam
defeitos, tais como porosidade e pontos de falta de fuso. Os cordes de solda formados
apresentam boa aparncia e acabamento. Um ponto que pode ser ressaltado que todos
os cordes formados so bem largos, isso deve-se as altas correntes aplicadas (150 e
200 A) que geraram grandes poas de fuso e formaram uma grande ZTA.
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Cortadora metalogrfica CM80 do tipo cut-off.
Lixas dagua com as seguintes granulometrias: 100, 150, 320, 400, 600 e
1200.
Reagente revelador Nital com concentrao de 10%. Secador de cabelo comum (ULTRA bivolt, duas velocidades).
Scanner (SANSUNG SCX-4833FD).
-Procedimento experimental da anlise macrogrfica:
Primeiramente, as quatro chapas anteriormente soldadas com o TIG foram
cortadas na cortadora metalogrfica (conforme mostra Figura 33). Em seguida, elas
foram lixadas utilizando lixas dagua partindo da maior granulometria at a mais baixa
(150 at a 1200) mudando de direo em 90 a cada troca de lixa. Prosseguindo, as
chapas foram atacadas com o reagente cido nital (concentrao 10%) por meio de leves
passadas com algodo umedecido nessa substncia, lavando-as posteriormente em gua
corrente e secando-as com um secador de cabelo comum para revelar a sua
macroestrutura. Para finalizar, foi feita a captura das imagens por meio de um scanner
das regies soldadas para fazer a anlise macroestrutural.
Figura 33.Chapas soldadas pelo processo TIG prontas para a macrografia.
Fonte:Arquivo dos Autores.
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-Anlise das Macroestruturas observadas:
Figura 34.Macrografias do processo TIG.
Fonte:Arquivo dos Autores.
Dentre todos os processos de soldagem realizados, o que apresentou maior
dificuldade na realizao da anlise macrogrfica foi justamente o processo TIG pelofato de ser o que apresentou pior visualizao dessa regio. Mesmo aps os ataques
qumicos realizados com cido nital 10%, observar a penetrao de soldagem ou outras
caractersticas ainda se mostrou muito complicado.
Analisando primeiramente os CP1 e CP2, percebe-se que este ltimo
apresentou penetrao de solda bastante inferior ao primeiro. Isso explicado pela
diferena de comprimento do arco (DBCP). Pois, a corrente utilizada nas duas chapas
em questo foi a mesma (150 A), enquanto que a DBCP foi igual a 3 mm para o CP1 e5 mm para o CP2. Esse fenmeno ocorreu pelo fato de que quanto maior o
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comprimento de arco menor profundidade de penetrao e que quanto maior for esse
comprimento de arco, maior tambm a dificuldade de manter o arco aceso e estvel.
Apesar desse fenmeno, ocorreu o inverso entre os CP3 e CP4, onde a
penetrao nesse ltimo foi um pouco maior que no primeiro (CC-=200 A), mesmo o
seu comprimento de arco sendo tambm maior (5 mm no CP4 e 3 mm no CP3).
Entretanto, esse foi um caso espordico e ainda preciso considerar que os pontos de
referncias para as medidas da profundidade de soldagem nesse processo TIG no so
bem precisos, pois essa penetrao ficou bastante disforme.
possvel dizer tambm que as maiores profundidades de penetrao e
largura de solda observadas no CP3 e CP4 se devem aos mais altos nveis de energia de
soldagem apresentados nestes. Isso faz com que o calor concentrado na regio de solda
seja maior gerando uma poa de fuso mais acentuada.
Quanto qualidade superficial percebe-se que quanto maior a corrente e/ou
o comprimento de arco, mais irregulares so essas superfcies e maior a dificuldade de
prepara-las para realizar as anlises macrogrficas, pois o cordo de solda gerado nessas
condies sempre bastante irregular. A zonas termicamente afetadas (ZTAs) no
apresentaram condies de serem quantificadas em nenhum dos corpos de prova.
Soldagem GMAW (MIG/MAG) e Soldagem com Arame Tubular (FCAW)
Para Modenesi, 2011, a Soldagem a Arco Gs-Metal (Gas Metal Arc
Welding - GMAW) um processo de soldagem a arco que produz a unio dos metais
pelo seu aquecimento com um arco eltrico estabelecido entre um eletrodo metlico
contnuo (consumvel) e a pea (Figura 35). A proteo do arco e a poa de fuso so
obtidas por um gs ou mistura de gases. Se este gs inerte (Ar/He), o processo
tambm chamado MIG (Metal Inert Gas). Por outro lado, se o gs for ativo (CO 2 ou
misturas Ar/O2/CO2), o processo chamado MAG (Metal Active Gas).
Figura 35.Soldagem GMAW (esquemtica).
Fonte:Modenesi et al(2011).
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O processo normalmente operado de forma semi-automtica, podendo ser,
tambm, mecanizado ou automatizado. A Figura 36 um quadro que apresenta as
principais vantagens, limitaes e aplicaes do processo GMAW. O equipamento
bsico para a soldagem desse processo consiste de uma fonte de energia, tocha de
soldagem, fonte de gs e alimentador de arame.
Figura 36.Vantagens, limitaes e aplicaes principais do processo GMAW.
Fonte:Modenesi et al(2011)
J a Soldagem a Arco com Eletrodo Tubular (Flux Cored Arc Welding
FCAW) um processo no qual a unio dos metais obtida pelo aquecimento destes por
um arco entre um eletrodo tubular contnuo e a pea. O eletrodo tubular apresenta
internamente um fluxo que desempenha funes similares ao revestimento do eletrodo
no processo com eletrodo revestido (ER ou SMAW), isto , estabilizao do arco, ajuste
de composio qumica da solda, proteo etc (MODENESI et al, 2011).
O processo apresenta duas variaes principais: soldagem auto protegida,
em que o fluxo fornece toda a proteo necessria na regio do arco, e soldagem com
proteo gasosa, onde parte da proteo fornecida por um gs, de forma semelhante ao
processo GMAW. Em ambas as formas, ele operado, na maioria das aplicaes, na
forma semiautomtica, utilizando basicamente o mesmo equipamento do processoGMAW (Figura 37). A Figura 38 um quadro mostrando as principais vantagens,
limitaes e aplicaes do processo FCAW.
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Figura 37.Equipamento para a soldagem GMAW e FCAW.
Fonte:Modenesi et al(2011).
Figura 38.Vantagens, limitaes e principais aplicaes do processo FCAW.
Fonte:Modenesi et al(2011).
Experimentos Prticos:
ROTEIRO: Realizar soldagens GMAW e FCAW, para dois nveis de
velocidade de alimentao de arame (e de velocidade de soldagem proporcionalmente) e
dois nveis de DBCP para um mesmo dimetro de arame eletrodo (total de oito cordes
de solda). Selecionar os parmetros de soldagem, consumveis (arames, gases, etc),
justificando o porqu. Analisar os resultados referentes ao processo (tenso, corrente,
estabilidade, fumos, etc) e referente aos cordes de solda (qualidade superficial e
aspectos geomtricos via macrografias).
Processo de soldagem GMAW:
-Seleo dos parmetros de soldagem e consumveis:
Bico de contato.
Tipo de arame macio utilizado: E71T9N.
Velocidade de alimentao de arame (Va): variar por chapa.
Velocidade de soldagem (Vs): variar por chapa.
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Nvel de DBCP (distncia bico de contato pea): variar por chapa e
processo.
Nvel de tenso: igual para todos os processos e chapas: 26 V.
Corpos de prova: 4 chapas de ao carbono com as seguintes dimenses:espessura = 24 mm, comprimento = 100 mm e largura = 33 mm.
Comprimento do cordo de solda (C.C.S): igual para todos os processos e
chapas: 70 mm.
Gs de proteo utilizado: Dixido de carbono (CO2).
Tocha MIG MAG e tartlope.
Fonte multiprocessos modelo MTE DIGITEC 450 Fabricante IMC
Soldagem. Bobina alimentadora de arame modelo STA20-2 Fabricante IMC
Soldagem.
Espessura do arame: igual para todos os processos e chapas: 1,2 mm.
Vazo do gs: igual para todos os processos e chapas: 12 l/min.
A Tabela 4 apresenta os parmetros de soldagem utilizados para cada corpo
de prova.
Tabela 6:Parmetros de soldagem utilizados para cada corpo de provaFonte:Arquivo dos autores.
Parmetros de soldagem utilizados para cada corpo de prova
/////////////////// Va (m/min) Vs (m/min) BCP (mm) Tenso (V) C.C.S (mm)
Chapa 1 7 0,5 15 26 70
Chapa 2 9 0,65 15 26 70
Chapa 3 9 0,65 20 26 70
Chapa 4 7 0,5 20 26 70
-Procedimento experimental:
De incio, sabe-se que as chapas utilizadas foram previamente trabalhadas
(receberam tratamentos superficiais) para facilitar a abertura do arco eltrico. Todo o
processo mecanizado. Aps a determinao dos parmetros de soldagem e o correto
ajuste dos equipamentos (tocha MIG MAG, tartlope e fluxo de gs de proteo
Figura 39), deu-se incio ao processo com a abertura e habilitao do arco eltrico
atravs de um arame auxiliar.
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Figura 39.Tocha MIG MAG, tartlope e fluxo de gs de proteo.
Fonte:Arquivo dos Autores.
Ao todo foram soldadas 4 chapas (Figura 40 mostra as chapas prontas para
receberem os cordes de solda), sendo utilizadas duas velocidades de alimentao de
arame (Va) = 7 e 9 mm/min, duas velocidades de soldagem (Vs) = 0,5 e 0,65 m/min,
duas distncias bico de contato-pea (DBCP) = 15 e 20 mm. Enquanto isso, a tenso =
26 V, o comprimento do cordo de solda (C.C.S) = 70 mm, espessura do arame = 1,2
mm e vazo do gs = 12 l/min foram mantidos constantes durante todo o processo.
Figura 40.Chapas prontas para receberem os cordes de solda.
Fonte:Arquivo dos Autores.
Os cordes de solda foram realizados ao longo de 70 mm do comprimento
das chapas (de um comprimento total igual a 100 mm). O gs de proteo utilizado foi o
dixido de carbono (CO2), com o intuito de fornecer uma maior estabilidade de arco,
alm de ser economicamente mais vivel em virtude da baixa oxidao do ao nosprocessos de soldagem.
Em funo das caractersticas do gs utilizado (CO2), pode-se dizer que se
trata de um processo de soldagem do tipo MAG, ou seja, que trabalha com gs ativo
(nesse caso, o dixido de carbono).
-Anlise dos resultados referentes ao processo:
A fonte utilizada no processo MAG do tipo tenso constante, ento avarivel regulada foi justamente a tenso, enquanto a corrente variou um pouco durante
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a soldagem. Para cada corpo de prova soldado foi gerado um grfico mostrando a
variao de corrente e outro mostrando a variao de tenso ao longo do tempo atravs
de um sistema de aquisio de dados (Figura 41).
Figura 41.Variaes da corrente e tenso ao longo do tempo (chapa 1).
Fonte:Arquivos dos Autores.
O grfico da corrente destitudo da parte inferior da curva (senide) mostra
que a mquina retificou o mesmo produzindo ento um processo MAG com
transferncia metlica por curto circuito. Onde a fuso e a transferncia metlica so
feitas no pico dessas elevaes das curvas.
Ao se analisar os grficos de corrente e tenso variando ao longo do tempo
observa-se que os vales da corrente correspondem aos picos de tenso. Isso ocorre
porque o comprimento do arco mximo e nesse momento o nvel de corrente no
suficiente para fundir o metal, o que ocorrer no pico da corrente, que por sua vez
coincide com os vales da tenso, j que nesse momento o comprimento de arco
mnimo. Isso explicado pelo fato da tenso ser diretamente proporcional ao
comprimento de arco.
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possvel observar tambm que no incio do processo, a tenso parte do
valor ajustado na fonte (nesse caso, 26 V). Entretanto, ela sofre variaes ao longo do
tempo de soldagem devido justamente a variao do comprimento de arco. Enquanto
isso, a corrente parte de valores diferentes e sofre variaes considerveis durante o
perodo de soldagem. Isso se explica pelo fato dessa varivel no ser ajustada no incio
do processo da soldagem GMAW. Essas observaes so aplicveis aos demais trs
corpos de prova soldados com MAG, onde todos esses apresentaram comportamento
bem parecidos com os mostrados nos grficos da Figura 41. A nica mudana
apresentada foi justamente os valores numricos dessas variaes.
As Tabelas 7 e 8 mostram os dados do processo e os valores de energia de
soldagem respectivamente. Observando as macrografias, pde-se notar com clareza a
influncia dessa energia no processo.
Tabela 7:Dados do processo GMAW.
Fonte:Arquivo dos autores.
CorrenteVelocidade de
soldagem (mm/s)Eficincia doProcesso (n)
Tenso (V)
275 8,33 0,75 21,50
295 10,83 0,75 21,00265 10,83 0,75 22,50
230 8,33 0,75 23,00
Tabela 8:Energias de soldagem GMAW.
Fonte:Arquivo dos autores.
Processo Corpo de provaEnergia de
soldagem (J/mm)
GMAW
1 532,342 429,02
3 412,924 476,29O arco formado bem concentrado em um local especfico da pea
apresentando uma forte luminescncia, sem sofrer grandes variaes. Fatos que
explicam isso so justamente as caractersticas particulares do prprio processo, alm
disso, o mesmo foi realizado mecanicamente, o que reduz a chance de ocorrerem erros
humanos na solda, mesmo sendo este um tipo de soldagem com adio de metal, fator
que aumenta esse risco.
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No houve grande gerao de fumos, o que facilitou a visibilidade da solda.
possvel dizer tambm que soldar manualmente com MAG seria bem complicado,
pois como uma solda bastante precisa exigiria experincia por parte do soldador que
precisaria fazer o correto controle da adio de arame, alm da dificuldade em se manter
a proteo gasosa em lugares abertos devido presena do vento.
-Anlise dos resultados referentes aos cordes de solda:
A Figura 42 mostra os corpos de prova j soldados pelo processo MAG.
Figura 42.Chapas soldados pelo processo MAG.
Fonte:Arquivo dos Autores.
possvel observar que as soldas dos quatros corpos de prova so de boa
qualidade, sendo que visivelmente (a olho nu), todos eles apresentam poucos defeitos,
tais como porosidade, pontos de falta de fuso entre outros. Em geral, os cordes de
solda formados apresentaram boa aparncia e acabamento superficial.
A Figura 43 mostra os defeitos superficiais encontrados nas chapas soldadas
com MAG. Nela, possvel observar alguns pontos de porosidade em todos os quatro
corpos de prova soldados, podendo dar destaque especial a um ponto localizado bem
prximo a parte superior dos cordes 1, 2 e 3. Nos cordes 2 e 3 esse defeito aindamais ntido, pois ocupa uma rea maior que as demais chapas. Isso mostra que quanto
maior for a velocidade de alimentao, velocidade de soldagem e distncia bico de
contato pea, maior ser a chance de incluso de defeitos na solda. Sendo ainda que
quanto maior for a distncia bico de contato pea, essa chance tambm se tornar ainda
maior, pois a porosidade apresentada na chapa 3 superior da chapa 2 e, analisando a
Tabela 4 possvel notar que a sua DBCP = 20 mm tambm superior a apresentada
pela chapa 2 (igual a 15 mm). Isso pode ser explicado pelo comprimento de arco, que a distncia entre o arame e a pea a ser soldada.
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Figura 43.Defeitos superficiais encontrados nas chapas aps a soldagem com MAG.
Fonte:Arquivo dos Autores.
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Outra descontinuidade observada em alguns locais so os respingos, cuja a
gerao depende do processo de soldagem. Por outro lado, tambm influenciada por
vrios parmetros que compem o processo, dentre os quais se pode citar a composio
do gs de proteo (nesse caso do dixido de carbono).
Outras porosidades muito pequenas foram identificadas ao longo dos
cordes, sendo que essas podem ser resultantes de vrios fatores, tais como: interaes
eletromagnticas entre metal lquido e o arco, falha na proteo gasosa devido ao vento
ou outros agentes externos ao processo gerando instabilidade.
-Anlise Macrogrfica da qualidade superficial dos cordes de solda:
-Seleo dos parmetros e insumos:
4 chapas de ao carbono soldadas com MAG variando alguns
parmetros, que so os corpos de prova analisados anteriormente nesse trabalho.
Cortadora metalogrfica CM80 do tipo cut-off.
Lixas dagua com as seguintes granulometrias: 100, 150, 320, 400, 600 e
1200.
Reagente revelador Nital com concentrao de 10%.
Secador de cabelo comum (ULTRA bivolt, duas velocidades).
Scanner (SANSUNG SCX-4833FD).
-Procedimento experimental da anlise macrogrfica:
Primeiramente, as quatro chapas anteriormente soldadas com o MAG foram
cortadas na cortadora metalogrfica. Em seguida, elas foram lixadas utilizando lixas
dagua partindo da maior granulometria at a mais baixa (150 at a 1200) mudando dedireo em 90 a cada troca de lixa. Prosseguindo, as chapas foram atacadas com o
reagente cido nital (concentrao 10%) por meio de leves passadas com algodo
umedecido nessa substncia, lavando-as posteriormente em gua corrente e secando-as
com um secador de cabelo comum para revelar a sua macroestrutura. Para finalizar, foi
feita a captura das imagens por meio do scanner das regies soldadas para fazer a
anlise macroestrutural.
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-Anlise das Macroestruturas observadas:
Figura 44.Macrografias do processo MAG.
Fonte:Arquivo dos Autores.
possvel notar em primeira instncia que os valores de profundidade de
soldagem cotados so bem visveis a olho nu, sendo ainda esse e o processo FCAW
foram os que proporcionaram maior facilidade nesse quesito de visualizao em relao
aos demais.
Nesse processo foram variados trs parmetros: a velocidade de alimentao
de arame (Va), velocidade de soldagem (Vs) e DBCP.
Observou-se que a medida em que se aumenta a Va e Vs diminui-se a
profundidade de penetrao. Isso explicado pela quantidade de material a ser soldado
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ter aumentado, aliado ao aumento da velocidade de soldagem, o que acaba dificultando
uma penetrao mais efetiva.
Analisando a Tabela 8, percebe-se que os CP1 e CP4 tambm foram as
chapas que apresentaram valores mais elevados de energia de soldagem. Isso faz com
que o calor concentrado na regio de solda seja maior gerando uma poa de fuso mais
acentuada, fazendo com que a profundidade de soldagem e largura do cordo sejam
tambm maiores.
Pelo fato do processo MAG ter sido realizado mecanicamente (o que
minimiza muito a incluso de erros humanos na solda) e a varivel ajustada na fonte ser
a tenso e no a corrente, pouco pode-se comentar sobre possveis efeitos negativos
destes sobre a obteno e anlise das macrografias.
Os melhores e maiores reforos de solda observados neste trabalho foram os
obtidos no processo MAG e no FCAW. Os cordes de solda tambm se mostraram
largos, entretanto concentrados. Na imagem do CP3 possvel observar de maneira
pouco ntida a rea ocupada e delimitada pelas ZTA e os maiores comprimentos de arco
tambm apresentaram menor penetrao, justamente pela dificuldade em se manter o
arco aceso e estvel quando o seu comprimento grande e as reaes deste com o meio
atmosfrico so maiores.
Processo de soldagem FCAW:
Experimentos Prticos:
OBS:Boa parte dos parmetros e caractersticas utilizados no processo de
soldagem GMAW se aplicam tambm ao processo FCAW.
-Seleo dos parmetros de soldagem e consumveis:
Bico de contato.
Tipo de arame tubular utilizado: ASMESFA-5.20: E71T-9M.
Velocidade de alimentao de arame (Va): variar por chapa.
Velocidade de soldagem (Vs): variar por chapa.
Nvel de DBCP (distncia bico de contato pea): variar por chapa e
processo.
Nvel de tenso: igual para todos os processos e chapas: 26 V.
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Corpos de prova: 4 chapas de ao carbono com as seguintes dimenses:
espessura = 24 mm, comprimento = 100 mm e largura = 33 mm.
Comprimento do cordo de solda (C.C.S): igual para todos os processos e
chapas: 70 mm.
Tocha MIG MAG e tartlope.
Fonte multiprocessos modelo MTE DIGITEC 450 Fabricante IMC
Soldagem.
Bobina alimentadora de arame modelo STA20-2 Fabricante IMC
Soldagem.
Espessura do arame: igual para todos os processos e chapas: 1,2 mm.
A Tabela 5 apresenta os parmetros de soldagem utilizados para cada corpo
de prova.
Tabela 9:Parmetros de soldagem utilizados para cada corpo de prova.
Fonte:Arquivo dos autores.
Parmetros de soldagem utilizados para cada corpo de prova
/////////////////// Va (m/min) Vs (m/min) DBCP (mm) Tenso (V) C.C.S (mm)
Chapa 1 7 0,28 20 26 70
Chapa 2 9 0,36 20 26 70
Chapa 3 9 0,36 25 26 70
Chapa 4 7 0,28 25 26 70
-Procedimento experimental:
De incio, sabe-se que as chapas utilizadas foram previamente trabalhadas
(ou seja, receberam tratamentos superficiais) para facilitar a abertura do arco eltrico.
Todo o processo mecanizado. Aps a determinao dos parmetros de soldagem e o
correto ajuste dos equipamentos (tocha MIG MAG, tartlope e fluxo de gs de proteo
conforme mostrado anteriormente na Figura 39), deu-se incio ao processo com a
abertura e habilitao do arco eltrico atravs de um arame auxiliar, que nesse tipo de
processo um arame tubular.
Ao todo foram soldadas 4 chapas (Figura 45 mostra as chapas prontas parareceberem os cordes de solda), sendo utilizadas duas velocidades de alimentao de
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arame (Va) = 7 e 9 mm/min, duas velocidades de soldagem (Vs) = 0,28 e 0,36 m/min,
duas distncias bico de contato-pea (DBCP) = 20 e 25 mm. Enquanto isso, a tenso =
26 V, o comprimento do cordo de solda (C.C.S) = 70 mm e espessura do arame = 1,2
mm foram mantidos constantes durante todo o processo.
Figura 45.Chapas prontas para receberem os cordes de solda.
Fonte:Arquivo dos Autores.
-Anlise dos resultados referentes ao processo:
A fonte utilizada no processo FCAW a mesma do processo MIG MAG e
tambm do tipo tenso constante, ento algumas observaes sobre fonte de soldagem
so vlidas para os dois processos (GMAW e FCAW). Para cada corpo de prova
soldado foi gerado um grfico mostrando a variao de corrente e outro mostrando a
variao de tenso ao longo do tempo atravs de um sistema de aquisio de dados
(Figura 46).
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Figura 46.Variaes da corrente e tenso ao longo do tempo (chapa 1).
Fonte:Arquivos dos Autores.
Analisando-se o grfico, pode-se dar destaque a parte inferior da curva. Nela
possvel observar que a mquina retificou o sinal da corrente produzindo um processo
de transferncia metlica por curto circuito. Onde a fuso e a transferncia metlica so
feitas no pico dessas elevaes das curvas.
Ao se analisar os grficos de corrente e tenso variando ao longo do tempo
observa-se que os vales da corrente correspondem aos picos de tenso. Isso ocorre
porque o comprimento do arco mximo e nesse momento o nvel de corrente no
suficiente para fundir o metal, o que ocorrer no pico da corrente, que por sua vez
coincide com os vales da tenso, j que nesse momento o comprimento de arco mnimo. Isso explicado pelo fato da tenso ser diretamente proporcional ao
comprimento de arco.
No processo FCAW a tenso parte do valor ajustado na fonte (nesse caso 26
V). Entretanto, ela sofre variaes ao longo do tempo de soldagem devido justamente a
variao do comprimento de arco. A corrente partiu de valores diferentes e sofreu
grandes variaes durante a soldagem. Isso se explica pelo fato dessa varivel no ser
ajustada no incio do processo da soldagem FCAW, e sim a tenso (pois como faladoanteriormente, a soldagem com arame tubular um processo do tipo tenso constante).
Essas observaes so aplicveis aos demais trs corpos de prova soldados, onde todos
esses apresentaram comportamento bem parecidos com os mostrados nos grficos da
Figura 46. A nica mudana apresentada foi justamente os valores numricos dessas
variaes.
As Tabelas 10 e 11 mostram os dados do processo e os valores de energia de
soldagem respectivamente, sendo que esses resultados influenciaram muito napenetrao e largura de soldagem apresentadas nas macrografias.
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Tabela 10: Dados do processo FCAW.
Fonte:Arquivo dos autores.
CorrenteVelocidade de
soldagem (mm/s)Eficincia doProcesso (n)
Tenso (V)
170 4,67 0,95 26,00210 6,00 0,95 22,00240 6,00 0,95 22,00180 4,67 0,95 28,00
Tabela 11: Energias de soldagem FCAW.
Fonte:Arquivo dos autores.
Processo Corpo de provaEnergia de
soldagem (J/mm)
FCAW1 899,142 731,503 836,004 1025,27
O arco formado tambm se mostrou bem concentrado e luminoso, sem
sofrer grandes variaes (o que provocaria distores nos cordes). Isso se deve as
caractersticas particulares do processo, sendo o mesmo realizado mecanicamente, o que
reduz a chance de incluir descontinuidades na solda. Porm, trata-se de um processo
com adio de arame tubular (que possui fluxo e gera escria), fator esse que aumenta o
risco do aparecimento de defeitos.
A gerao de fumos foi praticamente nula. possvel notar tambm que h
uma maior facilidade em se manter a proteo da poa de fuso em trabalhos de campo,
sendo que esta feita atravs da queima do fluxo interno.
Pde-se perceber que a soldagem FCAW um processo bem verstil que
acumula as principais vantagens da soldagem MIG/MAG (altos fatores de trabalho, alta
taxa de deposio com produtividade elevada) e da soldagem com eletrodos revestidos
(versatilidade, possibilidade de ajustes da composio qumica do metal de solda e
facilidade de operao em campo).
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-Anlise dos resultados referentes aos cordes de solda:
A Figura 47 mostra os corpos de prova j soldados pelo processo FCAW.
Figura 47.Descontinuidades superficiais encontrados nas chapas aps a soldagem com FCAW.
Fonte:Arquivo dos Autores.
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possvel observar que os cordes de solda dos quatros corpos de prova so
de boa qualidade, sendo que visivelmente (a olho nu), todos eles apresentam poucos
defeitos, mesmo com a presena do fluxo do arame tubular (que possui as mesmas
funes do revestimento) do eletrodo revestido. De forma geral, foram observados
apenas leves defeitos superficiais: pequenos pontos de porosidade, um ponto de falta de
fuso e uma quantidade pequena de respingos.
No que se refere distribuio dos respingos por alcance e tamanho, o
arame tubular gera respingos maiores e mais prximos ao cordo de solda, enquanto que
o macio gera respingos mais finos e a distribuio ocorre de forma mais irregular entre
toda a superfcie da chapa de uma forma mais dispersa. Em uma anlise preliminar e
sem muitos critrios, os respingos do arame tubular apresentaram remoo mais fcil.
Utiliza-se um arame tubular fornecido em bobinas (carretis), com o fluxo
em forma de um p no interior deste arame. Esse fluxo composto por diversos
elementos e tem a funo de melhorar as caractersticas metalrgicas do cordo de solda
e, em alguns casos, formar a atmosfera que protege a poa de fuso dos efeitos nocivos
do ar ambiente.
A escria, assim como no processo ER tem por objetivo sobrenadar a poa
de fuso protegendo o processo de solidificao do cordo das intempries do meio j
que neste tempo a proteo gasosa j sessou alm de garantir uma solidificao
relativamente uniforme.
Outras porosidades muito pequenas foram identificadas ao longo dos
cordes, essas podem ser resultantes de vrios fatores externos ao processo gerando
instabilidade entre vrios outros fatores possveis.
De forma geral, os cordes de solda apresentaram um bom aspecto
superficial. Alm disso, no se identificou a presena de demais defeitos relacionados a
descontinuidades dimensionais, estruturais entre outros.
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-Anlise Macrogrfica da qualidade superficial dos cordes de solda:
-Seleo dos parmetros e insumos:
4 chapas de ao carbono soldadas com FCAW variando algunsparmetros, que so os corpos de prova analisados anteriormente nesse trabalho.
Cortadora metalogrfica CM80 do tipo cut-off.
Lixas dagua com as seguintes granulometrias: 100, 150, 320, 400, 600 e
1200.
Reagente revelador Nital com concentrao de 10%.
Secador de cabelo comum (ULTRA bivolt, duas velocidades).
Scanner (SANSUNG SCX-4833FD).
-Procedimento experimental da anlise macrogrfica:
Primeiramente, as quatro chapas anteriormente soldadas com o FCAW
foram cortadas na cortadora metalogrfica. Em seguida, elas foram lixadas utilizando
lixas dagua partindo da maior granulometria at a mais baixa (150 at a 1200)
mudando de direo em 90 a cada troca de lixa. Prosseguindo, as chapas foram
atacadas com o reagente cido nital (concentrao 10%) por meio de leves passadas
com algodo umedecido nessa substncia, lavando-as posteriormente em gua corrente
e secando-as com um secador de cabelo comum para revelar a sua macroestrutura. Para
finalizar, foi feita a captura das imagens por meio do scanner das regies soldadas para
fazer a anlise macroestrutural.
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-Anlise das Macroestruturas observadas:
Figura 48.Macrografias do processo FCAW.
Fonte:Arquivo dos Autores.
Os parmetros de soldagem do processo FCAW so praticamente os
mesmos utilizados no GMAW com algumas poucas mudanas, como por exemplo otipo de arame, que aqui tubular enquanto que no MAG macio entre outros detalhes.
A medida em que se aumentou a velocidade de alimentao de arame e a
velocidade de soldagem diminuiu-se a penetrao. O mesmo vlido para a DBCP,
onde a medida que seu valor foi maior, diminuiu-se tambm a penetrao.
Os valores de profundidade de penetrao variaram consideravelmente ao
longo dos corpos de pr