SOLDAGEM - Aula 07 Faculdade Pitágoras – Núcleo de Engenharias

Engenharia Mecânica 8º 9º Período

Setembro 2016

Índice

• Processo de Soldagem por Eletrodo Revestido – SMAW (Shielded Metal Arc Welding)

• Processo de Soldagem por Arco Submerso – SAW

(Submergerd Arc Welding)

Manufatura Mecânica: Soldagem

Graduação em Engenharia Mecânica Faculdade Pitágoras

Processo de Soldagem a Arco Submerso (SAW – Submergerd Arc Welding)

Manufatura Mecânica: Soldagem

Graduação em Engenharia Mecânica Faculdade Pitágoras

Processo de Soldagem a Arco Submerso (SAW – Submergerd Arc Welding)

Arame sólido e fluxo

No soldagem a arco submerso, a união entre os metais acontece

por aquecimento e fusão obtidos por meio de um arco elétrico

estabelecido entre um eletrodo metálico sem revestimento e a

peça que se quer soldar.

A camada protetora é material granular (em forma de grãos)

chamada de fluxo, que é colocado sobre a região da solda e

impede a contaminação da solda pela atmosfera.

SOLDAGEM A ARCO SUBMERSO (SUBMERGER ARC WELDING – SAW)

SUBMERGER ARC WELDING – SAW

Principle of using submerged arc welding

No processo não se tem visibilidade da poça de Fusão e o comportamento é estudado com base nas principais variáveis operacionais.

Soldagem a arco submerso (SAW)

A parte do fluxo que não se funde pode ser reutilizada em novas

operações.

A parte fundida do fluxo forma uma camada de escória que

protege o cordão da solda. Esta camada é facilmente removida.

Equipamentos:

Fonte de Energia Painel de Controle

Bobina do Arame Eletrodo

Reservatório de

Fluxo

Pistola Manual

Alimentador de

Fluxo Metal Base

Soldagem a Arco Submerso (Submerger Arc Welding – SAW)

No processo a arco submerso, como são adicionados os elementos de liga?

AVALIAÇÃO

Resp. No fluxo

AVALIAÇÃO: Quais as posições de soldagem do Arco Submerso?

Plana

Horizontal

Vertical

Sobre-cabeça

Limitações do Arco Submerso:

Soldagem somente nas posição plana e horizontal em ângulo

(Equipamento convencional)

X X X 2G 3G 1G 4G

Somente equipamento

especial

Horizontal em ângulo Plana em ângulo Plana de topo

Solda longitudinal

SOLDA LONGITUDINAL

SOLDA CIRCUNFERENCIAL:

Soldagem Automática Circunferencial

Somente equipamento

especial

ARCO SUBMERSO AUTOMÁTICO

Equipamento especial para a soldagem horizontal

com arco submerso para tanques verticais no campo

SOLDA LONGITUDINAL

Soldagem a Arco Submerso (Sumerged Arc Welding – SAW) Indicado para chapas grossas, como é o caso de navios,

vasos de pressão e adutoras

Solda circunferencial

Solda circunferencial

SOLDAGEM DE CHAPAS EM DOIS PASSES – ARCO SUBMERSO (SAW - Submerged Arc Welding )

Necessidade de virar a chapa

MÁQUINA HIDRÁULICA QUE VIRA A CHAPA PARA

O ARCO SUBMERSO SOLDAR NO OUTRO LADO

Auto-peças: rodas, transmissões, diferenciais, longarinas.

Usos da Soldagem a Arco Submerso

Solda Externa Solda Interna

TUBOS SOLDADOS POR ARCO SUBMERSO E INSPECIONADO

SINETO DO SOLDADOR

SOLDAGEM DE TUBOS COM GRANDES DIÂMETROS

Funções do Fluxos para a Soldagem a Arco Submerso:

Estabilizar o arco elétrico. Formar escória para proteger o metal de solda líquido contra a ação da atmosfera. Atuar como desoxidante, limpando o metal de solda líquido.

Isolante térmico, concentrando o calor (parte não fundida do fluxo) Adicionar elementos de liga. Controlar o acabamento e a geometria do cordão de solda.

Arame

Poça de Fusão

Escória

Metal em Solidificação

Fluxo:

Forma de Grânulos. Protege o metal de solda de contaminações. Age como isolante térmico, concentrando o calor.

Eletrodo (arame):

Fio contínuo. Bobinas de 30 a 500kg. Alimentado automaticamente.

Torna o processo rápido e econômico.

CONSUMÍVEIS DE SOLDAGEM:

Tipos de Fluxos

Quanto ao Método de Fabricação:

Fluxos Aglomerados. Fluxos Fundidos.

Armazenamento dos Fluxos

Manter o fluxo com 60% máximo de umidade.

Sacos sobre pallets de madeira, isolados do chão.

Manter afastado de paredes.

Temperatura 5 oC acima da temperatura ambiente.

Secagem dos Fluxos

Secagem: 250 a 350ºC por 1 a 2 horas.

Conservação da Secagem: Em estufa entre 100 e 150ºC.

Necessário para uso com fluxos neutros.

Classe

AWS

Composição Química

C Mn P S Si Cu Outros

EL-12 0,04

0,14

0,25

0,60

0,030 0,030 0,10 0,35

EM-12K 0,05

0,15

0,80

1,25

0,030 0,030 0,10

0,35

0,35

EM-13K 0,06

0,16

0,90

1,40

0,030 0,030 0,35

0,75

0,35

EA-3 0,05

0,17

1,65

2,20

0,025 0,025 0,20 0,35 Mo: 0,45 0,65

EB-2 0,07

0,15

0,45

1,00

0,025 0,025 0,05

0,30

0,35 Mo: 0,45 0,65

Cr: 1,00 1,75

EF-6

0,07

0,15

1,45

1,90

0,015 0,015 0,10

0,30

0,35 Mo:0,40 0,65

Ni: 1,75 2,25

Cr: 0,20 0,55

Arame – Eletrodo

Arco Submerso Semi-Automático

Mecanizado:

Solda de Filete.

Arco Submerso Automático:

Processo mais utilizado.

O operador guia o cabeçote sobre a peça a ser soldada.

VANTAGENS DESVANTAGENS

Alta velocidade de soldagem e taxa de deposição.

Soldagem limitada às posições plana e filete horizontal.

Produz solda uniforme e com acabamento superficial.

Aporte térmico elevado que pode prejudicar as propriedades da junta em alguns casos.

Ausência de respingos. Necessário retirar a escória entre passes, pode ocorre defeito por inclusão de escória.

Dispensa proteção contra a radiação devido ao arco ser encoberto.

Facilmente mecanizado.

Elevada produtividade.

SOLDAGEM A ARCO SUBMERSO - SAW

Geralmente, um eletrodo trabalha

como polo positivo (eletrodo guia,

CC+), visando maior penetração.

Os demais eletrodos são ligados no

polo negativo, visando maior taxa de

deposição e melhor acabamento.

Também podem trabalhar com CA.

2 ou 3 arames, cada um ligado a uma fonte de energia, formam

arcos distintos.

Arranjos com até 6 arames são possíveis.

Arames múltiplos tipo Tandem-Arc.

Soldagem a arco submerso (SAW)

Tandem Subarc System

Arco Submerso com Arcos Múltiplos ( Tandem-Arc):

2 ou 3 arames soldando simultaneamente.

Utiliza cabeçotes e fontes de energia independentes.

Arco Submerso com Arcos Múltiplos

( Tandem-Arc):

1º arame: penetração.

2º arame: enchimento.

3º arame: acabamento

Forma-se uma única poça de solda

Solda externa, tubo API, tandem 4 arames. 3500A 2,5 m/min.

Usos da Soldagem a Arco Submerso

Oleodutos, aquedutos, minerodutos, tubulações, estacas.

Solda interna tubo API com tandem 3 arames.

2500A

2,0 m/min.

Arames múltiplos tipo Twin-Arc.

Soldagem a arco submerso (SAW)

2 arames conectados à mesma fonte

formam um único arco.

Este arranjo resulta em menor

penetração, com baixa diluição

(pouca fusão do metal base) e alta

taxa de deposição.

É interessante para revestimentos e

soldas em chanfros largos com mata-

junta.

Twin arc System

2 arames soldando simultaneamente. Acoplados ao mesmo cabeçote, e uma única fonte de energia.

Arco Submerso Twin-arc:

Usos da Soldagem a Arco Submerso Perfis soldados, pontes rolantes, pontes, elevados, edifícios.

Soldagem de Perfís

•Sempre maior na posição plana. Efeito da gravidade mantém o

metal fundido na junta.

•Aumenta com a corrente de soldagem.

•Processos com 2 ou mais arames aumentam substancialmente a

taxa de deposição.

Taxa de Deposição

TAXA DE DEPOSIÇÃO TÍPICA

Eletrodo Revestido 1,0 a 3,0 kg/h

MIG-MAG 2,0 a 6,0 kg/h

Arco-Submerso 5,0 a 12,0 kg/h

Twin-arc 10,0 a 25,0 kg/h

Tanden-arc 12,0 a 30,0 kg/h

Configuração utilizada para deposição de material

para recobrimentos.

As fitas tem espessura típica de 0,5mm e largura

de 30 a 120mm.

Geralmente utiliza corrente contínua direta (CC-),

pois se requer diluição muito baixa.

A largura do cordão obtido é

aproximadamente a largura da fita.

Soldagem a arco submerso (SAW) - ELETRODO EM FITA

SAW Strip Cladding head

Revestimento duro: rolos de

lingotamento contínuo.

Posicionadores Dispositivos Mecânicos que suportam e/ou movimentam as peças para a posição desejada. Função fundamental no SAW pois o processo exige soldagem na posição plana ou horizontal. O uso de posicionadores garantem para a SAW:

Alta taxa de deposição. Elevado Fator de Operação. Repetibilidade das soldas

Soldagem a arco submerso (SAW)

Carrinho Montado numa Coluna

Este exemplo (acoplado com rolos

viradores) permite executar soldas

longitudinal e circunferencial.

Usos da Soldagem a Arco Submerso

Principais Variáveis do Processo

Tipo da Corrente - Polaridade Intensidade de Corrente (VAA) Velocidade de Soldagem Tensão do Arco Diâmetro do Arame Extensão do Eletrodo Ângulo de avanço do Eletrodo Espessura da Camada de Fluxo Granulometria do fluxo Tipo de Fluxo (Fabricação e Químico) Composição Binária Fluxo + Arame

Tipo de Corrente - Polaridade

(DC)CC+ mais recomendado (ou mais utilizado): • Rápida sequência de deposição. • Boa penetração. • Maior resistência a porosidade. • Melhor controle do formato e aparência do cordão. (DC)CC- oferece: • 30% aumento na taxa de deposição. • Menor penetração. • Usado em soldas de revestimento. • Deve-se aumentar 4V para obter cordão similar a CC+.

CC+ CC-

Intensidade de Corrente ( VAA) A Intensidade de Corrente determina: • Taxa de Deposição. • Profundidade de penetração. • Altura e reforço da solda. Intensidade de corrente (demais parâmetros constantes): Penetração. Taxa de deposição. Reforço da solda.

Baixa Correta Elevada

Diâmetro do Arame – Relação com Penetração

Pequeno Adequado Grande

2,38 a 6,4 mm. arame (demais parâmetros constantes):

Largura do Cordão. Densidade de Corrente. Penetração. Taxa de Deposição. Maior arame:

Capacidade de suportar corrente. Taxa de Deposição.

Diâmetro do Arame – Faixas de Corrente Típicas

Diâmetro do Eletrodo

(pol) – (mm)

Faixa de Intensidade de

Corrente (A)

3/32” 2,4mm 230 - 600

1/8” 3,2mm 300 - 700

5/32” 4,0mm 400 - 800

3/16” 4,8mm 450 - 1000

1/4” 6,4mm 600 - 1300

Extensão do Eletrodo - STICKOUT

STICKOUT Bico de Contato

Eletrodo Visível

“Distância entre o ponto de contato elétrico no bico e a ponta do eletrodo que toca a chapa”. Extensão do Eletrodo (demais parâmetros constantes):

Taxa de Deposição. Penetração.

Soldagem a Arco Submerso - SAW

APLICAÇÕES TÍPICAS NA INDUSTRIA DO PETRÓLEO E PETROQUÍMICA:

Soldagem dos aços carbono e de baixa liga na fabricação de vasos de

pressão, tubos c/costura e tanques de armazenamento, refinarias, plataformas,

navios, revestimentos resistentes à abrasão, erosão, e corrosão.

SEGURANÇA: Poucos problemas. O arco é encoberto pelo fluxo.

CONSULTORIA: ARCO SUBMERSO COM ADIÇÃO DE PÓ METÁLICO

Abaixo do fluxo deposita-se pó metálico, geralmente pó de ferro. Para que

o pó de ferro fique abaixo do fluxo, deposita-se o pó de ferro antes de se

depositar o fluxo, conforme figura abaixo. A função é aumentar a taxa de

deposição, em um principio similar ao processo com eletrodo revestido

com adição de pó metálico no revestimento. Consegue-se aumento da

taxa de deposição em até 70%, com diminuição da penetração, de forma

similar ao uso de arame frio.

CONCLUSÕES:

OBRIGADO

Bibliografia Machado, Ivan Guerra Soldagem e técnicas conexas: processos. 1 ed. UFRGS Rio Grande do Sul 1996. 477 p.: il CDU621.791 Marques, Paulo Villani Soldagem: Fundamentos e tecnologia / PauloVillani Marques, Paulo José Modenesi, Alexandre Queiroz Bracarense 3. ed. UFMG Belo Horizonte 2009. 363 p. IBSN 978-85-7041-748-0

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