tecnologia de soldadura

Tecnologia de Soldadura

António Acácio Lima Paulo Alfredo Cunha

EDIÇÃO : A. JORGE LIMA , LDA

NOVEMBRO 2004

A. JORGE LIMA , LDA TECNOLOGIA DE SOLDADURA ____________________________________________________________________________________________________________________________

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Ficha técnica Título: Tecnologia de Soldadura Autores: António Acácio Lima Paulo Alfredo Cunha Copyright © AJORGE LIMA , LDA É expressamente proibida a reprodução no todo ou em parte da presente obra sem autorização do editor de harmonia com a lei em vigor. Edição: A. JORGE LIMA LDA PORTO


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NOTA INTRODUTÓRIA

Este livro, pela sua própria natureza, não tem a pretensão de esgotar o tema Tecnologia de Soldadura, que todos os dias é

ampliado e enriquecido com técnicas novas.

Aspira, essencialmente, a compilar os elementos essenciais a considerar na realização das soldaduras em estruturas

metálicas.

A informação que se proporciona será útil aos soldadores qualificados ou em fase de qualificação. Este livro contém, ainda,

informação para todas as pessoas ligadas directa ou indirectamente com o Processo Especial de Soldadura.

Os autores


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INDICE Página

1 – PROCESSO ESPECIAL DE SOLDADURA 5

2 – PROCESSOS DE SOLDADURA 6

2.1 - SOLDADURA POR ELÉCTRODO REVESTIDO 6

2.2 - PROCESSO DE SOLDADURA POR ARCO SUBMERSO 7

2.3 - PROCESSO DE SOLDADURA T.I.G. 16

2.4 - PROCESSO DE SOLDADURA M.I.G./M.A.G. 21

2.5 - PROCESSO DE SOLDADURA POR RESISTÊNCIA 31

3 - APLICABILIDADE DOS PROCESSOS DE SOLDADURA 33

4 - ARCO ELÉCTRICO – DESCRIÇÃO GERAL DO ARCO 34

5 – SIMBOLOGIA 40

6 – TIPOS DE JUNTAS E POSIÇÕES DE SOLDADURA 56

7 – PREPARAÇÃO DAS JUNTAS ANTES DE SOLDAR 57

8 – RECOMENDAÇÕES DE SEGURANÇA 58

9 – DEFORMAÇÕES DAS SOLDADURAS 60

10 - DESCONTINUIDADES NAS SOLDADURAS 72

11 – INSPECÇÃO E ENSAIOS DE SOLDADURA 75

12 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 88


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1 – PROCESSO ESPECIAL DE SOLDADURA

Até ao século XIX o único processo de soldadura existente era o utilizado pelo ferreiro, o qual concentrava calor na zona

que queria ligar provocando a sua fusão ou deformação. A soldadura por fusão só se tornou uma realidade após a invenção

do arco eléctrico.

Os processos de soldadura por arco eléctrico são, sem dúvida, os processos mais importantes de “soldadura por fusão”. Há

pelo menos 35 processos de soldadura com diferentes variantes e na maioria dos casos utiliza-se calor para fundir o metal,

de forma a criar a ligação entre as partes a serem soldadas, as quais solidificam ao retirar-se a fonte de calor. É um método

de união de metais de elevada eficiência, económico e flexível o qual permite aos engenheiros e projectistas novas

possibilidades na utilização dos materiais.

Os processos de soldadura por fusão têm-se desenvolvido e melhorado significativamente. Eles são responsáveis pela

grande parte das ligações soldadas e a sua variedade torna possível ao utilizador seleccionar o processo e a técnica adequada

de acordo com a aplicação em causa e os metais envolvidos.


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2 – PROCESSOS DE SOLDADURA

2.1 - SOLDADURA POR ELÉCTRODO REVESTIDO

A soldadura manual com arco eléctrico (Manual Metal Arc=MMA) é também

conhecida como soldadura com arco protegido, Soldadura com Eléctrodo Revestido

(SER) ou “soldadura electrogéneo”. É o mais antigo e versátil dos vários processos de

soldadura.

No processo SER é estabelecido um arco eléctrico entre a ponta dum eléctrodo

revestido e a peça de trabalho o que origina a transferência ao longo do arco de gotas de

metal em fusão para o banho de fusão formado na zona da junta de soldadura.

Estas gotas de metal, bem como todo o banho em fusão, são protegidas da contaminação

atmosférica através de um envelope gasoso gerado pela decomposição do revestimento

do eléctrodo.

A escória que se produz flutua sobre o banho em fusão protegendo o metal depositado da contaminação atmosférica

durante o período de solidificação.

A escória que, entretanto, solidificou deve ser removida após a execução de cada passe de soldadura.

Actualmente produzem-se centenas de tipos de eléctrodos contendo ligas que garantem aos respectivos metais depositados

características de durabilidade e resistência mecânica.

Este processo é essencialmente utilizado para a soldadura de ligas ferrosas na fabricação de estruturas metálicas, na

construção naval e nos trabalhos de metalomecânica em geral.

Apesar da relativa lentidão de execução do processo, devido às trocas de eléctrodo e à necessidade de remover a escória,

esta permanece como uma das técnicas de soldadura mais flexíveis apresentando vantagens notórias em áreas de acesso

restrito.


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2.2 - PROCESSO DE SOLDADURA POR ARCO SUBMERSO

Definição

Princípios de funcionamento

O arco formado está contido numa cavidade cheia de gases (CO2, CO, etc) e vapores dos metais fundidos: esta cavidade é

circundada por um lado pelo metal base não fundido e por outro pelo metal depositado que está a solidificar-se.

No topo do metal solidificado forma-se uma fina camada de escória sólida, que tem origem no fluxo fundido, a qual

recobre toda a superfície do cordão de soldadura. Por baixo da escória, o metal fundido apresenta uma superfície

praticamente lisa, característica deste processo, devido à elevada quantidade de calor transmitido ao banho de fusão e à

baixa velocidade de arrefecimento do metal em contacto com a escória.

O fluxo é um elemento básico de todo o processo, tornando possível as condições de funcionamento que o diferenciam de

todos os outros processos de soldadura.

A soldadura por arco submerso é um processo de soldadura

envolvendo um arco eléctrico, no qual a junta soldada é realizada

através de fusão simultânea dos bordos dos materiais a soldar e de um

ou mais fios eléctrodos, os quais formam conjuntamente o banho de

fusão. Este é totalmente coberto por um fluxo granulado o qual funde

parcialmente formando a escória.

Uma fonte de corrente M é ligada ao eléctrodo através

do tubo de contacto e à peça. O material de adição é

constituído por um fio contínuo e um fluxo granular

que é armazenado num pequeno silo e depositado na

zona do arco. A fim de evitar que o eléctrodo sofra um

sobre aquecimento devido às altas intensidades de

corrente usadas, a tomada de corrente pelo eléctrodo é

feita num ponto próximo da zona do arco.


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O fluxo no estado fundido torna-se extremamente condutor de electricidade, não sendo no entanto condutor a frio, o que

pode dificultar o escorvamento do arco. O arco é escorvado tocando com o eléctrodo na peça.

O fluxo assegura a protecção do banho contra a atmosfera, pela criação de um envelope liquido de fluxo. Tem ainda uma

acção de limpeza, modifica a composição química e influencia a zona do metal fundido.

O fluxo que não é fundido durante a soldadura é recuperado (aspirado e reciclado) para ser utilizado de novo, uma vez que a

sua composição e propriedades não são alteradas.

De salientar que atendendo ao facto do arco eléctrico não ser visível, torna-se indispensável um rigoroso ajustamento dos

parâmetros de soldadura antes de se iniciar a operação.

Para se obter soldaduras de alta qualidade é necessário ter um material base homogéneo, sem sujidades (na zona a soldar), e

sem outras impurezas. Ou seja, é necessário uma boa preparação da junta.

Uma das grandes vantagens deste processo de soldadura resulta do facto do arco eléctrico estar completamente tapado, o

que permite a utilização de correntes elevadas sem que existam explosões ou salpicos do metal em fusão, evitando-se

simultaneamente o contacto do metal em fusão com a atmosfera. As altas correntes utilizadas originam fortes penetrações,

sendo também o rendimento térmico elevado devido ao facto de grande parte do arco estar abaixo da superfície da chapa a

soldar.

Parâmetros do processo A correcta selecção dos parâmetros de soldadura, para uma dada espessura e tipo de junta, é de fundamental importância

para evitar defeitos de soldadura.

Na Tabela são apresentados os parâmetros do processo bem como os seus efeitos.

PARÂMETRO AFECTA EFEITOS

Intensidade de corrente

• Quantidade de metal fundido;

• Profundidade de penetração.

• Aumentando a velocidade de alimentação do eléctrodo aumentamos a corrente de soldadura e a velocidade de depósito;

• Quanto maior a densidade de corrente maior é a penetração.

Tensão de soldadura • Efeito na diluição.

• Aumentado a tensão do arco aumenta a largura do cordão no caso de soldaduras sobre chapa ou topo a topo de bordos rectos com afastamento nulo;

• Elevando a tensão pode diminuir a penetração se a preparação tiver um pequeno chanfro.


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Continuação

PARÂMETRO AFECTA EFEITOS

Velocidade de soldadura

• Profundidade de penetração; • Largura do cordão.

• Velocidades elevadas reduzem a penetração e a largura do cordão, aumentando a probabilidade de ocorrência de porosidade;

• A velocidades de soldadura elevadas devem usar-se tensões baixas, caso contrário poderão ocorrer desvios do arco.

Extremidade livre do eléctrodo

(“Stickout”)

• Taxa de fusão; • Estabilidade do arco.

• Quanto maior a extensão do eléctrodo maior a taxa de fusão mas menos estável é o arco dando origem a falhas e cordões irregulares.

Espessura da camada de fluxo

• Qualidade do cordão de soldadura.

• Muito finas podem provocar salpicos que originam porosidades;

• Muito grossas pode originar um cordão de soldadura de mau aspecto.

Tabela – Parâmetros do processo e seus efeitos. Consumíveis

Os consumíveis utilizados são os eléctrodos e os fluxos, sendo a combinação entre eles, juntamente com o metal de base e o

procedimento de soldadura, que determinam as propriedades mecânicas do cordão de soldadura.

Fluxos

Os fluxos são compostos minerais fusíveis em várias proporções e sob a forma granular. A classificação dos diversos tipos

de fluxos existentes no mercado pode ser feita de diversos modos, atendendo à sua composição, características químicas,

método de fabrico ou uso.

Fio eléctrodo

Os eléctrodos são normalmente fios sólidos, fornecidos na forma de bobinas, com diferentes tamanhos, dependendo do tipo

e quantidade de soldaduras a realizar. Estes fios são produzidos por trefilagem e podem ter um revestimento superficial de

cobre.

Equipamentos

Em todos os equipamentos convencionais de soldadura existem três operações fundamentais: escorvamento do arco

eléctrico, manutenção do arco eléctrico e deslocamento do arco ao longo da soldadura.

As duas primeiras operações são realizadas pela máquina de soldadura, enquanto que a terceira é executada pelo sistema de

movimentação integrado no equipamento. Alguns equipamentos modernos permitem fazer uma sensorização do cordão de


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soldadura, utilizando para tal sensores adequados, e permitindo assim uma correcção dos parâmetros de soldadura durante a

sua execução.

Um equipamento de soldadura por arco submerso é constituído por uma máquina de soldadura, tocha de soldadura,

alimentador do material de adição (fio eléctrodo), sistema de controlo, dispositivo de alimentação de fluxo e cabos

eléctricos e sistema de movimentação.

Exemplos:


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Algumas técnicas de soldadura

Fixação

Devem ser limitados os deslocamentos das peças a soldar. Se necessário utilizar pingos, grampos, gabarits para a fixação.

Se as peças forem muito espessas, bastam pingos para alinhar a junta. Se as peças tiverem espessuras finas, as peças devem

ser grampeadas.

Inclinação

Os trabalhos devem executar-se preferencialmente ao baixo. Pode tolerar-se ligeira inclinação, com soldadura a fazer-se na

descendente.

Indicadores e prolongadores de soldadura

Servem para iniciar e acabar a soldadura fora da peça a soldar. Evita-se defeitos de arranque e de finalização na peça.


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Posição do fio

Existem três factores a considerar: alinhamento do fio em relação à junta, ângulo de inclinação na direcção lateral, direcção

do fio (para a frente ou para trás).

Suporte de soldaduras – Cobrejuntas

Dadas as características do processo (utilização de um fluxo granulado) torna-se necessário, por vezes, suportar o cordão de

raiz. Isto é, sempre que existe um certo afastamento entre os materiais há necessidade de haver suporte artificial ou de um

cordão anterior. Existem cinco métodos de suporte do metal fundido: barras de aço (cobrejunta em ferro), cobrejunta em fita

cerâmica, cobrejunta de metal de soldadura (primeiro passo manual), cobrejunta de cobre e cobrejunta de fluxo.

Soldaduras circunferenciais

Na figura (a e b) são ilustradas três posições possíveis

do eléctrodo em relação à peça. A posição 2 é aquela

que conduz a melhores resultados sob o ponto de vista

de aparência do cordão e facilidade de remoção da

escória.

A posição 1 é aquela que produz cordões com pior

aparência, sendo difícil controlar o banho de fusão,

principalmente em peças de pequeno diâmetro.

O desfasamento do eléctrodo, em relação à posição

vertical, deve ser tal, que o metal depositado deve

estar completamente solidificado ao passar no ponto

vertical de modo a evitar derramento do banho de

fusão ou distorção do cordão.

Quando se efectuam soldaduras circunferenciais em

tubos, reservatórios ou outras peças com configuração

cilíndrica, devem tomar-se as devidas precauções de

modo a evitar derramento de fluxo ou do banho de

fusão.


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Defeitos de soldadura

Podem ocorrer com o processo de soldadura por Arco Submerso defeitos cujas causas mais comuns são descritas na Tabela.

DEFEITOS DE SOLDADURA CAUSAS MAIS COMUNS

POROSIDADE

• Pode ocorrer à superfície ou no interior da soldadura; • Contaminação das superfícies da junta por óleos, tintas, massa,

lubrificantes, óxidos, etc. Estas substâncias decompõem-se por efeito do calor desenvolvido pelo arco dando origem a produtos gasosos;

• Fluxo contendo humidade; • Fluxo insuficiente, principalmente em cordões circunferenciais; • Contaminantes contidos no fluxo, como poeiras; • Polaridade incorrecta. A polaridade positiva é menos

susceptível ao aparecimento da porosidade.

Induzida pelo Hidrogénio • Não é muito frequente com este processo a menos que o fluxo não esteja bem seco.

FISSURAÇÃO Na solidificação ou a

quente

• É mais frequente; • Está em geral associada com a forma do cordão. Cordões

estreitos e profundos são susceptíveis a este tipo de fissuração; • Este problema pode ser agravado quando existem no metal

base elementos como o enxofre e o fósforo em teores elevados, devendo nestes casos diminuir-se ao máximo a diluição e prestar atenção à forma do cordão.

Tabela – Defeitos na soldadura .

Materiais de adição para diversos tipos de aços

Aços macios

A escolha do fluxo está dependente, em geral, do grau de soldabilidade requerida, excepto em aplicações para baixas

temperaturas. Nestes casos é preferível usar fluxos que produzam metal depositado com um nível de inclusões baixo.

Em geral, os fabricantes de materiais de adição dão indicações que podem ser úteis na escolha do binário fio-fluxo mais

indicado para determinada aplicação.

Aços C-Mn microligados

Devido ao efeito da diluição, elementos de liga do metal base podem ser introduzidos no metal depositado o que poderá

alterar significativamente as propriedades do metal depositado. O Nióbio (Nb), por exemplo, aumenta a resistência do metal

depositado, embora possa reduzir a sua tenacidade. O mesmo se passa com o Vanádio (V) principalmente se o Nb está

presente também.


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Boas propriedades de resistência e tenacidade são obtidas quando os teores de Manganésio e Molibdénio, Níquel e Boro são

suficientemente elevados.

Aplicações A soldadura por arco submerso tem a sua maior aplicação na soldadura de aço carbono e de baixa liga, embora seja também

aplicável à soldadura do aço inoxidável, alumínio e cobre.

Trata-se de um processo utilizado sobretudo em soldadura ao baixo, em que os cordões a realizar têm um grande

comprimento e são rectilíneos.

É utilizada em fabricação, manutenção e recuperação de peças metálicas e encontra uma grande aplicação em estaleiros

navais, reservatórios, fábricas de perfis e estruturas metálicas, tubagens, automóvel, etc.


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2.3 - Processo de soldadura por arco eléctrico com eléctrodo refractário e protecção gasosa (T.I.G.)

Princípio do processo

O calor desenvolvido pelo arco é suficiente para fundir a peça formando um banho de fusão ao qual se pode juntar um metal

de adição para completar a soldadura.

Uma segunda função do arco é a limpeza da superfície do banho de fusão e do metal de base adjacente, de óxidos

superficiais, não sendo portanto necessário a utilização de fluxo. O gás de protecção deve ser inerte para que não haja

contaminação do eléctrodo de tungsténio.

A escolha do tungsténio, como eléctrodo, é devida ao seu elevado ponto de fusão e à sua elevada emissividade. A primeira

característica permite a redução de desgaste do eléctrodo enquanto a segunda facilita a ionização e por consequência o

estabelecimento do arco e a sua manutenção.

Soldadura T.I.G. (Tungten Inert Gas) é um processo de

soldadura por arco eléctrico, no qual este é estabelecido,

através de um eléctrodo não consumível e a peça no seio

de uma atmosfera de protecção de gás inerte (Argon ou

Hélio). O eléctrodo utilizado é em geral de tungsténio.


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Instalações de soldadura

Soldadura em corrente contínua

Utiliza-se corrente contínua de polaridade directa (polo - ao eléctrodo, polo + à peça) para soldar aços macios, aços

inoxidáveis e cobre.

Soldadura em corrente alternada

A corrente alternada é absolutamente necessária para a soldadura do alumínio, magnésio e suas ligas. Este tipo de corrente

permite quebrar a camada de óxidos e realizar a decapagem do banho de fusão, facilitando a soldadura.

A soldadura em corrente contínua e polaridade inversa (polo + ao eléctrodo, polo – à peça), origina fraca penetração, largura

do banho de fusão demasiado elevada e desgaste rápido do eléctrodo. Por isso na prática quase não se utiliza.

Eléctrodos usados no processo T.I.G.

Inicialmente começou por usar-se eléctrodos de tungsténio puro, no entanto verificou-se que a adição de 1% a 2% de Tório

(óxidos de tório) ou Zircónio (óxidos de zircónio) trazia vantagens para o processo. A adição destes óxidos ao tungsténio

puro aumenta a emissão de electrões melhorando o escorvamento do arco e sua reignição, e portanto a estabilidade do arco,

particularmente com intensidades de corrente baixa. Ao mesmo tempo esses elementos aumentam a duração dos eléctrodos,

podem ser utilizados com maiores intensidades de corrente e diminuem a possibilidade de introduzir inclusões de tungsténio

no metal depositado.

Os eléctrodos de tungsténio com 1-2% de Tório são recomendados para soldadura em corrente contínua; o seu uso não é

recomendado na soldadura do alumínio e ligas leves.

Os eléctrodos de tungsténio com Zircónio foram desenvolvidos para serem usados com corrente alternada e portanto são

particularmente recomendados para a soldadura de alumínio e magnésio e respectivas ligas.

Produtos consumíveis

Gás de protecção

Os gases de protecção utilizados no processo T.I.G. desempenham fundamentalmente duas funções: proporcionam uma

atmosfera fácilmente ionizável e protegem o banho de fusão da contaminação pelo oxigénio e azoto do ar. Os gases mais

utilizados são: Argon - É um gás inerte, sem cheiro, não tóxico e apresenta as seguintes vantagens: produz um arco estável,


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a tensão do arco é baixa para uma dada corrente, boa acção de decapagem na soldadura do alumínio, fácil acendimento do

arco, baixos débitos para uma protecção eficaz; Hélio - É um gás inerte, é menos denso que o Argon e por isso apresenta

como desvantagem em relação ao Argon o facto de necessitar de 2 a 2,5 vezes maior caudal para dar a mesma protecção. A

característica principal do Hélio é a sua elevada condutibilidade térmica que o torna vantajoso na soldadura de grandes

espessuras ou em aplicações mecânicas de elevada velocidade.

As misturas argon-hélio poderão ser vantajosas em aplicações onde se deseje um compromisso entre as características de

ambos.

A utilização de misturas argon-hidrogénio limita-se aos aços inoxidáveis e ligas de níquel-cobre, já que o hidrogénio produz

efeitos prejudiciais na maioria dos outros materiais.

O caudal necessário para se obter uma soldadura de qualidade depende de vários factores: material base, forma e diâmetro

da tocha, tipo de junta e local de trabalho.

Metais de adição

Os metais de adição, quando usados, são em geral semelhantes mas não necessariamente idênticos ao material a soldar. Em

geral, a composição do metal de adição é ajustada de modo a atingir as características do metal base. Para minimizar a

oxidação, devida à existência de óxidos superficiais ou de mistura de ar no gás de protecção, adicionam-se elementos

desoxidantes ao material de adição.

Materiais Base

O processo T.I.G. pode ser usado para soldar uma grande variedade de materiais. É, especialmente, indicado para a

soldadura de materiais altamente reactivos com os quais se podem obter soldaduras isentas de defeitos, quando se utilizam

câmaras de argon ou buses especiais. O comportamento dos metais, durante a soldadura com T.I.G., pode ser

correlacionado com a estabilidade do óxido que se forma à sua superfície. Na Tabela seguinte são indicados os defeitos que

podem ocorrer e modo de os evitar, para diversos tipos de materiais.

Tipo de óxido Metal Defeito Típico Método de eliminar o defeito

Facilmente reduzido Prata, Cobre, Níquel, Ferro • Porosidade. • Usar um metal de adição com desoxidante.

Estável – insolúvel no metal Aço Inox, Inconel, Nimonics

• Oxidação superficial; • Inclusões de óxidos; • Sulcos na raiz.

• Protecção gasosa do lado da raiz.

Estável – solúvel no metal Nióbio, Tântalo, Zircónio, Titânio

• Endurecimento e fragilização devido ao O2 e N2.

• Protecção adequada do metal base e depositado;

• Metais reactivos precisam de protecção adicional.

Óxido refractário Alumínio, Magnésio • Remoção do filme de óxido. • Usar corrente alternada.

Tabela – Defeitos e modo de os eliminar.


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Soldadura T.I.G. de alguns materiais

Aços ao carbono – (percentagem de C menor ou igual a 0,30)

A soldadura T.I.G. aplica-se principalmente na soldadura de chapas finas (espessura inferior a 3 mm e vulgarmente sem

vareta de adição em chapas muito finas). A chama do arco, não tem qualquer acção desfavorável sobre a soldadura, que

dará bons resultados com aços calmados. Na soldadura de aços efervescentes corre-se o risco de se formarem poros, devido

à combinação do carbono com o oxigénio (formação de monóxido de carbono - CO). Se utilizarmos um metal de adição

calmado (contendo silício) e de alta pureza poderemos obter soldaduras de boa qualidade.

Deve utilizar-se corrente contínua, polaridade directa (polo – ao eléctrodo) e escorvar-se o arco fora da soldadura, sobre

uma placa de cobre.

Aços ao carbono (% C > 0,30) e aços de baixa liga

Este tipo de aços é sempre fornecido no estado calmado. Assim, para a soldadura pelo processo T.I.G. destes materiais,

utiliza-se um metal de adição do mesmo tipo mas sempre calmado. A limpeza química, não é aconselhada para a preparação

das superfícies a unir devido ao risco da libertação do hidrogénio. A natureza da corrente é idêntica ao caso anterior.

Aços inoxidáveis

Estes aços são essencialmente calmados pelo que podem ser soldados com ou sem metal de adição ou em passes múltiplos.

A condutibilidade térmica destes aços é pequena (a terça parte dos aços correntes), pelo que as chapas espessas poderão ser

soldadas com uma intensidade relativamente fraca e em chapas finas. A protecção pelo argon suprime a perda de elementos,

as projecções são nulas e os cordões lisos, brilhantes e de bom aspecto. Além disso, a concentração de calor necessária ao

processo T.I.G., reduz, neste tipo de aços, as deformações.

A soldadura deve ser executada exclusivamente em corrente contínua, pólo negativo ao eléctrodo.

Aplicações

A soldadura T.I.G. apresenta vantagens significativas para uma larga diversidade de aplicações industriais, as quais vão

desde a elevada qualidade requerida na indústria aeroespacial e nuclear, à elevada velocidade necessária para a fabricação

de tubos e chapas, até à flexibilidade que a soldadura T.I.G. apresenta para trabalhos de reparação.

Este processo de soldadura permite um controlo preciso da entrega térmica pelo que é recomendado para a ligação de

metais de pequena espessura e para a realização de cordões em componentes sensíveis aos calor.


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É um processo adequado para soldar quase todos os metais, particularmente alumínio e magnésio, bem como metais

reactivos, como o titânio e o zircónio. Pode-se também soldar aços ligados, aços inoxidáveis e ligas de níquel entre outras.

A soldadura T.I.G. pode ser utilizada com todos os tipos de juntas e preparações em chapa, tubo ou quaisquer outras

formas.

A utilização do processo T.I.G. sem material de adição, é particularmente indicada para espessuras finas, sendo uma técnica

facilmente automatizável.

Alguns sistemas recentes incorporam controlo adaptativo o que permite a correcção dos parâmetros do processo. O

objectivo é manter a qualidade da soldadura constante, independentemente das alterações que os parâmetros possam sofrer.

O ajuste de cada variável, como intensidade de corrente ou comprimento do arco, é realizado através de monitorização das

características do cordão, nomeadamente a largura do banho de fusão.

Em determinados sistemas estão incorporados outros dispositivos que permitem controlar o posicionamento do eléctrodo

ou, quando se usa metal de adição, a taxa de fusão.


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2.4 - Processo de soldadura por arco eléctrico com fio eléctrodo e protecção gasosa (M.I.G./M.A.G.)

Principio do Processo

Quando o gás de protecção é um gás inerte, como o Argon, o processo é conhecido como “M.I.G.” (Metal Inert Gas).

Quando o gás de protecção é um gás activo, como o CO2, o processo é conhecido como “M.A.G.” (Metal Active Gas).

Parâmetros do processo

Os principais parâmetros que influenciam a qualidade do cordão de soldadura realizado, utilizando o processo M.I.G. /

M.A.G. são os seguintes: intensidade de corrente, tensão do arco, velocidade de soldadura, extensão do eléctrodo, posição

da tocha, diâmetro do eléctrodo e tipo de gás de protecção.

Para que o processo de soldadura seja eficaz em cada situação, isto é, para um determinado tipo metal base, diâmetro do fio, tipo de junta, existe um equilíbrio entre os vários parâmetros de soldadura. INTENSIDADE DE CORRENTE

O aumento do seu valor tem como resultado o aumento da penetração, da largura do cordão de soldadura e também da quantidade de metal depositado.

A soldadura M.I.G./M.A.G. (Metal Inert Gas / Metal

Active Gas) é um processo de soldadura por arco

eléctrico no qual se utiliza um fio eléctrodo consumível

de alimentação contínua, na ponta do qual se estabelece

o arco eléctrico, e uma protecção gasosa.

O eléctrodo, o arco, a zona fundida e a peça a soldar são

protegidos da contaminação atmosférica por um fluxo de

gás activo ou inerte que passa através da tocha da

soldadura.

Este processo permite a obtenção de elevada densidade

de corrente, dado o pequeno diâmetro do fio eléctrodo

consumível, o que também ocasiona uma elevada taxa

de fusão do fio.


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O valor da intensidade de corrente varia com a velocidade de alimentação do fio e o valor correcto a utilizar numa determinada situação varia com a composição química do eléctrodo e o seu diâmetro. TENSÃO DO ARCO

O valor ideal a utilizar para se obter uma bom cordão de soldadura é difícil de determinar requerendo muita experimentação para ser alcançado; O seu valor é influenciado pela espessura do metal de base, pelo tipo de junta, pela posição de soldadura, pelo diâmetro do fio e pelo gás de protecção; O aumento do seu valor faz aumentar a largura do cordão e diminuir a penetração; Quando são utilizados valores muito altos aparecem porosidades, salpicos e bordos queimados. VELOCIDADE DE AVANÇO

Este parâmetro influencia principalmente a penetração e a largura do cordão. Com o seu aumento, diminui a largura do cordão e a penetração.

Figura . Efeito do aumento da velocidade de soldadura na profundidade de penetração e largura do cordão.

EXTENSÃO DO ELÉCTRODO OU “STICK-OUT”

Com o seu aumento, aumenta a quantidade de fio fundido devido ao aumento do calor. É de ter em conta que a extensão do eléctrodo também não pode ser demasiado elevada pois o arco torna-se instável porque o fio começa tremer e por falta de protecção gasosa dando origem a porosidades e a um cordão irregular com menor penetração.


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POSIÇÃO DA TOCHA

A posição correcta a utilizar depende do diâmetro do fio, da posição de soldadura e do tipo de junta a ser soldado.

Tabela . Comparação entre soldadura à esquerda e a soldadura à direita

Direcção de soldadura Soldadura à esquerda

Soldadura à direita

Penetração Pouco

profunda

Mais profunda

Largura do cordão Largo Estreito

Convexidade Baixa Alta

Tendência para o aparecimento de poros Maior Menor

Falta de fusão Maior Menor

GÁS DE PROTECÇÃO

O gás de protecção tem influência em muitos aspectos, tais como: a estabilidade do arco, a geometria do cordão e as propriedades mecânicas.


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Como exemplo referimos alguns gases de protecção utilizados:

AÇO CARBONO – CORGON 18/Linde ( Argon com 18% de CO2) – M21/NP EN 439

AÇO INOXIDÁVEL – CRONIGON 2/Linde (Argon com 2.5% de CO2) – M12/NP EN 439

LIGAS DE ALUMÍNIO – ARGON – I1/NP EN 439 Metal de adição

À semelhança do gás de protecção, a escolha adequada do metal de adição é feita em função de um número considerável de factores, como o metal que estamos a soldar, as propriedades mecânicas requeridas, o modo de transferência de metal pretendido e a posição de soldadura. O fio mais adequado à soldadura de um dado material deve ser, em termos de composição química, o mais similar possível ao metal base, tendo no entanto presente que a maior parte das vezes, para a obtenção das características mecânicas mais favoráveis, é necessária a alteração da composição do metal de adição com alguns elementos de liga.

Os fios consumíveis mais comuns têm diâmetros entre 0.8 e 1.2 mm e são comercializados em bobines ou rolos. Os fios consumíveis recomendados para cada material são os seguintes:

METAL BASE

( Material a ser soldado )

METAL DE ADIÇÃO

( Material adicionado à junta de soldadura que, em conjunto com o material base, estabelece a

ligação entre as peças a soldar )

AÇO CARBONO St12/DIN 1623 ; St37.2/DIN 17100 ; St44.2/DIN 17100 ; St52.3/DIN 17100 SG2/DIN 8559 ; SG3/DIN 8559

3Cr12/Cromweld – X2CrNi12/EN 10088-2 ER309LSI/AWS A5.9-93 AÇO INOXIDÁVEL

AISI 304 ER308LSI/AWS A5.9-93 Equipamento

Uma instalação de soldadura M.I.G. / M.A.G. pode ser semi-automática ou automática.

A denominação “semi-automática” deve-se ao facto da

alimentação do fio eléctrodo se fazer automaticamente pela

máquina, sendo as restantes operações realizadas pelo

soldador.

No caso de soldadura totalmente automática, após a

regulação dos parâmetros pelo operador, este não tem mais

interferência na operação de soldadura.


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O equipamento necessário para o funcionamento do

processo M.I.G. / M.A.G. é constituído pelos seguintes

elementos:

1 - Fonte de alimentação

2 - Gás de protecção

3 - Unidade de alimentação do fio

4 - Tocha de soldadura

5 - Caixa de comando

6 - Manoredutor e Debitómetro

7 – Refrigeração (opcional)

MÁQUINA SINÉRGICA

Quando a velocidade de alimentação varia, acidentalmente

ou intencionalmente, os parâmetros de soldadura são

ajustados de forma a manter as mesmas condições

operatórias.


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Modos de transferência

O processo M.I.G. / M.A.G. pode subdividir-se em dois processos de soldadura conforme o modo de transferência de

material do eléctrodo para a peça.

O método original, usado principalmente com ligas não ferrosas no qual o metal do eléctrodo é transferido sob a forma de

um Spray de goticulas.

O segundo método dito de Curto Circuito ou Transferência por Imersão no qual a transferência do metal é feito através de

uma série de curto circuitos entre o eléctrodo e a peça.

Transferência em Spray

Quando a intensidade de corrente é baixa a transferência do metal é feita sob a forma de grandes gotas as quais são transferidas pela acção da gravidade.

À medida que a intensidade de corrente aumenta, a velocidade de transferência das gotas aumenta até um valor tal para o qual outras forças entram em jogo diminuindo o tamanho das gotas com consequente aumento da frequência de transferência das gotículas.

A intensidade para a qual se dá a transição do modo de transferência de globular para spray é chamada a corrente de transição, a qual varia com a polaridade, tipo de material, gás de protecção, diâmetro do fio e extensão do eléctrodo.

Para valores inferiores à intensidade de corrente de transição, formam-se na ponta do eléctrodo gotas de diâmetro superior ao diâmetro do fio as quais aumentam de tamanho até que a força de gravidade é superior à tensão superficial do metal fundido, nesse momento dá-se a separação da gota fazendo-se a sua transferência através do arco.

Para intensidades maiores que a corrente de transição forma-se um spray de gotículas de pequeno diâmetro: verifica-se que essas gotículas são arrancadas do fio e aceleradas através da coluna do arco, formando-se um arco rígido, e a transferência é feita independentemente da gravidade.

Este modo de transferência é usado, principalmente, com as ligas de alumínio embora também possa ser usado com os aços.


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São apresentados a seguir esquematicamente os modos de transferência com a indicação da frequência de transferência das

gotas:

Figura – Modos de transferência Globular, Spray e Spray com intensidades elevadas.

O gás de protecção usado é em geral o Argon misturado com outros gases.


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Transferência por curto circuito

A transferência por curto circuito ocorre quando o metal é transferido para a peça de trabalho apenas durante o período em que o eléctrodo está em contacto com o banho de fusão.

Quando a fusão do fio se inicia e o banho de fusão se forma, a ponta do eléctrodo penetra no banho causando um curto circuito.

Este facto resulta num rápido aumento de temperatura no fio (originado pela corrente de curto circuito passando através da peça) e a ponta do eléctrodo em fusão destaca-se sendo absorvida pelo banho de fusão.

Este arco mantém o circuito eléctrico e produz calor suficiente para manter o banho de fusão fluido.

O eléctrodo continua a fundir e a ponta penetra uma vez mais no banho de fusão.

Esta sequência de acontecimentos é repetida com uma frequência que varia de 20 a 200

vezes por segundo.

Este modo de transferência é indicado para soldadura em posição e tem a vantagem de o calor fornecido à peça (entrega térmica) ser mantido num valor baixo. Este aspecto reduz a distorção e torna possível a soldadura de chapas finas e passes de raiz.

Apesar da transferência de metal ocorrer unicamente durante o curto circuito, a composição do gás de protecção tem uma

influência importante na estabilidade operatória do processo. O tipo de gás influência a dimensão da gota, a duração do

curto circuito e a quantidade de salpicos. Uma protecção de CO2 puro dá origem a um arco mais instável e a maior


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libertação de salpicos, mas, dá também origem a uma maior penetração. Para a obtenção de uma base de compromisso entre

a libertação de salpicos e a penetração, utilizam-se misturas de Argon e CO2 em metais ferrosos como os aços carbono,

carbono-manganês, baixa liga e microligados e adições de Hélio para metais não ferrosos.

Desenvolvimentos recentes do processo – Corrente Pulsada

Esta técnica permite a soldadura em todas as posições em aços por transferencia por Spray.

As forças necessárias para destacar e transferir as gotas de metal fundido do fio para a peça são proporcionais ao quadrado da intensidade da corrente.

Com densidades de corrente baixas fornam-se normalmente gotas de grandes dimensões sendo a transferencia feita normalmente por acção da gravidade; pelo contrário densidades de corrente elevadas dão origem à transferência tipo Spray devido às elevadas forças criadas.

Em soldadura com arco pulsante é debitada uma densidade de corrente elevada em períodos determinados a fim de destacar e transferir a gota de metal fundido a qual tem vindo a formar-se durante um período em que a intensidade de corrente é baixa.

Com esta técnica usam-se duas fontes de corrente: uma debita uma corrente de base, suficiente para escorvar o arco e manter ionizado o espaço entre o eléctrodo e a peça; a outra debita a intensidade de corrente elevada que irá provocar a transferência da gota.

A intensidade média assim obtida determinará a velocidade de fusão do eléctrodo.

Esta técnica de soldadura veio alargar o campo de aplicação do processo M.I.G. tanto na soldadura de metais ferrosos como não ferrosos.


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As principais vantagens são: soldadura isenta de salpicos, aspecto regular da superfície do cordão, penetração constante, possibilidade de ser usada em todas as posições, energia térmica posta em jogo por unidade de metal depositado mais elevada que no caso do Curto Circuito, conteúdo de carbono do metal depositado mais reduzido, gama de intensidades mais vasta. Equipamentos

Uma instalação de soldadura M.I.G. / M.A.G. pode ser manual (semi-automática) ou automática.

A denominação “semi-automática” deve-se ao facto da alimentação do fio eléctrodo se fazer automaticamente pela

máquina, sendo as restantes operações realizadas pelo soldador. No caso de soldadura totalmente automática, após a

regulação dos parâmetros pelo operador, este não tem mais interferência na operação de soldadura.

O equipamento necessário para o funcionamento do processo M.I.G. / M.A.G. é constituído pelos seguintes elementos:

fonte de alimentação da corrente de soldadura, fonte de gás de protecção, unidade e alimentação do fio, tocha ou pistola de

soldadura, caixa de comando, manoredutor e debitómetro (no caso de se estar a utilizar o dióxido de carbono - CO2 - é

necessário utilizar também um pré-aquecedor).

Eléctrodo

Com este processo de soldadura podem-se soldar quase todos os tipos de materiais, porque existe uma grande diversidade

de consumíveis que permitem a soldadura dos mais variados materiais. O fio mais adequado à soldadura de um dado

material é de um modo geral um consumível com uma composição química o mais similar possível à composição do

material de base.

As características mecânicas da junta obrigam, no entanto muitas vezes a que o fio consumível não tenha a mesma

composição química ou uma composição similar do material base, mas sim uma composição química diferente.

Outro factor a tomar em conta é a atmosfera de protecção usada durante a soldadura, porque para soldar um dado material,

como por exemplo um aço carbono de baixa liga se se usar uma atmosfera inerte ou uma atmosfera activa, a composição

química do fio consumível não deverá ser a mesma, devido à necessidade de se ter um teor de desoxidantes mais elevado

quando a atmosfera protectora é activa .


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2.5 - Processo de soldadura por Resistência

Neste processo o calor necessário para a fusão é obtido pondo-se as peças a soldar em contacto uma com a outra e fazendo-

as atravessar por uma corrente eléctrica de modo que encontre elevada resistência. O aquecimento provoca então a fusão.

Faz-se passar a corrente entre dois eléctrodos, um fixo e outro móvel. O aquecimento que provoca a fusão produz-se na

secção de maior resistência. Os eléctrodos são apertados sobre a zona aquecida a fim de se obter um efeito de forjamento.

Soldadura por Pontos

As peças a unir são colocadas, em sobreposição, entre as extremidades dos eléctrodos. A corrente passa entre estes através

das peças e cria-se assim um ponto de soldadura.

Os eléctrodos são, em geral, de uma liga de cobre.

Neste tipo de soldadura deve-se considerar: a pressão a exercer entre eléctrodos, que tem de ser elevada, o tempo de

soldadura, que deve ser muito curto, e a corrente a utilizar, que deve ser muito intensa. Os valores de cada um destes

parâmetros dependem da espessura das peças a soldar.


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Soldadura por Pinça de Punho (Soldadura Indirecta)

A soldadura por pontos com pinça de punho, é uma soldadura aplicada manualmente em que a força aplicada no único

eléctrodo utilizado (do lado exterior do empilhamento). O caminho da corrente é então indirecta, isto é, uma parte da obra

faz parte do circuito da corrente de soldadura.


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3 - APLICABILIDADE DOS PROCESSOS DE SOLDADURA (SEGUNDO O MATERIAL E ESPESSURAS)


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4 - ARCO ELÉCTRICO – DESCRIÇÃO GERAL DO ARCO

Um arco eléctrico pode ser definido como um condutor gasoso no qual se transforma energia eléctrica em calorífica

É estabelecido através de uma descarga eléctrica entre dois eléctrodos

Geradores de corrente e características

Os geradores são formados por um motor e um gerador de corrente.

O motor pode ser eléctrico ou de combustão interna.

O gerador pode ainda ser de corrente contínua (CC) ou de corrente alternada (CA).

A utilização de corrente continua (CC) em relação à corrente alternada (CA) tem algumas vantagens entre as quais:

• Arco mais estável;

• Transferência do metal mais fácil e regular

A utilização de corrente alternada (CA) em relação à corrente continua (CC) tem algumas vantagens entre as quais:

• Evita problemas de sopro magnético

• Utilização de equipamentos mais baratos


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Campo magnético / Sopro magnético

O campo concentra-se no material base distribuindo-se numa forma circular regular em torno do arco eléctrico.

Sob certas condições o arco tem tendência a afastar-se do ponto de soldadura tornando-se difícil a execução de um cordão

de características satisfatórias.

Este fenómeno, ao qual se chama sopro magnético, resulta de efeitos magnéticos que envolvem o arco eléctrico.

Em geral o sopro magnético é o resultado de duas condições básicas:

• Mudança de direcção do fluxo de corrente ao entrar na peça e ao ser conduzido para o “cabo de massa”.

(Situação A)

• A distribuição assimétrica do campo magnético em torno do arco que normalmente ocorre quando se

executa o cordão perto do fim de chapas de materiais ferromagnéticos. (Situação B)

Situação A

Força que actua sobre o arco causada pela assimetria do campo magnético, devido à posição da ligação à terra.

Situação B

Quando este se aproxima da zona final do material de base as linhas do campo magnético adensam-se do lado do final da

chapa, uma vez que não têm mais material ferro magnético.


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Este adensamento das linhas do campo magnético resulta numa força electromagnética que se dirige da zona de campo mais

forte para a de campo mais fraco, provocando a deflexão do arco “para dentro”.

Distorção do arco provocado pela assimetria do campo magnético

Os arcos de menor voltagem resistem melhor aos efeitos do sopro magnético.

Podem-se usar campos magnéticos induzidos externamente, de forma a contrariar os efeitos do sopro magnético.

Como ?

• Realizar várias ligações à terra através de vários cabos ou de pingamento da chapa, de forma a

criar caminhos alternativos de passagem de corrente. (Situação A)

• Utilizar acrescentos no inicio e fim do cordão, em material ferromagético que são retirados após

conclusão do trabalho. (Situação B)


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Rectificadores e Inversores

Enquanto que o transporte de energia eléctrica se pode realizar tanto em CC como em CA, a sua geração, pelo contrário, só

resulta economicamente e tecnicamente vantajoso se se realizam na forma de CA.

Assim sendo é necessário dispor de meios capazes de transformar, ou converter, uma forma de energia na outra:

• Rectificação: Processo de conversão de CA em CC

• Inversores: Processo de conversão de CC em CA

Polaridade

Nos processos de soldadura por arco eléctrico utilizam-se os dois tipos de corrente:

• Corrente alternada (CA)

• Corrente continua (CC)

• Quando o eléctrodo/tocha é ligado ao pólo negativo (-) Polaridade directa.

• Quando o eléctrodo/tocha é ligado ao pólo positivo (+) Polaridade inversa.

• A escolha do tipo de corrente e polaridade, depende principalmente do processo de soldadura, do tipo de

eléctrodo, da atmosfera, da potência do arco e do metal a soldar.

Soldadura manual, semi-automática e automática

Soldadura manual

O soldador tem intervenção directa na aproximação do eléctrodo à peça e no

avanço da soldadura.

Ex: Soldadura T.I.G


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Soldadura semi-automática

O soldador não tem intervenção directa na aproximação do eléctrodo à peça,

mas tem no avanço da soldadura.

Ex: Soldadura M.I.G./M.A.G

Soldadura automática

O soldador não tem intervenção directa na aproximação do eléctrodo à peça nem

no avanço da soldadura.

Ex: Soldadura S.A.S.

Escolha das máquinas de soldadura

Característica mergulhante – Intensidade constante

Exemplos: TIG e SER (soldaduras manuais)


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Característica plana – Tensão constante

Exemplos: MIG/MAG e SAS (soldaduras semi-automáticas

e automáticas)

Placa sinalética


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5 - SIMBOLOGIA

De modo a simplificar os desenhos as soldaduras podem ser representadas por SIMBOLOS.

Estes, para que não hajam várias interpretações devem seguir certas REGRAS.

Estas são definidas por normas, dentro das quais se destacam a NORMA EUROPEIA EN 22553:1994.

REPRESENTAÇÃO SIMBÓLICA NOS DESENHOS

A aplicação de símbolos (REPRESENTAÇÃO SIMBÓLICA) nos desenhos deve fornecer todas as indicações necessárias

sobre a junta de soldadura.

Uma REPRESENTAÇÃO SIMBÓLICA compreende um SIMBOLO ELEMENTAR, completada, quando necessário,

por:

Um SIMBOLO SUPLEMENTAR;

Uma COTAGEM CONVENCIONAL;

INDICAÇÕES COMPLEMENTARES (especialmente para desenhos de fabricação).

Com o objectivo de simplificar o mais possível os desenhos, é recomendável referenciar quais as especificações (

INSTRUÇÕES DE TRABALHO ) que indiquem todos os detalhes relativos à preparação dos BORDOS A SOLDAR e

os MODOS OPERATÓRIOS ( por exemplo SEQUÊNCIAS DE SOLDADURA ).

Na falta de tais referências, pode-se mencionar, junto do SÍMBOLO, as cotas respeitantes à preparação dos BORDOS A

SOLDAR e os MODOS OPERATÓRIOS.


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SÍMBOLOS

SÍMBOLOS ELEMENTARES

Os diferentes tipos de junta são caracterizados por um SÍMBOLO que, geralmente, é parecido com a forma do tipo de junta

a soldar.

O SÍMBOLO não indica o processo de soldadura utilizado.

Se para uma determinada junta, não houver interesse na sua especificação mas apenas a indicação de que se trata de uma

junta soldada, deve ser usado o SÍMBOLO CONVENCIONAL DE SOLDADURA .

FIGURA – SÍMBOLO CONVENCIONAL DE SOLDADURA

No QUADRO 1 estão definidos os SÍMBOLOS ELEMENTARES principais.


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QUADRO 1 – SIMBOLOS ELEMENTARES PRINCIPAIS.

(*) – As soldaduras de bordos direitos rebordados (Número 1) não completamente penetrados são representadas como a

soldadura de bordos direitos (Número 2) com a indicação da cota principal S.


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COMBINAÇÃO DE SÍMBOLOS ELEMENTARES

Podem ser utilizadas, se necessário, combinações de SÍMBOLOS ELEMENTARES (QUADRO 2).

Um exemplo de aplicação é o caso de SOLDADURAS SIMÉTRICAS.

QUADRO 2 – EXEMPLOS DE COMBINAÇÕES DE SÍMBOLOS ELEMENTARES.

SÍMBOLOS SUPLEMENTARES

Os SÍMBOLOS ELEMENTARES podem ser completados por um símbolo que caracteriza a forma da superfície exterior

da soldadura. A esse símbolo chama-se SÍMBOLO SUPLEMENTAR.

No QUADRO 3 estão definidos os SÍMBOLOS SUPLEMENTARES recomendados.


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No QUADRO 4 estão exemplificados aplicações dos SÍMBOLOS SUPLEMENTARES.

Côncava

Convexa


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POSIÇÃO DOS SÍMBOLOS NOS DESENHOS

OS SIMBOLOS NOS DESENHOS

No método de representação para além do SÍMBOLO são compreendidos:

Uma FLECHA ( 1 ) por junta de soldadura;

Uma LINHA DE REFERÊNCIA ( 2 ); Esta pode ser dupla, constituída por duas linhas paralelas,

uma contínua ( 2a ) e outra descontínua ( 2b );

Um certo número de cotas e de sinais convencionais.

As regras que se seguem têm por objectivo definir a localização das soldaduras, especificando:

A posição da FLECHA;

A posição da LINHA DE REFERÊNCIA;

A posição do SÍMBOLO.

FIGURA – MÉTODO DE REPRESENTAÇÃO

Normalmente a flecha é aplicada no fim da linha de referência (contínua), para baixo e para a esquerda. No entanto são possíveis, outras combinações como mostra a figura seguinte.

1 – FLECHA 2a – LINHA DE REFERÊNCIA (CONTÍNUA) 2b – LINHA DE REFERÊNCIA (INTERROMPIDA) 3 – SÍMBOLO DE SOLDADURA


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FIGURA – OUTRAS COMBINAÇÕES DO SÍMBOLO CONVENCIONAL

OBSERVAÇÕES:

Relativamente à LINHA DE REFERÊNCIA DUPLA, a LINHA DESCONTÍNUA pode ser desenhada quer por CIMA

quer por BAIXO da LINHA CONTÍNUA.

Para soldaduras simétricas, a LINHA DESCONTÍNUA é desnecessária, e não deve ser aplicada.

POSIÇÃO RELATIVA DA FLECHA E DA JUNTA SOLDADA

A JUNTA A SOLDAR, pode ser do LADO DA FLECHA ou do LADO OPOSTO À FLECHA.

FIGURA – JUNTA EM T COM SOLDADURA DE ÂNGULO


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FIGURA – JUNTA EM CRUZ COM DUAS SOLDADURAS DE ÂNGULO

OBSERVAÇÕES:

Nestas figuras, a flecha foi traçada de modo a dar esquemas perfeitamente claros. Normalmente será traçada de modo a tocar efectivamente a junta.

POSIÇÃO DA FLECHA

A posição da flecha em relação à soldadura pode ser qualquer.

No entanto, no caso de soldaduras em chapas chanfradas de um dos lados ( tipos número 4, 6 e 8 do QUADRO 1 –

SÍMBOLOS ELEMENTARES PRINCIPAIS ), a flecha deve ser dirigida para a chapa que está chanfrada ( ver FIGURA

c).

FIGURA – POSIÇÃO DA FLECHA


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POSIÇÃO DA LINHA DE REFERÊNCIA E RESPECTIVOS SÍMBOLOS

A LINHA DE REFERÊNCIA deve ser uma recta traçada, de preferência, paralelamente ao bordo inferior do desenho. Na

impossibilidade de isto acontecer, deve ser traçada na perpendicular ao bordo.

O símbolo de soldadura deve ser colocado sobre a linha de referência ou sobre a linha de identificação, dependendo do

caso:

DIMENSIONAMENTO DE CORDÕES DE SOLDADURA

A operação de soldadura envolve não só a elaboração de cordão de soldadura propriamente dito, mas

também a preparação das peças a soldar (cortes e chanfros de bordos). A forma dos bordos das chapas

e a sua distância estão normalizadas e ficam definidas desde que se indique o tipo e a espessura do

cordão, bem como o processo de soldadura a utilizar.

REGRAS GERAIS

Cada soldadura pode ser acompanhada por um conjunto de dimensões de dois tipos distintos (FIGURA seguinte).

♦ O símbolo deve ser posto sobre a linha de

referência se a soldadura estiver do lado da

flecha (FIGURA a);


identificação se a soldadura estiver do lado

oposto da flecha (FIGURA b).


referência se a soldadura estiver do lado da

flecha (FIGURA a);

♦ O simbolo deve ser posto sobre a linha de

identificação se a soldadura estiver do lado

oposto da flecha (FIGURA b).

FIGURA – POSIÇÃO DO SÍMBOLO EM RELAÇÃO À LINHA DE REFERÊNCIA.


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FIGURA – COLOCAÇÃO DAS DIMENSÕES DE UM CORDÃO DE SOLDADURA.

♦ A dimensão s da secção transversal do cordão, que deve ser inscrita à esquerda do símbolo de soldadura. Esta dimensão

pode ser a da base do cordão (z na FIGURA abaixo) ou a da garganta do cordão (a na FIGURA abaixo).

♦

♦ A dimensão longitudinal l do cordão, que deve ser inscrita à direita do símbolo de soldadura.

FIGURA – DIMENSÃO DO CORDÃO PELA ESPECIFICAÇÃO DA DIMENSÃO DA GARGANTA, a, ou da base, z.

No caso de cordões de soldadura de grande penetração, é necessário explicitar a penetração de desejada, como mostra a

FIGURA seguinte.


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Têm que ser especificadas, neste caso, a dimensão da garganta e a dimensão da penetração de soldadura.

FIGURA – DEFINIÇÃO DAS DIMENSÕES DE CORDÕES DE GRANDE PENETRAÇÃO.

A FIGURA seguinte mostra mais alguns exemplos de definição de dimensões em cordões de

soldadura.


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FIGURA – EXEMPLOS DE APLICAÇÃO DE SÍMBOLOS E DIMENSÕES.

Se não existir nenhuma dimensão à direita do símbolo, isso deve significar que o cordão de soldadura deve percorrer todo o

comprimento da peça a soldar.

Na falta de indicação em contrário, as soldaduras de bordos direitos devem ser de penetração total.

Juntas de soldadura topo a topo


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INDICAÇÕES COMPLEMENTARES

Pode ser necessário introduzir indicações complementares nos desenhos que envolvam soldaduras. Por

exemplo:

Soldaduras Periféricas

Quando a soldadura tiver que ser executada a toda a volta da peça. Para simbolizar esta soldadura,

coloca-se um pequeno círculo na intersecção da flecha com a linha de referência, como mostra a

FIGURA seguinte.

FIGURA – INDICAÇÃO DE UMA SOLDADURA PERIFÉRICA.

Soldaduras feitas em montagem (em estaleiro)

Uma soldadura a realizar em campo, ou seja, durante a montagem da estrutura, possivelmente ao ar

livre, terá também que ser indicada, como mostra a FIGURA seguinte.


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INDICAÇÕES DO PROCESSO DE SOLDADURA

A indicação do processo de soldadura também é importante. O processo de soldadura deve ser

referenciado por um número entre dois braços, no fim da linha de referência, conforme mostra a

FIGURA seguinte.

FIGURA – EXEMPLO DA IDENTIFICAÇÃO DO PROCESSO DE SOLDADURA

A NORMA ISO 4063 lista a correspondência entre os processos e o respectivo número a indicar. A seguir serão indicados

alguns exemplos de códigos:

CÓDIGO PROCESSO DE SOLDADURA SIGLAS

111 Soldadura por Arco com Eléctrodo Revestido SER

114 Soldadura por Arco com Fio Fluxado sem Protecção Gasosa SFF

121 Soldadura por Arco Submerso SAS

131 Soldadura por Arco com Eléctrodo Consumível sob Atmosfera Inerte MIG

135 Soldadura por Arco com Eléctrodo Consumível sob Atmosfera Activa MAG

136 Soldadura por Arco com Fio Fluxado com Protecção Gasosa MAG c/ FF

141 Soldadura por Arco com Eléctrodo de Tungsténio sob Atmosfera Inerte TIG

15 Soldadura por Plasma SP

21 Soldadura por Resistência SR

311 Soldadura Oxiacetilénica SOA

135


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Pode existir uma sequência de indicações, a seguir ao processo de soldadura, na cauda da linha de referência na seguinte

ordem separadas pelo símbolo “/”:

♦ PROCESSO DE SOLDADURA (por exemplo, segundo a ISO 4063);

♦ PARÂMETROS DE ACEITAÇÃO (por exemplo, segundo a NP EN 25817);

♦ POSIÇÃO DE TRABALHO (por exemplo, segundo a ISO 6947);

♦ METAL DE ADIÇÃO (por exemplo, segundo a EN 440);

FIGURA – EXEMPLO DE INDICAÇÕES.

REFERENCIAÇÃO DE INFORMAÇÕES EXTERIORES AO DESENHO

Na cauda da linha de referência pode ainda existir uma instrução específica de fabrico, referenciando um procedimento a

adoptar, indicado numa instrução de trabalho ou procedimento de fabrico exterior ao desenho. Neste caso, esta indicação

aparecerá dentro de um rectângulo.

FIGURA – REFERÊNCIAÇÃO DE INFORMAÇÕES EXTERIORES

135/ISO 5817-D/ ISO 6947-PA/EN 440 – G3SI1

EPS 1


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6 – TIPOS DE JUNTAS E POSIÇÕES DE SOLDADURA MAIS COMUNS PARA TUBOS E CHAPAS

POSIÇÕES DE SOLDADURA TOPO A TOPO - CHAPA

PA PC PF PG PE

Ao baixo Horizontal Vertical ascendente Vertical descendente Ao tecto

POSIÇÕES DE SOLDADURA DE CANTO - CHAPA

PA PB PF PG PD

Ao baixo Horizontal vertical Vertical ascendente Vertical descendente Ao tecto

POSIÇÕES DE SOLDADURA TOPO A TOPO - TUBO

PA PC PF PG H-L045

Ao baixo A rodar

Horizontal Fixo

Vertical ascendente Fixo

Vertical descendente Fixo

Ascendente Fixo

POSIÇÕES DE SOLDADURA DE CANTO - TUBO

PB PB PF PG PD

Vertical A rodar

Vertical Fixo

Vertical Ascendente Fixo

Vertical descendente Fixo

Ao tecto Fixo


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7 – PREPARAÇÃO DAS JUNTAS ANTES DE SOLDAR (LIMPEZA)

Os ÓXIDOS ( vulgarmente designados de “FERRUGEM” ), todos os corpos estranhos, como GORDURAS, TINTAS (salvo as

que apresentam bom comportamento às operações por soldadura), POEIRAS, têm de ser eliminados da zona da junta a

soldar.

Se não forem eliminados poderão provocar POROS, FALTA DE FUSÃO, INCRUSTAÇÕES (descontinuidades) pois a

SUJIDADE localizada à superfície impede que o metal atinja a temperatura de fusão.

Para a LIMPEZA, a lixa de esmeril é, por vezes, suficiente, mas casos há em que a lima, a mó (rebolo) e outros meios

mecânicos são necessários.

É também importante bolear ligeiramente as arestas, porque estas fundem facilmente e alteram a solda.

Em casos de maior produção, sobretudo na fabricação em série, as peças são limpas por DESENGORDURAMENTO.

7 – RECOMENDAÇÕES DE BOA UTILIZAÇÃO DA MÁQUINA DE SOLDADURA

Para se poder tirar o melhor partido de um aparelho de soldadura e para que a soldadura seja efectuada em segurança é necessário seguir algumas regras no que diz respeito ao aparelho propriamente dito: Quando se escolhe um aparelho de soldar para uma determinada tarefa deve ter-se em conta os parâmetros de soldadura que vão ser utilizados;

Verificar se o fio eléctrodo e o gás de protecção são os indicados;

Verificar se os roletos estão com a afinação correcta e se o bico da tocha está de acordo com o diâmetro do fio eléctrodo;

Tentar soldar sempre com a mangueira o mais esticada possível para que o fio eléctrodo possa correr sem dificuldade;

Sempre que for necessário deslocar o aparelho nunca puxar pela mangueira;

No lugar de utilizar um alicate de corte para pôr e tirar os bocais e os bicos da tocha deve utilizar-se um alicate universal para não causar estragos que possam inutiliza-los;


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8 – RECOMENDAÇÕES DE SEGURANÇA

A segurança em soldadura T.I.G. e M.I.G. / M.A.G. está directamente ligada às características dos processos,

principalmente:

I ) MANUSEAMENTO DE GARRAFAS DE GÁS

II ) LIBERTAÇÃO DE GASES NOCIVOS

As garrafas de gás comprimido devem ser manuseadas cuidadosamente,

uma vez que CHOQUES e QUEDAS podem danificar as VÁLVULAS e os

DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA, provocando fugas que podem levar a

EXPLOSÕES.

A forma mais segura de evitar os efeitos nocivos dos

gases consiste na utilização de SISTEMAS DE

VENTILAÇÃO adequados.


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III ) RADIAÇÃO

Tal como na maioria dos outros processos de soldadura por arco eléctrico, a radiação pode provocar queimaduras na pele e

nos olhos. Para evitar este problema deve-se usar VESTUÁRIO ADEQUADO, e uma MÁSCARA DE SOLDADOR.

IV ) CHOQUES ELÉCTRICOS

Recomenda-se que os locais de trabalho não sejam DEMASIADO HÚMIDOS, e nunca se trabalhe SEM LUVAS ou com

luvas em MAU ESTADO.

V ) RUÍDO

O pessoal deverá usar AURICULARES DE PROTECÇÃO adequados ao nível de ruído dos processos.

EQUIPAMENTO DO SOLDADOR A ARCO

O equipamento do soldador a arco protege-o contra as RADIAÇÕES DO ARCO, os SALPICOS, as QUEIMADURAS do

contacto com as peças quentes, dos CHOQUES ELÉCTRICOS.


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9 – DEFORMAÇÕES DAS SOLDADURAS

DEFORMAÇÕES

O calor libertado durante a operação de soldadura origina, nas peças a soldar, tensões e deformações que podem ser

momentâneas ou permanentes e que podem ser devidas a dilatações ou a contracções.

A grandeza destas deformações depende do coeficiente de dilatação do material. Esse coeficiente é a variação de

comprimento por grau de temperatura e por mílimetro de comprimento.

Considerando uma barra de aço de comprimento L, à temperatura de 0º C, vemos que, ao aquecê-la, aumentam o

comprimento (A), a largura (C) e a espessura (B), como mostra a figura seguinte. Sendo maior a dilatação na direcção A

que na direcção B.

Causas das deformações

Existem diversos factores que podem contribuir para a deformação durante o processo de soldadura, e, destes, o

aquecimento não uniforme da junta soldada é o mais importante.

Um outro factor a entrar em linha de conta é a rigidez do conjunto a soldar.


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No entanto, uma previsão correcta de como e quanto vai ser a deformação é muito difícil, devido às propriedades físicas e

mecânicas nas quais se baseiam os cálculos das deformações. Variam com a temperatura, que por sua vez depende da

entrega térmica do processo de soldadura.

Entrega térmica

A entrega térmica é a “energia” (Calor) que se “fornece” durante a operação de soldadura.

Varia com o processo de soldadura, e com a regulação dos parâmetros que se utiliza para efectuar o trabalho.

Quanto maior for a entrega térmica menores deformações existem:

O processo Soldadura Oxiacetilénica aquece menos a peça que o processo MIG/MAG logo provoca maiores

deformações.

Quanto mais pontual for o aquecimento maior é a deformação:

• Um pré-aquecimento mal aplicado e muito pontual pode provocar um empeno (deformação) muito grande.

• No processo TIG devido ao aquecimento ser muito pontual as peças deformam-se mais que no processo SER.

Grau de Rigidez

Quanto maior for a espessura das peças a soldar ou se elas estiverem muito “fixas”, isto é não se poderem movimentar

livremente, menores deformações ocorrerão.

No entanto o nível das tensões internas aumenta podendo chegar ao ponto do aparecimento de fissuras devido aos materiais

não se poderem deformar.

Tensões Internas

As tensões internas estão geralmente presentes nos componentes antes mesmo da soldadura e são causadas por vários

processos, como a laminagem (ex:chapa em bobine), dobragem (ex: tubos), conformação (ex: fundos copados) e mesmo

corte térmico (ex: corte por plasma”).


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O aquecimento devido à soldadura tende a aliviar estas tensões internas e a deformação final é uma combinação do valor

das tensões internas com o calor provocado pela soldadura.

Algumas vezes as tensões internas ajudam a que o material não se deforme , outras vezes é o contrário.

Tipos de deformações na soldadura

As deformações mais usuais de aparecimento são principalmente as seguintes:

Dilatação simples – a linha interrompida indica a

posição das formas dilatadas.

Deformação transversal – as peças curvam-se.

Deformação longitudinal – aparece especialmente em

soldaduras de grande comprimento. Dá-se uma

contracção do cordão de soldadura.


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COMO EVITAR DEFORMAÇÕES NAS SOLDADURAS

Como primeira possibilidade de evitar deformações, deve-se considerar a fase de projecto das peças a obter por soldadura e

a preparação dos bordos.

Um processo de preparar as peças consiste em deformá-las no sentido oposto àquele em que se espera que a deformação se

dê. Por exemplo:

Ao soldar duas peças planas em ângulo é conveniente dar a este

ângulo maior abertura, pois a deformação tende a fechá-lo.

O efeito de dobragem pode ser compensado dispondo as peças a

soldar como se vê na figura ao lado.

A fixação por pontos também pode evitar deformações; mas este

sistema não é aconselhável em peças de pequena espessura

porque pode originar ondulações nas peças.

Nas peças de pequena espessura, é mais aconselhável arrefecer as

imediações da soldadura com blocos de cobre, que absorvem

grandes quantidades de calor.

Chapa

Chapa


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Evitar excesso de soldadura

Deve ser reduzido ao máximo a quantidade de material depositado na junta.

Quanto mais se depositar maiores são as contracções que são as causadoras de deformações.

Uso de Chanfros

Os chanfros devem ser o mais estreitos possíveis, e as folgas as maiores possíveis.

Exemplo: Para chapas muito espessas não se deve utilizar chanfros em V mas sim em X ou outro tipo de chanfros.

Uso de Chanfros Duplos

Qualquer chanfro duplo para a mesma espessura de chapa a soldar requer menos material depositado em cada face a soldar

devido a isto as deformações são menores e ao soldar em cada face os efeitos das contracções compensam-se


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Ordem de soldadura

Muito importante é também a ORDEM seguida na execução dos diversos cordões de um trabalho.

Num perfil em U, a ordem seria como mostra a figura ao

lado.

Para soldar três chapas, começa-se por soldar as peças 1 e 2

com o cordão a, soldando depois a chapa 3 com o cordão b.

Na execução de soldadura em nós, sempre que possível

segue-se a sequência apresentada na figura ao lado.

As sequências com asterisco (*) devem ser repetidas, no lado oposto à estrutura, depois de se o retirar do gabarit.


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Uso de soldaduras descontinuas

Sempre que possível deve-se utilizar as soldaduras descontinuas, em vez de um cordão continuo.

A soldadura descontinua é mais favorável devido a utilizar-se menos material de adição

Uso de poucos passes

Quanto menos passes forem utilizados na soldadura de um chanfro menor é o efeito de deformação transversal, isto porque,

a contracção de cada passe vai acumular-se à contracção dos outros passes, aumentando deste modo a contracção final.


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Posicionar as soldaduras próximas da linha neutra

As deformações são minimizadas quanto menor for a distância entre os cordões e a linha neutra

Utilização do passe peregrino

Esta técnica permite contrabalançar as deformações devido ao efeito de aquecimento / arrefecimento provocado pela

sequência de soldadura


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Velocidade de arrefecimento

A extensão das transformações microestruturais verificadas vai depender fundamentalmente da composição química do

material e das velocidades de aquecimento verificadas no ciclo térmico. Particularmente a velocidade de arrefecimento na

zona afectada pelo calor (ZAC) vai depender da geometria da peça, espessura do material base e processo de soldadura

usado.

Para uma determinada energia térmica posta em jogo a velocidade de arrefecimento aumenta rapidamente com o

comprimento da chapa.

Se ao mesmo tempo o material base é do tipo temperável então obter-se-ão na ZAC estruturas duras para as velocidades de

arrefecimento normalmente associadas com a operação de soldadura.

Verifica-se então que o ciclo térmico associado à soldadura é o factor mais importante que pode influenciar ou determinar

as estruturas e propriedades mecânicas do metal depositado e ZAC.

Como já foi referido os aspectos mais importantes do ciclo térmico são:

• Temperatura máxima atingida;

• Tempo e temperaturas elevadas

• Velocidades de arrefecimento.

Soldabilidade

A maior ou menor facilidade com que se dá a união dos metais depende da soldabilidade, que é a propriedade que os metais

possuem de ser ou não soldáveis, e se apresenta em maior ou menor grau, pois é determinada por toda uma série de factores

físicos e químicos.

A soldabilidade deve ser considerada sob três aspectos:

• A soldabilidade operatória – é indispensável e determina o facto de um material poder ou não ser soldado.

Depende de transformações que se dão nas peças durante a soldadura e que podem afectar-lhes as características mecânicas.

A madeira, por exemplo, não possui soldabilidade operatória.


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A soldabilidade metalúrgica – determina até que ponto podem os metais ser soldados sem que a sua composição sofra

inconvenientes graves por efeito de fusão, oxidação…

• A soldabilidade construtiva - refere-se à facilidade com que os materiais podem ser unidos, com obtenção de

formas que resistam aos esforços a que depois devam ser submetidas e que possam ter boa duração.

A soldabilidade dos aços-aços inoxidáveis e dos aços-alumínio pode ser melhorada com o uso de fundentes que dissolvam

os óxidos de ´crómio e de alumínio.

Elementos de soldabildade do aço carbono

Qualidade do aço

O aço é como se sabe vazado para lingotes os quais são posteriormente laminados de forma a obter as diferentes formas em

que o aço se apresenta (chapa, perfil, varões, etc)

As propriedades mecânicas dos produtos assim obtidos estão dependentes da temperatura de laminagem e da velocidade de

arrefecimento a partir da temperatura de laminagem.

As operações de laminagem ou forjamento melhoram as propriedades do material, e assim para grandes espessuras (onde o

trabalho de laminagem é menor) torna-se necessário alterar a composição química do aço (% de carbono e manganês) para

obter as mesmas propriedades mecânicas que o material menos espesso.

A presença de impurezas ou elementos residuais nos aços pode implicar dificuldades na soldadura dos aços.

A composição do metal depositado é outra variável que é difícil de predizer uma vez que ele resulta da diluição do metal de

adição com o material base.

A diluição verificada estará dependente do tipo de preparação adoptada, processo de soldadura escolhido…

Processos de soldadura

Um factor que pode ter uma influencia primordial na soldabilidade de um aço é o processo de soldadura usado e o

procedimento de soldadura adoptado.

A principal diferença entre os diversos processos de soldadura reside na energia térmica especifica do processo.


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Os processos de soldadura apresentados anteriormente pode ser ordenados do seguinte modo por ordem crescente de

energia térmica (aproximadamente).

TIG

SER

MIG / MAG

SAS


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10 - DESCONTINUIDADES NAS SOLDADURAS

Defeitos Ilustração Comentários

Poros Visíveis

Poros de pequena dimensão visíveis à superfície

Fissuras

Descontinuidades metálicas produzidas por fractura do metal

Mordeduras Bordos Queimados

Corrosão do metal em forma de sulco nos bordos da soldadura

Mau enchimento

Falta de metal de adição

Defeito de alinhamento

Não respeito pelo nível entre duas peças soldadas. desnivelamento

Furo ou perfuração

Afundamento do metal provocado pela perfuração

Estrangulamento

Variação da largura do cordão

Falta de penetração

Falta de fusão na raiz da soldadura

Mau posicionamento em soldaduras de canto

Uma folga excessiva ou insuficiente entre as peça a ligar

Convexidade excessiva

Excesso de metal depositado

Salpicos

Partículas de metal de adição


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ALGUNS DEFEITOS – CAUSAS PROVÁVEIS – MEDIDAS PREVENTIVAS


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11 – Inspecção e ensaios de soldadura A inspecção e os ensaios de soldadura deverão ser distribuídos durante todo o processo de fabricação de modo a assegurar a

conformidade com os requisitos contratuais. A frequência e localização destes ensaios podem depender do contrato e ou da

respectiva norma utilizada.

Inspecção e ensaios antes da soldadura

Antes do inicio da soldadura devem ser verificados: as certificações dos soldadores, qualificações de procedimentos de

soldadura, identificação dos materiais de base e dos consumíveis, preparação de juntas (montagens), condições gerais do

local de trabalho (organização, ambiente, etc).

Inspecção e ensaios durante a soldadura

Durante os trabalhos de soldadura deve-se proceder à verificação de uma série de itens do processo, como por exemplo:

parâmetros relativos às variáveis essenciais de soldadura, temperatura de pré aquecimento e temperatura de entre passe

conforme a norma EN-1258, limpeza dos cordões de soldadura, controlo das distorções, manuseamento dos materiais.

Inspecção e ensaios após a soldadura

Quando necessário nesta fase do trabalho serão efectuados os ensaios visuais, ensaios não destrutivos, ensaios destrutivos,

bem como a verificação dos registos gerados pelas inspecções anteriores. A avaliação dos resultados destas análises deverão

ser feitas de acordo com as normas correspondentes.

Ensaios não destrutivos Inspecção visual

A inspecção visual é um ensaio não destrutivo largamente utilizado para avaliar as condições ou qualidade de uma solda ou

componente. É de fácil execução, de baixo custo e não requer equipamento especial .

É muito utilizada na inspecção de juntas soldadas, onde uma rápida detecção e correcção de defeitos significam economia.

É considerado um método primário de controlo de qualidade.

A inspecção visual requer boa visão, boas condições de iluminação e experiência no reconhecimento de defeitos. Alguns

equipamentos também podem ser usados tais como, escantilhões, lupas, endoscópios.


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a ) b ) c )

Figura – Escantilhão. a ) Permitem medir a sobre-espessura nos cordões topo a topo; b ) Permitem medir a garganta dos

cordões de canto; c ) Permitem medir desnivelamento dos bordos das juntas topo a topo.

Figura - Lupa - Permite um maior detalhe da inspecção do que a simples inspecção visual.

Figura – Endoscópio - Permite examinar a raiz dos cordões circulares de tubagens.

Ensaio de estanquecidade

Os ensaios para o controle de estanquecidade podem classificar-se em:

• Globais: aplicáveis a recipientes;

• Locais: quando há que verificar a estanquecidade da soldadura em chapas planas.

Em relação ao fluído de prova podem classificar-se em:

• Hidrostáticos: o fluído é líquido, normalmente água;

• Pneumáticos: o fluído é gasoso, normalmente ar, outros gases são usados em casos especiais: Fréon, Hélio e

Amoníaco.

No que se refere à pressão de ensaio temos ensaios a:

• Alta pressão: são, geralmente, os ensaios hidrostáticos;


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• Baixa pressão: os ensaios pneumáticos;

• Pressão atmosférica: os enchimentos com água.

Os ensaios a alta pressão são, simultaneamente, ensaios de resistência. A pressão de ensaio é calculada a partir da pressão

de cálculo ou de serviço multiplicando-a por um coeficiente de segurança definido pelo código ou regulamento que rege a

construção ou utilização do recipiente (o Regulamento Português de caldeiras e reservatórios de pressão indica 1,5 x pressão

de serviço).

Nos ensaios a baixa pressão, as fugas são reveladas pelas bolhas que aparecem nas juntas, previamente pinceladas com

sabão líquido que, sob a acção do sopro da fuga forma bolhas denunciantes. A pressão usada é sempre muito baixa, da

ordem dos 1,3 a 1,5 Kg/cm2.

Os ensaios à pressão atmosférica são usados nos recipientes sem pressão. O recipiente é cheio com água para verificação

visual das fugas.

Como exemplos de ensaios de estanquecidade locais refiro os seguintes:

• Caixa de vácuo: Adequado para os casos em que as soldaduras a inspeccionar estão em chapas planas e são

acessíveis só de um lado .

Figura – Caixa de vácuo .

Antes da colocação da caixa de vácuo, a soldadura é molhada com sabão líquido. Quando se faz uma pequena percentagem

de vácuo na caixa criam-se condições para o aparecimento de bolhas gasosas se não houver estanquecidade.

• Líquidos penetrantes: É aplicável, apenas, quando há acesso a ambos os lados da soldadura. O líquido penetrante é

aplicado numa das faces da soldadura e o revelador na outra face. Se houver defeito através de toda a espessura, o

penetrante atravessa-se por capilaridade e vai corar o revelador revelando assim a falta de estanquecidade. Este

ensaio dá bons resultados até espessuras de cerca de 6 mm .


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Exame radiográfico

O objecto a ser radiografado é colocado entre a fonte e um filme radiográfico ou amplificador de imagens. Uma

descontinuidade presente em qualquer parte do objecto, absorve menos radiação do que o próprio objecto. O tipo de

descontinuidade e localização será indicada por uma área maior ou exposição escura.

No controle radiográfico podem utilizar-se quer os raios x quer os raios γ.

Os raios x são produzidos numa aparelhagem eléctrica pelo choque numa placa convenientemente colocada (anti-cátodo) de

um fluxo de electrões acelerados por uma diferença de potencial muito elevada. Regulando a diferença de potencial actua-se

sobre a energia cinética dos electrões. O feixe de raios emitido pela fonte é caracterizado pela sua intensidade (da qual

depende o poder de penetração), isto é, a quantidade de energia que passa em 1 segundo através de uma superfície de 1 cm2

perpendicular ao feixe.

No caso dos raios γ, a fonte é um corpo radioactivo emitindo em permanência com uma intensidade que lhe é própria, sem

possibilidade de regulação. Em consequência, a emissão de uma fonte de raios x pode ser interrompida enquanto que uma

fonte de raios γ emite até ao seu esgotamento. Daqui resulta que as medidas a tomar para segurança dos operadores tenham

de ser muito mais severas no segundo caso. Além disso, com os raios γ, os tempos de exposição são mais longos e as

imagens obtidas são menos nítidas.

De um modo geral, o controle radiográfico permite detectar os defeitos na medida em que estes dão origem a uma

descontinuidade de absorção dos raios x e γ. Assim, são fácilmente detectáveis as inclusões não metálicas, as porosidades,

faltas de penetração, quando não muito estreitas, e as fissuras quando a sua orientação em relação aos raios incidentes é

apropriada.

Inspecção por ultra sons

O método mais usado no controle das soldaduras é o da reflexão no qual os impulsos eléctricos aplicados a um cristal

piezoeléctrico emissor (transdutor ou sonda) se transforma em vibrações mecânicas produzindo ondas sonoras de alta

frequência que penetram e se propagam no material a examinar e são recebidas pelo mesmo cristal após reflexão em

qualquer obstáculo. As descontinuidades que existem no interior do material em exame reflectem, total ou parcialmente, o

feixe ultra-sónico. O sinal da descontinuidade (eco) é recebido pelo transdutor emissor onde é convertido em sinais

eléctricos que são transmitidos a um osciloscópio. No ecrã do osciloscópio o eco da descontinuidade é observado sob a

forma de uma deflexão vertical na linha base dos tempos horizontal. Esta base é calibrada em distâncias permitindo, assim,

a localização da descontinuidade na peça relativamente ao ponto de entrada do feixe emitido.


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a) b) c)

Figura – Modo de funcionamento de aparelho de ultra sons: a) onda encontra uma descontinuidade; b) onda é reflectida; c)

sinais mostrados no ecrã do osciloscópio.

a ) b )

Figura – Transmissão de ultra-sons: a ) Com sondas dispersas – A grandeza e a localização do defeito são revelados pela

posição e amplitude da resposta (eco) à descontinuidade no osciloscópio, e pela diferença de amplitudes dos picos extremos;

b ) Com sondas angulares – A intensidade do feixe reflectido é atenuado à medida que a distância entre o sinal da fonte e a

descontinuidade aumenta.


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Devido à sua complexidade o ensaio por ultra-som exige do inspector uma boa formação (bom nível técnico).

O ensaio por ultra som é utilizado na detecção de fissuras, inclusões de escória, falta de fusão e penetração, e para a

medição de espessuras. Os defeitos planos: fissuras, faltas de penetração e faltas de fusão – dão normalmente ecos nítidos e

intensos .

Ensaios com líquidos penetrantes

É um método de ensaio não destrutivo para a detecção de defeitos que se propaguem até à superfície, tendo particular

interesse no caso de materiais não magnéticos (aços austeníticos, ligas leves) aos quais o ensaio por partículas magnéticas

não pode ser aplicado.

Na superfície a examinar é aplicado um líquido de forte poder penetrante que, por capilaridade, penetra nos defeitos

superficiais. Procede-se em seguida à remoção total da película superficial de líquido de forma a que só fica retido o líquido

que penetrou nas cavidades dos defeitos. Finalmente, aplica-se o revelador (pó seco ou em suspensão líquida volátil) que

forma uma fina película que absorve o penetrante para fora das cavidades onde tinha penetrado. Assim, o revelador só é

molhado nos locais dos defeitos.

a) b) c) d)

Figura - Modo de funcionamento do ensaio com líquidos penetrantes: a) o liquido penetrante é aplicado; b) o excesso é

removido; c) aplica-se o revelador; d) observação das descontinuidades.

Os líquidos penetrantes podem ser de dois tipos: Visíveis - a inspecção é feita à luz natural; Fluorescentes - a inspecção faz-

se em zona obscurecida sob a acção de uma lâmpada de raios ultra-violetas.

O líquido penetrante pode ser usado em qualquer material. É essencial que o material seja cuidadosamente limpo, de outra

forma será impossível que o liquido penetre no defeito.


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Ensaio com partículas magnéticas

Quando se cria um campo magnético de uma certa intensidade numa barra de aço o campo é desviado se encontrar um

obstáculo no seu percurso. Se este obstáculo está situado perto da superfície, as linhas de força do campo podem sair para o

exterior da peça.

a ) b ) c )

Figura - Peças magnetizadas. a ) Peça sem fissuras; b ) Peça com uma fissura superficial; c ) Peça com uma fissura interior

perto da superfície.

Aplicando na superfície da peça um pó magnético, este concentra-se então nos pontos de saída das linhas de força,

materializando assim a presença de um defeito subjacente. Para obter o máximo de perceptibilidade de um defeito é

essencial que, na medida do possível, a direcção do campo magnético seja perpendicular à dimensão principal dos defeitos.

Se é paralelo às linhas de força o campo não é praticamente perturbado, não há pois fugas e o defeito não é detectado. Em

consequência, o controle de uma superfície deve ser executado segundo duas direcções perpendiculares.

a) b) c) d) e)

Figura - Modo de funcionamento do ensaio com partículas magnéticas: a) Limpeza prévia da área; b) Colocação do Yoke;

c) Magnetização; d) Aplicação do pó magnético; e) Indicações das descontinuidades.

Em construções soldadas o método de magnetização utilizado, normalmente, é por circulação de corrente na própria peça –

Yoke. A corrente utilizada pode ser contínua ou alternada. O pó magnético detector pode ser utilizado seco ou em

suspensão líquida. Neste último caso, o pó pode ser fluorescente e então utiliza-se uma lâmpada de radiação ultra-violeta

para a inspecção.

O ensaio com partículas magnéticas é utilizado na localização de descontinuidades superficiais e sub-superficiais em

materiais ferromagnéticos. Pode ser aplicado tanto em peças acabadas como em peças semi-acabadas, durante as etapas de

fabricação.


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Ensaios destrutivos

Ensaio de dureza

Os ensaios de dureza são dos mais empregues na indústria metalúrgica e metalomecânica para controlar a qualidade de

materiais e de processos. A sua generalização deve-se, por um lado, à facilidade de execução do ensaio e, por outro, ao

baixo custo dos equipamentos. As aplicações destes ensaios incluem a determinação da resistência mecânica e da

ductilidade de um material, o controle de qualidade de tratamentos térmicos, o controle de qualidade em processos de

conformação plástica e em processos de união.

O conceito físico de dureza traduz uma propriedade que pode ser interpretada de modo diverso. Em geral, a dureza de um

material significa a resistência à penetração ou à deformação permanente da sua superfície. Consoante o método de medida

adoptado podemos classificar os ensaios de dureza em três tipos:

• Dureza de risco;

• Dureza de ressalto;

• Dureza de penetração.

Os dois últimos métodos são muito utilizados na metalurgia e metalomecânica, sobretudo a dureza por penetração. Os

métodos mais comuns são:

• Por ressalto – Shore;

• Por penetração – Brinell, Meyer, Vickers, Rockwell.

Método Vickers

Este ensaio, desenvolvido em 1929, utiliza um penetrador de diamante com a forma de uma pirâmide quadrangular e com

um ângulo entre faces de 136º.

Técnica de ensaio

A superfície a ensaiar deve encontrar-se firmemente apoiada de modo a evitar qualquer deslocamento e fixa de modo a que

se situe num plano perpendicular ao eixo do penetrador. Os ensaios devem ser realizados à temperatura ambiente. As forças

de ensaio devem ser aplicadas sem variações bruscas ou vibrações. O intervalo de tempo desde o início da aplicação da

força até esta atingir o valor da força de ensaio (F), não deve ser inferior a 2 segundos nem superior a 8 segundos. A força

de ensaio (F) deve ser mantida durante 10 a 15 segundos. Alguns materiais requerem, no entanto, um aumento do tempo de

aplicação da força de ensaio.


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Materiais • Aços, • F. Fundidos.

• Cobre; • Latão; • Bronze.

• Ligas leves. • Estanho; • Chumbo.

Tempo (s) 10 / 30 30 60 / 120 120

Tabela – Exemplos de tempo de aplicação da força para diversos materiais.

Exame macrográfico

De acordo com a norma portuguesa NP 1643 – “Metais Ferrosos. Vocabulário.”, macrografia é o exame e descrição duma

macroestrutura, sendo macroestrutura a estrutura apresentada por um metal após polimento e ataque convenientes quando

observada sem ou com ampliação até 10x. O termo macrografia é também aplicado ao documento que regista o aspecto

observado e que no caso de uma fotografia se denomina fotomacrografia .

O exame macrográfico é uma das técnicas metalográficas de grande interesse sobretudo para os aços. Oferece a vantagem

de podermos examinar grandes superfícies, fornecendo um aspecto geral da peça .

O exame macrográfico é essencialmente qualitativo e deve preceder, sempre que possível, os ensaios micrográficos,

químicos e mecânicos para dar informação sobre as heterogeneidades da peça e orientar a obtenção de provetes para a

análise química. Aplica-se a superfícies exteriores, superfícies de corte planas e fracturas.

O seu objectivo primordial consiste em pôr em evidência as heterogeneidades físicas e químicas existentes no material, à

escala macrográfica e, a partir da sua apreciação, obter informações sobre textura, estruturas, descontinuidades,

homogeneidade, processos de fabricação, sanidade, estado do material (fragilidade), etc., e ajudar ainda, consoante a

importância dos defeitos revelados e a utilização do produto, a definir a qualidade desse produto.

Ensaio de dobragem

O ensaio de dobragem fornece uma indicação complementar sobre a ductilidade dos materiais, quantificável em outros

ensaios mecânicos como, por exemplo, o ensaio de tracção. Na sua versão mais comum não permite a retirada de qualquer

informação numérica, razão pela qual se diz ter um carácter qualitativo. Apesar disso, é largamente utilizado na indústria ou

em laboratório, para avaliação do comportamento de certos produtos, tais como barras para construção civil, juntas

soldadas, tubos ou arames. O ensaio de dobragem é um caso particular do ensaio de flexão que é aplicado em materiais

frágeis (ferro fundido, aços para ferramentas, metais duros, por exemplo) com o objectivo de obter informações sobre

propriedades de rigidez e resistência, em flexão.


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O resultado de um ensaio de dobragem exprime-se pela indicação do ângulo de dobragem, em graus, tipo de ensaio e

aparecimento ou ausência de fissuras na parte convexa do provete. O ângulo de dobragem é definido, segundo a norma NP-

173, através do suplemento do ângulo formado após o ensaio, pelos segmentos rectilíneos do eixo do provete .

A força do ensaio que é comunicada a um mandril que actua sobre o provete, bem como a velocidade com que é aplicada,

não são variáveis importantes que seja necessário controlar com rigor. A velocidade, no entanto, não deve ser muito elevada

para que o ensaio não seja incluído nos ensaios dinâmicos. A severidade do ensaio resulta do diâmetro do mandril utilizado,

da distância entre apoios e do ângulo de dobragem realizado. Relativamente ao ensaio devem ser consideradas duas

variantes: dobragem livre e semi-guiada. A dobragem livre pressupõe que a aplicação da força se realiza nas extremidades

do provete enquanto na dobragem semi-guiada o provete é encastrado numa extremidade e solicitado na outra.

Figura – Representação esquemática das situações de dobragem livre e semi-guiada.

Dobragem de juntas soldadas topo a topo

O ensaio de dobragem realizado sobre provetes soldados tem dois objectivos fundamentais: avaliar a ductilidade do cordão

e apreciar a sua execução – que é uma medida de aptidão do soldador. Os provetes são recolhidos de chapa, de forma a que

o seu eixo longitudinal seja perpendicular ao cordão de soldadura. As suas dimensões são especificadas, segundo a norma

DIN 50121, de acordo com a tensão de rotura determinada à tracção.

Legenda:

a – espessura do provete (mm)

b – largura do provete (mm)

Ls – distância entre apoios (mm)

Lt – comprimento total do provete (mm)

α - ângulo de dobragem

d – diâmetro do mandril (mm)

D – diâmetro dos roletes de apoio (mm)


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Ensaio de tracção transversal

O ensaio de tracção é um dos ensaios mais universais, pela facilidade de execução e reprodutibilidade dos resultados.

Emprega-se muito na investigação, como meio de quantificar propriedades mecânicas para selecção de materiais e projecto,

e no processo industrial como ensaio de controle de qualidade .

O ensaio consiste em solicitar um provete de geometria adequada com uma força tractiva uniaxial, continuamente crescente,

efectuando-se em simultâneo o registo da força e do alongamento sofrido por um troço de referência do provete por meio de

instrumentação apropriada. A apresentação do resultado do ensaio faz-se através de um gráfico de tensão versus extensão.

Ensaios de resiliência

Os materiais metálicos apresentam dois tipos fundamentais de rotura – dúctil ou frágil. Uma rotura dúctil possui como

característica uma elevada deformação plástica e a sua superfície tem uma aparência fibrosa. Produz-se pelo

escorregamento ou por maclagem dos planos cristalográficos sujeitos às tensões de corte máximas. A rotura frágil, por outro

lado, ocorre com baixa deformação plástica e, por isso, num intervalo de tempo reduzido. É provocada por tensões normais

de tracção e as superfícies de fractura aparecem com um aspecto granular e brilhante. Uma rotura frágil pode ocorrer

imprevisivelmente mesmo num material que exiba comportamento dúctil à temperatura ambiente (por exemplo, existência

de um defeito), o que a torna especialmente gravosa. Na tentativa de reduzir a probabilidade do seu aparecimento, foram

desenvolvidos métodos de ensaio para o seu estudo. Esses métodos dividem-se em duas áreas consoante a solicitação é de

carácter dinâmico ou de carácter quase estático. No primeiro caso incluem-se as metodologias clássicas de ensaios do

choque Charpy e Izod, além de outras, como: o ensaio por queda de massa, o ensaio Batelle, o ensaio de rasgão dinâmicos,

o ensaio de explosão e o ensaio Robertson. No segundo caso incluem-se metodologias desenvolvidas mais recentemente no

âmbito da mecânica da fractura. Estes ensaios fundamentam-se na análise da propagação de uma fissura pré-existente em

condições elásticas ou elasto-plásticas.

Os ensaios de choque medem a capacidade de absorção de energia de deformação no domínio plástico e constituem um

método de comparação de materiais. Os equipamentos disponíveis para realizar ensaios de choque são agrupáveis em duas

áreas:

• os que utilizam dispositivos pendulares;

• os que utilizam dispositivos de queda de massa.

Os mais habituais são os que recorrem aos dispositivos pendulares, caso dos métodos Charpy e Izod, em que os provetes

são solicitados em flexão.


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Figura – Método Charpy.

Estado das inspecções e ensaios

É importante que se conheça em qualquer altura o estado dos ensaios e inspecções. Podem ser utilizadas marcações ou

registos adequados.

Não conformidades e acções correctivas

Deverão ser implantados sistemas que controlem os itens não conformes assim, como as medidas correctivas tomadas.

Todos os trabalhos de correcção deverão ser novamente inspeccionados afim de assegurar-se a conformidade da junta

soldada.

Calibração

Os instrumentos de medição, inspecção e testes envolvidos nos trabalhos de soldadura deverão estar devidamente

calibrados. Sendo o seu controlo da responsabilidade do seu fabricante.

Identificação e Rastreabilidade

Deverão ser implementados sistemas de identificação e rastreabilidade nas áreas necessárias que possibilitem o

acompanhamento de todas as operações de soldadura. Estes documentos podem ser planos de produção, códigos dos

materiais de base, números dos soldadores nos trabalhos, localização das reparações, etc.

Registos da qualidade


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Deverão ser mantidos como registo da qualidade os documentos especificados no contrato, nomeadamente: certificados de

materiais, certificados de consumíveis, registos da revisão do contrato e projecto, relatórios de inspecção dimensional,

registos de tratamentos térmicos, registos de não conformidade e outros que forem especificados.

Os registos deverão ser arquivados por um período mínimo de 5 anos.


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12 – Referências bibliográficas

[1] – José F. Oliveira Santos e Luísa Quintino - “Processos de Soldadura”, 2ª edição, I.S.Q. edições, 1998.

[2] – Carlos Maia - Web Site “www.isq.pt”

[3] – Compact Disc - “Weld_IT – The Software Solution for all your welding needs”, by MapleSoft Development Corporation and

Canadian Welding Bureau, 1998.

[4] – Engenheiro António Augusto Fernandes, sebenta de apoio à cadeira de “Processo de Ligação de Metais” da Licenciatura em

Engenharia Mecânica.

[5] – Engenheiro Acácio Lima, sebenta de apoio à cadeira de “Processos de União” da Licenciatura em Engenharia Metalúrgica e de

Materiais.

[6] – R.L. O´Brien – “Welding Processes”, 8ª edição, American Welding Society, 1991.

[7] - Compact Disc – “Norma EN 729”, Instituto de Soldadura e Qualidade, S.A.F. edições.

[8] – Norma Portuguesa e Europeia NP EN 288-3:1996 “Especificação e qualificação de procedimentos de soldadura para materiais

metálicos”.

[9] – Web Site “www.metalmat.ufrj.br”

[10] – Engenheiro Acácio Lima, sebenta de apoio à cadeira de “Gestão da Qualidade” da Licenciatura em Engenharia Metalúrgica e de

Materiais.

[11] – Manuela Clemente, cursos de prevenção – Texto de apoio n.º 14 – “Soldadura Eléctrica”, Ministério do Trabalho, Direcção Geral

de Higiene e Segurança do Trabalho, Lisboa 1981

[12] – J.P. Davim e A.G. Magalhães “Ensaios Mecânicos e Tecnológicos”, Estante editora, 1992.

[13] – Antera Valeriana de Seabra – “Metalurgia Geral – Metalografia”, volume III, Laboratório Nacional de Engenharia Civil, Lisboa

1985

EN 22553 – “Symbolic representation on drawing”

EN 287-1 - “Qualificação de Soldadores”

EN 288-2 – “Especificações de procedimentos de soldadura”

EN 288-3 – “Qualificação de procediemntos de soldadura”

EN 729-2 – “Requisitos da qualidade para a soldadura – Requisitos da qualidade superior”

EN 6520-2 – “Classificação de imperfeições na soldadura”

EN 25817 – “Limite de defeitos para a soldadura”

EN 1442 – “Garrafas para gases de petróleo liquefeitos (GPL) de aço soldado transportável e recarregável – Projecto e construção”

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