1 - Solda por eletroescória

 

É um processo de soldagem no qual o coalescimento do metal-base e

do metal de enchimento é provocado com o calor gerado pelo efeito da

resistência elétrica no interior da escória em fusão.

A alimentação do eletrodo é continua no interior da escória e o calor

gerado deve ser suficiente para fundir tanto o eletrodo como o metal-

base.

O metal fundido deposita-se no fundo da junta delimitada pelas

paredes do metal-base e por duas sapatas de cobre fixas ou

deslizantes, resfriadas por circulação de água (fig. 2.6).

O processo é empregado na soldagem de peças de secções pesadas,

na posição vertical, podendo-se executar juntas de até 1000mm de

espessura em um só eletrodo.

Os e  eletrodos podem ser revestidos ou não. No caso da utilização dos

eletrodos não revestidos, o fundente é suprido através do tubo de guia

(fig. 2.7).

 

 

2 - Solda por pressão

 

Solda a ponto

 

Dois elementos de liga de cobre comprimem fortemente as duas peças

sobrepostas; a ação combinada do calor desprendido pela passagem

da corrente e a força de aperto unem as duas peças, formando um

ponto de solda (f i g. 2. 8 ) .

Esse processo é empregado para soldar chapas de aço com até 5mm

de espessura, e para metais não ferrosos, com espessura até 2,5mm.

 

Solda por costura

Em lugar de eletrodos retos, há dois ro1etes de liga de cobre. As peças

sobrepostas vão-se movendo entre os ro1etes e, sob a ação da

corrente elétrica e pressão combinadas, vão se formando pontos

entrelaçados, que se constituem numa costura das duas peças.

Esse processo é recomendado particularmente para chapas finas de

aço e uti1izado para espessuras combinadas até 5mm. Também pode

ser usado para latão e alumínio (fig. 2.9).

 

Solda por relevo

Esse processo é empregado para chapas com relevos (fig. 2.10).

Vários pontos de soldas podem ser feitos simultaneamente.

Solda de topo com arco elétrico

Faz-se, primeiro, passar a corrente elétrica entre as peças a serem

soldadas para aquecer-se a zona de contato; depois, as garras afastam

as peças, abrindo um arco entre elas.O calor do arco funde o material

na zona a se soldar (fig. 2.11).

As peças são comprimidas, realizado-se a soldagem. Durante o arco, o

material fundido escorre, levando as impurezas do topo da peça; há

uma perda de materia1 que precisa ser compensada quando se deseja

um comprimento determinado das peças a se unirem.

Esse processo é utilizado para se unirem peças cilíndricas tubulares,

retangulares e perfis laminados.

 

3 - Soldagem por eletrogás

 

Neste processo, a escória formada por fundente é substituída pela

blindagem de gás de proteção, geralmente CO2 , porém a operação de

soldagem em si é bastante similar.Como no processo MAG, o CO2 tem

a função de proteger o arco elétrico gerado entre o arame de

enchimento e a poça de fusão. O gás é introduzindo na região da solda,

por meio de orifícios apropriados, existentes na sapata deslizante de

cobre.

A soldagem eletrogás é bastante utilizada nas uniões verticais de

chapas de aço de até 30mm de espessura.

Como no caso do eletroescória, este processo também proporciona

elevada eficiência e possibilidade de soldagem de juntas pesadas em

um só passe, além de dispensar preparações das juntas de solda.

A figura 2. 12 esquematiza o processo de soldagem.

 

 

 

4 - Soldagem Termit

 

É um processo de soldagem por fusão, no qual uma reação química

exotérmica é a fonte geradora de calor.

A reação química se dá em função da ignição de uma mistura metálica

que consiste de pó de alumínio, bem como óxido de ferro, na

respectiva proporção de 1 para 3.

A mistura, bem como o processo, é feita em um cadinho refratário,

localizado sobre o molde também refratário, que contém a junta que

deve ser soldada.Ao se provocar a ignição, geralmente pela inflamação

de pólvora, a reação se inicia e se propaga rapidamente através da

massa.

O alumínio, por ter maior afinidade pelo oxigênio do óxido de ferro,

provoca neste uma redução e libera uma grande quantidade de calor A

massa inteira se funde. O alumínio, por ser mais leve, flutua com a

escória, enquanto o ferro se precipita. O metal líquido é vertido no

molde, fundindo os elementos da junta e preenchendo a abertura entre

eles ( figo 2.13).

 

 

A temperatura, obtida com a reação atinge aproximadamente 2450°C.

O processo Termit é muito usado para juntas de topo de grandes

secç6es retas e necessita de pouco preaquecimento. Obtêm-se

resultados satisfatórios na soldagem de aços de baixa e alta liga, aço

fundido, cobre e alumínio.

 

5 - Soldagem por explosão

 

É um processo de soldagem que utiliza a energia liberada pela

detonação de um explosivo" para unir peças metálicas. A figura 2.14

apresenta esquematicamente o processo e seus componentes.

Ao se iniciar a ignição, uma onda de detonação é desencadeada. Tal

detonação percorre a chapa superior, a qual inicia um movimento em

grande velocidade e sob elevada pressão, chocando-se com a chapa-

base. Esse impacto é o suficiente para causar a deformação plástica

necessária à soldagem. Essa deformação plástica é produzida em

fração de segundos e as deformações inerentes ao processo dependem

do tipo da junta.

O impacto ocorre segundo um determinado ângulo (fig. 2.14) e, dessa

forma, a camada superficial da zona de contato entre as peças em

estado plástico flui na direção da propagação da onda de detonação,

realizando-se, assim, o processo de soldagem. A propagação acarreta

elevadas tensões e uma alta velocidade de escoamento, que será até

mesmo maior que a da onda de detonação, sendo semelhante a um

raio metálico que se forma na camada superior de átomos' de ambas

as chapas.

                I

Os materiais, nos pontos de ligação, não se fundem; são apenas

caldeados, podendo, dessa forma, ser realizadas soldas de

combinações entre materiais metálicos, os quais, nos demais

processos, formam uma fase isotermetálica, com grande tendência a

fragilização, como, por exemplo, a solda de alumínio com aço.

Tal processo encontra maior aplicação na junção de cabos e tubos em.

assentamento (figs. 2.15 e 2.16), bem como na soldagem de grandes

áreas em chapas e também em locais onde os acessos a outros

processos ou à soldagem por fusão são difíceis. As áreas de maior

aplicação são as construções de equipamentos, tanques e recipientes,

e construção naval.

 

 

 

 

6 - Soldagem por hidrogênio atômico

 

Trata-se de um processo que se uti1iza de uma tocha de soldagem,

a1imentada por corrente alternada, cujo arco é gerado entre os dois

eletrodos não consumíveis de tungstênio, envolvida por atmosfera

gasosa (fig. 2.17).

O gás hidrogênio circula através de um arco elétrico. A alta

temperatura absorvida pelo gás é suficiente para provocar a

dissociação do gás. Ocorre uma reação endotérmica que absorve o

calor do arco.

O fluxo de gás choca-se diretamente contra a superfície metálica e o

hidrogênio atômico se recombina, fornecendo energia adicional para o

arco. A chama atinge a temperatura de aproximadamente 4000 a

5000°C, podendo, dessa forma, ser usada para a soldagem.

O processo trabalha numa faixa de 100 a 150A e se aplica aos aços

ligados com espessura de até 4mm. Pode ser ap1icado também em

aços-ferramenta, bem como em revestimentos de prata.

Para peças delgadas, usam-se juntas bordeadas e, para as de maiores

espessuras, utiliza-se canal em V com ângulo de abertura variando de

70 a 90°.

Possui como desvantagem a posição dos eletrodos que 1imita a

utilização em outros tipos de juntas e cordões.

Em função da elevada corrente em vazio fornecida pelo transformador,

o equipamento necessita de um dispositivo de proteção para o

soldador.

 

7 - Soldagem por ultra-som

Este processo de soldagem produz a união das superfícies por

intermédio de energia ultra-sônica, sob a forma de vibrações

mecânicas de alta freqüência.Tais vibrações são aplicadas sob pressão

nas peças sobrepostas. Em função disso, rompe-se a camada de óxido,

iniciando-se o processo de difusão entre as peças (fig. 2.18). O

processo é uma combinação da soldagem por atrito e pressão.

Ele atinge uma temperatura muito baixa, podendo ser aplicado a fitas,

e folhas de pequena espessura. Sua grande vantagem está na larga

faixa de aplicação, tanto a tipos de matariais, quanto a faixa de

espessura.

O processo tem sua principal aplicação em microtécnica, onde comum

a necessidade de juntas monometálicas

e bimetálicas, bem como a fabricação de semi condutores,

microcircuitos e contatos elétricos industriais.

A figura 2.19 apresenta uma radiografia de uma junta de folhas de

alumínio com O,5mm de espessura, ampliada, onde se evidencia a

zona soldada, cuja penetração na difusão é mínima.

 

8 - Soldagem a arco plasma

 

O plasma é definido como sendo o quarto estado da matéria. É o

resultado da dissociação e ionização de um gás por efeito da corrente

e1étrica e da temperatura.

O arco plasma é capaz de atingir temperaturas até 25000°C e são

resultantes da intensa geração de calor que ocorre nas recombinações

que se sucedem entre uma parte dos íons e elétrons e a parte dos

átomos.

O arco plasma, dessa forma, constitui-se num condutor elétrico. Quanto

à abertura dê arco, a soldagem plasma pode ser de dois tipos: arco

transferido e arco não transferido.

 

8.1 - Arco transferido

 

O arco é estabelecido entre um eletrodo de tungstênio não consumível

e o 'metal de base, e passa por um orifício do bico da pistola que o

restringe. Um jato de gás que passa pelo mesmo orifício e é levado a

altas temperaturas (12000 a 25000°C), passando para o estado de

plasma(Figura 2.21)

8.2 - Arco não transferido

 

O arco elétrico é estabelecido entre o eletrodo e a própria pistola. O

plasma é expelido da pistola em forma de chama (fig. 2.22).

8.3 - Gases de proteção

O gás plasma não é satisfatório na soldagem para a proteção da peça

de fusão e da zona de influência das elevadas temperaturas.Daí a

necessidade de se empregar um gás adicional de proteção. Como o gás

de proteção é condutor de eletricidade e também pode ionizar-se,o

arco plasma sofre influências que poderão estreitá-lo ou alargá-lo.O

argônio tem o efeito de alargar o arco, enquanto que o hélio ou uma

mistura de hélio com hidrogênio tendem a estreitá-lo.

Em função do gás de proteção, o perfil do cordão e a velocidade de

soldagem também podem ser influenciados.

Nos aços, a adição de hidrogênio (5 até 7%) reduz a tensão superficial

na poça de fusão e a tendência a mordeduras e crateras na zona de

transição do cordão.

A superfície do cordão de solda e o dosador de gás permanecem livres

de óxidos através do efeito redutor.A adição demasiada de hidrogênio

tem o efeito favorável à formação de Porosidade na solda.

Na soldagem de aços, pode ser utilizado argônio ou mistura dele com

CO2.

Para outros materiais, em função da porosidades e perigo de

fragilização, o hidrogênio pode ser adicionado em pequenas

porcentagens, porém isso não é aconselhável.A adição do hélio eleva o

custo do gás de proteção e, na polaridade invertida, dificulta a ignição.

A tabela 2.1 apresenta a composição do gás de proteção em função

dos materiais.

8.4 - Pistola de soldagem

A pistola de soldagem a plasma possui um conjunto para sustentação

do eletrodo de tungstênio, o qual conduz a corrente elétrica, bem como

passagens para os gases plasma e de proteção.

Possui também canais de circulação de água de refrigeração e um

corpo dosador de cobre com a função de constringir o arco plasma.

Na extremidade externa, possui ainda um bocal de cerâmica que tem a

função de orientar o fluxo de gases de proteção na zona de solda. A

figura 2.23 apresenta a representação esquemática parcial da pistola

de solda.

 

 

8.4 - Fonte de corrente

A fonte de energia ut i1izada é um retificador ou um gerador.

A soldagem é feita quase que exclusivamente com corrente contínua e

polaridade direta, com fonte de corrente constante.

Os retificadores têm uma voltagem de circuito em aberto que varia

entre 65 a 80V. As fontes de energia utilizadas para soldagem TIG

podem ser convertidas para so1dagem a arco plasma. Entretanto,

devem sempre estar conjugadas com um sistema auxiliar para

abertura de arco, que é uma peça essencial do equipamento para a

soldagem a arco plasma.

8.5 - Eletrodo de soldagem

O eletrodo na soldagem a plasma é utilizado somente para estabelecer

o arco elétrico.

É um eletrodo não consumível de tungstênio comercialmente puro

(99,5%), ou de tungstênio com adição de tório ou zircônio.

Estes eletrodos são os mesmos utilizados no processo TIG e são

c1assificados pela AWS A5-12.

8.6 - Correntes de soldagem

A so1dagem a arco plasma pode ser executada com correntes

extremamente baixas, se comparadas com o processo TIG. Muitas

vezes, a corrente situa-se entre 0,1 a l A. As correntes consideradas

baixas variam de 0,1 a 100A, e as altas correntes as que variam de 100

a 500A.

A corrente contínua com polaridade direta é igualmente usada, exceto

quando a soldagem é feita em alumínio, ocasião em que se utiliza a

Polaridade inversa; A polaridade direta oferece uma maior penetração,

enquanto que a polaridade inversa é adequada para a retirada das

camadas de óxido.

8.7 - Voltagem de soldagem

Os efeitos produzidos pela variação da voltagens o os mesmos

daque1es encontrados na soldagem TIG, embora os valores de

voltagem de arco aplicados sejam maiores que 50V.

8.8 - Aplicação do processo

A so1dagem a arco plasma é adaptáve1 para unir aços-carbono, aços-

liga, aços inoxidáveis, metais refratários, ligas de cobre, ligas de níquel,

ligas de alumínio e ligas de titânio.

Quanto à espessura das peças a se soldarem a faixa de aplicação varia

desde0,1 a 10m

 

9 - Soldagem por feixe de elétrons

 

É um processo de soldagem, no qual a energia é produzida pelo

impacto de um feixe de elétrons focalizado. O equipamento permite a

concentração de energia num ponto cujo diâmetro varia em torno de

0,1 a 0,2mm. Os equipamentos para execução de ta1 processo são o

emissor de elétrons, que produz e acelera o fluxo de elétrons; o

sistema de focalização e controle de feixe e a câmara de trabalho a

bomba de vácuo, que faz com fique se opere à baixa pressão (fig. 2.24)

.

A baixa pressão na câmara de traba1ho, em torno de 10- 4mbar, é

necessária para permitir a geração e passagem dos elétrons; e também

para se prevenirem danos ao catodo aquecido ou ao filamento, por

contaminação. A operação no vácuo é ideal para a soldagem em

metais sensíveis à contaminação pela atmosfera.

Tal processo se ap1ica a todos os metais em operações, que abrangem

desde a microsso1da até a so1dagem em peças com 100mm de

espessura.

 

10 - Soldagem por feixe de luz

 

É um processo de fusão no qual a fonte de energia é um raio de luz

com potência nominal de 5KW. A peça é aquecida pela transformação 

da energia de radiação em calor (fig. 2.25).

A densidade de potência corresponde a 3000W/cm2, que é bem menor

que na solda a gás, cuja densidade de Potência é de 10000W/cm2.O

processo é aplicado em geral para solda e revestimentos de chapas

finas de até 1mm de espessura, assim como para a solda fraca e forte.

O equipamento deve ser blindado contra radiações; caso contrário, o

operador necessita de óculos de proteção contra radiações luminosas.

 11 - Soldagem MIG/MAG

A soldagem MIG/MAG consiste na formação de um arco elétrico, alimentado de maneira contínua entre um eletrodo (arame) sem revestimento e o metal de base (peça que está sendo restaurada), até que a extremidade do arame seja fundida, formando um cordão, e solde a superfície do metal danificado.Obs.: O diâmetro aconselhável do arame é de 0,6 mm, apesar de muitas oficinas ainda trabalharem com a medida antiga de 0,8 mm. Com essa diminuição, o soldador conseguirá o mesmo cordão de solda e economizará material e trabalho na hora do acabamento.

11. 1 - Gases – A proteção do arco e da poça de fusão (metal fundido) vem de um gás alimentado externamente, que pode ser inerte, ativo ou a mistura destes.Alguns dos gases usados no processo são o argônio, hélio, Co2 (Dióxido de Carbono) e O2 (Oxigênio). A escolha de cada um interfere na formação do arco elétrico. O argônio, por exemplo, proporciona um arco mais estável e longo, que aumenta a freqüência da transferência das gotas e reduz os curtos-circuitos. Com a utilização do Co2, obtém-se um arco elétrico mais concentrado e curto, que oferece uma boa penetração. Neste caso, a transferência se dá por meio de glóbulos, que se destacam do arame (eletrodo) por pinçamento, muitas vezes lançados na direção contrária pela força do arco elétrico (de origem eletromagnética).Outras diferenças constatadas com a variação dos gases foram: com argônio puro a penetração é maior no centro e menor nas laterais; na

mistura de argônio com 25% de Co2 a profundidade é maior no centro e nas laterais, e com Co2 puro, menor no centro e maior nas laterais.

11.2 - Resíduos – É comum a formação de escórias na soldagem de alumínio e aço inox, com a solda MIG. O aparecimento de um filme vítreo de sílica, proveniente da grande quantidade de silício contido na composição do arame de aço cobreado (AWS ER 70S-6 ou ER70S-3), soldado com a MAG, também deve ser considerado e tratado como resquício.

11.3 - Versatilidade – Esse processo de soldagem cobre uma ampla faixa de espessuras materiais e pode ser automático ou semi-automático. No método semi-automático, por exemplo, o arame é alimentado automaticamente através de uma pistola. O soldador controla a inclinação e a altura bocal em relação à peça, a velocidade de deslocamento (avanço) e os movimentos pendulares.

11.4 - Equipamento – O aparelho para soldagem MIG/MAG consiste de uma tocha, uma fonte de energia, um sistema de refrigeração da tocha, um dispositivo (cabeçote) controlador do arame e um sistema de injeção de gases.A tocha contém um cabo de passagem de corrente elétrica, um cabo guia de arame, uma mangueira para levar o gás de proteção até a área de soldagem e outra com água para refrigeração da tocha.O arame eletrodo recebe a corrente no bico de contato , que tem como função canalizar o gás em torno da poça de fusão.

MIG MAG

Metal Inerte Gás -Usa gás inerte ou mistura inertes como proteção do arco elétrico e da poça de fusão.

Metal Ativo Gás - Usa gás ativo ou mistura de gases como proteção do arco elétrico e da poça de fusão.

12 - Soldagem por arco submerso

 

A soldagem por arco submerso difere de outros processos na formação

de sua atmosfera protetora. Nela, é usada uma cobertura de material

granular fundível para proteger o arco e a peça de fusão.

A proteção de fundente é vantajosa em relação à proteção gasosa,

para trabalhos compostos a correntes de ar. Porém, o fundente limita a

utilização do processo às posições plana e horizontal em soldas de

filete.

O processo fornece ainda uma alta taxa de deposição e penetração.

Isso é conseguido pelas altas correntes que podem ser utilizadas,

devido à pequena distância entre o fim do eletrodo e o seu contato

elétrico.As altas correntes resultam em alta energia de soldagem, a

qual afeta a microestrutura do metal, o que é inconveniente.

12.1 - Princípio do processo

O calor necessário à fusão do eletrodo e do metal-base é originado pela

passagem de alta amperagem em corrente contínua ou alternada do

eletrodo para a peça. Devido à presença do fluxo que age como

fundente e também como isolante térmico,na forma sólida, o intenso

calor gerado fica concentrado, fundindo o eletrodo e o metal-base e

formando a poça de fusão. A parte do fluxo fundido flutua sobre a poça

absorvendo impurezas, refinando o metal pela formação de ligas,

quando desejado, e isolando-o da presença da atmosfera e outros

gases.

A figura 2.1 esquematiza o processo e princípio de funcionamento do

arco submerso.

 

12.2 - Equipamentos para soldagem

A soldagem por arco submerso pode ser executada em operações

semi-automica ou automática, sendo esta última a mais utilizada, por

fornecer maiores vantagens.

Na soldagem semi -automática, o soldador guia manualmente uma

pistola de soldagem, que alimenta o fundente e o eletrodo, e controla o

seu deslocamento longitudinal pela junta.

Em soldagem automática, o equipamento alimenta o guia, o eletrodo e

o fundente de forma automática ao longo da junta e ainda controla a

taxa de deposição do metal.

A velocidade de alimentação do arame é constante e selecionada em

função da corrente de soldagem. Com esse tipo de alimentação,

consegue-se uma maior estabilidade do arco e soldas mais uniformes.

A figura 2.2 fornece uma idéia dos componentes do equipamento de

soldagem utilizada.

 

12.3 - Aplicação do processo

A soldagem por arco submerso é grandemente aplicada nos trabalhos

industriais. Com a seleção adequada de equipamento e parâmetros de

soldagem, pode ser usado em todos os tipos de juntas, em uma grande

variedade de aços carbono de baixa liga e também nos aços

inoxidáveis. O processo pode ser usado para soldar secções de

aproximadamente 1,5 até acima de 200mm.

Esse processo é também aplicado nos revestimentos superficiais

resistentes à corrosão. Nesse caso,pode-se variar o processo, usando-

se eletrodos múltiplos (fig. 2.3), ou ainda, substituindo-os por fitas

metálicas, com as quais se obtém uma maior taxa de deposição do

material.

As figuras 2.4 e 2.5 apresentam algumas aplicações do uso de fitas

simples ou duplas com eletrodos.

Nesse tipo de trabalho, é preferível  autilização da corrente continua de

polaridade direta, uma vez que não se deseja uma grande penetração

da solda no metal-base.

 

13 - Soldagem elétrica com eletrodo revestido

 13.1 - Introdução a Tecnologia de Soldagem

O processo de soldagem por arco elétrico com eletrodo revestido consiste, basicamente, na abertura e manutenção de um arco elétrico entre o eletrodo revestido e a peça a ser soldada.

O arco funde simultaneamente o eletrodo e a peça. O metal fundido do eletrodo é transferido para a peça, formando uma poça fundida que é protegida da atmosfera (O2 e N2) pelos gases de combustão do revestimento. O metal depositado e as gotas do metal fundido que são ejetadas, recebem uma proteção adicional através do banho de escória, que é formada pela queima de alguns componentes do revestimento.

13.2 - FUNDAMENTOS DO PROCESSO

INFLUÊNCIA DA ATMOSFERA NA POÇA DE FUSÃO

A menos que se solde em uma câmara de vácuo, o que é impensável devido ao custo, todos os processos de soldagem por arco elétrico precisam de algum tipo de proteção para evitar contaminações da atmosfera.

No caso do processo de soldagem aqui estudado, será o revestimento dos eletrodos que, entre outras coisas, produzirá uma proteção gasosa através de sua queima. Antes do estudo propriamente dos revestimentos e suas funções, são apresentados os inconvenientes da soldagem com arames sem revestimento (e sem proteção gasosa).

Um eletrodo sem revestimento e sem nenhum outro tipo de proteção, após sua fusão perde parte de seus elementos e deposita um metal nitretado e oxidado, cujo valor das propriedades mecânicas serão relativamente inferiores as das chapas de aço doce. Estes dois elementos químicos (Nitrogênio e Oxigênio), são os principais para influenciar a deterioração das propriedades, e são detalhados a seguir:

OXIGÊNIO

É provado que, durante a fusão de um eletrodo sem revestimento, a maior parte do Carbono e do Manganês contidos no aço do eletrodo, são queimados durante a operação de soldagem, o que naturalmente irá influenciar as propriedades mecânicas do metal depositado, já que as propriedades de um aço dependem basicamente, do seu teor de Carbono e Manganês.

O Carbono transforma-se em óxido de Carbono (CO), e em dióxido de Carbono (CO2), enquanto o Manganês, transforma-se em óxido de Manganês (Mn3O4).

O Silício, extremamente ávido pelo Oxigênio, queima-se igualmente, dando origem a uma escória de sílica (SiO2).

Numerosos ensaios permitem concluir que a fusão de um eletrodo sem revestimento e sem a adição de nenhum outro tipo de proteção, provoca uma forte oxidação do Carbono, Manganês e Silício

Outras reações químicas são menos importantes. Os teores de Enxofre (S) e de Fósforo (P), variam pouco.

É importante salientar que, os fenômenos de oxidação dependem basicamente das condições operatórias e do comprimento do arco. Um arco longo (tensão elevada) conduzirá a reações de oxidação mais importantes do que um arco curto. Além disto, as características da fonte de alimentação elétrica (corrente contínua ou alternada), desde que forneçam condições para um arco estável, não terão grande influência sobre estes fenômenos. Aqui vale a pena destacar que não é possível soldar com eletrodo sem revestimento em corrente alternada com as fontes de soldagem convencionais, a menos que se recorra a uma ionização artificial, através de uma faísca piloto.

Além destas reações químicas, o Oxigênio do ar pode ter uma ação direta sobre o Ferro. Ele pode, durante a sua transferência para o metal de base e ao nível do banho de fusão, formar sobre as gotas uma película de óxidos.

Este óxido formado tem a solubilidade muito baixa (0,05%) no metal. As partículas de óxido serão postas em evidência em metalografia, devido a precipitarem entre os cristais sobre a forma de FeO quando o grão é saturado de óxido. O Oxigênio dissolvido no aço sob a forma de óxido, é muito difícil de dosar pelos métodos de análise tradicionais.

NITROGÊNIO

Embora nas operações normais o Nitrogênio não tenha grande afinidade com o Ferro, nas altas temperaturas do arco elétrico há a possibilidade de formação de nitrato de Ferro.

Mesmo que, a quantidade deste nitrato formado seja normalmente muito pequena, ele tem graves consequências porque tornará a solda frágil, diminuindo a resiliência do metal depositado.

O Nitrogênio combinado, é difícil de identificar principalmente porque não aparece sobre a forma de nitrato, e sim sob a falsa aparência de perlita não identificavel ao microscópio. Diversos trabalhos mostram que a presença destes nitratos aumenta substancialmente a dureza, aumenta em menor quantidade a resistência à tração, mas diminui rapidamente o alongamento a ruptura e a estricção, a resistência à fadiga e a resiliência. Em suma, quando o teor de Nitrogênio ultrapassa o valor de 0,03% há uma diminuição nos valores das propriedades mecânicas.

 

13.3 - Equipamentos

Para além dos eletrodos revestidos e das fontes de energia, são essenciais para o funcionamento do processo a presença dos cabos para transporte da energia e do porta eletrodos. É conveniente lembrar que

as recomendações de segurança na utilização destes componentes.

PORTA-ELETRODOS

Os porta-eletrodos servem para a fixação e energização do eletrodo. É fundamental a correta fixação e boa isolação dos cabos para que os riscos de choque sejam minimizados. As garras devem estar sempre em bom estado de conservação, o que ajudará a evitar os problemas de superaquecimento e má fixação do eletrodo, podendo vir a soltar-se durante a soldagem.

Um porta-eletrodo é dimensionado para trabalhar em uma determinada faixa de diâmetros. Esta limitação vem não só da abertura máxima nas garras para encaixar o eletrodo, como também, e principalmente, pela corrente máxima que pode conduzir.

Um porta-eletrodo para ser utilizado em valores de corrente mais elevados, necessita ser mais robusto, o que fará com que seu peso aumente. Como o peso é um fator determinante na fadiga do soldador, deve-se sempre procurar especificar o menor porta- eletrodo possível, para a faixa de corrente que se pretende trabalhar.

CABOS FLEXÍVEIS

Os cabos transportam a corrente elétrica da fonte de energia ao porta-eletrodo (cabo de soldagem), e da peça de trabalho para a fonte de energia (cabo de retorno) para possibilitar a soldagem.

Os cabos podem ser de Cobre ou de Alumínio, devem apresentar grande flexibilidade de modo a facilitar o trabalho em locais de difícil acesso. É necessário que os cabos sejam cobertos por uma camada de material isolante, que deve resistir entre outras coisas à abrasão, sujeira e um ligeiro aquecimento que será normal devido a resistência à passagem da corrente elétrica.

Os diâmetros dos cabos dependem basicamente dos seguintes aspectos:

Corrente de soldagem, Ciclo de trabalho do equipamento,

comprimento total dos cabos do circuito e fadiga do operador

Estes quatro ítens atuam de maneira antagônica. Enquanto que para os três primeiros seria ideal o cabo com o maior diâmetro possível, (menor chance de superaquecimento para os dois primeiros e menor perda de corrente para o terceiro) no último ítem é exatamente o oposto, pois ocorre aqui o mesmo que com os porta- eletrodos, um cabo resistente a maiores valores de passagem de corrente é consequentemente mais robusto e por sua vez mais pesado causando com isto maior fadiga ao soldador.

Para os cabos confeccionados em cobre, a TABELA - DIÂMETROS RECOMENDADOS DE CABOS PARA SOLDAGEM, à seguir, indica os diâmetros recomendados em função da corrente, fator de trabalho e, principalmente, comprimento do cabo.

TABELA - DIÂMETROS RECOMENDADOS DE CABOS PARA SOLDAGEM

Corrente de soldagem

Ciclo de trabalho

Diâmetro do cabo (mm) em função de seu comprimento (m)

(A) (%) 0-15 15-30 30-46 46-61 61-76

100 20 4 5 6 6.5 7.5

180 20-30 5 5 6 6.5 7.5

200 60 6.5 6.5 6.5 7.5 8

200 50 6 6 6.5 7.5 8

250 30 6 6 6.5 7.5 8

300 60 8 8 8 9 10

400 60 9 9 9 10 12

500 60 9 9 9 10 12

600 60 9 9 9 12 2 X 10

 

CONSUMIVEIS

Os eletrodos revestidos são constituídos de uma alma metálica rodeada de um revestimento composto de matérias orgânicas e/ou minerais, de dosagens bem definidas.

O material da alma metálica depende do material a ser soldado, podendo ser da mesma natureza ou não do metal de base, uma vez que há a possibilidade de se utilizar revestimentos que complementem a composição química da alma.

Para os materiais mais comumente soldados, os tipos de almas utilizados são os que aparecem na Tabela MATERIAIS DA ALMA DOS REVESTIMENTOS.

TABELA - MATERIAIS DA ALMA DOS REVESTIMENTOS

MATERIAL A SOLDAR

MATERIAL DA ALMA

Aço doce e baixa liga

Aço efervescente (C < 0,10 %)

Aços inoxidáveis Aço efervescente ou aço inoxidável

Ferros fundidosNíquel puro, liga Fe-Ni, Ferro fundido, aço, bronze, etc.

Os revestimentos por sua vez são muito mais complexos em sua composição química, pois como eles tem diversas funções, estas são conseguidas com a mistura dos diversos elementos adicionados. Iniciaremos estudando as funções dos revestimentos, para em seguida estudar os tipos e elementos químicos utilizados para atingi-las.

FUNÇÕES DOS REVESTIMENTOS

Os revestimentos apresentam diversas funções, que podem ser classificadas nos seguintes grupos:

FUNÇÃO ELÉTRICA

Como já dito, em trabalhos com corrente alternada, utilizando-se um eletrodo sem revestimento e sem nenhum outro tipo de proteção, é impossível estabelecer um arco elétrico. Porém, graças à ação ionizante dos silicatos contidos no revestimento, a passagem da corrente alternada é consideravelmente facilitada entre o eletrodo e a peça à soldar.

Assim, a presença do revestimento no eletrodo permitirá:

A utilização de tensões em vazio baixas, mesmo em trabalhos com corrente alternada (40 a 80 V), possibilitando assim uma redução

do consumo de energia no primário e um considerável aumento da segurança do soldador e,

A continuidade e conseqüentemente a estabilidade do arco.

FUNÇÃO METALÚRGICA

O revestimento ao fundir cria uma "cratera" e uma atmosfera gasosa que protegem a fusão da alma contra o Oxigênio e Nitrogênio do ar. Ele depositará "escória" que é mais leve que o metal fundido e que protegerá o banho de fusão não somente contra a oxidação e nitretação, mas também contra um resfriamento rápido. A escória constitui um isolante térmico que terá as seguintes funções:

Permitir a liberação dos gases retidos no interior do metal depositado, evitando com isto a formação de poros, e,

Minimizar o endurecimento do material depositado por têmpera, têmpera esta conseqüência de um rápido esfriamento.

FUNÇÃO MECÂNICA E OPERATÓRIA

Durante a fusão dos eletrodos ocorre em sua extremidade uma depressão que chamamos de cratera.

A profundidade desta cratera tem influência direta sobre a facilidade de utilização do eletrodo, sobre as dimensões das gotas e a viscosidade da escória.

Um eletrodo de boa qualidade deve apresentar a cratera mais profunda e as gotas mais finas.

Além disto, a cratera servirá também para guiar as gotas do metal fundido como pode ser visto na Figura - Influência da profundidade da cratera na utilização do eletrodo.

Figura - Influência da profundidade da cratera na utilização do eletrodo

TIPOS DE REVESTIMENTOS

O diâmetro indicado de um eletrodo corresponde sempre ao diâmetro da alma. Os diâmetros de mercado variam na faixa de 2 a 6 mm, embora existam eletrodos especiais com dimensões diferentes destas.

Conforme a espessura do revestimento, pode-se classificar os eletrodos nos seguintes tipos.

Peculiar ou fino: revestimento é o menos comum de todos. Tem a espessura menor do que 10% do diâmetro da alma, e por isto, é o que requer a menor intensidade de corrente para ser fundido. Este eletrodo não apresenta a formação de cratera. Por cratera pode-se entender a medida indicada na cota da Figura - Influência da profundidade da cratera na utilização do eletrodo.

Semi-espesso: Eletrodos em que a faixa de espessura do revestimento encontra-se entre 10 a 20% do diâmetro da alma. Sua fusão requer um valor de corrente ligeiramente superior ao tipo anterior. A cratera formada por este eletrodo é a menor de todos os tipos.

Espesso: Eletrodos em que a faixa de espessura do revestimento encontra-se entre 20 a 40% do diâmetro da alma. Sua fusão requer um valor de corrente ainda maior, e a cratera formada pode ser considerada como média

Muito Espesso: Esta classificação engloba os revestimentos em que a faixa de espessura do revestimento seja maior que 40% do diâmetro da alma. Requer as maiores intensidades de corrente para ser fundido e apresenta uma cratera que podemos considerar como profunda.

A intensidade de corrente necessária para a fusão dos eletrodos variará conforme uma série de fatores que veremos adiante, porém tomando por base apenas esta classificação dos tipos de revestimento, é possível estabelecer regras práticas que indicarão a corrente adequada para o trabalho, uma vez que para todos eletrodos, existem os limites máximos e mínimos de corrente. Por valor máximo pode-se definir um valor a partir do qual o eletrodo crepita dificultando a operação de soldagem e ocorre a danificação do revestimento (queima antes de sua efetiva utilização), e por limite mínimo um valor em que o arco fique muito difícil de se estabelecer.

Para os eletrodos de revestimento muito espesso pode-se considerar a fórmula apresentada a seguir:

I = (40 a 60) * (d-1)

onde:

I = Intensidade de corrente necessária para a soldagem do eletrodo.d = Diâmetro da alma do eletrodo.

Tomando como base um eletrodo com o diâmetro de 4 mm, as intensidades de corrente recomendadas de acordo com o tipo de revestimento, seriam as seguintes:

VALORES DE REFERÊNCIA PARA ELETRODOS DE 4mm.

TIPO DO REVESTIMENTO

INTENSIDADE DE CORRENTE

Fino 130 A

Semi espesso 150 A

Espesso 170 A

Muito espesso 200 a 220 A

É importante destacar que tanto a regra como a tabela apresentada, não são válidas para eletrodos que contenham elevado teor de pó de Ferro no revestimento, pois estes necessitarão de maiores valor de intensidade de corrente.

Além da classificação por dimensões, os revestimentos podem ainda ser classificados em relação a sua composição química do seu revestimento.

Na composição química do revestimento de um eletrodo, são utilizados diversos componentes químicos com diferentes funções como pode ser visto na tabela 3.

TABELA ELEMENTOS ADICIONADOS NO REVESTIMENTO

FUNÇÕES BUSCADAS ELEMENTOS ADICIONADOS

Formadores de gás Celulose, dolomita, CaCo3, etc.

Formadores de escória e materiais fundentes

Argila, talco, TiO2, CaCo3, SiO2, Fe-Mn, FeO, feldspato, asbestos, etc.

Estabilizadores de arco TiO2, ilmenita, silicatos de Na e K, etc.

Desoxidantes Fe-Si, Fe-Mn, Fe-Cr, etc.

Elementos de liga Fe-Ni, Fe-Mn, Fe-Cr, etc.

Nesta classificação, o elemento que se encontra em maior teor no revestimento é aquele que será utilizado como base. Assim também será possível separar os eletrodos em função de sua composição química. Esta classificação é a mais importante, pois é a que servirá de base para as normas internacionais.

Os grupos de revestimentos segundo esta classificação são apresentados a seguir:

Revestimento Oxidante : Este revestimento é constituído principalmente de óxido de Ferro e Manganês. Produz uma escória oxidante, abundante e de fácil destacabilidade. Este eletrodo pode ser utilizado nas correntes contínuo ou alternado, e apresentam uma baixa penetração. O metal depositado possui baixos teores de Carbono e Manganês e, embora os aspectos das soldagens produzidos em geral sejam muito bons, não é o eletrodo adequado para aplicações de elevado risco. Atualmente, a utilização desta forma de revestimento está em decréscimo.

Revestimento Ácido: Este revestimento é constituído principalmente de óxido de Ferro, Manganês e sílica. Produz uma escória ácida, abundante e porosa e também de fácil remoção. Este eletrodo pode ser utilizado nos dois tipos de corrente, apresenta penetração média e alta taxa de fusão, causando por um lado uma poça de fusão volumosa, e em conseqüência disto a limitação da aplicação as posições plana e filete horizontal. As propriedades da solda são consideradas boas para diversas aplicações, embora sua resistência à formação de trincas de solidificação seja baixa. Apresentam também uma muito boa aparência do cordão.

Revestimento Rutílico : Este revestimento contém grandes quantidades de rutilo (TiO2 - óxido de Titânio), e produz uma escória abundante, densa e de fácil destacabilidade. Estes eletrodos caracterizam-se por serem de fácil manipulação, e por poderem ser utilizados em qualquer posição, exceto nos casos em

que contenham um grande teor de pó de Ferro. Utilizados em corrente contínua ou alternada produzirão um cordão de bom aspecto, porém com penetração média ou baixa. A resistência à fissuração a quente é relativamente baixa, e estes eletrodos são considerados de grande versatilidade e de uso geral.

Revestimento Básico: Este revestimento contém grandes quantidades de carbonatos (de Cálcio ou outro material) e fluorita. Estes componentes são os responsáveis pela geração de escória com características básicas que, em adição com o dióxido de Carbono gerado pela decomposição do carbonato, protege a solda do contato com a atmosfera. Esta escória exerce uma ação benéfica sobre a solda dessulfurando-a e reduzindo o risco de trincas de solidificação. Este revestimento desde que armazenado e manuseado corretamente, produzirá soldas com baixos teores de hidrogênio minimizando com isto os problemas de fissuração e fragilização induzidos por este elemento. A penetração é média e o cordão apresenta boas propriedades mecânicas, particularmente em relação a tenacidade. Os eletrodos com este revestimento são indicados para aplicações de alta responsabilidade, para soldagens de grandes espessuras e de elevado grau de travamento. Para além disto, é recomendado para soldagem de aços de pior soldabilidade como por exemplo os aços de alto teor de Carbono e/ou Enxofre ou aços de composição química desconhecida.Por outro lado, este é o revestimento mais higroscópico de todos. Isto requererá cuidados especiais com o armazenamento e manuseio.

Revestimento Celulósico: Este revestimento contém grandes quantidades de material orgânico (como por exemplo celulose), cuja decomposição pelo arco gera grandes quantidades de gases que protegem o metal líquido. A quantidade de escória produzida é pequena, o arco é muito violento causando grande volume de respingos e alta penetração, quando comparado a outros tipos de revestimentos.O aspecto do cordão produzido pelos eletrodos com este tipo de revestimento não é dos melhores, apresentando escamas irregulares. As características mecânicas da solda são consideradas boas, com exceção da possibilidade de fragilização pelo Hidrogênio. Estes eletrodos são particularmente recomendados para soldagens fora da posição plana, tendo grande aplicação na soldagem circunferencial de tubulações e na execução de passes de raiz em geral.Devidas sua elevada penetração e grandes perdas por respingos, não são recomendados para o enchimento de chanfros.

Nos casos das soldagens de aços, podemos ainda ter os tipos acima com adição de outros elementos de liga que teriam funções especiais durante a deposição. O caso mais comum destes é a adição de pó de

Ferro. Durante a soldagem, o pó de Ferro é fundido e incorporado à poça de fusão, causando as seguintes consequências:

melhora o aproveitamento da energia do arco. aumenta a estabilização do arco (pelo menos em adições de até

50% em peso no revestimento). torna o revestimento mais resistente ao calor, o que permite a

utilização de correntes de soldagem com valores mais elevados. aumenta a taxa de deposição do eletrodo.

Porém, como ocorre em diversas outras coisas, a adição de pó de Ferro no revestimento causará também alguns pontos desfavoráveis que são os seguintes:

aumento da poça de fusão aumento do grau de dificuldade de controlar a poça de fusão,

dificultando ou mesmo impossibilitando a soldagem fora da posição plana.

Vistas então as diferentes formas como os eletrodos podem ser classificados quanto ao seu revestimento, são apresentadas à seguir as especificações mais utilizadas para identifica-los.

ESPECIFICAÇÕES AWS PARA ELETRODOS REVESTIDOS

A AWS - American Welding Society (Sociedade Americana de Soldagem - o equivalente à nossa Associação Brasileira de Soldagem) criou um padrão para a identificação dos eletrodos revestidos que é aceito, ou pelo menos conhecido, em quase todo o mundo. Devido a simplicidade, e talvez o pioneirismo, esta é a especificação mais utilizada no mundo atualmente para identificar eletrodos revestidos.

Estas especificações são numeradas de acordo com o material que se pretende classificar, conforme a TABELA ESPECIFICAÇÕES AWS PARA ELETRODOS REVESTIDO.

TABELA ESPECIFICAÇÕES AWS PARA ELETRODOS REVESTIDOS

REF. AWS

Eletrodos para:

A 5.1 Aços ao Carbono

A 5.3 Alumínio e suas ligas

A 5.4 Aços inoxidáveis

A 5.5 Aços baixa liga

A 5.6 Cobre e suas ligas

A 5.11 Níquel e suas ligas

A 5.13 Revestimento (alma sólida)

A 5.15 Ferros fundidos

A 5.21revestimento (alma tubular com carbonetos de Tungstênio)

Entre estas especificações as mais populares são as utilizadas para aço Carbono (AWS A 5.1), as utilizadas para aços de baixa liga (AWS A 5.5), e as utilizadas para aços inoxidáveis (AWS A 5.4).

A primeira (AWS A 5.1), tem uma forma simples de ser interpretada que pode ser vista na figura 2 a seguir. A especificação para aços de baixa liga (AWS A 5.5) é muito semelhante a anterior, utiliza exatamente a mesma base e adiciona no fim um hífen e alguns dígitos (entre um e três podendo ser letras e números ou somente letras) que indicarão a presença e quantidade do elemento de liga adicionado no revestimento do eletrodo. Na tabela 5 são apresentados os significados dos sufixos desta norma.

 

Figura - Norma AWS A 5.1

TABELA SIGNIFICADO DOS SUFIXOS DA ESPECIFICAÇÃO AWS A 5.5

B2L - idem ao B2 c/ C máx. de 0,05%

Erro! Indicador não definido. A1- 0,5% Mo

B4 - 2% Cr e 0,5% Mo

C3 - 1,0% Ni, 0,35% Mo e 0,15% Cr

B1 - 0,5% Cr e 0,5% Mo

B4L - 2% Cr e 0,5% Mo c/ C max. de 0,05%

D1 - 1,5% Mn e 0,35% Mo

B2 - 1,25% Cr e 0,50% Mo

B5 - 0,5% Cr e 1,0% Mo

D2 - 1,75% Mn e 0,35% Mo

B2L - ídem ao B2 c/ C2 máx de 0,005%

C1 - 2,5% NiG - min. de 0,5% Ni ou 0,3 Cr ou 0,2% Mo ou 0,1% V ou 1,0% Mn

B3 - 2,25% Cr e 1% Mo

C2 - 3,5% Ni M - especif. militar USA

Finalizando, a interpretação da especificação de eletrodos para aços inoxidáveis (AWS A 5.4), pode ser vista na Figura - Norma AWS A 5.4.

Figura - Norma AWS A 5.4.

Uma vez vista a forma como é feita a identificação conforme a norma mais usual, são a seguir apresentados e comentados alguns eletrodos classificados conforme especificação AWS A 5.1.

CARACTERÍSTICAS DOS PRINCIPAIS ELETRODOS PARA AÇO CARBONO

E 6010 (Na)E 6011 (K)

Grande penetração, solda em todas as posições, facilidade a produzir transferência metálica por spray (desde que se utilize valores de corrente adequados), escória de pequeno volume e aspecto vítreo, boas propriedades mecânicas, alto teor de umidade: E 6010 =>3 a 5% ; E 6011 => 2 a 4%, principal constituinte: celulose.

E 6012E 6013

Média penetração, escória viscosa e densa, o E 6012 pode ser utilizado em correntes relativamente altas já que seu revestimento possui pequenas proporções de celulose e uma grande proporção de materiais refratários, o E 6013 possui mais K que torna o arco mais estável.

E 6020

Média a profunda penetração, transferência por spray, escória espessa e de fácil remoção, revestimento ricas em óxido de Ferro e Manganês, altas taxas de deposição e poça de fusão com metal muito fluido, o que obrigará operar nas posições plana ou filete horizontal.

E 7016

Possui pouco ou nenhum elemento gerador de hidrogênio no arco (celulose, asbestos), são cozidos em temperaturas entre 500 a 600° C para minimizar a retenção de água pelo revestimento, por isto, são recomendados para a soldagem de aços susceptíveis à trinca a frio.

Eletrodos com pó de Ferro: E 7014, E 7018, E 7024, E 7027, E 7028, etc.

Elevadas taxas de deposição, trabalha com elevados valores de corrente, quando o teor de pó de Ferro ultrapassa os 40% a soldagem só é recomendada na posição plana, revestimento espesso => melhor proteção e técnica de soldagem por arraste.

Algumas das aplicações em que podem ser utilizados estes eletrodos são apresentadas na tabela.

TABELA DESEMPENHO DE ALGUNS ELETRODOS EM DIFERENTES APLICAÇÕES

Aplicações601

0601

1601

3701

6701

8702

4

Aço com Enxofre alto ou sem analise química

na na 3 10 9 5

Alta ductilidade 6 7 5 10 10 5

Alta penetração 10 9 5 7 7 4

Alta resistência ao impacto 8 8 5 10 10 9

Alta taxa deposição 4 4 5 4 6 10

Espessura fina, probabilidade de distorção

5 7 9 2 2 7

Espessura grossa, alta restrição 8 8 8 10 9 7

Facilidade remoção de escória 9 8 8 4 7 9

Filete 1G/2G alta produtividade 2 3 7 5 9 10

Filete todas posições 10 9 7 8 6 na

Pouca perda por respingos 1 2 7 6 8 9

Topo posição plana e < 6.0 mm 4 5 8 7 9 9

Topo todas pos. e < 6.0 mm 10 9 8 7 6 na

Os valores estão correspondidos entre 10 (aplicação fortemente indicada) a 1 (aplicação não recomendada). A sigla "na" significa "não aplicável".

MANUTENÇÃO E CUIDADOS COM OS ELETRODOS

Caso não sejam tomados os adequados cuidados no armazenamento e manuseio, os eletrodos revestidos podem se danificar. Parte ou todo o revestimento pode se danificar, principalmente nos casos de dobra ou choque do eletrodo. Sempre que se observar qualquer alteração no estado do eletrodo, este não deve ser utilizado em operações de responsabilidade.

A umidade em excesso no revestimento dos eletrodos (principalmente os básicos), é de uma forma geral, prejudicial a soldagem. Ela pode levar a instabilidade do arco, formação de respingos e porosidades principalmente no início do cordão e a fragilização e fissuração pelo Hidrogênio.

O nível de umidade pode ser medido em laboratórios conforme estipulado na norma AWS A5.5-81. Pode também ser estimado praticamente, quando o teor de umidade for suficientemente alto, por duas diferentes maneiras:

Verificação do comportamento do eletrodo durante a soldagem. Os eletrodos úmidos, em geral, geram um som explosivo e, quando a umidade for excessiva, haverá, no início da soldagem, desprendimento de vapor d'água do eletrodo. Além disto, ocorrendo a interrupção da soldagem com um eletrodo úmido, o revestimento tende a trincar longitudinalmente.

Verificação do som produzido pelo choque de dois ou mais eletrodos. Dois eletrodos úmidos ao se tocarem geraram um som mais abafado e grave do que eletrodos secos, que por sua vez produzem um som mais agudo e metálico.

Devido aos citados problemas causados pela umidade, os eletrodos devem de preferência ser adquiridos em embalagens hermeticamente

fechadas e armazenados em ambientes controlados, de modo a serem evitados danos e contatos com a umidade do ar. Por ambientes controlados, entende-se ambientes com umidade relativa do ar menor do que 50%. As embalagens dos eletrodos são consideradas totalmente estanques enquanto fechadas. Após abertas, perdem a capacidade de executar uma adequada armazenagem, e os eletrodos devem ser mantidos em estufas.

 

Com a globalização da economia, abrindo as portas do pais a importação, a indústria brasileira se depara com a concorrência de produtos produzidos em outros países com qualidade melhor e custos menores, induzindo as empresas nacionais a buscarem soluções que agilizem seus processos produtivos, melhorando a qualidade e baixando os custos. Dentro dessa filosofia de trabalho, esta inserido o treinamento dos recursos humanos, no intuito de dotar o homem de informações tecnológicas e de sistemas de garantia da qualidade que promova um sinergismo dentro da empresa melhorando a qualidade do produto.

Dentro dessa temática, os processos de soldagem tem grande participação, haja visto que em quase todos processos produtivos a soldagem tem papel relevante tomando-se como exemplo a indústria automobilística, onde tempos atrás a soldagem era executada quase que manualmente. Hoje essa soldagem e feita por robôs.

Mesmo nos processos de soldagem não automatizados, uma normalização e necessária no intuito de assegurar qualidade ao produto.

Dentro dessa nova premissa, os profissionais envolvidos na área de soldagem, tem um papel preponderante a desempenhar. Haja visto que acordamos recentemente para os nossos problemas, tanto estruturais como de ordem tecnológica.

Para os profissionais da área de soldagem o conceito de soldabilidade e de extrema importância já que a soldabilidade pode ser conceituada conforme a Tabela Conceito de Soldabilidade.

TABELA CONCEITO DE SOLDABILIDADE

Soldabilidade

CondiçõesTecnologias especificas

Construtiva Projeto: Forma, Dimensão Concepção

mecânica do conjunto soldado

OperatóriaEquipamentos, mão de obra, tecnologia operacional

Fabricação e montagem

MetalúrgicaAnalise química, espessura, ciclo térmico, transformações metalúrgicas, aplicações especificas

Metalurgia das ligas

Baseando-se nesse enfoque de soldagem, podemos fazer projeção das atividade e os caminhos a percorrer para equalizar um sistema a implantar que garanta o conceito de qualidade e produtividade.

14- Soldagem por fusão a gás 

 A soldagem a gás é normalmente aplicada aos aços carbono, não-

ferrosos e ferros fundidos.

Nas indústrias petroquímicas, é ai amplamente utilizada na soldagem

de tubos de pequenos diâmetros e espessura, e na soldagem de

revestimentos resistentes a abrasão. Pode também ser utilizada na

soldagem de outros materiais, variando-se a técnica, pré-aquecimento,

tratamentos térmicos e uso de fluxos.

A soldagem por fusão a gás, também chamada autógena, processa-se

mediante a fusão do material, através do auxílio de uma chama

constituída de gás e oxigênio de elevada temperatura (fig. 3.1).

Os gases combustíveis, por exemplo, hidrogênio, propano e acetileno,

são aplicados na soldagem. O acetileno é empregado, principalmente,

por se obter um bom rendimento e elevadas temperaturas.

O acetileno (C2H2) é um hidrocarboneto que contém, em peso, uma

porcentagem maior de carbono que qua1quer outro gás hidrocarboneto

combustível. É incolor e menos denso que o ar. Quando gasoso, é

instável, se sua temperatura excede 780°C ou sua pressão

monométrica sobe acima de 20N/ cm2. Uma decomposição explosiva

pode ocorrer mesmo sem a presença do oxigênio. O acetileno deve ser

manuseado cuidadosamente.

O acetileno no tocante às suas propriedades, é superior aos demais

gases e oferece uma série de vantagens em comparação com o

propano e hidrogênio.O acetileno é obtido através da ação da água em

combinação com o carboneto de cálcio.

  14.1 - Algumas vantagens deste processo 

Custo relativamente baixo.

A altamente portátil e de fácil transporte.

Soldagem possível em todas as posições.

   Equipamento versátil, pois pode ser utilizados em operações de

brasamento, corte a chama e fonte de calor para preaquecimento.

.  Pode ser utilizado para soldar peças de espessuras finas e médias.A

principal desvantagem do processo é o grau elevado de habilidade

requerida do soldador, uma vez que ele deve controlar a temperatura,

posição e direção da chama, além de manipular o metal de adição.

  14.2 - Equipamentos 

Garrafas de acetileno

 

O acetileno é fornecido em garrafas de aço (fig. 3.2), com uma

capacidade de 40L, a qual é preenchida internamente por uma massa

porosa de 16L de acetona. Ele é solubilizado na acetona pois

normalmente o acetileno puro só pode ser comprimido até 1,5 bar sem

que ocorra prob1emas, o que significa baixo conteúdo. O acetileno

solbilizado na acetona pode ser comprimido sem problemas a 15bar,

ocorrendo assim 6000L de gás acetileno por garrafa O consumo de

acetileno não deve ser superior a 1000L/h. 

As garrafas, cuja cor é vermelha, devem ficar na posição vertical e

nunca exposta ao sol.

O acetileno combinado com o ar em torno de 2 a 82% torna-se

inflamável e explosivo.

 

Garrafa de Oxigênio  

Possui um conteúdo de 40L, numa pressão de 150bar, e uma

quantidade de 6000L de gás.

Não deve ter graxa ou óleo nas válvulas, pois provoca combustão.Não

deve ser utilizados mais de 1200 a 1500L,/h, por curto espaço de

tempo. .

A garrafa de oxigênio é de cor azul.

 

Maçarico de soldar

O maçarico de soldar (figs. 3.3, 3.4) composto de um dosador, onde o

oxigênio circula numa pressão de 2-5bar, provocando uma depressão

que arrasta o acetileno (O,4bar), formando a mistura. A mistura circula

até o bi co de maçarico, em condições para iniciar a chama.

 

O fluxo de mistura gasosa deverá sair do bico do maçarico, com uma

velocidade que depende da pressão necessária para soldar.

A velocidade do fluxo deve ser maior que a propagação da combustão

do gás empregado, para se evitar o retrocesso da chama.

  Condições de trabalho 

De acordo com o orifício, é possível graduar a pressão de trabalho a

qual estará em estreita relação com o metal-base (tabela 3.1).

 

Espessura do

material em mm

Número dobico

Pressãode

oxigênio em

atm aprox.

Pressão de

acetileno em bar

 Diâmetro

doorifício dobico em

mm

  Consumo de oxigênio em litros/horas

0,5-1 1 1 0,2 0,74 100

1-1,5 2 1 0,2 0,93 150

1,5-2 3 1,5 0,25 1,20 225

2-3 4 2 0,3 1,4 300

3-4 5 2,5 0,4 1,6 400

4-5 6 3 0,45 1,8 500

5-7 7 3 0,48 2,1 650

7-11 8 3,5 - 0,5 2,3 800

11-15 9 4 0,52 2,5 900   14.3 - Equipamentos auxiliares  Reguladores de pressão 

É acessório que permitem reduzir a elevada e variável pressão do

cilindro a uma pressão de trabalho adequada para a soldagem e

manter essa pressão constante durante o processo (fig. 3.5).

Tipos de pressões 

São três os tipos de pressões de trabalho do acetileno:

Alta pressão

Quando o acetileno trabalha na faixa de 3 a 5N/cm2.

Média pressão

Quando o acetileno trabalha na faixa de 1 a 3N/cm2.

Baixa pressão

Praticamente sem grande ap1icação na industria,ocorre quando o

acetileno é mantido a uma pressão comum, desconsiderando-se as

perdas das válvulas condutoras.

 

Manômetro de alta e baixa pressão 

O manômetro de alta pressão marca o conteúdo de gás contido no

ci1indro; o de baixa marca a pressão necessária ao trabalho, a qual é

regulada de acordo com o bico e o material base a ser usado (fig. 3.6).

 

 Válvula de segurança  

A válvula de segurança permite a sai da do gás em caso de

superpressão (fig. 3.7).

É um equipamento de grande importância no à segurança do operador

no posto de trabalho.

Soldagem oxiacetilênica   14.4 - Fase de combustão 

O oxigênio e o acetileno são retirados das garrafas. A mistura obtida

queima-se em duas fases.

A chama para soldar é ajustada ou regulada através do maçarico. Para

que se obtenha uma combustão completa, para uma parte de

acetileno, necessita-se de 2,5 partes de oxigênio. Para a regulagem da

chama de solda, misturam-se oxigênio e acetileno na proporção de 1:1.

A combustão nesta primeira fase é incompleta.

Os gases resultantes dessa combustão, monóxido de carbono e

hidrogênio, ainda são combustíveis; ao retirarem o oxigênio do ar,

completam a combustão, formando o período e caracterizando uma

segunda fase da combustão.

Essa eliminação de oxigênio do ar oferece uma peça de fusão limpa

(efeito redutor).

Como resíduos da combustão do CO e H2' combinados com o oxigênio,

resultam CO2 e H20.

 

 Equações da combustão

A figura 3.8 apresenta as diversas faixas de temperaturas nas diversas

regiões da chama.

Em função do gráfico, pode-se posicionar a chama, para se obter a

temperatura máxima que é de aproximadamente 3200°C.

 

Chama oxiacetilênica  

A quantidade de calor produz ido da chama depende da quantidade de

gás que é queimado.

A temperatura alcançada depende do combustível,da regulagem dos

gases e pela chama utilizado.

  Ignição e extinção da chama 

Deve-se observar a seguinte seqüência para acender o maçarico.

Primeiro, abre-se o oxigênio e, em segundo lugar, o gás acetileno. Para

se extinguir a chama, fecha-se primeiro o gás acetileno, em seguida, a

válvula de oxigênio.

  Regulagem de chama 

Entende-se por regulagem da chama a variação da proporção entre os

gases. Para cada proporção entre os gases, obtém-se também uma

variação do tipo de chama e com isso uma respectiva variação da sua

temperatura.

  Tipos de chamas 

As características da chama oxiacetilênica variam com relação à

mistura de oxigênio e acetileno, conforme as figuras 3.9, 3.10 e 3.11.

Segundo essa relação, as chamas podem ser carburizante, neutra e

oxidante. 

Chama carburizante

 

Tem a tendência de provocar a carbonetação do metal em fusão,

devido ao excesso de acetileno (fig. 3.9). Possui pouca utilização;

geralmente é usada em alumínio e ferro fundido maleável.

Possui acetileno em excesso, em relação ao oxigênio.

Chama neutra

 

É obtida através da relação 1: 1 entre oxigênio e acetileno.Possui um

cone interno bem definido,de um branco intenso. É empregada

amplamente para soldar e aquecer. Em função de sua neutralidade,

ocorre uma atmosfera de proteção da solda. Possui uma grande

aplicação nos materiais ferrosos em geral (fig. 3.10).

 

 

Chama oxidante

É obtida através de um excesso de oxigênio em relação ao acetileno.

Tem a temperatura mais elevada das chamas. Na soldagem dos aços,

provoca a descarbonetação ou a oxidação do metal fundido. É utilizada

no processo de oxicorte e também da soldagem de latões e 1igas de

cobre (fi g. 3.11).

 

Propagação da chama e o retrocesso

  A chama possui uma velocidade de propagação, que é contra balanceada pela velocidade de saída do gás pelo bico do maçarico (fig. 3.12). No instante em que a velocidade de sai da dos gases for menor que a de deflagração da chama, rompe-se o equilíbrio das velocidades e ocorre o retrocesso da chama que, eventualmente, pode ser acompanhado por uma onda explosiva.

Esse retrocesso de chama prossegue para o interior do maçarico até o ponto em que as velocidades se igualarem novamente(fig. 3.13).

A chama continua na câmara de mistura de forma invisível e causa um

barulho estridente. Ela pode ainda prosseguir queimando-se na

mangueira de acetileno e até, em alguns casos, atingir a garrafa de

gás.

 

Ao ocorrer um retrocesso, deve-se, em primeiro lugar, fechar a válvula

de acetileno, posteriormente, o oxigênio e, em seguida, resfriar o

maçarico, mergulhando-o em água.

    Válvula de segurança 

Toda a instalação de solda oxiacetilênica deve possuir válvulas de

segurança contra retrocesso, as quais são colocadas na mangueira do

acetileno (fig. 3.14).

  

Propriedades dos gases combustíveis

 

Na soldagem a gás, os combustíveis mais empregados são o acetileno,

o propano e o metano, porém, em função de suas características e

propriedades, faz-se necessário o conhecimento das variáveis descritas

na tabela 3.2, que apresenta uma comparação entre os gases

combustíveis.

Em posse de tais conhecimentos, Pode-se melhor otimizar a utilização

dos gases em função do tipo de trabalho a executar.   

14.5 - Métodos de soldagem  

A qualidade de uma solda depende do modo como são conduzidos o

maçarico e a vareta.

Para conduzi-los, é necessário que se observem as seguintes diretrizes:

O maçarico deve se manter firme e inclinado com o ângulo o mais

correto possível; a região da chama de maior temperatura deve ser

dirigida à peça, para que se obtenha uma fusão uniforme das partes ou

região da solda.

O movimento do maçarico deve ocorrer quando a região da solda for

maior que a zona de calor. Tais procedimentos se empregam tanto

para solda à esquerda, como solda à direita.

  Soldagem à esquerda  

Deve ser empregada para se soldarem chapas finas de até 3mm de

espessura, sendo muito aplicada na soldagem de metais não-ferrosos

(Al.Cu) e tubos de até 2, 5mm de espessura. O percurso da solda segue

da direita para a esquerda, na direção da chama de solda (fig. 3.15).

Em função disso, o material se encontra pré-aquecido. É um processo

1ento que consome muito gás, porém produz soldas de bom aspecto e

é de fácil execução.

A chama de solda deve se movimentar através de um movimento

pendular imposto ao maçarico.

 

 Soldagem à direita 

Empregas para se soldarem chapas com mais de 3mm de espessura. O

maçarico deve ser mantido sem movimento e conduzido contra o fluxo

do material fundido, ao mesmo tempo em que se emprega um

movimento circular na vareta. Possui as vantagens de se poder

observar a peça de fusão, evitando-se, assim,a existência

de regiões frias. Mediante a manutenção da inclinação, emprega-se

menor quantidade de material (fig. 3.16).

É um processo rápido e econômico. Obtém-se uma maior velocidade de

soldagem, diminuindo-se as tensões de

contração.Com uma adequada pressão da chama, inclinação do maçarico e movimento da vareta, obtém-se um bom cordão de solda.

Descontinuidades no oxiacetilênica

 

Processo 

As descontinuidades encontradas na soldagem a gás são porosidade,

inclusão de escória, falta de fusão,falta de penetração, mordeduras,

sobreposição e várias formas de trincas. Convém lembrar que o uso de

uma técnica adequada pode eliminar mui tos desses problemas.

   Falta de fusão (fig. 3.17-1)

Geralmente se localiza na margem da solda. Freqüentemente ocorre

quando se utiliza indevidamente a chama oxidante. Pode ocorrer

também com a utilização da chama apropriada, se manipulada de

forma errada.

  Inclusões de escória (fig. 3.17-2)

Ocorre normalmente com a chama oxidante, às vezes com a chama normal. A manipulação inadequada do metal de adição também pode provocar inclusões de escória.

 

Porosidades (fig. 3.18-3) 

No caso de uniformemente espalhada, revela uma técnica de soldagem

imperfeita.

  Mordeduras e sobreposições (fig. 3. 17 -.4) 

São falhas inerentes da qualificação deficiente do soldador.

  Trincas (fig. 3.18-5) 

Na soldagem a gás, ocorrem as trincas devido à fissuração a quente. As

possibilidades de fissuração a frio ou pelo hidrogênio são evitadas

através de um aquecimento e resfriamento lentos, os quais permitem a

difusão do hidrogênio.  Tipos e funções dos consumíveis 

Chama-se de consumíveis, na soldagem, todos os materiais

empregados na deposição ou proteção da solda, tais como eletrodos,

varetas, gases e fluxos.

A seleção dos consumíveis depende de vários fatores, entre os quais se

destacam os seguintes: energia de soldagem, geometria da junta,

espessura do cordão de solda a ser depositado, posição de soldagem,

habilidade do soldador, grau de proteção pretendido na soldagem.

  Metal de adição (varetas) 

O metal de adição para a soldagem a gás é da classificação RG

(vareta,gás), sem nenhuma exigência química específica. Um fluxo de

soldagem é também requerido com alguns metais, a fim de se manter

a 1impeza do metal de base na área de solda e para facilitar a remoção

de películas de oxido na superfície.

Vareta de soldagem com variadas composições químicas são

disponíveis Para a soldagem de muitos metais ferrosos e não-ferrosos.

A vareta normalmente deve ser selecionada e especificada de modo a

se conseguirem as propriedades físicas e mecânicas desejadas na

soldagem.

As varetas são classificadas nas especificações AWS, com base em sua

resistência mecânica.

As varetas de soldagem são especificadas também pela DIN 8554, e

devem possuir as mesmas propriedades do metal-base.

Maiores detalhes técnicos são encontrados nas unidades específicas

sobre eletrodos.