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SSoollddaaggeemm
MecânicaFunileiro de Montagem Automotiva
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PresidênciaEvelyn Berg Ioschpe
Coordenação do Programa FORMAREBeth Callia
Supervisão PedagógicaAlfredo Vrubel
AutoriaAldo Santos Pereira
Revisão de textoVrubel
Produção gráficaMD Comunicação TotalR. Heitor Penteado, 103
05437-000 São Paulo SP
EditoraçãoLASER PRESS
Av. Goethe, 71/80690430-100 Porto Alegre, RS
ApoioMEC- Ministério da Educação
PROEP-Programa de Expansão daEducação Profissional
RealizaçãoPrograma FORMAREAl. Tietê, 618 casa 1
01417-20 São Paulo SP www.fiochpe.org.br
Ficha Catalográfica
Hoje, a educação não é definida apenas na perspectiva dos seus efeitos sobre o crescimento econômico, mas sob
um ponto de vista mais amplo: a do desenvolvimento humano.
Cabe à educação, portanto, o propósito de fazer com que todos, sem exceção, possam despertar e realçar seus
talentos e potencialidades, facilitando, a cada um, os meios para compreender o outro na sua especificidade, e
compreender o mundo desde o cotidiano mais próximo até o contemporâneo, universal.
A combinação da escolaridade formal com outras condições de aprendizagens externas à escola garante aos
jovens o acesso às várias dimensões da educação: ética e cultural, científica e tecnológica, econômica e social.
Ainda mais, as exigências de qualificação tendem a valorizar a competência pessoal mais do que a habilitação
profissional propriamente dita.
A proposta Formare concilia diferentes pontos de vista: do homem de fábrica que defende, como preparação para
o trabalho, maior habilitação técnica, pois essa é a exigência do seu cotidiano; do homem de recursos humanos
que prioriza a multifuncionalidade por ser a melhor solução para o momento; do homem de direção que ressalta
a necessidade do domínio das tecnologias, pois sabe que é a tendência inevitável do futuro.
A metodologia Formare está embasada em uma visão de educação tecnológica abrangente, em que o aluno é
estimulado a ir além dos aspectos técnicos de um ofício, passando a estudar o contexto histórico do desenvolvimento
humano, a evolução das diversas técnicas, seus usos possíveis e as conseqüências que provocam no meio ambiente
e no comportamento da sociedade em geral.
Os cursos e materiais pedagógicos Formare são propostos a partir da identificação das carências e necessidades
do mercado de trabalho das regiões em que as escolas são implantadas. E são alinhados de acordo com o
Programa de Expansão da Educação Profissional do Ministério de Educação (PROEP/MEC), bem como os
princípios da educação tecnológica contemporânea.
Assim, ao integrar o pensar e o fazer, os cursos Formare ajudam a desenvolver competências para um bom
desempenho profissional: multifuncionalidade, flexibilidade, comunicabilidade, responsabilidade e criatividade.
Desta forma, o jovem aluno terá melhores condições de assumir uma postura pró-ativa em ambientes de trabalho
em constantes transformações.
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FFoorrmmaarree -- UUmmaa EEssccoollaa ppaarraa aa VViiddaaA alegria não chega apenas no encontro do achado
mas faz parte do processo de busca.E ensinar e aprender não podem dar - se fora da procura,
fora da boniteza e da alegria.
Paulo Freire
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Para proporcionar ao aluno Formare uma visão abrangente dos
processos de soldagem, especialmente aqueles mais utilizados na
funilaria automotiva, os conteúdos deste caderno foram divididos
em capítulos, com fundamentos teóricos, ilustrações, tabelas e
exemplos, visando a facilitar a compreensão dos temas tratados.
Exercícios resolvidos e outros propostos finalizam cada capítulo e
contribuem para aplicação dos conhecimentos tecnológicos em
diversas situações de produção.
A tecnologia de soldagem apresentada como foco a produção de
componentes ou produtos e não a sua manutenção. Assim, inicia-se
com o registro dos conceitos básicos de soldagem, sua classificação
e os principais aspectos relacionados à segurança, para que o aluno
possa perceber a abrangência, os cuidados e as diversas
possibilidades do processo de fabricação de produtos por
soldagem.
Os métodos de soldagem por resistência elétrica, denominados
ponto, costura, projeção, etc., estão agrupados, pois possuem
origem e conceituação bastante similares. O princípio básico desses
processos reside na passagem de corrente elétrica e pressão. No
que se refere à tecnologia, são mencionados os fundamentos, seus
tipos e aplicações, equipamentos de soldagem, funcionamento e
regulagem, bem como execução da soldagem e controle da qualidade.
Já o processo de soldagem a gás tem sua história iniciada com o
desenvolvimento da chama oxihídrica, em torno do ano de 1850,
seguida pelos estudos da oxiacetilênica, em 1895. O uso econômico
da combustão como fonte de calor para solda de metais somente
ocorreu a partir de 1893, quando iniciou, na Alemanha, a
fabricação em larga escala do oxigênio obtido a partir do ar
líquido. Apesar desse processo ter tido enorme importância
industrial no passado, hoje é pouco representativo entre as opções
disponíveis para a soldagem com alta produtividade. No que se
refere à tecnologia desse processo, abordaremos fundamentos, tipos
e aplicações; equipamentos de soldagem, funcionamento e
regulagem; execução e controle da qualidade na soldagem.
IInnttrroodduuççããoo
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Estudaremos também o processo de soldagem MIG/MAG. Os
primeiros trabalhos nesse sentido foram feitos com gás ativo em
peça de aço, no início de 1930. O processo era inviável e, somente
após a 2ª Guerra Mundial, foi possível implementá-lo - primeiro
para soldagem de magnésio e suas ligas e, em seguida, para os
outros metais, sempre com gás inerte. Algum tempo depois, o gás
CO2 foi introduzido no lugar do argônio, parcial ou totalmente, na
soldagem de aço carbono. Em relação à soldagem MIG/MAG,
apresentaremos fundamentos do processo, equipamentos, execução
e aplicações industriais.
Para os diversos processos de soldagem, foram previstos exercícios
para consolidar informações importantes ou orientar a seqüência de
procedimento em atividades práticas. Para os exercícios propostos,
é apresentado um gabarito ao final do caderno.
Com este material, o aluno Formare terá um conjunto de
informações seqüenciadas que lhe permitirão entender a soldagem
como processo de fabricação para que possa iniciar sua prática
aplicando a tecnologia mais adequada.
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1 CONCEITO E SIMBOLOGIA DE SOLDA 111.1 CONCEITO DE SOLDAGEM 121.2 SIMBOLOGIAS DE SOLDAGEM 16
2 SOLDAGEM A PONTO OU POR RESISTÊNCIA ELÉTRICA 232.1 FUNDAMENTOS DO PROCESSO, TIPOS E APLICAÇÕES DA SOLDAGEM POR
RESISTÊNCIA 242.2 EQUIPAMENTOS DE SOLDAGEM, FUNCIONAMENTO E REGULAGEM 27
3 SOLDAGEM A GÁS 353.1 FUNDAMENTOS DO PROCESSO, TIPOS E APLICAÇÕES DA SOLDAGEM A GÁS 363.2 EQUIPAMENTOS DE SOLDAGEM, FUNCIONAMENTO E REGULAGEM 393.3 EXECUÇÃO DA SOLDAGEM E
CONTROLE DA QUALIDADE NA SOLDAGEM A GÁS 39
4 SOLDAGEM MIG/MAG 474.1 FUNDAMENTOS DO PROCESSO MIG/MAG 484.2 EQUIPAMENTOS DE SOLDAGEM MIG/MAG 514.3 EXECUÇÃO DA SOLDAGEM 534.4 APLICAÇÕES INDUSTRIAIS 54
5 SOLDAGEM DE PLÁSTICOS 59
6 GABARITOS DOS EXERCÍCIOS PROPOSTOS 63
7 GLOSSÁRIO 67
8 BIBLIOGRAFIA 71
NOTA:Foi adotada a convenção (*) para marcar as palavras e termos que aparecem no Glossário,com sua conceituação ou exemplificação.
ÍÍnnddiiccee
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1CCoonncceeiittoo ee SSiimmbboollooggiiaa ddee SSoollddaa
1.1 Conceito de soldagem
1.2 Simbologia de soldagem
Área de Mecânica - SOLDAGEM
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1.1 CONCEITO DE SOLDAGEMOs métodos de união de metais podem ser divididos em duas
categorias:
1ª. – quando a união é obtida através de parafuso
ou rebite, aumentando o peso. Essa união não é
estanque (*) e seu processo de fabricação é
mais simples.
2ª - quando a união é obtida através da soldagem,
com redução do peso f inal. Trata-se de um
processo estanque, porém mais difícil de ser
fabricado.
Denomina-se soldagem o processo de união entre duas partes
metálicas, usando uma fonte de calor, com ou sem aplicação de
pressão(*). A solda é o resultado desse processo.
A definição de soldagem adotada pela Associação Americana de
Soldagem (American Welding Society - AWS), cujos padrões e
referências são muito utilizados no Brasil, é meramente operacional.
"Processo de união de materiais usado para obter a coalescência
(união) localizada de metais e não-metais, produzida por
aquecimento até uma temperatura adequada, com ou sem a
utilização de pressão e/ou material de adição"(*).
Os processos de soldagem são utilizados na fabricação de
estruturas metálicas(*), aviões, navios, locomotivas, veículos
ferroviários e rodoviários, pontes, prédios, oleodutos, gasodutos,
caldeiras(*) e vasos de pressão(*), plataformas marítimas, reatores
nucleares(*), utilidades domésticas etc.
Figura 1.1 – Tipo de união por parafuso
Figura 1.2 – Tipo de união por soldagem
1CCoonncceeiittoo ee SSiimmbboollooggiiaa ddee SSoollddaa
Os processos de soldagem devem preencher os seguintesrequisitos:
A figura 1.3 apresenta a classificação dos processos de soldagem
de acordo com a natureza da união, distinguindo entre soldagem no
estado sólido e por fusão.
Área de Mecânica - SOLDAGEM
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• gerar uma quantidade de calor capaz de unir dois materiais;
• evitar que o ar atmosférico contamine a região de soldagem
durante sua execução;
• proporcionar o controle metalúrgico(*) na soldagem;
alcançando as propriedades físicas, químicas ou mecânicas
desejadas.
Figura 1.3 - Classificação dos processos de soldagem a partir da natureza da união
Área de Mecânica - SOLDAGEM
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Principais aspectos a serem observados com relação àsegurança na soldagem:
GASES - utilizados para proteção e chama na soldagem, sãogeralmente estocados em alta pressão (200 bar*), a qual é reduzidapara trabalho (em torno de 2 bar). A liberação súbita dos mesmosé extremamente perigosa.
Os gases geralmente utilizados apresentam as seguintes
características:
• Acetileno - é mais leve que o ar, não é tóxico, mas apresenta
efeito anestésico em alta concentração, podendo matar por
asfixia(*). Forma uma mistura explosiva com ar, cerca de 2 a 82%.
• Oxigênio - sob alta pressão e em contato com óleo ou graxa
torna-se explosivo. Portanto, os equipamentos que contêm oxigênio
sob pressão não podem estar em contato com óleo e graxa.
• Gases Inertes e Oxidantes - os gases inertes(*)
geralmente utilizados são argônio e hélio, os quais não são
tóxicos, ou inflamáveis. O fato de causarem asfixia determina
que sejam tomadas precauções. O gás oxidante, dióxido de
carbono (CO2), não é quimicamente inerte e pode causar
intoxicação.
FUMOS E SUBSTÂNCIAS TÓXICAS - há uma séria
preocupação em todo o mundo com relação aos efeitos sobre a
saúde e o meio ambiente provocados pelos fumos e gases
produzidos pela soldagem. Os fumos resultantes das operações de
soldagem consistem de partículas ou gases. As partículas de fumos
com diâmetro médio entre 0,2 a 10 µm(*) podem se depositar nos
pulmões. Algumas partículas, como de zinco e cobre, podem causar
náuseas e irritação respiratória. Outros gases podem ser produzidos
através da dissociação(*) e/ou ionização(*) do ar pelo arco elétrico
ou chama.
CHOQUE ELÉTRICO - a circulação pelo corpo humano de
correntes tão baixas quanto 40 mA(*) pode causar contração dos
músculos do coração e pulmões, seguida por falha do primeiro
órgão e inabilidade para respirar. Todas as máquinas de solda
precisam ser muito bem isoladas(*) e somente pessoal treinado deve
realizar manutenção.
Área de Mecânica - SOLDAGEM
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RADIAÇÃO - o arco elétrico gera radiações(*) desde o ultravioleta,
através da luz visível, até o infravermelho. A radiação ultravioleta
queima a pele e causa danos aos olhos. Além da proteção do corpo,
o soldador somente deve olhar o arco através de uma máscara de
solda com filtro.
A seguir, são relacionados todos os equipamentos deproteção individual (EPI) utilizados na operação desoldagem:
• roupa de algodão puro• máscara de solda• óculos de proteção (brancos ou escuros)• avental de couro• mangas de couro• perneiras de couro• luvas de couro• mangotes de couro• botas de segurança
Para ser um bom profissional soldador/a, é necessáriopossuir as seguintes características:
• apresentar boas condições físicas (visão perfeita, não possuir defeitos graves nos braços);
• apresentar boa habilidade manual;• dispor de boa saúde;• ser caprichoso/a;• saber trabalhar em grupo;• ter conhecimento básico de segurança e higiene no trabalho;• saber ler e escrever, tendo conhecimentos básicos de
matemática e física;• ter realizado treinamento básico mínimo (o tempo desse
treinamento dependerá dos processos de soldagem e da qualidade na solda a serem exigidos).
Figura 1.4 - Soldador
Figura 1.5 - Tipos de luvas
Figura 1.6 - Tipos de aventais
Figura 1.7 - Proteção para os braçose/ou tórax
Figura 1.8 - Polaina e bota
Área de Mecânica - SOLDAGEM
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1.2 SIMBOLOGIAS DE SOLDAGEM
Há muitos termos que adquirem um significado particular quando
aplicados à soldagem. O posicionamento das peças para união
determina os vários tipos de juntas.
A figura 1.9, a seguir, mostra todos os tipos de juntas, como de
Aresta, em Ângulo, de Topo e Sobreposta.
As aberturas ou sulcos na superfície das peças a serem unidas que
apresentam um espaço para conter a solda recebem o nome de chanfro.
A posição da peça a ser soldada e do eixo da solda determina a
posição de soldagem, que pode ser: plana, horizontal, vertical ou
sobrecabeça.
Figura 1.10 - Tipos de chanfro
Figura 1.9 - Tipos de junta
Juntas de Aresta
V Meio V Duplo V
U J Duplo U
Duplo J K Reto ou sem chanfro
Juntas de Topo
Juntas Sobrepostas
Juntas em
Ângulo
Área de Mecânica - SOLDAGEM
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A simbologia de soldagem consiste em uma série de símbolos, sinais
e números, que fornecem informações sobre uma determinada
solda. Esta simbologia baseia-se na norma(*) NBR(*) 5874 (Norma
Brasileira Registrada).
O elemento básico de soldagem é a linha de referência, colocada
sempre na posição horizontal e próxima da junta a que se refere.
Nessa linha são colocados os símbolos básicos e suplementares da
solda, além de outros dados. A seta indica a junta na qual a solda
será feita.
A figura1.12 mostra a localização dos elementos de um símbolo de
soldagem.
(a) Símbolo básico da solda
(b) Símbolos suplementares
(c) Procedimento, processo ou referência
(d) Símbolo de acabamento
A Ângulo do chanfro
E Garganta efetiva
L Comprimento da solda
N Número da soldas por pontos
P Distância centro a centro de soldas
R Abertura de raiz
S Tamanho da solda
Figura 1.11 - Posições de Soldagem
Área de Mecânica - SOLDAGEM
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O símbolo básico indica o tipo de solda desejado. É uma
representação da seção transversal(*) da solda a que se refere e
deve ser colocado abaixo da linha de referência. A solda deve ser
feita do mesmo lado em que se encontra a seta.
Figura 1.12 - Localização dos elementos de um símbolo de soldagem.
Figura 1.13 - Símbolos básicos de solda
(d) H
A(b)
S (E)(c) T
Cauda
(a)
(N)
L - PLado
Opo
sto
Lado da
Seta
Ladoda
Seta Lado Oposto
peçaLinha deReferência
(b)R
Símbolo Solda
Solda de Filete(mais comum)
Solda “Plug” ou “Slot”
Solda em Chanfro
I
V
1 V2
U
J
V
“flare”
“flare”
Solda no Reverso
Faceamento
Solda de Flanga
Solda a Ponto ou Projeção
Solda por Costura
Símbolo Solda
1 V2
Os símbolos suplementares são aqueles que detalham ou explicam
alguma característica do cordão de solda. São representados na
linha de referência.
A seguir são mostrados alguns exemplos de solda em ângulos
(filete), e de topo com chanfro, acompanhados de seus respectivos
símbolos.
Soldar em todo o
Contorno
Solda de
Campo
Fusãono
Reverso Plano Convexo Côncavo
V
Contorno da Solda
Área de Mecânica - SOLDAGEM
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Figura 1.14 - Símbolos suplementares
Figura 1.15 - Exemplos de solda de ângulo (filete) e seus símbolos.
Figura 1.16 - Exemplos de soldas de topo e seus símbolos.
Área de Mecânica - SOLDAGEM
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EXERCÍCIOS RESOLVIDOS
1. O que é soldagem?
É a união de duas ou mais peças, assegurando, na junta, as mesmas
propriedades mecânicas e a continuidade das propriedades físicas
e químicas.
2. Em função da solda desejada abaixo, fazer a simbologiada mesma.
3. Em função da simbologia, representar a solda desejada.
Solda desejada
Simbologia
Simbologia
Solda desejada
EExxeerrccíícciiooss
Área de Mecânica - SOLDAGEM
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EXERCÍCIOS PROPOSTOS
1) Quais as principais vantagens e desvantagens dafabricação de produtos por soldagem?
2) Quais os tipos de juntas empregadas em soldagem?
3) Quais os tipos de chanfros possíveis numa junta detopo?
4) Em equipe de, no máximo, quatro alunos, pesquise noambiente de trabalho e registre em relatório quatro peçasou produtos que empregaram algum processo de soldagemem sua confecção, identificando:
a) nome e finalidade das peças;
b) processo e equipamento de solda utilizado;
c) especificação do cordão.
5) Em função da solda desejada, faça um croqui dasimbologia correspondente.
6) Em função da simbologia, faça um croqui da soldadesejada.
2SSoollddaaggeemm aa PPoonnttoo oouu ppoorr RReessiissttêênncciiaa EEllééttrriiccaa
2.1 Fundamentos do processo, tipos e aplicações da soldagem por resistência
2.2 Equipamentos de soldagem, funcionamento e regulagem
2.3 Execução da soldagem e controle da qualidade na soldagem por resistência
Área de Mecânica - SOLDAGEM
* esses termos são provenientes das letras iniciais em Inglês para a classificação dos processosde soldagem por resistência.
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2.1 FUNDAMENTOS DO PROCESSO, TIPOS E APLICAÇÕESDA SOLDAGEM POR RESISTÊNCIA
A soldagem por resistência compreende um grupo de processos nos
quais a união de peças metálicas é produzida em juntas sobrepostas
ou em topo a topo. A união da junta ocorre através da resistência à
passagem de uma corrente elétrica (efeito Joule*) e pela aplicação
de pressão. Às vezes há certa quantidade de fusão na interface(*).
Os processos de soldagem por resistência, mostrados
esquematicamente na figura 2.1., são os seguintes:
Por pontos (RSW*) - é obtida na região das peças colocadas
entre um par de eletrodos. Utilizando vários pares de eletrodos
obtêm-se muitos pontos de solda simultaneamente.
Por costura (RSEW*) - na soldagem por costura, é feita uma
seqüência de pontos de solda, de modo a produzir uma solda
contínua, por sobreposição parcial dos diversos pontos.
Por projeção (RPW*) - a união ocorre em um local determinado
por uma projeção ou saliência em uma das peças.
De topo por resistência (UW*) - na soldagem de topo por resistência, a
corrente passa através das faces das peças, que são pressionadas topo a topo.
De topo por centelhamento (FW*) - na soldagem por
centelhamento, as peças são energizadas antes de entrarem em contato
e suas faces são aproximadas até que o contato ocorra em pontos da
superfície da junta, gerando o centelhamento (descarga elétrica).
Por resistência à alta freqüência (HFRW*) - ocorre quando
a solda é obtida pelo calor gerado pela resistência à passagem de
uma corrente elétrica alternada(*), de alta freqüência (10 a 500
kHz), e pela aplicação rápida de pressão.
2SSoollddaaggeemm aa PPoonnttoo oouu ppoorr RReessiissttêênncciiaa EEllééttrriiccaa
Área de Mecânica - SOLDAGEM
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Figura 2.1 - Os processos de soldagem por resistência (esquemáticos) (a) RSW; (b) RSEW; (c) RPW; (d) UW; (e) FW; (f) HFRW
Área de Mecânica - SOLDAGEM
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Neste material pedagógico, será dada ênfase maior para a
soldagem a ponto por resistência (RSW), que é utilizada na união
de chapa fina, principalmente na indústria automobilística.
A passagem da corrente elétrica provoca aquecimento e, em alguns
casos, uma certa quantidade de fusão das peças a serem unidas. A
aplicação da pressão entre as peças garante a continuidade do
circuito elétrico e permite a obtenção de solda com baixo nível de
contaminação.
O calor gerado pela passagem da corrente elétrica pode ser
estimado pela equação 2.1 abaixo.
Q = R I2 t (equação 2.1), onde:
Q é o calor gerado (Joules); R é a resistência elétrica (Ohms); I é a
intensidade de corrente elétrica (Ampéres) e t o tempo de passagem
da corrente (segundos).
A soldagem por pontos é utilizada na fabricação de peças e
conjuntos, com chapa metálica fina, com espessura até três mm,
quando o projeto permite o uso de junta sobreposta e não há
necessidade de estanqueidade da junta. É aplicável aos aços
carbono, aços inoxidáveis, Al, Cu, Mg, Ni e suas ligas.
A soldagem por resistência encontra grande aplicação na indústria
automobílistica, eletroeletrônica, de eletrodomésticos, tubulações,
equipamentos ferroviários, esportivos, etc.
Uma das vantagens da soldagem por resistência é a economia de
material, em função da não necessidade de consumíveis de
soldagem, e com baixo custo de produção.
A solda por resistência pode apresentar excelente qualidade, tanto
em relação às propriedades mecânicas quanto à aparência.
Área de Mecânica - SOLDAGEM
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2.2 EQUIPAMENTOS DE SOLDAGEM, FUNCIONAMENTO EREGULAGEM
O equipamento para soldagem por resistência deve apresentar três
sistemas básicos: elétrico, mecânico e de controle. A figura 2.2
mostra um desenho esquemático de equipamento para soldagem
por ponto.
O sistema elétrico consiste em uma fonte de energia, conexões e
eletrodos. As fontes de energia elétrica podem ser do tipo energia
"direta ou armazenada", fornecendo corrente contínua(*) ou
alternada.
As máquinas de corrente contínua do tipo energia armazenada são
baseadas num banco de capacitores, alimentado por uma fonte de
tensão contínua, que armazena a energia necessária para a
soldagem.
As máquinas de corrente alternada são do tipo direta. Nesse caso,
a corrente de soldagem é fornecida diretamente por um
transformador(*) monofásico.
Figura 2.2 - Desenho esquemático de um equipamento para soldagem por pontos
Área de Mecânica - SOLDAGEM
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O sistema mecânico consiste em um chassi, que suporta o
transformador de soldagem, e outros componentes dos sistemas
elétricos e de controle, além de um dispositivo para aplicação das
peças e aplicação de pressão.
O sistema de controle pode atuar somente sobre o tempo de
soldagem ou também sobre a ação mecânica da aplicação da força
do eletrodo.
Os três sistemas (elétrico, mecânico e controle) regulam as variáveis
mais importantes na soldagem por resistência, isto é, a força do
eletrodo, a intensidade de corrente e o tempo de passagem da
corrente de soldagem.
Os eletrodos são feitos de ligas (cobre e cobre-tungstênio), que têm
elevada condutibilidade térmica e elétrica, além de serem resistentes
à deformação e ao desgaste, mesmo em temperatura relativamente
elevada. A geometria dos eletrodos tem grande influência na
qualidade da solda produzida e deve ser otimizada para cada
aplicação. A figura 2.3 mostra vários tipos padrões de eletrodos
para a soldagem por pontos.
Para cada tipo de eletrodos, há uma aplicação específica, tanto no
que se refere ao metal a ser soldado como na posição em que será
feita a solda.
Conforme visto acima, dependendo da posição de soldagem e da
geometria da junta, há um tipo e uma disposição de eletrodo
recomendados, como pode ser visto na figura 2.4.
Área de Mecânica - SOLDAGEM
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As principais variáveis da soldagem por resistência são: corrente
elétrica, o tempo de aplicação da corrente e a força nos eletrodos.
A corrente de soldagem possui um limite inferior, abaixo do qual o
aquecimento não resulta em fusão adequada na união. O valor
dessa corrente depende da área de contato entre os eletrodos e as
peças, ou das peças entre si, do material a ser soldado e da
espessura do mesmo.
A quantidade de calor gerado na junta é diretamente proporcional
ao tempo de passagem de corrente elétrica. O tempo deve ser
otimizado em função de outros parâmetros de soldagem.
A força aplicada nos eletrodos não influencia diretamente na
quantidade de calor gerado na soldagem, mas indiretamente,
através do seu efeito na resistência de contato entre as peças.
Figura 2.3 - Tipos padrões de eletrodos para a soldagem por ponto
Figura 2.4 - Diversos tipos de eletrodos e suas disposições
Área de Mecânica - SOLDAGEM
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2.3 EXECUÇÃO DA SOLDAGEM E CONTROLE DA QUALIDADENA SOLDAGEM POR RESISTÊNCIA
A escolha dos parâmetros de soldagem por resistência é feita em
função do material e da espessura das peças a serem unidas.
Antes da execução da soldagem, deve-se tomar certos cuidados
com alguns fatores que podem prejudicar a qualidade da solda.
Exemplos disso são a má regulagem do equipamento e a presença
de ferrugem, verniz, óleo, graxa e poeira na superfície da peça a
ser unida.
A tabela 2.1 mostra os parâmetros para soldagem por ponto, para
o aço carbono (ABNT 1010). (ABNT – Associação Brasileira de
Normas Técnicas)
A seguir serão enumerados os principais problemas da soldagem
por ponto e suas causas prováveis.
Problema 1:Escape de material das chapas (expelindo faíscas), entre eletrodos
ou entre chapas no ponto da solda; eletrodos aderindo ou colando
as chapas durante a solda.
Causas prováveis 1:a) alta corrente de soldagem e baixa pressão entre os eletrodos,
b) diâmetro da ponta dos eletrodos insuficiente ou desajustado,
c) óxidos ou ferrugem nas superfícies das chapas,
d) tempo de compressão muito curto.
Espessura (mm) Força do eletrodo (kN*) Corrente (kA*) Período de soldagem (ciclos)
0,5 1,3 6,5 6
1,0 2,2 9,5 10
1,6 3,6 12,0 14
2,4 5,8 15,5 20
3,2 8,1 19,0 26
Tabela 2.1 - Parâmetros de soldagem a ponto com impulso único (ABNT 1010)
Área de Mecânica - SOLDAGEM
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Problema 2:Marca profunda dos eletrodos no ponto de solda.
Causas prováveis 2:a) alta pressão (força) entre os eletrodos, com baixa corrente e
longo tempo de soldagem,
b) diâmetro da ponta dos eletrodos insuficiente.
Problema 3: Aquecimento dos braços e do transformador de solda (temperatura
máxima permitida 80oC). Acima desta temperatura, examinar a
refrigeração e os parâmetros de soldagem.
Causas prováveis 3:a) ultrapassando o regime de trabalho da máquina de solda,
b) área de contato entre eletrodo e chapa muito alto,
c) muito tempo de soldagem
d) mau contato nos suportes e braços.
A tabela 2.2 a seguir mostra as causas das imperfeições no
processo de soldagem de resistência por ponto. Ela enumera
algumas das causas mais comuns de soldas a ponto defeituosas
(natureza da imperfeição), mostrando também os parâmetros de
soldagem que podem ter causado estas imperfeições.
Corrente Tempo Força nos eletrodos Eletrodos
Muito baixa Muito curto Muito elevada Manutenção deficiente
Muito alta Muito longo Muito baixa Tamanho errado
Muito alta Muito longo muito baixa Manutenção deficiente
Natureza daimperfeição
Solda fraca
Bolhas e Expulsão
Soldas queimadas, esburacadas ou c/ trincas
Tabela 2.2 - Causas de imperfeições na soldagem por ponto
Área de Mecânica - SOLDAGEM
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EXERCÍCIOS RESOLVIDOS
1. Como pode ser definida a soldagem por resistência?
Como a resistência à passagem de uma corrente elétrica e pela
aplicação de pressão.
2. Cite três entre os diversos processos de soldagem porresistência e diga quais os tipos de indústrias que utilizamtais processos.
Soldagem por pontos, por costura e de topo por centelhamento. As
indústrias que utilizam esses processos de soldagem são a
automobilística, a eletroeletrônica e a de fabricação de
eletrodomésticos.
3. Execute uma soldagem de resistência por ponto, em umajunta sobreposta com espessura de 1 mm em aço carbono(ABNT 1020), com os seguintes dados: corrente 5 kA,pressão 2,2 kN e período de soldagem 10 ciclos. Escolha odiâmetro do eletrodo e determine o diâmetro do ponto desolda.
Procedimentos:
1) prepare a junta a ser soldada
2) na máquina de solda, coloque os valores acima descritos
3) escolha o diâmetro do eletrodo (sugestão: diâmetro mínimo 12 mm)
4) utilize todos os procedimentos de segurança
5) execute a soldagem
6) o diâmetro do ponto de solda obtido deverá ser em torno de 5 mm
7) apresente um relatório digitado juntamente com a peça
soldada registrando todas as operações envolvidas e a
qualidade obtida na soldagem.
EExxeerrccíícciiooss
Área de Mecânica - SOLDAGEM
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EXERCÍCIOS PROPOSTOS
1) A soldagem por resistência pode ser considerada umprocesso de soldagem por fusão?
2) Quais as vantagens e desvantagens da soldagem porresistência?
3) Na soldagem por pontos, qual é o tipo de juntaindicada?
4) Quais os defeitos (imperfeições) na soldagem porponto?
5) Execute uma aplicação prática, aplicando tempo desolda curto, grande intensidade de corrente e alta pressãoentre os eletrodos e explique o que ocorre.
6) Em equipe de, no máximo, quatro alunos, pesquise noambiente de trabalho e registre, em relatório, duas peçasou produtos que utilizaram o processo de soldagem porresistência em sua fabricação. Anotar:
a) nome e aplicação das peças,b) especificação da solda e forma do eletrodo,c) tipo e regulagem da máquina, d) procedimento de soldagem e da inspeção.
3SSoollddaaggeemm aa GGááss3.1 Fundamentos do processo, tipos e aplicações da soldagem a gás
3.2 Equipamentos de soldagem, funcionamento e regulagem
3.3 Execução da soldagem e controle da qualidade na soldagem a gás
Área de Mecânica - SOLDAGEM
36
3.1 FUNDAMENTOS DO PROCESSO, TIPOS E APLICAÇÕESDA SOLDAGEM A GÁS
A soldagem a gás é um processo no qual a união dos metais é
obtida pelo aquecimento provocado por uma chama de um gás
combustível combinado com o oxigênio. O processo envolve a fusão
do metal de base e do metal de adição.
Durante a operação, a chama proveniente da mistura gás-oxigênio
na ponta do bico de solda é usada para fundir o metal de base e
formar a solda. O metal de adição é acrescentado separadamente.
O soldador movimenta o maçarico de solda para obter uma fusão
uniforme e progressiva.
A figura 3.1 mostra esquematicamente o processo de soldagem a
gás.
Figura 3.1 - Diagrama esquemático de uma soldagem a gás
3SSoollddaaggeemm aa GGááss
Área de Mecânica - SOLDAGEM
37
O processo de soldagem a gás apresenta as seguintes vantagens:
• baixo custo;
• emprega equipamento portátil;
• não necessita de energia elétrica;
• permite fácil controle da operação.
Por outro lado, apresenta as seguintes desvantagens:
• exige maior habilidade do soldador;
• tem baixa taxa de deposição;
• apresenta risco de acidente com os cilindros de gases.
O acetileno é o gás combustível mais utilizado, por apresentar alta
potência de sua chama e pela alta velocidade de inflamação. Pode-
se afirmar que a chama da mistura oxigênio-acetileno supera as
temperaturas atingidas na mistura de oxigênio com outros gases.
As chamas para soldagem a gás possuem duas partes conhecidas
como dardo e penacho (figura 3.2).
As características da chama dependem da relação entre o
combustível (acetileno) e o comburente (oxigênio). Define-se como a
regulagem da chama, ou a relação de consumo, a razão entre os
volumes de comburente e do combustível.
Com o conceito de regulagem da chama podem-se definir três tipos
de chama: neutra, redutora (ou carburante) e oxidante.
a = regulagem da chama = volume oxigêniovolume acetileno
Área de Mecânica - SOLDAGEM
38
A figura 3.2 mostra os tipos de chama.
A tabela 3.1 apresenta os tipos de chamas: regulagens, formatos,
características e aplicações.
O processo de soldagem a gás é adequado para chapas finas,
tubos de pequeno diâmetro e também para a soldagem de reparo.
Figura 3.2 - Partes e formatos da chama: (a) neutra, (b) redutora, (c) oxidante.
Tabela 3.1 - Tipos e características das chamas
Regulagem da chama
1,0 < a < 1,1
a < 1,0
a > 1,1
Tipo de chama
Neutra
Redutora
Oxidante
Formato da chama
Fig. 3.2a
Fig. 3.2b
Fig. 3.2c
Característica
Penacho longo.Dardo branco,
brilhante earredondado
Penacho esverdeadoDardo branco,
brilhante earredondado
Penacho azulado, mais curto.
Dardo branco,brilhante pequeno
e pontiagudo.
Aplicação
Soldagem dos aços.Cobre e suas ligas
(exceto latão).Níquel e sua ligas.
Revestimento duro,ferro fundido,
alumínio e chumbo.
Aços galvanizados.
Latão
Bronze
Área de Mecânica - SOLDAGEM
39
3.2 EQUIPAMENTOS DE SOLDAGEM, FUNCIONAMENTO EREGULAGEM
O equipamento básico para a soldagem a gás, mostrado na figura
3.3, consiste em cilindros de gases, reguladores de pressão,
mangueiras e maçarico de soldagem.
Os gases utilizados na soldagem a gás podem ser distribuídos por
várias seções de uma instalação industrial através de cilindros
portáteis, ou por meio de tubulação proveniente de instalação centralizada.
O regulador de pressão é um dispositivo que permite diminuir a
pressão dos cilindros para a pressão de trabalho, mantendo-a
aproximadamente constante.
As mangueiras servem para conduzir os gases dos cilindros até o
maçarico de soldagem. A mangueira de cor vermelha é para o gás
combustível (acetileno), na cor verde ou preta para o oxigênio.
Os maçaricos são dispositivos que recebem o oxigênio e o acetileno
puros e fazem sua mistura na proporção, volume e velocidade
adequadas à produção da chama desejada.
3.3 EXECUÇÃO DA SOLDAGEM E CONTROLE DA QUALIDADENA SOLDAGEM A GÁS
A soldagem a gás é feita nas seguintes etapas: abertura dos
cilindros de gases e regulagem das pressões de trabalho;
acendimento e regulagem da chama; formação da poça de fusão;
deslocamento da chama e realização do cordão de solda, com ou
sem uso de metal de adição; interrupção da solda e extinção da chama.
Figura 3.3 - Equipamento básico para a soldagem a gás.
Área de Mecânica - SOLDAGEM
40
O acendimento da chama é feito com um gerador de fagulha. É
importante não utilizar isqueiro ou fósforo após a abertura do
registro de acetileno do maçarico. A chama assim obtida tem cor
amarelo brilhante e é bastante fuliginosa(*).
Para evitar essa fuligem, pode-se abrir ligeiramente o registro de
oxigênio do maçarico antes do acendimento. Uma vez acesa, a
chama deve ser regulada para se obter um tamanho e tipo
adequado à soldagem que vai ser executada, conforme a figura 3.2
e a tabela 3.1.
Para a formação da poça de fusão, a ponta do dardo da chama é
colocado de 1,5 a 3 mm da superfície da peça e mantida nesta
posição até a fusão do metal de base. A chama é posicionada
formando um ângulo de 45o
a 60o
com a peça.
Existem basicamente duas técnicas para execução da soldagem a gás, à
direita ou à esquerda. A figura 3.4 mostra esses métodos de soldagem.
Figura 3.4 - Métodos de soldagem a gás, (A) à esquerda, (B) à direita, (C) à direita com grandepenetração, (D) na vertical, (E) sobrecabeça (esquerda e direita).
Área de Mecânica - SOLDAGEM
41
Soldagem à esquerda - a vareta desloca-se à frente da chama,
no sentido da soldagem. Utilizado na espessura de chapas de até 3
mm, é um processo lento, que consome muito gás, mas produz solda
de bom aspecto e é de fácil execução.
Soldagem à direita - a vareta desloca-se atrás da chama. É um
processo rápido e econômico, muito mais conveniente para
espessuras superiores a 3mm. Ao final da soldagem, recomenda-se
fechar primeiro o acetileno e depois o oxigênio, a fim de extinguir
a chama, evitando o seu retrocesso. Terminado o serviço, todos os
registros e válvulas de gases devem ser fechados.
Em função da espessura da chapa, os parâmetros de soldagem a
gás para o aço carbono podem ser consultados na tabela 3.2.
(mm) nº Oxig. Acet. Oxig. Acet. cm/min
0,3-0,5 2 0,4 0,4 75-95 70-90 14,5-15,0
0,5-0,8 4 0,4 0,4 115-140 100-130 13,0-15,0
0,8-1,5 6 0,4 0,4 150-180 140-165 11,0-13,0
1,5-2,5 9 0,4 0,4 220-270 210-250 8,0-12,0
2,5-3,0 12 0,5 0,5 310-350 280-320 6,0-10,0
3,0-5,0 15 0,5 0,5 400-450 365-410 3,5-6,0
5,0-6,5 20 0,5 0,5 510-600 470-560 2,5-4,5
6,5-9,5 30 0,5 0,5 690-890 625-805 1,5-3,0
0,8-1,5 4 0,8-1,3 0,1 100-180 90-130 14,0-16,0
1,5-2,5 6 1,6-2,0 0,1 170-220 130-220 11,0-15,0
2,5-3,0 9 1,6-2,0 0,1 280-340 200-300 8,0-11,0
3,5-6,5 15 1,5-1,9 0,1 580-640 400-600 3,0-7,0
8,0-13,0 30 1,2-1,6 0,1 800-1100 700-1000 3,0-1,5
Espessura a Soldar
Númerodo Bico
PressãoDinâmica(Kgf/mm2)
Consumode Gases
(l/h)
Velocid. deSoldagem
(l/h)
Tabela 3.2 - Parâmetros de soldagem a gás para o aço carbono.
Área de Mecânica - SOLDAGEM
42
Para uma execução satisfatória de qualquer trabalho, é de grande
utilidade saber quais são as possíveis falhas, como se manifestam e
quais são as suas causas.
Os defeitos mais comuns na soldagem a gás são:
Falta de fusão - geralmente ocorre na margem da solda,
freqüentemente quando utilizamos indevidamente a chama
oxidante. Pode ocorrer também com a utilização da chama
apropriada, se manipulada de forma errada.
Inclusão de escória - ocorre normalmente com a chama
oxidante, às vezes com a chama neutra. A manipulação
inadequada do metal de adição também pode provocar inclusões.
Porosidade - se uniformemente espalhada, revela uma técnica de
soldagem imperfeita.
Trincas - o aquecimento e resfriamento lentos, permitindo a
difusão do hidrogênio.
Furos no cordão - chama com excesso de oxigênio ou
velocidade de soldagem baixa.
Cordão muito largo - movimento perpendicular ao cordão de
solda com maçarico muito grande.
Perfuração - maçarico muito grande ou velocidade de soldagem
muito pequena
Área de Mecânica - SOLDAGEM
43
Medidas de segurança na soldagem a gás
O processo de soldagem a gás é perigoso, o que exige que todas
as pessoas envolvidas prestem atenção e sigam as normas
estabelecidas para trabalhos e manuseio com oxigênio e acetileno.
O acetileno é um gás altamente explosivo, por isso as seguintes
recomendações devem ser observadas:
• evite choques violentos com os cilindros, principalmente nos reguladores de pressão;
• não armazene os cilindros em local próximo a uma fonte de calor;
• armazene os cilindros na posição vertical, seguros por correntes. O acetileno é mais leve que o ar e não se acumula em locais baixos;
• não esvazie o cilindro completamente, evitando a entrada de arou a saída de vapor de acetona misturado com acetileno;
• tenha cuidado com vazamentos, uma vez que a mistura do acetileno com o ar pode ser explosiva;
• verifique sempre o estado das válvulas e reguladores de pressão, para evitar vazamentos;
• evite o contato do acetileno com tubulações ou conexões de cobre e algumas de suas ligas, porque pode formar um composto explosivo do acetileno com o cobre;
• nunca lubrifique qualquer peça que tenha contato com oxigêniopuro com alta pressão, pode ocorrer uma explosão,As seguintes recomendações devem ser observadas:
- não use o oxigênio no lugar do ar comprimido para retirar resíduos de locais que estejam também sujos de óleo ou graxa, pois pode haver combustão espontânea dos óleos;
- não use o oxigênio para limpar roupa que esteja suja de óleo ou graxa, pois há risco de combustão espontânea da roupa;
- não lubrifique nenhuma conexão ou parte do equipamento em contato com o cilindro de oxigênio;
- evite choques violentos nos reguladores de pressão, uma vezque, devido à elevada pressão interna, o cilindro de oxigênio pode ser lançado como um projétil;
- conserve o cilindro sempre com o capacete de proteção, quando não estiver em uso.
Área de Mecânica - SOLDAGEM
44
Processo de corte a gás
É um processo no qual o corte dos metais é obtido pela reação do
oxigênio puro com o metal, a alta temperatura. Essa alta
temperatura é conseguida através de uma chama oxigênio-gás
combustível. Para o corte de metais resistentes à oxidação, a reação
é auxiliada pela adição de fluxos e pós metálicos.
O metal a ser cortado é
aquecido por uma chama de
pré-aquecimento até uma
temperatura em que ocorre a
reação do metal com o
oxigênio, sendo a seguir
exposto a um jato de oxigênio
de alta pureza. A reação do
oxigênio com o metal produz
uma quantidade de calor
suficiente para fundir o óxido
formado, que é arrastado
pela corrente de oxigênio,
ocorrendo assim o corte.
O equipamento usado para o corte a gás é basicamente o mesmo
para a soldagem, diferenciando-se apenas pelo tipo de maçarico.
Este possui as partes essenciais de um maçarico de solda e uma
tubulação extra para o oxigênio de corte, dotada de uma válvula de
acionamento rápido. O equipamento usado pode ser manual ou
mecanizado e efetuar cortes retos, curvilíneos, múltiplos, etc.
A operação de corte é relativamente simples. Em muitas etapas
assemelha-se à soldagem a gás. Inicialmente efetua-se a
regulagem da chama de pré-aquecimento, que é neutra. A seguir,
é feito o pré-aquecimento da região de início do corte, quando é
acionada a válvula de oxigênio. Este reage com o metal e, quando
o jato atinge a face oposta da peça, inicia-se o movimento de
translação do maçarico.
Figura 3.5 – Processo de corte a gás – esquemático.
Área de Mecânica - SOLDAGEM
45
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS
1) O que é o processo de soldagem a gás?É todo processo que utiliza um gás combustível combinado com o
oxigênio para efetuar a união de metais.
2) Quais as regiões de uma chama oxiacetilênica?As regiões de uma chama oxiacetilênica são o dardo e o penacho.
3) Quais os métodos de soldagem a gás e suas aplicações?A soldagem à esquerda é indicada para chapas mais finas e um
cordão de solda mais largo e com menor penetração. A soldagem
á direita, por sua vez, é indicada para maiores espessuras com um
cordão mais estreito e com maior penetração.
EXERCÍCIOS PROPOSTOS:
1) Quais os tipos de chama na soldagem a gás?
2) Qual o fator que determina o tipo de chama utilizado nasoldagem a gás?
3) Qual a relação de oxigênio e acetileno na chama neutra,e qual a sua característica e aplicação?
4) Quais as aplicações industriais do processo de soldagem agás e suas vantagens e desvantagens em comparação aos outros?
5) Quais os cuidados que devem ser tomados, com relaçãoa segurança, durante a soldagem a gás?
6) Prever uma peça a ser soldada a gás, relacionando edescrevendo todos os procedimentos para sua execução:preparação da peça; regulagem da chama; movimento (tipode cordão); parâmetros de inspeção para aceitação da solda.
EExxeerrccíícciiooss
4SSoollddaaggeemmMMIIGG // MMAAGG
4.1 Fundamentos do processo de soldagem MIG/MAG
4.2 Equipamentos de soldagem MIG/MAG
4.3 Execução da soldagem
4.4 Aplicações industriais
Área de Mecânica/Produção de Bens - SOLDAGEM
48
4.1 FUNDAMENTOS DO PROCESSO MIG/MAG
A soldagem MIG/MAG usa o calor de um arco elétrico estabelecido
entre um eletrodo nu, alimentado de maneira contínua e a peça a
ser soldada. A proteção do arco e da região da solda contra a
contaminação atmosférica é feita por um gás ou misturas de gases,
que podem ser inertes ou ativos.
O processo MIG (Metal Inert Gas) utiliza um gás inerte, que pode
ser argônio, hélio, argônio + (1 à 5%) de O2.
O processo MAG (Metal Active Gas) utiliza um gás ativo ou mistura
de gases que perdem a caraterística de inerte, quando parte do
metal sendo soldado é oxidado. Os gases ativos utilizados são: CO2,
CO2 + (5 a 10%) de O2, argônio + (15 a 30%) de CO2, argônio +
(5 a 15%) de O2, argônio + (25 a 30%) de N2.
A figura 4.1 ilustra esquematicamente o processo de soldagem
MIG/MAG.
A soldagem MIG/MAG é um
processo automático ou semi-
automático, que pode ser
robotizado. A alimentação do
arame é feita mecanicamente,
através de um alimentador
motorizado, e o soldador é o
responsável pelo início e
término da soldagem, como
também pelo movimento da
tocha ao longo da junta. A
manutenção do arco é garantida pela alimentação contínua do
arame e seu comprimento é mantido aproximadamente constante
pelo próprio sistema.
Figura 4.1 - Processo de soldagem MIG/MAG.
4FFuunnddaammeennttooss ddoo pprroocceessssoo ddee ssoollddaaggeemm MMIIGG//MMAAGG
A alimentação do arame, como descrita anteriormente, é devido à
ação de rolos, conforme mostrado na figura 4.2, em que o rolo
inferior é tracionado e o superior somente sofre compressão,
fazendo o arame avançar.
Principais vantagens da soldagem
MIG/MAG: apresenta alta taxa de
deposição e alto fator de trabalho
do soldador (não há parada para
troca de eletrodo); pode soldar
ampla faixa de espessura e quase
todos os materiais metálicos; pode
soldar em todas as posições; não
há necessidade de remoção de escória e exige menor habilidade do
soldador, quando comparada à soldagem com eletrodos revestidos.
As principais limitações (desvantagens) na soldagem MIG/MAG
são: maior velocidade de resfriamento da solda por não haver
escória, o que aumenta a ocorrência de trincas; a soldagem deve ser
protegida da corrente de ar; como o bocal da tocha precisa ficar
muito próximo a solda, a soldagem é dificultada em locais de difícil
acesso; grande emissão de raios ultravioleta; equipamento de
soldagem mais caro e complexo quando comparo com eletrodo revestido.
Na soldagem com eletrodos consumíveis, tipo MIG/MAG, o metal
fundido na ponta do arame tem que se transferir para a poça de fusão.
O modo da transferência de metal no processo de soldagem MIG/MAG
é o fator mais importante no processo, pois afeta sua característica.
Podem existir quatro modo de transferência: curto-circuito, globular,
spray (pulverização) e pulsado. O tipo de transferência depende do
gás de proteção, dos parâmetros de soldagem (corrente e tensão),
da composição química e diâmetro do arame.
A transferência por curto-circuito ocorre para baixos valores de
corrente e tensão, sendo utilizada para soldar em todas as posições
e também na soldagem de chapas finas. Uma gota de metal se
forma na ponta do arame e vai aumentando de diâmetro, até tocar
a poça de fusão. Apresentando uma grande instabilidade do arco,
apresentando muito respingo, a figura 4.3 apresenta as formas de
transferências.
Área de Mecânica/Produção de Bens - SOLDAGEM
49
Figura 4.2 - Sistemas de alimentação de arame
A transferência globular ocorre para valores intermediários de
corrente e tensão de soldagem, resultando em um arco mais estável
em relação ao anterior. O diâmetro da gota é igual ou maior que o
do arame, apresentando muito respingo é utilizado somente na
posição plana. Esta forma de transferência não é recomendada
para soldagem. Ver figura 4.3.
Transferência por spray (pulverização) ocorre para valores altos de
corrente. As gotas de metais são extremamente pequenas e seus
números bastante elevados. Ocorre somente para determinados
gases ou misturas, resultando em um arco muito estável. É
recomendado para a soldagem na posição plana e para grandes
espessuras, ver figura 4.3.
A transferência com arco pulsado é do tipo spray. A máquina de
solda gera dois níveis de corrente. No primeiro, a corrente de base
(Ib) é tão baixa que não há transferência, mas somente o início da
fusão do arame. No segundo, a corrente de pico (Ip) é igual a
corrente no modo spray, ocorrendo a transferência de um única
gota. A corrente média obtida é menor que spray, conseguindo
soldar baixa espessura e em todas as posições com ótima
estabilidade de arco, ver figura 4.3.
Área de Mecânica/Produção de Bens - SOLDAGEM
50Figura 4.3 - Formas de transferência metálica na soldagem MIG/MAG
Spray (pulverização) Arco pulsado
Curto circuito Globular
4.2 EQUIPAMENTOS DE SOLDAGEM MIG/MAG
Os equipamentos de soldagem MIG/MAG consistem em: uma fonte
de energia (maquina de solda); uma tocha de soldagem; um
suprimento de gás de proteção e um sistema de alimentação do
arame. A figura 4.4 mostra o equipamento básico para o processo
de soldagem MIG/MAG.
A tocha (pistola) contém um tubo de contato para transmitir a
corrente de soldagem para o
eletrodo, de um bocal que orienta
o fluxo de gás protetor e de um
gatilho de acionamento do
sistema. O bico de contato é um
tubo à base de cobre, cujo
diâmetro interno é ligeiramente
superior ao diâmetro do arame, e
serve de contato elétrico deslizante, a figura 4.5 mostra o detalhe
de uma tocha para soldagem.
O escoamento do gás de proteção é regulado pelo fluxímetro e pelo
regulador-redutor de pressão. Estes possibilitam fornecimento
constante de gás para o bico da tocha.
A maioria das aplicações da soldagem MIG/MAG requer energia
obtida através da corrente contínua e polaridade inversa (tocha
ligada ao polo positivo). Nesta situação tem-se um arco mais
estável, transferência estável, baixo respingo e cordão de solda com
boas características.
Área de Mecânica/Produção de Bens - SOLDAGEM
51
Figura 4.4 - Equipamento para o processo de soldagem MIG/MAG.
Figura 4.5 - Tocha de soldagem MIG/MAG
Os principais consumíveis utilizados na soldagem MIG/MAG são o
arame eletrodo e o gás de proteção.
Os arames para soldagem são constituídos de metais e ligas
metálicas que possuem composição química, dureza, condições
superficiais e dimensões bem controladas. Arames de aço carbono
recebem uma camada superficial de cobre com o objetivo de
melhorar o acabamento superficial e seu contato elétrico com o bico
da tocha. A seleção do arame a ser usado em determinada
soldagem é definida em função do metal da peça ser soldada.
A tabela relaciona as especificações
AWS de arames para a soldagem
MIG/MAG de diferentes materiais.
O tipo de gás influencia as
características do arco e a transfe-
rência de metal, penetração, largura
e formato do cordão de solda. Os
principais gases e misturas utilizados na soldagem MIG/MAG e sua
aplicação são mostrados na tabela 4.2.
A figura 4.6 mostra o perfil do
cordão de solda(*) obtido em
função do tipo de gás ou mistura.
Porém, o perfil pode ser modificado
pela alteração dos parâmetros
operacionais de soldagem.
Área de Mecânica/Produção de Bens - SOLDAGEM
52
Tabela 4.1 - Especificações AWS de materiais de adição para soldagem MIG/MAG.
Figura 4.6 - Perfil de cordão de solda obtido em função do tipo de gás ou mistura.
Especificação
AWS A 5.3AWS A 5.6AWS A 5.9AWS A 5.14AWS A 5.16AWS A 5.18AWS A 5.19
Materiais
Arames de alumínio e suas ligasArames de cobre e suas ligas
Arames de aço inoxidávelArames de níquel e suas ligas
Arames de tit6anio e suas ligasArames de aço carbono
Arames de magnésio e suas ligas
Gás ou mistura
Argônio (Ar)Hélio (He)
Ar + He (20-50%)Ar + N2 (20-30%)Ar + O2 (1-2%)Ar + O2 (3-5%)
CO2
Ar + CO2 (20-50%)Ar + CO2 + O2
Comp.Químico
InerteInerteInerteInerte
Lig. OxidanteOxidanteOxidante OxidanteOxidante
Aplicações
Quase todos os metais, exceto o açoAl, Mg, Cu e suas ligas
Al, Mg, Cu e suas ligas (melhor)Cobre
Aços inoxidáveisAços carbono e alguns aços ligasAços carbono e alguns aços ligas
Vários aços transferência curto-circuitoVários aços
Tabela 4.2 - Especificações AWS de materiais de adição para soldagem MIG/MAG.
4.3 EXECUÇÃO DA SOLDAGEM
A abertura do arco se dá por toque do arame eletrodo na peça. O
início da soldagem é feito aproximando-se a tocha da peça e
acionado o gatilho. Neste momento é iniciado o fluxo de gás
protetor, como também a alimentação do arame. Com a formação
da solda, a tocha é deslocada ao longo da junta, com uma
velocidade uniforme. Movimentos de tecimento (oscilação) do
cordão podem ser executados.
Ao final da soldagem, solta-se o gatilho da tocha e são
interrompidos a corrente, a alimentação do arame e o fluxo de gás,
extinguindo-se o arco.
O ângulo de deslocamento da tocha altera o perfil do cordão,
independente do gás de proteção, como já comentado (figura 4.6).
Tendo-se como referência o ângulo de 90∞, a alteração no ângulo
no sentido negativo (empurrando a tocha) causa a redução na
penetração. Como conseqüência, o cordão torna-se mais largo e
plano, como mostra a figura 4.7. Passando para ângulo positivo
(puxando a tocha), ocorre um aumento na penetração.
Área de Mecânica/Produção de Bens - SOLDAGEM
53
Figura 4.7 - Influência do ângulo de deslocamento da tocha sobre a penetração.
Área de Mecânica/Produção de Bens - SOLDAGEM
54
As principais variáveis do processo MIG/MAG são: tensão,
corrente, velocidade de soldagem, vazão do gás e diâmetro do
arame.
A tensão afeta o modo de transferência e a geometria do cordão.
Esta deve ser determinada de acordo com a corrente e o gás de
proteção.
A corrente influencia diretamente na penetração, largura e reforço
do cordão de solda e na forma de transferência. A escolha da
corrente é feita em função da espessura da peça a unir.
A velocidade de soldagem influencia na energia imposta à
soldagem. Velocidade elevada resulta em menor penetração,
reforço e largura do cordão.
A vazão do gás de proteção deve ser tal que proporcione boas
condições de proteção. Pouco ou muito gás prejudica a proteção.
O diâmetro do arame é escolhido em função da espessura da
chapa, e da posição de soldagem.
Na soldagem MIG/MAG podem ocorrer descontinuidades (defeitos)
provenientes de erros na regulagem do equipamento ou por técnica
de soldagem não apropriada. A figura 4.8 mostra essas
descontinuidades.
4.4 APLICAÇÕES INDUSTRIAIS
O processo de soldagem MIG/MAG é hoje empregado tanto em
pequenas indústrias com naquelas responsáveis por grandes
produções e/ou de alta qualidade. Esse processo permite solda uma
ampla faixa de espessura e em todas as posições. A solda MIG
encontra uma ampla faixa de aplicação na soldagem dos não-
ferrosos e aços inoxidáveis, enquanto a solda MAG é utilizada na
soldagem de outros tipos de aços, tais como: aços ao carbono, ligas
de níquel e aços ligados.
Área de Mecânica/Produção de Bens - SOLDAGEM
55
A soldagem MIG/MAG tem sido amplamente utilizada nas
indústrias automobilísticas, manualmente ou com auxílio de robôs;
na indústria ferroviária; nas fábricas de caldeira e vaso de pressão;
na indústria metal mecânica; nas indústrias química e petroquímica
de petróleo e alimentos; nas indústrias de papel; entre outras áreas.
Figura 4.8 - Descontinuidades (defeitos) mais comuns na soldagem MIG/MAG.
Área de Mecânica/Produção de Bens - SOLDAGEM
56
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS
1. Defina o processo de soldagem MIG/MAG.
A soldagem MIG/MAG utiliza o calor de um arco elétrico
estabelecido entre um eletrodo nu alimentado de uma maneira
continua e o metal de base com um gás de proteção.
2. Qual a diferença fundamental entre “MIG” e “MAG”?
MIG utiliza como gás de proteção um gás ou mistura gases inerte
(Argônio ou Hélio) e MAG utiliza como gás de proteção um gás ou
mistura de gases ativos (CO2)
3. Quais as vantagens e desvantagens da soldagemMIG/MAG?
Vantagens - apresenta alta taxa de deposição, a velocidade de
soldagem é elevada, exige poucas operações de acabamento, o
soldador pode ser facilmente treinado, o processo de soldagem
ocorre com visibilidade total da poça de fusão e é também possível
soldar em todas as posições.
Desvantagens - a velocidade de resfriamento é elevada, com
possibilidade de trinca. Há dificuldade de soldagem em locais de
difícil acesso e grande emissão de raios ultravioleta. A soldagem
deve ser protegida da corrente de ar.
EExxeerrccíícciiooss
Área de Mecânica/Produção de Bens - SOLDAGEM
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EXERCÍCIOS PROPOSTOS:
1. Quais os tipos de transferencia metálica com o processoMIG/MAG?
2. Em equipe de, no máximo, quatro alunos, pesquisar nafábrica (inclusive com entrevista a soldador) quatro peçasque utilizem na sua fabricação a soldagem MIG/MAG. Emrelatório registrar:
a) nome, aplicação e material das peçasb) tipo de solda empregada (MIG ou MAG), tipo e diâmetro
do arame e gás usadoc) especificação dos cordõesd) regulagem da máquina de soldae) padrões de qualidade e inspeção
3) Em função dos gases de proteção, qual o mais indicadopara aumentar a penetração na solda?
4) É possível alterar a penetração sem variar os parâmetros(através do sentido da soldagem). Explique.
5) Citar algumas descontinuidades (defeitos) na soldagemMIG/MAG?
6) Para uma peça fornecida, elaborar o procedimento paraa sua soldagem:
a)seleção do tipo e diâmetro do arame e composição do gásb)regulagem da máquina de solda: tensão e corrente.
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Apresentaremos algumas informações sobre a soldagem dos
plásticos, considerando seu crescente uso na indústria automotiva.
Os seguintes processos de soldagem podem ser aplicados aos
termoplásticos:
Alta FreqüênciaA maioria das aplicações desse processo são dirigidas para a
selagem de finos filmes termoplásticos, tais como PVC,
ABS e acetato de celulose. Apesar de possuir vantagens,
como rapidez e reprodutividade, o custo inicial do processo
é relativamente alto.
Ferramenta (“ferro”) AquecidaUma ferramenta (chata, ou do tipo “ferro de soldar” empregado na
soldagem estanho) é aquecida entre 180o C e 230o C e posta em
contato com as superfícies que se quer soldar, as quais são
imediatamente pressionadas umas contra as outras. A ferramenta é
revestida com teflon, evitando assim aderência do material de base
à mesma. As juntas produzidas podem apresentar alta qualidade,
inclusive à prova de vazamentos.
FricçãoTrata-se de um processo que utiliza o calor produzido pelo atrito
entre duas superfícies em movimento. É simples e capaz de realizar
soldas de alta qualidade.
Gás AquecidoEste processo tem uma certa semelhança com o processo de
soldagem a gás. Neste caso, um gás aquecido flui desde o bico de
um tocha, fundindo parcialmente o material de adição na forma de
vareta sobre uma junta com chanfro. Os gases são aquecidos entre
200o C e 300o C, com vazão de 15 a 60 litros/minuto, geralmente
sendo empregados ar comprimido; nitrogênio; hidrogênio; oxigênio
e anidrido carbônico.
Entre os termoplásticos usualmente soldados por este processo,
encontram-se PVC, polietileno, nylons e acrílicos.
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Duas técnicas são empregadas para a aplicação desse processo. A
soldagem de baixa velocidade ocorre com o soldador realizando a
alimentação do consumível manualmente, igual à soldagem a gás
(segurando com uma mão a vareta e a outra a tocha), e
pressionando a vareta na qual funde na superfície, mas não no seu
interior. A soldagem deve ser realizada puxando a tocha.
Outra técnica denominada soldagem de alta velocidade utiliza uma
tocha especialmente projetada, a qual possui junto ao bico um
pequeno tubo aquecido pelo gás que sai do furo principal, através
do qual a vareta é manualmente introduzida. Com isso, o material
de adição sofre pré-aquecimento e funde mais rapidamente
aumentando a velocidade de soldagem.
Exemplo de interpretação dos códigos do mercado
Código InterpretaçãoPE - L D PE: polímero base (PE - polietileno).
L: característica especial (L - baixa).D: característica especial (D - densidade).
PP - T 28 PP: polímero base (PP - polipropileno).T: tipo de carga de reforço (t - talco).28: porcentagem de carga de esforço (28%).
PP - G M 40 PP: polímero base (PP - polipropileno).G: tipo de carga de reforço (G - vidro).M: estrutura de reforço (M - feltro).40: porcentagem de carga de reforço (40%).
PA 66 G F 20 PA: polkimero base (Pa - Poliamida).66: número de carbonos que compõem a molécula básica.G: tipo de carga de reforço (G - vidro).F: estrutura de reforço (F - fibra).20: porcentagem da carga de reforço (20%).
Figura 4.9 - Descontinuidades (defeitos) mais comuns na soldagem MIG/MAG.
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Capítulo 1 - Conceito e Simbologia de Solda1. Vantagens: a estrutura após montagem apresenta menor peso, a
solda é estanque, mais rapidez na montagem de um equipamento.
Desvantagens: necessita de um profissional habilitado, alguns
materiais são de difícil soldabilidade e em alguns casos aumenta o
custo da montagem.
1. Juntas: de topo, em ângulo, sobreposta e de aresta.
2. Chanfro em: em V, meio V, em X, em U, em J, em duplo U, em
duplo J, em K e reto ou sem chanfro.
3. Emitir relatório das atividades em um papel A4 digitado em
computador. Neste documento devem consertar todos os dados
como: data; nomes dos alunos, nome e finalidade das peças;
processo e equipamento de soldagem utilizado, bem como, a
especificação do cordão e padrões de qualidade alcançados.
5.
6.
Capítulo 2 – Solda ponto ou por resistência elétrica:1. Não, porque a soldagem por fusão são fundidos os metais de
base e os metais de adição. Na soldagem por resistência ocorre
somente a fusão parcial na interface das chapas sendo soldadas.
2. Vantagens: não requer grande treinamento para o soldador, mais
rápido a execução da soldagem, não ocorre distorção nas peças e
não necessita utilizar todos os equipamentos de segurança.
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Desvantagens: grande consumo de energia elétrica, não aplicado a
chapa grossa, aplicado somente para algumas configurações de
juntas e a solda não é estanque.
3. Na soldagem por pontos a junta indicada é a sobreposta.
4. Os defeitos (imperfeições) mais comuns na soldagem por pontos
são: Solda fraca, Bolhas e Expulsão, Soldas queimadas,
esburacadas ou com trincas.
5. O aluno deve executar a soldagem com os parâmetros definidos
na pergunta, analisar a solda e explicar o que ocorreu.
6. Emitir relatório das atividades em papel A4 digitado em
computador. Neste documento devem conter todos os dados como:
data; nomes dos alunos, nome e aplicação das peças; especificação
da solda e forma do eletrodo, tipo e regulagem da máquina de
solda e procedimento de soldagem e da inspeção utilizado.
Capítulo 3 – Soldagem a gás:1. Os tipos de chama utilizadas na soldagem a gás são: Neutra,
Redutora (carburante) e Oxidante.
2. O fator que determina o tipo de chama é a razão entre os
volumes do oxigênio e acetileno.
3. A relação (razão) de oxigênio e acetileno na chama neutra varia
de 1,0 a 1,1, e possui característica de: penacho longo, dardo
branco, brilhante e arredondado. Aplicado para a soldagem dos
aços, cobre e suas ligas, níquel e suas ligas.
4. As aplicações industriais do processo de soldagem a gás são:
automobilísticas, refrigeração e oficinas mecânicas que utilizam
chapas finas e tubos de pequenos diâmetros.
Vantagens: baixo custo, emprega equipamento portátil, não
necessita de energia elétrica e permite fácil controle da operação.
Desvantagens: exige soldador habilitado, possui baixa taxa de
deposição, conduz a um superaquecimento e apresenta riscos de
acidente com os cilindros de gases.
5. Durante a soldagem a gás devem ser tomados os seguintes
cuidados: caso ocorra retrocesso de chama, fechar imediatamente
as válvulas do maçarico e dos cilindros de gás; limpar o bico do
maçarico, evitando entupimento; ter cuidado com o risco de
explosão ao soldar ou cortar recipientes metálicos que tenham tido
contato com combustíveis.
6. Emitir relatório das atividades em papel A4 digitado em
computador. Neste documento devem conter todos os dados como:
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data; nomes dos alunos, preparação da peça, tipo de chama; tipo
de cordão e parâmetro de inspeção para aceitação da solda.
Capítulo 4 – Soldagem MIG/MAG: 1. Os tipos de transferência metálica com o processo de soldagem
MIG/MAG são: por curto-circuito, globular, spray (pulverização) e
pulsada.
2. Emitir relatório das atividades em papel A4 digitado em
computador. Neste documento devem conter todos os dados como:
data; nomes dos alunos, nome e aplicação e material das peças;
tipo de solda (MIG/MAG), tipo e diâmetro do arame e gás
utilizado; especificação do cordão; regulagem da máquina e
padrões de qualidade e inspeção.
3. O gás mais indicado para aumentar a penetração é o CO2 ou
mistura rica em CO2.
4. Sim, é possível alterar a penetração sem variar os parâmetros de
soldagem, isto é feito através do sentido da soldagem com o ângulo
da tocha positivo, ou seja, puxando a poça de solda.
5. As descontinuidades (defeitos) mais comuns na soldagem
MIG/MAG são: porosidade, falta de penetração, falta de fusão e
mordedura.
6. Para esta atividade o aluno deverá desenvolver um procedimento
de soldagem. Em função da espessura e composição química da
chapa, escolherá os seguintes parâmetros: tipo e diâmetro do
arame, tipo e mistura de gases; regulagem da máquina de solda
determinando a tensão e corrente. O procedimento deverá ser
apresentado em papel A4 com auxílio de editor de texto.
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Arco Elétrico – Condutor gasoso de eletricidade,
Asfixia – Suspensão da respiração, sufocação.
bar – Unidade de pressão. É a força de 1 kgf sobre 1 cm2.
Caldeiras – Equipamentos que geram vapor.
Controle Metalúrgico – Procedimento para que não ocorram
mudanças no material da peça durante a soldagem.
Corrente Contínua – Tipo de corrente gerada numa pilha ou
bateria.
Corrente Elétrica Alternada – Tipo de corrente gerada em uma
hidroelétrica, aquelas utilizadas nas residências e indústrias e que
apresentam uma freqüência de oscilação (60 Hz)
Dissociação – Separação, decomposição química.
Efeito Joule – Calor gerado pela passagem de corrente elétrica
em um condutor (fio), exemplo do chuveiro elétrico.
Estanque - Sem fenda ou abertura por onde entra ou saia líquido.
Estrutura Metálica – Construção destinada a resistir cargas
(estrutura do telhado de barracões, cobertura de posto de gasolina,
etc.)
Fuliginosa – Substância preta formada por depósito de fumaça.
Gases Inertes – Gases que não combinam quimicamente com os
materiais da solda.
Interface – Entre duas faces.
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Ionização – Formação de íons (íon – átomo ou agrupamento de
átomos com excesso ou com falta de carga elétrica negativa).
kA (lê-se quiloampéres) – Unidade de corrente elétrica , 1 kA =
1000 A (Ampéres)
kN (lê-se quilonewtons) – Unidade de força, 1 kN = 1000 N
(Newtons)
mA (lê-se miliampéres) – Unidade de corrente elétrica de
baixo valor, 1mA = 0,001 A
Material de Adição – Todo material que é colocado em uma
solda (eletrodo)
Norma – Modelo, padrão de uso nacional ou internacional.
Perfil do cordão de Solda - Dimensões de uma solda.
Pressão – Aperto, uma força aplicada sobre uma área.
Radiações – Ondas (não visíveis a olho nu) de energias
luminosas, caloríficas, etc.
Reator Nuclear – Equipamento que gera energia nuclear a partir
de fissão ou fusão do núcleo atômico de certos materiais.
Seção Transversal – Um corte realizado imaginariamente no
sentido perpendicular (90º) a solda.
Transformador – Aparelho que transforma tensão elétrica,
exemplo transforma de 220V (Volts) para 110V
Vasos de Pressão – Aparelho que acumula pressão, exemplo a
panela de pressão para cozinhar alimentos.
µm (lê-se micrometro ou micron)– Unidade de medida que
eqüivale a 0,000001 do metro, ou 0,001 do milímetro.
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Marques, Paulo Villani. Tecnologia da Soldagem. Belo Horizonte,
Publicada com o apoio da ESAB S/A, 1991.
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Machado, Ivan Guerra. Soldagem & Técnicas conexas:Processos. editado pelo autor, Porto Alegre, 1996.
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www.conarco.com.ar
www.demet.ufmg.br
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Programa FORMARE /Fundação Iochpe: Fone/Fax: (011) 3060.8388 • E-mail: formare@fiochpe.org.br
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