Apostila de Soldagem Aldo
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Elaborado por: Prof. Aldo Santos Pereira, M. Eng - UTFPR
INTRODUO
Esta apostila tem por objetivo proporcionar ao leitor uma viso
abrangente dos processos de soldagem, especialmente aqueles mais utilizados
numa refinaria de petrleo. Os diversos contedos foram divididos em
captulos, com fundamentos tericos, ilustraes, visando facilitar a
compreenso dos temas tratados.
A tecnologia da soldagem a ser apresentada ter como foco a
fabricao e a manuteno. Assim inicia-se com o registro dos conceitos
bsicos de soldagem, sua classificao e os principais aspectos relacionados
segurana, para que o aluno possa perceber a abrangncia e as diversas
possibilidades do processo de fabricao e manuteno por soldagem.
No tocante ao processo de soldagem a gs, tem sua histria iniciada
com o desenvolvimento da chama oxihdrica em torno de 1850, seguida pelos
estudos da oxi-acetilnica em 1895. Entretanto, o uso econmico da
combusto como fonte de calor para solda de metais, somente foi a partir 1893,
quando se iniciou na Alemanha a fabricao em larga escala do oxignio obtido
a partir do ar lquido. Apesar de esse processo ter tido enorme importncia
industrial no passado, hoje pouco representativo entre as opes disponveis
para a soldagem com alta produtividade. Na tecnologia desse processo tem-se:
fundamentos do processo, tipos e aplicaes; equipamentos de soldagem,
funcionamento e regulagem; execuo e controle da qualidade na soldagem.
A soldagem com eletrodos revestidos projetou a soldagem como um dos
mais importantes processos de fabricao e na manuteno, como
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conseqncia direta da sua alta flexibilidade. Este processo de soldagem foi
patenteado em 1910 pelo sueco Oscar Kjellberg.
Outros processos de soldagem abordado nessa apostila so soldagem
TIG, MIG/MAG e arame tubular, os primeiros trabalhos com este processo foi
feito com gs ativo, em pea de ao, no inicio dos anos 30. O processo
MIG/MAG foi inviabilizado e, somente aps a II. Guerra Mundial foi possvel
viabiliza-lo, primeiro para soldagem de magnsio e suas ligas e em seguida
para os outros metais, sempre com gs inerte. Algum tempo depois foi
introduzido no lugar do argnio o gs CO2, parcial ou totalmente, na soldagem
de ao carbono. Nas informaes desse processo so vistos: fundamentos do
processo; equipamentos de soldagem; execuo da soldagem e aplicaes
industriais.
Nos processos de corte trmicos foram colocados visando
principalmente aplicaes de preparao das peas para posterior soldagem.
Nos ltimos captulos foi dada uma viso geral a respeito da metalurgia
e documentao tcnica da soldagem. A metalurgia da soldagem est
intimamente ligada qualidade da junta soldada, bem como o conceito de
soldabilidade. Por soldabilidade entende-se a facilidade com que uma junta
fabricada de tal maneira que preencha os requisitos de um projeto bem
executado. J na documentao tcnica so apresentados todos os modelos
de documentos requeridos pelo controle de qualidade da soldagem.
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NDICE
1 - CONCEITO E SIMBOLOGIA DE SOLDA 05
1.1 Conceito de soldagem 05
1.2 Simbologia de soldagem 10
2 SOLDAGEM A GS 17
2.1 Fundamentos do processo, tipos e aplicaes da soldagem a gs 17
2.2 Equipamentos de soldagem, funcionamento e regulagem 19
2.3 Execuo da soldagem e controle da qualidade na soldagem a gs 20
3 SOLDAGEM COM ELETRODO REVESTIDO 27
3.1 Fundamentos do processo 27
3.2 Equipamentos de soldagem 28
3.3 Tipos e funes de consumveis Eletrodos 30
3.4 Caractersticas e aplicaes de soldagem 31
3.5 Preparao e limpeza da junta 33
4 SOLDAGEM TIG 34
4.1 Fundamentos do processo 34
4.2 Equipamentos de soldagem 35
4.3 Tipos e funes de consumveis Metais de adio e Gazes 36
4.4 Caractersticas e aplicaes de soldagem 37
4.5 Preparao e limpeza da junta 39
5 SOLDAGEM MIG/MAG 41
5.1 Fundamentos do processo de soldagem MIG/MAG 41
5.2 Equipamentos de soldagem MIG/MAG 45
5.3 Execuo da soldagem 48
5.4 Aplicaes industriais 50
6 SOLDAGEM COM ARAMES TUBULARES 53
6.1 Fundamentos do processo 53
6.2 Equipamentos de soldagem 55
6.3 Tcnica operatria 56
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6.4 Aplicaes industriais 56
7 PROCESSOS DE CORTE 58
7.1 Oxicorte 58
7.2 Corte com eletrodo de carvo 64
7.3 Corte plasma 65
8 METALURGIA DA SOLDAGEM 66
8.1 Introduo 66
8.2 Metalurgia fsica dos aos 66
8.3 Fluxo de calor na soldagem 74
8.4 Macroestrutura de soldas por fuso 78
8.5 Caractersticas da zona fundida 79
8.6 Caractersticas da zona termicamente afetada 84
8.7 Pr-aquecimento 86
8.8 Ps-aquecimento 88
8.9 Fissurao pelo Hidrognio ou Fissurao a frio 88
8.10 Fissurao a quente 94
8.11 Soldabilidade dos aos carbono e de baixa e mdia liga e inoxidveis 98
9 DOCUMENTOS TCNICOS 110
9.1 Especificao de procedimento de soldagem 110
9.2 Registro da qualificao de procedimento de soldagem 112
9.3 Instrumento de execuo e inspeo de soldagem 115
9.4 Registro da qualificao de soldadores e operadores de soldagem 117
9.5 Relao de soldadores / operadores de soldagem qualificados 119
9.6 Controle de desempenho de soldadores e operadores de soldagem 121
10 GLOSSARIO 123
11 BIBLIOGRAFIA 125
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1- CONCEITO E SIMBOLOGIA DE SOLDA
1.1 - Conceito de soldagem
Os mtodos de unio de metais podem der divididos em duas categorias:
Primeira - a unio obtida atravs de parafuso ou rebite, aumentando o peso e
a unio no estanque (), porm mais simples de serem fabricadas.
Figura 1.1 Tipo de unio por parafuso
Segunda - a unio obtida atravs da soldagem, reduz o peso final e
estanque, porm mais difcil de serem fabricadas.
Figura 1.2 Tipo de unio por soldagem
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Denomina-se soldagem ao processo de unio entre duas partes
metlicas, usando uma fonte de calor, com ou sem aplicao de presso. A
solda o resultado desse processo.
A definio de soldagem adotada pela Associao Americana de
Soldagem (American Welding Society - AWS), cujos padres e referncias so
muito utilizadas no Brasil, meramente operacional. "Processo de unio de
materiais usado para obter a coalescncia (unio) localizada de metais e no-
metais, produzida por aquecimento at uma temperatura adequada, com ou sem
a utilizao de presso e/ou material de adio".
Os processos de soldagem so utilizados na fabricao de: estruturas
metlicas, avies, navios, locomotivas, veculos ferrovirios e rodovirios, pontes
prdios, oleodutos, gasodutos, caldeiras e vasos de presso, plataformas
martimas, reatores nucleares, utilidades domsticas, etc.
Os processos de soldagem devem preencher os seguintes requisitos:
- Gerar uma quantidade de calor capaz de unir dois materiais.
- Evitar que o ar atmosfrico contamine a regio de soldagem durante a
execuo da soldagem.
- Proporcionar o controle metalrgico na soldagem, alcanando as
propriedades fsicas, qumicas ou mecnicas desejadas.
A figura 1.3 apresenta a classificao dos processos de soldagem de
acordo com a natureza da unio, distinguindo entre soldagem no estado slido e
por fuso.
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Figura 1.3 - Classificao dos processos de soldagem a partir da natureza da unio
Principais aspectos a serem observados com relao segurana na
soldagem:
GASES - utilizados para proteo e chama na soldagem so geralmente
estocados numa alta presso (200 bar), a qual reduzida para trabalho (em
torno de 2 bar). A liberao sbita dos mesmos extremamente perigosa.
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Algumas das caractersticas dos gases geralmente utilizados so os
seguintes:
Acetileno - mais leve que o ar, no toxico, mas apresenta efeito
anestsico em alta concentrao pode matar por asfixia. Forma uma mistura
explosiva com ar cerca de 2 a 82%.
Oxignio - sobre alta presso e em contato com leo ou graxa torna-se
explosivo. Portanto, os equipamentos que contm oxignio sob presso no
podem estar em contato com leo e graxa.
Gases Inertes e Oxidantes - Os gases inertes geralmente utilizados so
argnio e hlio, os quais no so txicos, ou infamveis. O fato de causarem
asfixia, a principal precauo que deve ser tomada com os mesmos. Os gases
oxidantes, dixido de carbono (CO2), no quimicamente inerte e pode causar
intoxicao.
FUMOS E SUBSTNCIAS TXICAS - h uma sria preocupao em todo
mundo, com relao aos efeitos sobre a sade e o meio ambiente provocados
pelos fumos e gases produzidos pela soldagem. Os fumos resultantes das
operaes de soldagem consistem de partculas ou gases. As partculas de
fumos com dimetro mdio entre 0,2 10 m podem se depositar nos pulmes.
Algumas partculas como de zinco e cobre, podem causar nuseas e irritao
respiratria. Outros gases podem ser produzidos atravs da dissociao e/ou
ionizao do ar pelo arco eltrico ou chama.
CHOQUE ELTRICO - a circulao pelo corpo humano de correntes to baixas
quanto 40 mA, pode causar contrao dos msculos do corao e pulmes,
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seguido por falha do primeiro rgo e inabilidade para respirar. Todas as
mquinas de solda precisam ser muito bem isolada e somente pessoal treinado
deve realizar manuteno.
RADIAO - o arco eltrico gera radiaes desde o ultravioleta, atravs da luz
visvel, at o infravermelho. A radiao ultravioleta queima a pele e causa danos
aos olhos. Alm da proteo do corpo o soldador somente deve olhar o arco
atravs de uma mascara de solda com filtro. A seguir, so relacionados todos os
equipamentos de proteo individual (EPI) utilizados na operao de soldagem:
- usar roupa de algodo puro;
- mscara de solda;
- culos de proteo (brancos ou
escuros);
- avental de couro;
- mangas de couro;
- perneiras de couro;
- luvas de couro;
- mangotes de couro;
- botas de segurana
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Figura 1.4 - Mscara de solda Figura 1.5 - Tipos de luvas
Figura 1.6 - Tipos de aventais
Figura 1.7 - Proteo para os braos e/ou trax
Figura 1.8 - Polaina e bota
Para um pessoa seja um bom profissional na soldagem como soldador,
devem possui as seguintes caractersticas:
- Apresentar boas condies fsicas (viso perfeita, no possuir defeitos
graves nos braos).
- Apresentar boa habilidade manual.
- Dispor de boa sade.
- Ser caprichoso.
- Saber trabalhar em grupo.
- Ter conhecimento bsico de segurana e higiene no trabalho.
- Saber ler e escrever e com conhecimentos bsicos de matemtica e fsica.
- Deve possuir um treinamento bsico mnimo, o tempo deste treinamento
depende dos processos de soldagem e da qualidade na solda a ser exigido.
1.2 - Simbologias de soldagem
Muitos so os termos com um significado particular quando aplicado
soldagem. O posicionamento das peas para unio determina os vrios tipos de
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juntas. A figura 1.9 abaixo mostra todos os tipos de juntas, como de Aresta, em
ngulo, de Topo e Sobreposta.
Figura 1.9 - Tipos de junta
As aberturas ou sucos na superfcie da pea a serem unidas e que
apresentam um espao para conter a solda recebem o nome de chanfro.
Figura 1.10 - Tipos de chanfro
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A posio da pea a ser soldada e do eixo da solda determinam a posio
de soldagem, e esta pode ser: plana, horizontal, vertical ou sobre cabea.
Figura 1.11 - Posies de Soldagem
A simbologia de soldagem consiste de uma srie de smbolos, sinais e
nmeros, fornecendo informaes sobre uma determinada solda. Esta
simbologia baseia-se na norma () NBR () 5874 (Norma Brasileira Registrada).
O elemento bsico de soldagem a linha de referncia, colocada sempre
na posio horizontal e prximo da junta a que se refere. Nesta linha so
colocados os smbolos bsicos da solda, suplementares e outros dados. A seta
indica a junta na qual a solda ser feita. A figura 1.12 mostra a localizao dos
elementos de um smbolo de soldagem.
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(a) Smbolo bsico da solda (b) Smbolos suplementares
(c) Procedimento, processo ou
referncia
(d) Smbolo de acabamento
A - ngulo do chanfro E - Garganta efetiva
L - Comprimento da solda N - Nmero da soldas por pontos
P - Distncia centro a centro de soldas R - Abertura de raiz
S - Tamanho da solda
Figura 1.12 - Localizao dos elementos de um smbolo de soldagem.
O smbolo bsico indica o tipo de solda desejado, uma representao
da seo transversal da solda a que se refere. Este colocado abaixo da linha
de referncia, a solda deve ser feita do mesmo lado em que se encontra a seta.
pea
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Figura 1.13 - Smbolos bsicos de solda
Os smbolos suplementares so aqueles que detalham ou explicam
alguma caracterstica do cordo de solda, e so representados na linha de
referncia.
Figura 1.14 - Smbolos suplementares
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A seguir so mostrados alguns exemplos de solda em ngulos (filete), e
de topo com chanfro, e seus respectivos smbolos.
Figura 1.15 - Exemplos de solda de ngulo (filete) e seus smbolos.
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Figura 1.16 - Exemplos de soldas de topo e seus smbolos.
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2 - SOLDAGEM A GS
2.1 - Fundamentos do processo, tipos e aplicaes da soldagem a gs.
A soldagem a gs um processo no qual a unio dos metais obtida
pelo aquecimento destes com uma chama de um gs combustvel e o oxignio.
O processo envolve a fuso do metal de base e do metal de adio.
Durante a operao, a chama proveniente da mistura gs-oxignio na
ponta do bico de solda usado para fundir o metal de base e formar a solda. O
metal de adio adicionado separadamente. O soldador movimente o
maarico de solda para obter uma fuso uniforme e progressiva. A figura 2.1
mostra esquematicamente o processo de soldagem a gs.
Figura 2.1 - Diagrama esquemtico de uma soldagem a gs
O processo de soldagem a gs apresenta as seguintes vantagens: baixo
custo; emprega equipamento porttil; no necessita de energia eltrica e permite
fcil controle da operao. Por outro lado, apresenta as seguintes desvantagens:
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exige maior habilidade do soldador; tem baixa taxa de deposio e apresenta
risco de acidente com os cilindros de gases.
O gs combustvel mais utilizado o acetileno por apresentar alta
potncia de sua chama e pela alta velocidade de inflamao. Pode-se afirmar
que a chama da mistura oxignio-acetileno supera as temperaturas atingidas na
mistura de oxignio com outros gases.
Nas chamas para soldagem a gs possuem duas partes conhecidas
como dardo e penacho (figura 2.2).
As caractersticas da chama dependem da relao entre o combustvel
(acetileno) e o comburente (oxignio). Define-se a regulagem da chama, ou
relao de consumo, a razo entre os volumes de comburente e do combustvel.
acetileno Volume
oxignio Volume chama da regulagem a
Com o conceito de regulagem da chama pode-se definir 3 tipos de
chama: neutra, redutora (ou carburante) e oxidante, a figura 2.2 mostra os tipos
de chama.
Figura 2.2 - Partes e formatos da chama: (a) neutra, (b) redutora, (c) oxidante.
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A tabela 2.1 apresenta os tipos de chamas: regulagens, formatos,
caractersticas e aplicaes.
Tabela 2.1 - Tipos e caractersticas das chamas
Regulagem
da chama
Tipo de
chama
Formato
da chama
Caracterstica Aplicao
1,0 a 1,1 Neutra Fig. 3.2 a Penacho longo. Dardo branco,
brilhante e arredondado
Soldagem dos aos. Cobre e suas ligas
(exceto lato). Nquel e sua ligas.
a 1,0 Redutora Fig. 3.2 b Penacho esverdeado Dardo branco,
brilhante e arredondado
Revestimento duro, ferro fundido, alumnio
e chumbo.
a 1,1 Oxidante Fig. 3.2 c Penacho azulado, mais curto.
Dardo branco, brilhante pequeno e
pontiagudo. Rudo forte.
Aos galvanizados.
Lato
Bronze
Este processo adequado soldagem de chapas finas, tubos de
pequeno dimetro e tambm para a soldagem de reparo.
2.2 - Equipamentos de soldagem, funcionamento e regulagem
O equipamento bsico para a soldagem a gs, mostrado na figura 2.3,
consiste basicamente de cilindros de gases, reguladores de presso,
mangueiras e maarico de soldagem.
Os gases utilizados na soldagem a gs podem ser distribudos pelas
vrias sees de uma instalao industrial atravs de cilindros portteis, ou
atravs de uma tubulao proveniente de uma instalao centralizada.
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O regulador de presso um dispositivo que permite diminuir a presso
dos cilindros para a presso de trabalho, mantendo-a aproximadamente
constante.
As mangueiras servem para conduzir os gases dos cilindros at o
maarico de soldagem. A mangueira de cor vermelha para o gs combustvel
(acetileno), na cor verde ou preta para o oxignio.
Os maaricos so dispositivos que recebem o oxignio e o acetileno
puros e fazem a sua mistura na proporo, volume e velocidade adequados
produo da chama desejada.
Figura 2.3 - Equipamento bsico para a soldagem a gs.
2.3 - Execuo da soldagem e controle da qualidade na soldagem a gs
A soldagem a gs feita nas seguintes etapas: abertura dos cilindros de
gases e regulagem das presses de trabalho, acendimento e regulagem da
chama, formao da poa de fuso, deslocamento da chama e realizao do
cordo de solda, com ou sem uso de metal de adio, interrupo da solda e
extino da chama.
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O acendimento da chama feito com um gerador de fagulha, no utilizar
isqueiro ou fsforo, aps a abertura do registro de acetileno do maarico. A
chama assim obtida tem uma cor amarelo - brilhante e bastante fuliginosa.
Para se evitar esta fuligem pode-se abrir ligeiramente o registro de oxignio do
maarico antes do acendimento. Uma vez acesa, a chama deve ser regulada
para se obter um tamanho e tipo adequado soldagem que vai ser executada,
conforme figura 2.2 e tabela 2.1.
Para a formao da poa de fuso, a ponta do dardo da chama
colocado de 1,5 a 3 mm da superfcie da pea e mantida nesta posio at a
fuso do metal de base. A chama posicionada formando um ngulo de 45 a
60 com a pea.
Existem basicamente duas tcnicas para execuo da soldagem a gs,
direita ou esquerda, a figura 2.4 mostra estes mtodos de soldagem.
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Figura 2.4 - Mtodos de soldagem a gs, (A) esquerda, (B) direita, (C) direita
com grande penetrao, (D) na vertical, (E) sobre cabea (esquerda e direita).
Soldagem esquerda - a vareta desloca-se frente da chama, no sentido
da soldagem, utilizado na espessura de chapas de at 3 mm. um processo
lento que consome muito gs, porm produz solda de bom aspecto e de fcil
execuo.
Soldagem direita - a vareta desloca-se atrs da chama, muito mais
conveniente para espessura superiores a 3 mm. um processo rpido e
econmico.
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Ao final da soldagem, recomenda-se fechar primeiro o acetileno e depois
o oxignio, a fim de extinguir a chama, evitando o retrocesso da chama.
Terminado o servio, todos os registros e vlvulas de gases devem ser
fechadas.
Os parmetros de soldagem a gs, em funo da espessura da chapa,
para o ao carbono, podem ser consultados na tabela 3.2.
Tabela 2.2 - Parmetros de soldagem a gs para o ao carbono.
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Para uma execuo satisfatria de qualquer trabalho de grande
utilidade saber quais so as possveis falhas, como elas se manifestam e quais
so as causas.
Os defeitos mais comuns na soldagem a gs so:
Falta de fuso - geralmente ocorre na margem da solda, freqentemente ocorre
quando utilizamos indevidamente a chama oxidante. Pode ocorrer tambm com
a utilizao da chama apropriada, se manipulada de forma errada.
Incluso de escria - ocorre normalmente com a chama oxidante, s vezes com
a chama neutra. A manipulao inadequada do metal de adio tambm pode
provocar incluses.
Porosidade - se uniformemente espalhada, revela um tcnica de soldagem
imperfeita.
Trincas - o aquecimento e resfriamento lentos, permitindo a difuso do
hidrognio.
Furos no cordo - chama com excesso de oxignio ou velocidade de soldagem
baixa.
Cordo muito largo - movimento perpendicular ao cordo de solda com maarico
muito grande.
Perfurao - maarico muito grande ou velocidade de soldagem muito pequena.
Medidas de segurana na soldagem a gs
O processo de soldagem a gs perigoso, o que exige que todas as
pessoas envolvidas prestem ateno durante a soldagem a gs e sigam as
normas estabelecidas para trabalhos e manuseio com oxignio e acetileno.
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O acetileno um gs altamente explosivo, e as seguintes recomendaes
devem ser observadas:
- Evitar choque violentos com os cilindros, principalmente nos reguladores de
presso.
- No armazenar os cilindros em local prximo a uma fonte de calor.
- Armazenar os cilindros na posio vertical e seguros por correntes.
- O acetileno mais leve que o ar e no se acumula em locais baixos.
- No esvaziar o cilindro completamente, evitando a entrada de ar ou a sada
de vapor de acetona misturado com acetileno.
- Ter cuidado com vazamentos, uma vez que a mistura do acetileno com o ar
pode ser explosivo.
- Verificar sempre o estado das vlvulas e reguladores de presso, para evitar
vazamentos.
- Evitar o contato do acetileno com tubulaes ou conexes de cobre e
algumas de suas ligas, porque pode-se formar um composto explosivo do
acetileno com o cobre.
Nunca lubrifique qualquer pea que tenha contato com oxignio puro
com alta presso, pode ocorrer uma exploso, e as seguintes recomendaes
devem ser observadas:
- No usar o oxignio no lugar do ar comprimido para retirar resduos de locais
que estejam tambm sujos de leo ou graxa, pois pode haver combusto
espontnea dos leos.
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- No usar o oxignio para limpar roupa que esteja suja de leo ou graxa, pois
h risco de combusto espontnea da roupa.
- No lubrificar nenhuma conexo ou parte do equipamento em contato com o
cilindro de oxignio.
- Evitar choques violentos nos reguladores de presso, uma vez que, devido
elevada presso interna, o cilindro de oxignio pode ser lanado como um
projtil.
- Conservar o cilindro sempre com o capacete de proteo, quando no estiver
em uso.
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3 - SOLDAGEM COM ELETRODO REVESTIDO (SMAW)
3.1 - Fundamentos do processo
Soldagem com eletrodo revestido (SMAW) a unio de metais pelo
aquecimento oriundo de um arco eltrico entre um eletrodo revestido e o metal
de base, na junta a ser soldada.
O metal fundido do eletrodo transferido atravs do arco at a poa de
fuso do metal de base, formando assim o metal de solda depositado.
Uma escria, que formada do revestimento do eletrodo e das impurezas
do metal de base, flutua para a superfcie e cobre o depsito, protegendo esse
depsito da contaminao atmosfrica e tambm controlando a taxa de
resfriamento. O metal de adio vem da alma de arame do eletrodo e do
revestimento que feito de p de ferro e elementos de liga, ver figura abaixo:
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A soldagem com eletrodo revestido o processo de soldagem mais
usado de todos, devido a simplicidade do equipamento, resistncia e
qualidade das soldas, e de baixo custo. Ele tem grande flexibilidade e solda a
maioria dos metais numa faixa grande de espessuras. A soldagem com este
processo pode ser feita em quase todos os lugares e em condies extremas.
O eletrodo que se funde transformado em gotas, devido a ao do arco
eltrico, que so transferidas sob esta forma para a poa de fuso. Estas gotas
sero finas e numerosas, no caso de soldar com correntes de alta intensidade.
Por outro lado, formato de glbulos maiores, no caso de se soldar com corrente
de baixa intensidade.
O modo atravs do qual se processa a transferncia do metal em fuso
influi decisivamente na qualidade da junta de solda. De maneira genrica, gotas
menores promovem melhor transferncia e, portanto, melhor unio soldada. O
modo de transferncia funo da corrente de soldagem, da composio do
revestimento, do ponto de fuso do eletrodo, etc.
3.2 - Equipamentos de soldagem
O processo de soldagem com eletrodo revestido usualmente operado
manualmente. Conforme figura abaixo, o equipamento consiste de uma fonte de
energia, cabos de ligao, um porta eletrodo (alicate de eletrodo), uma
braadeira (conector de terra), e o eletrodo.
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a) Fonte de energia O suprimento de energia pode ser tanto corrente alternada como corrente
contnua com eletrodo negativo (polaridade direta), ou corrente contnuo com
eletrodo positivo (polaridade inversa), dependendo das exigncias de servio.
- Corrente contnua polaridade direta: a pea ligada ao polo positivo e o
eletrodo ao negativo. O bombardeio de eltrons d-se na pea, a qual
ser a parte mais quente.
- Corrente contnua polaridade inversa: eletrodo positivo e a pea
negativa. O bombardeio de eltrons d-se na alma do eletrodo, o qual
ser a parte mais quente.
b) Cabos de soldagem
So usados para conectar o alicate do eletrodo e o grampo fonte de
energia. Eles devem ser flexveis para permitir fcil manipulao, especialmente
do alicate de eletrodo.
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Eles fazem parte do circuito de soldagem e consistem de vrios fios de
cobre enrolados juntos e protegidos por um revestimento isolante e flexvel
(normalmente borracha sinttica).
c) Porta eletrodo, alicate de eletrodo.
simplesmente um alicate que permite ao soldador controlar e segurar o
eletrodo.
d) Grampo (conector de terra)
um dispositivo para conectar o cabo terra pea a ser soldada.
3.3 - Tipos e funes de consumveis Eletrodos
O eletrodo, no processo de soldagem com eletrodo revestido, tem vrias
funes importantes. Ele estabelece o arco fornece o metal de adio para a
solda. O revestimento do eletrodo tambm tem funes importantes na
soldagem. Didaticamente podemos classific-las em funes eltricas, fsicas e
metalrgicas.
a) Funes eltricas de isolamento e ionizao
- Isolamento: o revestimento um mal condutor de eletricidade, assim isola
a alma do eletrodo evitando aberturas de arco laterais. Orienta a abertura
de arco para locais de interesse.
- Ionizao: o revestimento contm silicatos de Na e K que ionizam a
atmosfera do arco. A atmosfera ionizada facilita a passagem da corrente
eltrica, dando origem a um arco estvel.
b) Funes fsicas e mecnicas
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- Fornece gases para formao da atmosfera protetora das gotculas do
metal contra a ao do hidrognio e oxignio da atmosfera.
- O revestimento funde e depois solidifica sobre o cordo de solda,
formando uma escria de material no metlico que protege o cordo de
solda da oxidao pela atmosfera normal, enquanto a solda est
resfriando.
- Proporciona o controle da taxa de resfriamento: contribui no acabamento
do cordo.
c) Funes metalrgicas
- Pode-se contribuir com elementos de liga, de maneira a alterar as
propriedades da solda.
Os eletrodos revestidos so classificados de acordo com especificaes
da AWS (American Welding Society). Especificaes comerciais para
eletrodos revestidos podem ser encontradas nas especificaes AWS da
srie AWS A5 (Ex.: AWS A5.1).
3.4 - Caractersticas e aplicaes de soldagem
importante para um inspetor de soldagem lembrar que o processo de
soldagem com eletrodo revestido tem muitas variveis a considerar. Por
exemplo, ele pode ser usado numa ampla variedade de configuraes de
juntas encontradas na soldagem industrial, e numa ampla variedade de
combinaes de metal de base e metal de adio. Ocasionalmente, vrios
tipos de eletrodos so usados para uma solda especfica. Um inspetor de
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soldagem deve ter conhecimento profundo sobre a especificao usada para
o servio, para saber como e quais variveis afetam a qualidade da solda.
O processo de soldagem com eletrodo revestido pode ser usado para
soldar em todas as posies. Ele pode ser usado para soldagem da maioria dos
aos e alguns dos metais no ferrosos, bem como para a deposio superficial
de metal de adio para se obter determinadas propriedades ou dimenses.
Apresenta possibilidade de soldar metal de base numa faixa de 2 mm at
200mm, dependendo do aquecimento ou requisitos de controle de distoro e da
tcnica utilizada.
O controle da energia de soldagem (heat input) durante a operao um
fator relevante em alguns materiais, tais como aos temperados e revenidos,
aos inoxidveis e aos de baixa liga contendo molibdnio. Controle inadequado
da energia de soldagem durante a operao de soldagem, quando requerido,
pode facilmente causar trincas ou, perda de propriedades primrias do metal de
base, como a perda de resistncia e corroso em aos inoxidveis. A taxa de
deposio deste processo pequena comparada com os outros processos de
alimentao contnua. A taxa de deposio varia de 1 a 5 kg/h e depende do
eletrodo escolhido.
O sucesso do processo de soldagem com eletrodo revestido depende
muito da habilidade e da tcnica do soldador, pois toda a manipulao de
soldagem executada pelo soldador.
H quatro itens que o soldador deve estar habilitado a controlar.
(1) Comprimento do arco
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(2) ngulo do eletrodo
(3) Velocidade de deslocamento do eletrodo
(4) Amperagem
3.5 - Preparao e limpeza das juntas
As peas a serem soldadas, devem estar isentas de leo, graxa, ferrugem, tinta,
resduos de exame por lquido penetrante, areia e fuligem do pr-aquecimento a gs,
numa faixa de no mnimo 20 mm de cada lado das bordas.
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4 - SOLDAGEM TIG (GTAW)
4.1 - Fundamentos do processo.
Soldagem TIG a unio de metais pelo aquecimento destes com um arco
entre um eletrodo de tungstnio no consumvel e a pea.
A proteo durante a soldagem conseguida com um gs inerte ou
mistura de gases inertes, que tambm tem a funo de transmitir a corrente
eltrica quando ionizados durante o processo. A soldagem pode ser feita com ou
sem metal de adio. Quando feita com metal de adio, ele no transferido
atravs do arco, mas fundido pelo arco. O eletrodo que conduz corrente um
arame de tungstnio puro ou liga deste material.
A figura abaixo mostra esquematicamente este processo.
A rea do arco protegida da contaminao atmosfrica pelo gs
protetor, que flui do bico da pistola. O gs remove o ar, eliminando nitrognio,
oxignio e hidrognio de contato com o metal fundido e com eletrodo de
tungstnio aquecido. H um pouco ou nenhum salpico e fumaa. A camada da
solda suave e uniforme, requerendo pouco ou nenhum acabamento posterior.
A soldagem TIG pode ser usada para executar soldas de alta qualidade
na maioria dos metais e ligas. No h nenhuma escria e o processo pode ser
usado em todas as posies. Este processo o mais lento dos processos
manuais.
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4.2 - Equipamentos de Soldagem
A soldagem TIG usualmente um processo manual mas pode ser
mecanizado e at mesmo automatizado. O equipamento necessita ter:
(1) Um porta eletrodo com passagem de gs e um bico para direcionar o gs
protetor ao redor do arco e um mecanismo de garra para energizar e conter
um eletrodo de tungstnio, denominado pistola;
(2) Um suprimento de gs protetor;
(3) Um fluxmetro e regulador-redutor de presso de gs;
(4) Uma fonte de energia;
(5) Um suprimento de gua de refrigerao, se a pistola refrigerada a gua.
As variveis que mais afetam neste processo so as variveis eltricas
(corrente tenso e caractersticas da fonte de energia). Elas afetam na
quantidade, distribuio e no controle produzido pelo arco e tambm
desempenham papel importante na estabilidade do arco e na remoo do xido
refratrio da superfcie de alguns metais.
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Os eletrodos de tungstnio usados na soldagem TIG so de vrias
classificaes e os requisitos destes so dados na norma AWS A5.12. Temos:
(1) Tungstnio puro (EWP)
(2) Tungstnio com 1,0 ou 2,0% de trio (EWTh-2)
(3) Tungstnio com 0,15 a 0,4% de Zircnio (EWZr)
(4) Eletrodo de tungstnio com tira integral longitudinal, de tungstnio com 2%
de trio, em todo o seu comprimento (EWTh-3)
A adio de trio e zircnio ao tungstnio, permite a este, emitir eltrons mais
facilmente quando aquecido. A figura abaixo ilustra o equipamento necessrio
para o processo TIG.
4.3 - Tipos e Funes de Consumveis: Metais de Adio e Gases
Uma ampla variedade de metais e ligas est disponvel para utilizao como
metais de adio no processo de soldagem TIG.
Os metais de adio, se utilizados, normalmente so similares ao metal
que est sendo soldado.
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Os gases de proteo mais comumente usados para soldagem TIG so
argnios, hlio ou uma mistura destes dois gases. O argnio mais vezes
preferidas em relao ao hlio porque apresenta vrias vantagens:
(1) Ao do arco mais suave e sem turbulncias.
(2) Menor tenso no arco para dada corrente e comprimento do arco.
(3) Maior ao de limpeza na soldagem de materiais como alumnio e magnsio,
em corrente alternada.
(4) Menor custo e maior disponibilidade.
(5) Menor vazo de gs para uma boa proteo.
(6) Melhor resistncia a corrente de ar transversal.
(7) Mais fcil a iniciao do arco.
Por outro lado, o hlio usado com gs protetor, resulta em tenso de arco
mais alto para um dado comprimento de arco e corrente em relao a argnio,
produzindo mais calor, e assim mais efetivo para soldagem de materiais
espessos (especialmente metais de alta condutividade, tal como alumnio).
Entretanto, visto que a densidade do hlio menor que a do argnio,
usualmente necessrias maiores vazes de gs para se obter um bom arco e
uma proteo adequada da poa de fuso.
4.4 - Caractersticas e Aplicaes de Soldagem
A soldagem TIG um processo bastante adequado para espessuras finas
dado ao excelente controle da fonte de calor. A fonte de calor e o metal de
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adio so controlados separadamente. O processo pode ser aplicado em locais
que no necessitam de metal de adio.
Este processo pode tambm unir paredes espessas de chapas e tubos de
aos e de ligas metlicas. usado tanto para soldar tubos de metais ferrosos
como de no ferrosos. Os passes de raiz de tubulaes de ao carbono e ao
inoxidvel, especialmente aquelas de aplicaes crticas, so freqentemente
soldadas pelo processo TIG.
Embora a soldagem TIG tenha um alto custo inicial e baixa produtividade,
estes so compensados pela possibilidade de se isolar muitos tipos de metais,
de espessuras e em posies no possveis por outros processos, bem como
pela obteno de soldas de alta qualidade e resistncia.
A soldagem TIG prontamente possibilita soldar alumnio, magnsio, titnio,
cobre e aos inoxidveis, como tambm metais de soldagem difcil e outros de
soldagem relativamente fcil como os aos carbono.
Alguns metais podem ser soldados em todas as posies, dependendo da
corrente e da habilidade do soldador.
A corrente usada com a soldagem TIG pode ser alternada ou contnua. Com
a corrente contnua pode-se usar polaridade direta ou inversa. Entretanto, visto
que a polaridade direta produz o mnimo de aquecimento no eletrodo e o
mximo de aquecimento no metal de base, eletrodos menores podem ser
usados, obtendo-se profundidade de penetrao ainda maior do que a obtida
com polaridade inversa ou com corrente alternada.
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Quando se deseja baixa penetrao como na soldagem de chapas finas de
alumnio, deve-se optar pela situao que leve ao aquecimento mnimo do metal
de base.
A respeito das vantagens citadas, conveniente lembrar que a soldagem
TIG, para ser bem sucedida, requer uma excepcional limpeza das juntas a
serem soldadas e um treinamento extenso do soldador.
Uma considerao que se deve ter em mente o ngulo do cone da ponta
do eletrodo de tungstnio, pois a conicidade afeta a penetrao da solda.
Se o ngulo do cone for diminudo (ponta mais aguda) a largura do cordo
tende a reduzir-se e a penetrao aumenta. Contudo, se a ponta tornar-se
aguda demais a densidade de corrente aumenta na ponta, e a extremidade
desta pode atingir temperaturas superiores ao ponto de fuso do eletrodo
quando ento ir se desprender do eletrodo e fizer parte da poa de fuso,
constituindo aps sua solidificao numa incluso de tungstnio da solda.
A faixa de espessura para soldagem TIG (dependendo do tipo de corrente,
tamanho do eletrodo, dimetro do arame, metal de base, e gs escolhido) vai de
0,1mm a 50 mm. Quando a espessura excede 5 mm, precaues devem ser
tomadas para controlar o aumento de temperatura, na soldagem multipasse. A
taxa de deposio, dependendo dos mesmos fatores listados para espessura,
pode variar de 0,2 a 1,3kg/h.
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4.5 - Preparao e Limpeza das Juntas
A preparao e limpeza das juntas para a soldagem TIG requerem todos os
cuidados exigidos para a soldagem com eletrodo revestido e mais:
- A limpeza do chanfro e bordas deve ser ao metal brilhante, numa faixa de
10 mm, pelos lados interno e externo.
- Quando da deposio da raiz da solda deve ser empregada a proteo,
por meio de gs inerte, pelo outro lado da pea.
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5 - SOLDAGEM MIG/MAG (GMAW)
5.1 - Fundamentos do processo MIG/MAG
A soldagem MIG/MAG usa o calor de um arco eltrico estabelecido entre
um eletrodo nu alimentado de maneira continua e a pea a ser soldada. A
proteo do arco e da regio da solda contra a contaminao atmosfera feita
por um gs ou misturas de gases, que podem ser inerte ou ativo.
O processo MIG (Metal Inert Gas) utiliza um gs inerte, este gs inerte
pode ser: argnio, hlio, argnio + (1 5%) de O2.
O processo MAG (Metal Active Gas) utiliza um gs ativo ou mistura de
gases que perdem a caracterstica de inerte, quando parte do metal sendo
soldado oxidado, os gases ativos utilizados so: CO2, CO2 + (5 a 10%) de O2,
argnio + (15 a 30%) de CO2, argnio + (5 a 15%) de O2, argnio + (25 a 30%)
de N2.
A figura 5.1 ilustra esquematicamente o processo de soldagem MIG/MAG.
A soldagem MIG/MAG um processo automtico ou semi-automtico
podendo ser robotizada, em que a alimentao do arame feita
mecanicamente, atravs de um alimentador motorizado, e o soldador o
responsvel pelo inicio e trmino da soldagem, como tambm ao movimento da
tocha ao longo da junta. A manuteno do arco garantida pela alimentao
contnua do arame e o comprimento do arco mantido aproximadamente
constante pelo prprio sistema.
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Figura 5.1 - Processo de soldagem MIG/MAG.
A alimentao do arame, como descrito anteriormente, devida ao de
rolos, como mostrado na figura 5.2, em que o rolo inferior tracionado e o
superior somente sofre compresso fazendo o arame avanar.
Alimentao convencional (1 par de rolo)
Alimentao com dois pares de rolo
Figura 5.2 - Sistemas de alimentao de arame
As principais vantagens da soldagem MIG/MAG so: apresenta alta taxa
de deposio e alto fator de trabalho do soldador (no h parada para troca de
eletrodo); pode soldar ampla faixa de espessura e quase todos os materiais
metlicos; possvel soldar em todas as posies; no h necessidade de
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remoo de escria e exige menor habilidade do soldador, quando comparada
soldagem com eletrodos revestidos.
As principais limitaes (desvantagens) na soldagem MIG/MAG so:
maior velocidade de resfriamento da solda por no haver escria, o que
aumenta a ocorrncia de trincas; a soldagem deve ser protegida da corrente de
ar; como o bocal da tocha precisa ficar muito prximo a solda, a soldagem
dificultada em locais de difcil acesso; grande emisso de raios ultravioleta;
equipamento de soldagem mais caro e complexo quando comparo com eletrodo
revestido.
Na soldagem com eletrodos consumveis, tipo MIG/MAG, o metal fundido
na ponta do arame tem que se transferir para a poa de fuso. O modo da
transferncia de metal no processo de soldagem MIG/MAG, o fator mais
importante no processo, pois afeta sua caracterstica. Podem existir quatro
modos de transferncia: curto-circuito, globular, spray (pulverizao) e pulsado.
O tipo de transferncia depende: do gs de proteo, dos parmetros de
soldagem (corrente e tenso), da composio qumica e dimetro do arame.
Transferncia por curto-circuito ocorre para baixos valores de corrente e
tenso, utilizado para soldar em todas as posies e tambm na soldagem de
chapas finas. Uma gota de metal se forma na ponta do arame e vai aumentando
de dimetro, at tocar a poa de fuso. Apresentando uma grande instabilidade
do arco, apresentando muito respingo, a figura 5.3 apresenta as formas de
transferncias.
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Transferncia globular ocorre para valores intermedirios de corrente e
tenso de soldagem, resultando em um arco mais estvel em relao ao
anterior. O dimetro da gota igual ou maior que o do arame, apresentando
muito respingo utilizado somente na posio plana, no recomendada esta
forma de transferncia para soldagem, ver figura 5.3.
Transferncia por spray (pulverizao) ocorre para valores alto de
corrente, as gotas de metais so extremamente pequenas e seus nmeros
bastante elevados. Ocorre somente para determinados gases ou misturas,
resultando em um arco muito estvel, recomendado para a soldagem na posio
plana e para grandes espessuras, ver figura 5.3..
Transferncia com arco pulsado do tipo spray, a mquina de solda gera
dois nveis de corrente. No primeiro, a corrente de base (Ib) to baixa que no
h transferncia, mas somente o incio da fuso do arame. No segundo, a
corrente de pico (Ip) igual a corrente no modo spray, ocorrendo a transferncia
de um nica gota. A corrente mdia obtida menor que spray, conseguindo
soldar baixa espessura e em todas as posies com tima estabilidade de arco,
ver figura 5.3.
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Curto circuito
Globular
Spray (pluverizao)
Arco pulsado
Figura 5.3 - Formas de transferncia metlica na soldagem MIG/MAG
5.2 - Equipamentos de soldagem MIG/MAG
Os equipamentos de soldagem MIG/MAG consistem de: uma fonte de
energia (maquina de solda); uma tocha de soldagem; um suprimento de gs de
proteo e um sistema de alimentao do arame. A figura 5.4 mostra o
equipamento bsico para o processo de soldagem MIG/MAG.
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Figura 5.4 - Equipamento para o processo de soldagem MIG/MAG.
A tocha (pistola) contm um tubo de contato para transmitir a corrente de
soldagem para o eletrodo, de um bocal que orienta o fluxo de gs protetor e de
um gatilho de acionamento do sistema. O bico de contato um tubo base de
cobre, cujo dimetro interno ligeiramente superior ao dimetro do arame, e
serve de contato eltrico deslizante, a figura 5.5 mostra o detalhe de uma tocha
para soldagem.
Figura 5.5 - Tocha de soldagem MIG/MAG
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O escoamento do gs de proteo regulado pelo fluxmetro e pelo
regulador-redutor de presso. Estes possibilitam fornecimento constante de gs
para o bico da tocha.
A maioria das aplicaes da soldagem MIG/MAG requer energia obtida
atravs da corrente contnua e polaridade inversa (tocha ligada ao polo positivo).
Nesta situao tem-se um arco mais estvel, transferncia estvel, baixo
respingo e cordo de solda com boas caractersticas.
Os principais consumveis utilizados na soldagem MIG/MAG so o arame
eletrodo e o gs de proteo.
Tabela 5.1 - Especificaes AWS de materiais de adio para soldagem
MIG/MAG.
Especificao Materiais
AWS A 5.3 Arames de alumnio e suas ligas
AWS A 5.6 Arames de cobre e suas ligas
AWS A 5.9 Arames de ao inoxidvel
AWS A 5.14 Arames de nquel e suas ligas
AWS A 5.16 Arames de tit6anio e suas ligas
AWS A 5.18 Arames de ao carbono
AWS A 5.19 Arames de magnsio e suas ligas
Os arames para soldagem so constitudos de metais e ligas metlicas
que possuem composio qumica, dureza, condies superficiais e dimenses
bem controladas. Arames de ao carbono recebem uma camada superficial de
cobre com o objetivo de melhorar o acabamento superficial e seu contato
eltrico com o bico da tocha. A seleo do arame a ser usado em uma dada
soldagem escolhido em funo do metal da pea ser soldada. A tabela abaixo
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relaciona as especificaes AWS de arames para a soldagem MIG/MAG de
diferentes materiais.
O tipo de gs influencia as caractersticas do arco e transferncia de
metal, penetrao, largura e formato do cordo de solda. Os principais gases e
misturas utilizados na soldagem MIG/MAG e sua aplicao so mostrados na
tabela 5.2.
Tabela 5.2 - Gases e misturas usados na soldagem MIG/MAG.
Gs ou mistura Comp.Qumico Aplicaes
Argnio (Ar) Inerte Quase todos os metais, exceto o ao
Hlio (He) Inerte Al, Mg, Cu e suas ligas
Ar + He (20-50%) Inerte Al, Mg, Cu e suas ligas (melhor)
Ar + N2 (20-30%) Inerte Cobre
Ar + O2 (1-2%) Lig. Oxidante Aos inoxidveis
Ar + O2 (3-5%) Oxidante Aos carbono e alguns aos ligas
CO2 Oxidante Aos carbono e alguns aos ligas
Ar + CO2 (20-50%) Oxidante Vrios aos transferncia curto-circuito
Ar + CO2 + O2 Oxidante Vrios aos
A figura 5.6 mostra o perfil do cordo de solda obtido em funo do tipo
de gs ou mistura. Porm, o perfil pode ser modificado pela alterao dos
parmetros operacionais de soldagem.
Figura 5.6 - Perfil de cordo de solda obtido em funo do tipo de gs ou mistura.
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5.3 - Execuo da soldagem
A abertura do arco se d por toque do arame eletrodo na pea. O incio
da soldagem feito aproximando-se a tocha da pea e acionado o gatilho, neste
momento iniciado o fluxo de gs protetor, como tambm a alimentao do
arame. Com a formao da solda, a tocha deslocada ao longo da junta, com
uma velocidade uniforme, movimentos de tecimento (oscilao) do cordo
podem ser executados.
Ao final da soldagem, se solta o gatilho da tocha e so interrompidos a
corrente, alimentao do arame e o fluxo de gs, extinguindo-se o arco.
O ngulo de deslocamento da tocha altera o perfil do cordo,
independente do gs de proteo, como j comentado (figura 5.6). Tendo-se
como referncia o ngulo de 90, a alterao no ngulo no sentido negativo
(empurrando a tocha) causando a reduo na penetrao, o cordo torna-se
mais largo e plano, como mostra a figura 5.7. Passando para ngulo positivo
(puxando a tocha), ocorre um aumento na penetrao.
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Figura 5.7 - Influncia do ngulo de deslocamento da tocha sobre a penetrao.
As principais variveis do processo MIG/MAG so: tenso, corrente,
velocidade de soldagem, vazo do gs e dimetro do arame.
A tenso afeta o modo de transferncia e a geometria do cordo. Esta
deve ser determinada de acordo com a corrente e o gs de proteo.
A corrente influencia diretamente na penetrao, largura e reforo do
cordo de solda e na forma de transferncia. A escolha da corrente feita em
funo da espessura da pea a unir.
A velocidade de soldagem influencia na energia imposta a soldagem.
Velocidade elevada resulta em menores penetraes, reforo e largura do
cordo.
A vazo do gs de proteo deve ser tal que proporcione boas condies
de proteo. Pouco ou muito gs prejudica a proteo.
O dimetro do arame escolhido em funo da espessura da chapa, e da
posio de soldagem.
Na soldagem MIG/MAG podem ocorrer descontinuidades (defeitos)
proveniente de erros na regulagem do equipamento ou por tcnica de soldagem
no apropriada, a figura 5.8 mostra estas descontinuidades.
5.4 - Aplicaes industriais
O processo de soldagem MIG/MAG hoje empregado desde pequenas
indstrias, at naquelas responsveis por grandes produes e/ou de alta
qualidade. Esse processo solda uma ampla faixa de espessura e em todas as
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posies. A solda MIG encontra uma ampla faixa de aplicao na soldagem dos
no-ferrosos e aos inoxidveis e a solda MAG e utilizada na soldagem dos
outros tipos de aos como: ao ao carbono, liga de nquel e aos ligados.
A soldagem MIG/MAG tem sido amplamente utilizada: nas indstrias
automobilsticas, manualmente ou com auxlio de robs; na indstria ferroviria;
nas fbricas de caldeira e vaso de presso; na indstria metal mecnica; nas
indstrias qumica e petroqumica de petrleo e alimento; nas indstrias de
papel; etc.
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Figura 5.8 - Descontinuidades (defeitos) mais comuns na soldagem MIG/MAG .
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6 - SOLDAGEM COM ARAMES TUBULARES (FCAW)
6.1 - Fundamentos do Processo
A soldagem com arame tubular FCAW um processo que produz a
coalescncia de metais pelo aquecimento destes com um arco eltrico,
estabelecido entre um eletrodo metlico tubular, contnuo, consumvel e a pea
de trabalho. A proteo do arco e do cordo de solda feita por um fluxo de
soldagem contido dentro do eletrodo, que pode ser suplementada por um fluxo
de gs fornecido por uma fonte externa. Alm da proteo, os fluxos podem Ter
outras funes, semelhantes s dos revestimentos dos eletrodos, como
desoxidar e refinar o metal de solda, adicionar elementos de liga solda,
fornecer elementos que estabilizam o arco, etc.
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Existem duas variaes bsicas do processo arame tubular, uma em que
toda a proteo necessria dada pelo prprio fluxo contido no eletrodo,
chamado de arame autoprotegido, e outra em que a proteo complementada
por uma nuvem de gs, geralmente CO2.
O processo FCAW normalmente um processo semi-automtico e muito
semelhante ao processo GMAW, no que diz respeito a equipamentos e
princpios de funcionamento. Por outro lado, o processo, tambm se assemelha
soldagem com eletrodos revestidos, do ponto de vista metalrgico. Assim, a
soldagem FCAW um processo que acumula as principais vantagens da
soldagem GMAW, como alto fator de trabalho do soldador, alta taxa de
deposio, alto rendimento, resultando em alta produtividade e qualidade da
solda produzida e as vantagens da soldagem com eletrodos revestidos, como
alta versatilidade, possibilitando de ajustes da composio qumica de cordo de
solda e facilidade de operao em campo.
O processo aplicvel aos aos-carbono e de baixa liga e aos aos
inoxidveis. Recentemente tm sido desenvolvidos arames tubulares de
pequeno dimetro, da ordem de 0,8mm, que tornaram possvel a soldagem em
qualquer posio, com timos resultados. No que se refere s espessuras
soldveis e tcnicas aplicveis, a situao semelhante soldagem GMAW.
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6.2 - Equipamentos de soldagem
O equipamento bsico para soldagem FCAW semelhante ao usando na
soldagem GMAW. Arames de menor dimetro, at 2,4 mm, normalmente so
utilizados com uma fonte de tenso constante e um alimentador de velocidade
constante, e arames com dimetro superior so utilizados com uma fonte do tipo
corrente constante e alimentador com velocidade varivel, j que este sistema,
apesar de mais complexo e de manuteno mais difcil, apresenta melhor
resultado nestas condies. O controle do comprimento do arco semelhante
ao da soldagem MIG/MAG.
Uma tocha de soldagem mais simples pode ser usada na soldagem com
arames do tipo auto protegido, j que no necessrio o uso de gs de
proteo neste caso. A figura abaixo mostra a extremidade de tochas usadas
com arames dos dois tipos.
A fonte de gs de proteo, quando usada, tambm semelhante
usada na soldagem GMAW, consistindo de um cilindro do gs ou mistura
gasosa de proteo, reguladores de presso e/ou vazo e mangueiras.
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6.3 - Tcnica Operatria
A soldagem FCAW utiliza as mesmas tcnicas da soldagem GMAW, com
pequenas variaes. As variveis operacionais e seus efeitos so similares aos
da soldagem MIG/MAG. A faixa corrente para cada dimetro de eletrodo
semelhante faixa utilizvel com arames slidos.
O processo FCAW pode ser otimizado para trs situaes principais: alta
produo, alta velocidade de soldagem e soldagem fora de posio. No primeiro
caso, normalmente se utiliza elevado stickout. A Segunda alternativa usada
para deposio de cordes de pequena seo, particularmente solda de filete.
No terceiro caso, possvel soldar em diferentes posies com o nico ajuste de
parmetros.
A soldagem com arame tubular e proteo gasosa permite superar
algumas limitaes da soldagem MIG/MAG e do processo com arame
autoprotegido, isto , possibilidade de escorificao de impurezas, melhor
estabilizao do arco, adio de elementos de liga, obteno de uma proteo
eficiente com menores vazes de gs, menor quantidade de respingos e cordo
melhor aspecto.
6.4 - Aplicaes Industriais
A utilizao do processo FCAW tem aumentado muito nos ltimos anos
nos EUA, no Japo e na Europa, devido s suas caractersticas e ao
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desenvolvimento de novos tipos de consumveis. Tambm no Brasil, o interesse
por este processo de soldagem tem aumentado.
Assim, alm de ser uma alternativa mais produtiva aos eletrodos
revestidos e soldagem MIG/MAG em muitas situaes, a soldagem com
arames tubulares tem sido aplicada na indstria nuclear, indstria naval,
construo de plataformas de explorao de petrleo e fabricao de
componentes e estruturas de ao-carbono, aos baixa liga e aos inoxidveis.
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7 - PROCESSO DE CORTE
O corte uma operao que antecede a soldagem. Um processo de corte
o que separa ou remove metais. Veremos a seguir trs processos de corte por
meio de calor:
- Oxi-corte (Oxygen cutting OC)
- Corte com eletrodo de carvo (Air carbon arc cutting AAC)
- Corte a plasma (Plasma arc cutting PAC)
7.1 - OXI-CORTE
um processo de corte onde a separao ou remoo do metal
acompanhada pela reao qumica do oxignio com o metal a uma temperatura
elevada. Os xidos resultantes dessa reao (Fe2 O3 FeO Fe3O4), tendo
ponto de fuso menor que o do metal, fundem-se e escoam. Com o escoamento
dos xidos, nova quantidade do metal oxidada e o processo continua.
A temperatura de ignio atingida pelo pr-aquecimento com chamas
de gs combustvel oxignio, usualmente posicionadas ao redor do fluxo de
oxignio.
O maarico do corte associa a ao de um jato de oxignio com uma
chama oxi-combustvel de aquecimento. Esse jato de oxignio, de alta
velocidade, provoca a reao de combusto, e a abertura de um rasgo na pea
pela movimentao conveniente do maarico.
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Este processo no aplicado a aos que contm elementos de liga que
produzam xidos refratrios.
Da operao de corte resultam duas conseqncias:
- Deformao o aquecimento localizado da pea sem que a mesma tenha
liberdade total para expandir-se, d origem a tenses e deformaes.
Como regra geral, para aumentar a liberdade de expanso, o corte deve
iniciar-se e prosseguir o mximo possvel sempre pelo lado mais prximo
s bordas das peas, que apresentam menor rigidez.
- Modificaes qumicas e metalrgicas a regio de corte submetida a
altas temperaturas em um meio qumico bastante oxidante. Constatamos
a um enriquecimento de carbono como resultado da oxidao
preferencial do ferro.
A remoo da camada enriquecida de carbono no necessria; porm
aconselhvel no caso de peas que sero submetidas a solicitaes dinmicas.
7.1.1 - Funes da Chama de Pr-aquecimento e Seleo de Gases
Combustveis
As funes da chama de pr-aquecimento so:
(1) Aumentar a temperatura do ao at o seu ponto de ignio
(2) Acrescentar energia sob a forma de calor a pea, para manter a
reao de corte.
(3) Fornecer uma proteo entre o jato de oxignio de corte e a atmosfera
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(4) Expulsar da parte superior da superfcie ao ao qualquer xido,
carepa, tinta, ou outras substncias estranhas que possam parar ou
retardar a progresso normal da ao de corte.
A seleo de gases combustveis que podem ser considerados para
combustvel de pr-aquecimento baseada em inmeras consideraes. As
maiores consideraes para a seleo do gs combustvel so a disponibilidade
do gs, custo, e tranqilidade de manuseio com respeito a segurana.
Os seguintes gases so normalmente utilizados para corte:
(1) Acetileno
(2) Metil acetileno-propadieno
(3) Gs natural
(4) Propano
(5) Propileno
(6) Gasolina
Cada um desses gases tem caractersticas inerentes que devem ser
considerados para a aplicao do processo.
7.1.2 - Acetileno
largamente usado como um gs combustvel para oxi-corte e tambm
para soldagem. Suas principais vantagens: so disponveis, chama de
temperatura alta, e familiaridade dos usurios com as caractersticas da chama.
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A chama de temperatura alta e as caractersticas de transferncia do
calor da chama oxi-acetilnica so particularmente importantes para corte de
chanfros.
Uma outra vantagem de operao que o tempo de pr-aquecimento
uma pequena frao do tempo total do corte, o que importante quando se faz
pequenos cortes. O acetileno no estado livre no pode ser usado a presses
manomtrico maiores que 103kPa (15psi), ou 207kPa (30psi) de presso
absoluta. As altas presses ele pode decompor-se de forma explosiva, quando
exposto ao calor ou choque.
7.1.3 - Metil Acetileno Propadieno Estabilizado (MPS)
Este um combustvel liquefeito, similar ao acetileno, porm estabilizado,
que pode ser estocado e manuseado similarmente ao propano liquido. uma
mistura de vrios hidrocarbonetos, incluindo propadieno, propano, butano,
butadieno e metil acetileno. A mistura gera mais calor que propano ou gs
natural.
Este gs muito similar em suas caractersticas ao acetileno, porm
requer cerca de dois volumes de oxignio para um volume de combustvel para
uma chama neutra de pr-aquecimento, enquanto que o acetileno necessita de
apenas um volume de oxignio. Assim, o custo com oxignio ser maior quando
o gs metilacetileno-propadieno usado em lugar do acetileno. Para ser
competitivo, o custo deste gs dever ser menos que o do acetileno.
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O gs MPS tem uma vantagem sobre o acetileno para corte debaixo da
gua em grandes profundidades. Como a presso absoluta de sada do
acetileno limitada a 207kPa (30psi), ele no pode ser usado abaixo de
aproximadamente 9m de gua. Por outro lado, o MPS pode ser usado a grandes
profundidades.
Para uma aplicao subaqutica especfica o MPS, o acetileno, e o
hidrognio devem ser apreciados na escolha do combustvel de pr-
aquecimento adequado.
7.1.4 - Gs Natural
A composio do gs natural depende da sua fonte. Seu principal
componente o metano. Quando o metano queima com oxignio, a reao
qumica :
CH4 + 202 CO2 + 2H2O
Um volume de metano requer dois volumes de oxignio para uma
combusto completa. A temperatura da chama com gs natural menor que a
da chama com acetileno. Ela tambm mais difusa e menos intensa.
Devido a temperatura de chama ser baixa, o que resulta em baixa
eficincia de aquecimento, grandes quantidades de gs natural e oxignio
requeridos para produzir a mesma taxa de aquecimento obtida com oxi-
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acetileno. Geralmente, so necessrios maiores tempos de pr-aquecimento
com gs natural que com acetileno.
Para competir com o acetileno, o custo e disponibilidade de gs natural e
de oxignio, o alto consumo de gs, e o tempo longo de pr-aquecimento devem
ser considerados.
Os projetos do maarico e do bico para o gs natural so diferentes
daqueles para acetileno. A condio de presso do gs natural geralmente
menor e as relaes de combusto so diferentes.
7.1.5 - Propano
O propano usado regularmente para corte por causa de sua
disponibilidade e de seu poder calorfico ser muito maior que o do gs natural.
Para uma combusto apropriada durante o corte, o propano requer 4 a 4
vezes seu volume em oxignio de pr-aquecimento. Este requisito
parcialmente compensado pelo seu alto poder calorfico. Ele estocado em
forma lquida e facilmente transportvel para o servio.
7.1.6 - Propileno
Este gs compete com o MPS para quase todos os servios em que se
usa gs combustvel. similar ao propano em muitos aspectos, mas tem uma
chama de temperatura maior. Um volume de propileno requer cerca de 2,6
volumes de oxignio para se obter uma chama neutra. O bico de corte similar
ao utilizado para o MPS.
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7.1.7 - Gasolina
A gasolina usada como combustvel utilizando-se maarico de corte e
bico de projeto especfico para este fim. A chama altamente oxidante e,
portanto apropriada apenas para utilizao em cortes. A chama de alta
temperatura permite cortar ao com espessura de at 360 mm. A gasolina
armazenada num recipiente pressurizado no estado lquido, porm vaporiza no
bico do maarico antes de entrar em combusto.
7.2 - CORTE COM ELETRODO DE CARVO
um processo de corte a arco em que os metais a serem cortados so
fundidos pelo calor de um arco entre o eletrodo e a pea. Um jato de ar
comprimido remove o metal fundido. Normalmente um processo manual usado
em todas as posies, mas pode ser operado automaticamente.
O processo pode ser usado em aos e alguns metais no ferrosos.
comumente usado para goivagem de soldas, para reparo de defeitos de soldas e
reparo de fundidos. O processo requer uma habilidade de corte relativamente
alta.
Na goivagem de soldas necessrio proceder a uma limpeza posterior,
para remoo do carbono depositado. Normalmente, a limpeza por esmerilha
mento satisfatria.
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7.3 - CORTE PLASMA
O corte a plasma usa o calor de um arco de plasma (aprox. 15.000 graus
centgrados) para cortar qualquer metal ferroso ou no ferroso.
um processo de corte que separa metais pela fuso de uma rea
localizada com um arco constrito e a remoo do material fundido com um jato
(de alta velocidade) de gs ionizado quente saindo de um orifcio. Pode ser
usado em corte manual com um maarico porttil ou em corte mecanizado
utilizando-se mquinas extremamente precisas, com dispositivos de traagem
especiais. usado para corte de aos e metais no ferrosos numa faixa de
espessura de fina para mdia. O seu maior uso no corte de peas que contm
elementos de ligas, que produzem xidos refratrios, por exemplo, aos
inoxidveis e alumnios. O processo requer um menor grau de habilidade do
operador, em relao ao requerido para o oxicorte, com exceo do
equipamento para corte manual, que muito mais complexo.
O processo de corte a plasma usa um arco constrito atirado entre um
eletrodo resfriado a gua e a pea. O orifcio que restringe o arco tambm
resfriado a gua. A corrente utilizada contnua, eletrodo negativo.
A qualidade do corte a plasma superior aos outros tipos de corte por
meio de calor devido ao jato de plasma a alta temperatura.
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8 - METALRGIA DA SOLDAGEM
8.1 - Introduo
A soldagem geralmente realizada com a aplicao localizada de calor
e/ou deformao plstica. Como resultado, alteraes de propriedade do
material, nem sempre desejveis ou aceitveis, podem ocorrer na regio da
junta. A maioria destas alteraes depende das reaes ocorridas durante a
solidificao e resfriamento do cordo de solda e de sua microestrutura final.
Assim, a compreenso destes fenmenos metalrgicos importante em muitas
aplicaes da soldagem.
Neste captulo, sero discutidos muitos aspectos metalrgicos das
operaes de soldagem e corte trmico. Para isso, uma breve reviso de
metalurgia fsica ser feita. De modo geral, a discusso se basear nos aos,
embora os princpios bsicos possam ser aplicados a outras ligas metlicas.
8.2 - Metalurgia Fsica dos Aos
8.2.1 - Relao estrutura-propriedade Uma caracterstica dos slidos, e em particular dos metais, a grande
influncia de sua estrutura na determinao de vrias de suas propriedades. Por
sua vez, a estrutura determinada pelos processamentos sofridos pelo material
durante a sua fabricao, isto , pela sua histria. A figura mostra um exemplo
deste princpio fundamental, para um ao SAE 1080, aps tratamento trmico a
900 graus centgrados.
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A soldagem, sob certos aspectos, um tratamento trmico e mecnico
muito violento, que pode causar alteraes localizadas na estrutura da junta
soldada e, portanto, capaz de afetar localmente as propriedades do material.
Muitas destas alteraes podem comprometer o desempenho em servio
do material e, assim, devem ser minimizadas pela adequao do processo de
soldagem ao material a ser soldado ou pela escolha de um material pouco
sensvel a alteraes estruturais pelo processo de soldagem.
8.2.2 - Nveis estruturais
O termo estrutura pode compreender desde detalhes grosseiros
(macroestrutura) at detalhes da organizao interna dos tomos (estrutura
eletrnica). A metalurgia fsica interessa-se pelo arranjo dos tomos que
compem as diversas fases de um metal (estrutura cristalina) e pelo arranjo
destas fases (microestrutura). A maioria das propriedades mecnicas e algumas
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das propriedades fsicas dos metais podem ser estudadas a nvel destas
estruturas.
8.2.3 - Fases presentes nos aos Os aos so ligas de ferro e carbono (at um teor mximo de 2% de
carbono, em peso) contendo ainda outros elementos, resultantes do processo de
fabricao (impurezas) ou adicionados intencionalmente (elementos de liga)
para lhes conferir propriedades especiais. No primeiro caso tm-se os aos
carbono e no segundo, os aos ligados.
De acordo com o teor de elementos de liga, os aos podem ser
subdivididos em baixa-liga (teor de liga inferior a 5%), aos mdia-liga (entre 5 e
10% de elementos de liga) e aos alta-liga (com mais de 10% de liga).
Variaes na composio qumica e tratamentos trmicos e mecnicos
aplicados durante a fabricao possibilitam a obteno de aos com propriedade
numa ampla faixa. Esta extensa gama de propriedades, juntamente com baixo
custo e facilidade de obteno, explicam a enorme utilizao atual de ferro,
particularmente na forma de ao, como material de engenharia.
Para estudo dos efeitos da soldagem no ao necessrio um
conhecimento prvio de sua microestrutura e de como esta pode ser alterada
pelos tratamentos trmicos e variaes de composio qumica. Para isto, se
ver inicialmente o diagrama de equilbrio Fe-C.
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8.2.3.1 - Fases presentes no ao resfriado lentamente
A figura mostra um diagrama de equilbrio ferro-carbono. Este pode ser
usado para uma primeira anlise dos constituintes de um ao, no equilbrio, em
funo da temperatura e da composio qumica (teor de carbono).
Em temperaturas nas qual o ao est no campo gama, este apresenta
uma estrutura austentica, isto , uma soluo slida de carbono e outros
elementos de liga no ferro, com estrutura cristalina cbica de face centrada.
Durante o resfriamento, a austenita (para aos com menos de 0,8%C)
comea a se transformar em ferrita (soluo slida de C no Fe, com estrutura
cbica de corpo centrado) e finalmente, quando a temperatura atinge 727 graus
centgrados, a austenita remanescente transforma-se me perlita, um constituinte
tpico dos aos formado por uma mistura de ferrita e cementitia. (carboneto de
ferro).
A ferrita um constituinte macio, dctil e, em geral, tenaz. Contudo, sua
tenacidade depende da temperatura, tornando-se completamente frgil e baixa
temperatura. A faixa de temperaturas onde ocorre esta mudana de
comportamento depende da composio qumica da ferrita e de sua morfologia,
particularmente do seu tamanho de gro.
A perlita um constituinte mais duro e de menor tenacidade. A sua
quantidade aumenta com o teor de carbono no ao. Um ao com 0,8%C,
resfriado lentamente, completamente perltico.
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Elaborado por: Prof. Aldo Santos Pereira, M. Eng - UTFPR
DIAGRAMA FeC, MOSTRANDO OS CONSTITUINTES EM EQUILIBRIO NOS AOS.
8.2.3.2 - Fases metaestveis e diagramas de transformao
Quando a velocidade de resfriamento aumenta, a temperatura na qual a
austenita comea a se transformar torna-se menor. Menores temperaturas de
transformao implicam menor mobilidade atmica e, portanto, maior dificuldade
para a separao em ferrita e carboneto de ferro, isto , para a transformao da
perlita. Assim, em funo da velocidade de resfriamento e da composio
qumica do ao, diferentes agregados de ferrita e carboneto (bainita) podem ser
formados a partir da decomposio da austenita, conforme figura.
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MICROCONSTITUINTES DO AO EM FUNO DA VELOCIDADE DE RESFRIAMENTO
APS AUSTENITIZAO
Para altas velocidades de resfriamento, uma nova fase, a martensita,
passa a se formar. Esta fase possui uma estrutura cristalina diferente das
anteriores e caracterizada por uma elevada dureza. De um modo geral, pode-
se afirmar que quanto menor a temperatura de transformao e maior teor de
carbono, mais dura e frgil a microestrutura. Na soldagem por fuso, a
velocidade de resfriamento varia com a energia cedida durante a soldagem por
unidade de comprimento da solda, com a temperatura inicial da pea e com a
sua espessura e geometria. Este fato muito importante, pois pode limitar a
faixa de energia utilizvel na soldagem de uma estrutura de ao em que se
necessita alta tenacidade.
As fases formadas em funo da velocidade de resfriamento (ou da
temperatura de transformao) em um dado ao podem ser obtidas a partir de
diagramas de transformao deste ao. Estes diagramas so obtidos
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experimentalmente para transformaes a temperaturas constantes (diagramas
TTT) ou para transformaes a velocidades de resfriamento constantes
(digramas TRC). Embora tenham sido desenvolvidos originalmente para
transformaes aps austenitizao a temperaturas relativamente baixas
(tratamento trmico convencional), j existem diagramas de transformao
aplicveis soldagem, conforme figura.
DIAGRAMA TRC PARA SOLDAGEM
8.2.3.3 - Elementos de liga
A adio balanceada de elementos de liga permite a obteno de uma
variedade de tipos de ao com diferentes propriedades mecnicas, qumicas,
magnticas, eltricas e trmicas. Estruturalmente, pode-se considerar que os
elementos de liga atuam em dois aspectos fundamentais: termodinmico e
cintico.
No primeiro aspecto, um elemento de liga pode alterar a estabilidade
relativa das fases do ao ou mesmo tornar estvel uma outra fase. Por exemplo,
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o nquel um elemento estabilizante de austenita e, quando presente em teores
superiores a certo nvel, torna esta fase estvel at a temperatura ambiente.
Nibio, vandio e titnio reagem fortemente com o carbono e, quando presentes
em pequenas quantidades (menos de 0,1%) em um ao baixos carbono,
promovem a formao de finas partculas de carbonetos de grande estabilidade.
Estes carbonetos, juntamente com a aplicao de tratamentos termomecnicos
adequados, so fundamentais para a obteno dos chamados aos
microligados, de elevada resistncia mecnica.
Como j foi dito, a maioria dos elementos de liga reduz a velocidade de
transformao da austenita ou, em outras palavras, aumenta a sua
temperabilidade. Este efeito pode ser diferente para os diversos constituintes e,
portanto a adio de elementos de liga pode favorecer a formao de um
constituinte, em prejuzo puro.
Ao entrar em soluo slida em uma fase, um elemento de liga pode
alterar as propriedades desta fase. Em particular, a resistncia mecnica , em
geral, aumentada e sua ductilidade diminuda.
8.2.3.4 - Mecanismos de aumento da resistncia mecnica
A resistncia mecnica dos aos pode variar enormemente, de cerca de
200 at 2000Mpa. Como em outros metais, existem para os aos diversos
mecanismos de endurecimento, dos quais se podem citar: deformao a frio,
formao de soluo slida, formao de constituintes mais resistentes,
endurecimento por disperso e refino de gro. Destes, o refino de gro
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particularmente importante por produzir, simultaneamente, uma melhoria de
ductilidade e tenacidade.
8.3 - Fluxo de calor na soldagem
A maioria dos processos de soldagem por fuso caracterizada pela
utilizao de uma fonte de calor intensa e localizada. por exemplo, na soldagem
a arco, tem-se uma intensidade da ordem de 5 X 108 W/m. Esta energia
concentrada pode gerar em pequenas regies, temperaturas elevadas, altos
gradientes trmicos (10 a 10 C/mm), variaes bruscas de temperatura (de at
10C/s), e conseqentemente, extensas variaes de microestrutura e
propriedades, em pequeno volume de material.
O fluxo de calor na soldagem pode ser dividido, de maneira simplificada,
em duas etapas bsicas: fornecimento de calor junta e dissipao deste calor
da pea.
Na primeira etapa, para a soldagem a arco, pode-se considerar como a
nica fonte de calor, definido por sua energia de soldagem, isto :
E = n.V.I/v, onde
E= energia de soldagem, em J/mm;
n= eficincia trmica do processo;
V= tenso no arco, em V;
I= corrente de soldagem, em A, e
v= velocidade de soldagem, em mm/s.
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A energia de soldagem uma medida de quantidade de calor cedida
pea, por unidade de comprimento da solda, como segue na figura.
Na segunda etapa, a dissipao do calor ocorre principalmente por
conduo na pea, das regies aquecidas para o restante do material. A
evoluo de temperatura em diferentes pontos, devido a soldagem, pode ser
estimada terica ou experimentalmente.
CONCEITO DE ENERGIA DE SOLDAGEM
Um ponto localizado prximo junta experimentar uma variao de
temperatura, devido a passagem da fonte de calor, conforme figura. Esta curva
chamada de ciclo trmico de soldagem.
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CICLO TRMIC0 DE SOLDAGEM
So caractersticas importantes do ciclo trmico de soldagem:
a) Temperatura de pico (Tp), temperatura mxima atingida no ponto.
Tp diminui com a distncia ao centro da solda, e indica a extenso das regies
afetadas pelo calor de soldagem.
b) Tempo de permanncia (tp) acima de uma temperatura crtica,
tempo em que o ponto fica submetido a temperaturas superiores a uma
temperatura mnima para ocorrer uma alterao de interesse, chamada
temperatura crtica (Tc);
c) Velocidade de resfriamento, definida pelo valor da velocidade de
resfriamento a uma determinada temperatura T, ou pelo tempo necessrio t
para o ponto resfriar de uma temperatura (T1) e outra (T2).
A figura mostra a variao da temperatura de pico com a distncia ao
centro do cordo de solda, na direo perpendicular a este. Esta curva
conhecida como repartio trmica.
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REPARTIO TRMICA EM UMA JUNTA SOLDADA
A = ZF, B = ZTA, C = METAL BASE
Os ciclos trmicos de soldagem e a repartio trmica dependem de
diversas variveis, entre elas:
a) Tipo de material de base: quanto maior a condutividade trmica do
material, maior a velocidade de resfriamento;
b) Geometria da junta: considerando todos os outros parmetros
idnticos, uma junta em T possui trs direes para o fluxo de calor, enquanto
uma junta de topo possui apenas duas, como mostra a figura; logo, juntas em T
tendem a esfriar mais rapidamente.
Figura abaixo apresenta as direes para escoamento do calor em juntas (a) de
topo e (b) em T.
DIREES PARA ESCOAMENTO DO CALOR EM JUNTAS (a) DE TOPO (b) EM T
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c) Espessura da junta: at uma espessura limite, a velocidade de
resfriamento de resfriamento aumenta a espessura da pea. Acima deste limite,
a velocidade de resfriamento independe da espessura