Soldagem (parte 1)

IntroduoA soldagem est intimamente ligada s mais importantes atividades industriais que existem no mundo moderno:

Construo naval, ferroviria, aeronutica e automobilstica, caldeiraria, construo civil, indstria metalrgica, mecnica e eltrica.

AvanosApesar de importantssimo, teve seu maior avano nos ltimos 100 anos.

Os avanos na metalurgia obrigam a soldagem a procurar novas tcnicas e materiais que sejam compatveis com as novas ligas criadas.

Algumas definies de soldagem:Processo de juno de metais por fuso (Deve-se ressaltar que no s metais so soldveis e que possvel soldar metais sem fuso);

Operao que visa obter a unio de duas ou mais peas, assegurando, na junta soldada, a continuidade de propriedades fsicas, qumicas e metalrgicas ;

Algumas definies de soldagem:Operao que visa obter a coalescncia localizada produzida pelo aquecimento at uma temperatura adequada, com ou sem a aplicao de presso e de metal de adio;

Processo de unio de materiais baseado no estabelecimento, na regio de contato entre os materiais sendo unidos, de foras de ligao qumica de natureza similar s atuantes no interior dos prprios materiais.

DefinioSoldagem o 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 (American Welding Society- AWS).

VantagemPodemos unir dois materiais parafusando, rebitando e colando.Porm, a grande vantagem da soldagem a possibilidade de obter uma unio em que os materiais tm uma continuidade no s na aparncia externa, mas tambm nas suas caractersticas e propriedades mecnicas e qumicas, relacionadas sua estrutura interna.

Fatores imprescindveisCalor e/ou presso.O calor necessrio porque grande parte dos processos de soldagem envolve a fuso dos materiais, ou do material de adio, no local da solda.

Mesmo quando se usa presso e, s vezes, o ponto de fuso no atingido, o aquecimento facilita a plasticidade do metal e favorece a ao da presso para a unio dos metais.

Evoluo dos processosO primeiro processo de soldagem por fuso com aplicao prtica foi patenteado nos Estados Unidos em 1885.

Ele utilizava o calor gerado por um arco estabelecido entre um eletrodo de carvo e a pea.

Evoluo dos processosO calor do arco fundia o metal no local da junta e quando o arco era retirado, o calor flua para as Zonas adjacentes e provocava a solidificao do banho de fuso.

Alguns anos mais tarde, o eletrodo de carvo foi substitudo por um eletrodo metlico.O processo de aquecimento passou, ento, a ser acompanhado da deposio do metal fundido do eletrodo metlico na pea.Evoluo dos processos

A utilizao do oxignio e de um gs combustvel permitiu a obteno de chama de elevada temperatura facilitando a fuso localizada de determinados metais e a formao de um banho de fuso que, ao solidificar, forma a ponte entre as peas a serem unidas.Evoluo dos processos

A soldagem por fuso inclui a maioria dos processos mais versteis usados atualmente.Evoluo dos processos

Outros processos se baseiam na aplicao de presses elevadas na regio a ser soldada. O aquecimento das peas a serem unidas facilita a ligao entre as partes.Evoluo dos processos(a) Soldagem por pontos(b) Soldagem por costura. Para unir duas chapas de 0,8mm de espessura, trabalha-se com uma corrente de aproximadamente 1500A e uma fora de 300kg.

Evoluo dos processos

Evoluo dos processos - resumo

Propriedade imprescindvel na soldagem - SoldabilidadePouco adianta desenvolver um novo material sem que ele possibilite alcanar boa soldabilidade. Por isso, os processos de soldagem esto em contnua evoluo.

Soldabilidade a facilidade que os materiais tm de se unirem por meio de soldagem e de formar em uma srie contnua de solues slidas coesas, mantendo as propriedades mecnicas dos materiais originais.Soldabilidade - definio

Soldabilidade fatores que a afetamO principal fator que afeta a soldabilidade dos materiais a sua composio qumica.Outro fator importante a capacidade de formar a srie contnua de solues slidas entre um metal e outro.Assim, devemos saber como as diferentes ligas metlicas se comportam diante dos diversos processos de soldagem.

Soldabilidade alta ou baixa?Se o material a ser soldado exigir muitos cuidados, tais como:Controle de temperatura de aquecimento e de interpasse, ou tratamento trmico aps a soldagem, por exemplo, dizemos que o material tem baixa soldabilidade.Por outro lado, se o material exigir poucos cuidados, dizemos que o material tem boa soldabilidade.

Soldabilidade

Terminologia da SoldagemSoldagem uma operao que visa obter a unio de peas, e solda o resultado desta operao;O material da pea, ou peas, que est sendo soldada o metal de base;Frequentemente, na soldagem por fuso, um material adicional fornecido para a formao da solda, este o metal de adio;Durante a soldagem, o metal de adio fundido pela fonte de calor e misturado com uma quantidade de metal de base tambm fundido para formar a poa de fuso;

Metal de base, de adio e poa de fuso

Denomina-se junta a regio onde as peas sero unidas por soldagem;Aberturas ou sulcos na superfcie da pea ou peas a serem unidas e que determinam o espao para conter a solda recebem o nome de chanfro;

Chanfros em diferentes tipos de junta

Principais elementos de um chanfroFace da raiz ou nariz (s): Parte no chanfrada de um componente da junta;Abertura da raiz, folga ou fresta (f): Menor distncia entre as peas a soldar;ngulo de abertura da junta ou ngulo de bisel (): ngulo da parte chanfrada de um dos elementos da junta;ngulo de chanfro (): Soma dos ngulos de bisel dos componentes da junta.

Zonas de uma junta soldadaCobre-junta ou mata-junta: Pea colocada na parte inferior da solda (raiz) que tem por finalidade conter o metal fundido durante a execuo da soldagem;Zona fundida (ZF): Constituda pelo metal de solda, que a soma da parte fundida do metal de base e do metal de adio;Zona termicamente afetada (ZTA): Regio do metal de base que tem sua estrutura e/ou suas propriedades alteradas pelo calor de soldagem

Passe de solda: Formado por um deslocamento da poa de fuso na regio da junta;

Posies de soldagem

Simbologia da Soldagem

Classificao dos processos de soldagemSoldagem por fuso:Processo no qual as partes so fundidas por meio de energia eltrica ou qumica, sem aplicao de presso.Soldagem por presso:Processo no qual as partes so coalecidas e pressionadas uma contra a outra.Brasagem:Processo no qual as partes so unidas por meio de uma liga metlica de baixo ponto de fuso. Neste mtodo, no h fuso do metal de base.

Processos de soldagemSoldagem por fusoSoldagem a arco eltrico

Classificao dos processos de corteCorte a gs:Corte oxiacetilnico.

Corte a arco eltrico.Corte a plasma.

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 metlica do eletrodo (arame) e do revestimento;A soldagem com eletrodo revestido o processo de soldagem mais utilizado devido simplicidade do equipamento, resistncia e qualidade das soldas e baixo custo;Grande flexibilidade e solda a maioria dos metais numa faixa grande de espessuras.Soldagem a arco eltrico com eletrodo revestido (SMAW)

Soldagem com eletrodo revestido (SMAW)

Equipamento de Soldagem

Fonte de energiaCorrente alternada;Corrente contnua polaridade direta (CC-);Corrente contnua polaridade inversa (CC+).Cabos de SoldagemConectar o alicate de eletrodo e o grampo fonte de energia.Alicate de eletrodoAlicate que permite ao soldador controlar e segurar o eletrodo.GrampoDispositivo para conectar o cabo terra pea a ser soldada.

Tipos e funes de consumveis - EletrodosDidaticamente podemos classific-las em funes eltricas, fsicas e metalrgicas:Funes eltricas de isolamento e ionizaoIsolamento: o revestimento um mau condutor de eletricidade, assim isola a alma do eletrodo evitando abertura 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.

Funes fsicas e mecnicasFornece 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 e contribui no acabamento do cordo.Funes metalrgicasPode contribuir com elementos de liga, de maneira a alterar as propriedades da solda.

Tipos de revestimentoCelulsicoO revestimento celulsico apresenta as seguintes caractersticas: elevada produo de gases resultantes da combusto dos materiais orgnicos (principalmente a celulose); principais gases gerados: CO2, CO, H2, H2O (vapor); no devem ser ressecados; a atmosfera redutora formada protege o metal fundido; o alto nvel de hidrognio no metal de solda depositado impede o uso em estruturas muito restritas ou em materiais sujeitos a trincas por hidrognio; alta penetrao; pouca escria, facilmente destacvel; muito utilizado em tubulaes na progresso descendente; operando em CC+, obtm-se transferncia por spray.

RutlicoO revestimento rutlico apresenta as seguintes caractersticas: consumvel de uso geral; revestimento apresenta at 50% de rutilo (TiO2); mdia penetrao; escria de rpida solidificao, facilmente destacvel; o metal de solda pode apresentar um nvel de hidrognio alto (at 30 ml/100g); requer ressecagem a uma temperatura relativamente baixa, para que o metal de solda no apresente porosidades grosseiras.

BsicoO revestimento bsico apresenta as seguintes caractersticas: geralmente apresenta as melhores propriedades mecnico-metalrgicas entre todos os eletrodos, destacando-se a tenacidade; elevados teores de carbonato de clcio e fluorita, gerando um metal de solda altamente desoxidado e com muito baixo nvel de incluses complexas de sulfetos e fosfetos; no opera bem em CA, quando o teor de fluorita muito elevado; escria fluida e facilmente destacvel; cordo de mdia penetrao e perfil plano ou convexo; requer ressecagem a temperaturas relativamente altas; aps algumas horas de contato com a atmosfera, requer ressecagem por ser altamente higroscpico;

Altssimo rendimentoO revestimento de altssimo rendimento apresenta as seguintes caractersticas: adio de p de ferro (rutlico/bsico); aumenta a taxa de deposio; pode ou no ser ligado; aumenta a fluidez da escria, devido formao de xido de ferro; melhora a estabilidade do arco e a penetrao reduzida, principalmente com alta intensidade de corrente, o que pode minimizar a ocorrncia de mordeduras; possibilidade de soldar por gravidade (arraste); reduz a tenacidade do metal de solda.

Classificao AWS dos eletrodos para soldagem de aos carbono e aos de baixa liga

Caractersticas do processoTaxa de deposio: 1 a 5 Kg/h;Espessuras soldadas: > 2mm;Posies: Todas (Depende do revestimento)Tipos de Juntas: Todas;Diluio: de 10 a 30%Faixa de corrente: 75 a 300 A.

Aplicaes tpicas na indstria do petrleoSoldagem da maioria dos metais e ligas empregadas em caldeiraria, tubulao, estruturas e revestimentos.

VantagensBaixo custo;Versatilidade;Operao em locais de difcil acesso.

LimitaesLento devido baixa taxa de deposio e necessidade de remoo de escria;Requer habilidade manual do soldador.

SeguranaEmisso de radiaes visveis e ultravioletas;Risco de choques eltricos;Queimaduras;Projees;Gases (atmosfera protetora).

Soldagem a arco submerso (SAW)Soldagem a arco submerso (SAW) une metais pelo aquecimento destes com um arco eltrico, entre um eletrodo nu e o metal de base;O arco est submerso e coberto por uma camada de material granular fusvel que conhecido por fluxo;Dispositivos automticos asseguram a alimentao do eletrodo a uma velocidade conveniente de tal forma que sua extremidade mergulhe constantemente no banho de fluxo em fuso;A movimentao do arame em relao pea faz progredir passo a passo o banho de fuso que se encontra sempre coberto e protegido por uma escria que formada pelo fluxo e impurezas;

Alta penetrao;

Soldas que necessitam de vrios passes no processo de soldagem com eletrodo revestido, podem ser depositadas num s passe pelo processo a arco submerso;

Soldagem a arco submerso (SAW)

A soldagem a arco submerso, um processo automtico ou semi-automtico em que a alimentao do eletrodo nu e o comprimento do arco so controlados pelo alimentador de arame e pela fonte de energia;

No processo automtico, um mecanismo de avano movimenta tanto o alimentador de fluxo como a pea, e normalmente um sistema de recuperao do fluxo recircula o fluxo granular no utilizado.Equipamento de Soldagem

Equipamento de Soldagem

Cinco elementos esto presentes na execuo de uma solda por arco submerso: calor gerado pela passagem de uma corrente eltrica atravs de um arco; arame para soldagem consumvel; as peas a serem soldadas; fluxo para arco submerso - um composto mineral granulado para soldagem; o movimento relativo entre o cabeote de soldagem e as peas de trabalho.

Taxa de deposio:Arame = 6 a 15 Kg/hFita = 8 a 20 Kg/hEspessuras soldadas: > 5mm;Posies: Plana e horizontal em ngulo;Tipos usuais de junta: de topo e em ngulo;Diluio:Arame = 50 a 80%Fita = 5 a 20%Faixa de corrente: 350 a 2000A.Caractersticas do processo

Classificao AWS do conjunto arame-fluxo para soldagem por arco submerso

Soldagem dos aos carbono e de baixa liga na fabricao de vasos de presso, tubos c/ costura e tanques de armazenamento;

Revestimentos resistentes abraso, eroso e corroso.Aplicaes tpicas na indstria do petrleo

Vantagenselevada velocidade de soldagem; maiores taxas de deposio; boa integridade do metal de solda; processo de fcil uso; melhor ambiente de trabalho e maior segurana para o operador.

LimitaesRequer ajuste preciso das peas;Limitado p/ posies plana e horizontal;A tenacidade ao entalhe das soldas pode ser baixa.

SeguranaPoucos problemas. O arco encoberto pelo fluxo.

Soldagem TIG (GTAW)A Soldagem a Arco Gs-Tungstnio (Gas Tungsten Arc Welding - GTAW) ou, como mais conhecida no Brasil, TIG (Tungsten Inert Gas) um processo no qual a unio obtida pelo aquecimento dos materiais por um arco estabelecido entre um eletrodo no consumvel de tungstnio e a pea.A proteo do eletrodo e da zona da solda feita por um gs inerte, normalmente o argnio, ou mistura de gases inertes (Ar e He). Metal de adio pode ser utilizado ou no.

Soldagem TIG(a)(b)(a) Detalhe da regio do arco. (b) Montagem usual.

A soldagem GTAW pode ser usada na forma manual ou mecanizada e considerada como um dos processos de soldagem a arco que permite um melhor controle das condies operacionais.Permite a execuo de soldas de alta qualidade e excelente acabamento, particularmente em juntas de pequena espessura (inferior a 10 mm e mais comumente entre 0,2 e 3 mm). Sees de maior espessura podem ser soldadas, mas, neste caso, consideraes econmicas tendem a favorecer processos com eletrodo consumvel.

A soldagem GTAW mais utilizada para aos ligados, aos inoxidveis e ligas no ferrosas.

Um uso comum, para aos estruturais, a execuo de passes de raiz na soldagem de tubulaes, com os outros passes sendo realizados com outro processo (SMAW ou GMAW).

EquipamentoO seu equipamento bsico consiste de uma fonte de energia (CC e/ou CA), tocha com eletrodo de tungstnio, fonte de gs de proteo (Ar ou He) e um sistema para a abertura do arco (geralmente um ignitor de alta frequncia). Este ignitor ioniza o meio gasoso, dispensando a necessidade de tocar o eletrodo na pea para a abertura do arco (o que pode causar a mtua contaminao do eletrodo e do metal base). O equipamento para GTAW mais caro e complicado do que o usado na soldagem com eletrodos revestidos (SMAW).

A fonte de energia similar utilizada em SMAW, mas, devido s caractersticas do processo GTAW, deve apresentar uma melhor preciso no ajuste da corrente e permitir a soldagem com menores nveis de corrente (at cerca de 5 A). O processo mais utilizado com corrente contnua e o eletrodo de W no polo negativo (CC-). Esta configurao garante uma fuso mais eficiente do metal base e um menor aquecimento do eletrodo.

Contudo, na soldagem de ligas de alumnio e de magnsio, que so recobertos por uma camada de xido de elevado ponto de fuso, importante que o metal base esteja ligado ao polo negativo da mquina, pois, nesta polaridade, a emisso de eltrons da pea para o arco permite a quebra e remoo da camada de xido. Para garantir este efeito sem aquecer excessivamente o eletrodo, comum se trabalhar com CA na soldagem desses materiais. Neste caso, como o arco tende a se apagar a cada inverso de polaridade de corrente, o ignitor de alta frequncia deve operar continuamente para manter o arco aceso.

Equipamentos modernos de soldagem GTAW apresentam recursos como o uso de corrente contnua pulsada e de corrente alternada com onda retangular (no senoidal). Na primeira tcnica, a cada pulso de corrente, a poa de fuso cresce para as suas dimenses esperadas e se contrai ao final do pulso. Este efeito permite um melhor controle da poa de fuso na soldagem de peas de pequena espessura ou fora da posio plana. A segunda tcnica usada na soldagem de ligas de Al ou de Mg e dispensa a necessidade de se manter o ignitor de alta frequncia operando continuamente para manter o arco funcionando a cada inverso de polaridade.

EletrodosOs eletrodos so varetas de W sinterizado puro ou com adies de xido de Th, Zr ou de outros metais. A faixa de corrente utilizvel para um eletrodo depende de seu tipo e dimetro e, tambm, do tipo e polaridade da corrente de soldagem.Eletrodos torinados, isto , com adies de xido de trio, podem conduzir uma maior corrente sem fundir parcialmente a sua ponta como ocorre com os de W puro e tendem a apresentar um menor desgaste do que estes. A extremidade desses eletrodos pode ser apontada com um esmeril, ocasionando um arco mais estvel e rgido quando se trabalha com menores densidades de corrente.

A extremidade de eletrodos de W puro tende a se fundir tornando- se hemisfrica, no sendo estes, em geral, apontados. Os eletrodos de tungstnio puro so usados principalmente na soldagem de alumnio com corrente alternada (CA+). A forma da ponta do eletrodo, assim como o seu dimetro, influencia o formato do cordo de solda, sendo, portanto, uma varivel do processo, particularmente importante na soldagem mecanizada ou automtica.

VantagensExcelente controle da poa de fuso.Permite soldagem sem o uso de metal de adio.Permite mecanizao e automao do processo.Usado para soldar a maioria dos metais.Produz soldas de alta qualidade e excelente acabamento.Gera pouco ou nenhum respingo.Exige pouca ou nenhuma limpeza aps a soldagem.Permite a soldagem em qualquer posio.

LimitaesProdutividade relativamente baixa.

Custo de consumveis e equipamento relativamente elevado.

AplicaesSoldagem de preciso ou de elevada qualidade.

Soldagem de peas de pequena espessura e tubulaes de pequeno dimetro.

Execuo do passe de raiz em tubulaes.

Soldagem de ligas especiais, no ferrosas e materiais exticos.

SeguranaEmisso intensa de radiao ultra-violeta.

Soldagem MIG/MAG (GMAW)A Soldagem a Arco Gs-Metal (Gas Metal Arc Welding - GMAW) um processo de soldagem a arco que produz a unio dos metais pelo seu aquecimento com um arco eltrico estabelecido entre um eletrodo metlico contnuo (e consumvel) e a pea.A proteo do arco e poa de fuso obtida por um gs ou mistura de gases. Se este gs inerte (Ar/He), o processo tambm chamado MIG (Metal Inert Gas). Por outro lado, se o gs for ativo (CO2 ou misturas Ar/O2/CO2), o processo chamado MAG (Metal Active Gas). Gases inertes puros so, em geral, usados na soldagem de metais e ligas no ferrosas, misturas de gases inertes com pequenas quantidades de gases ativos so usadas, em geral, com aos ligados, enquanto que misturas mais ricas em gases ativos ou CO2 puro so usados na soldagem de aos carbono comum.

O processo normalmente operado de forma semi-automtica, podendo ser, tambm, mecanizado ou automatizado. o processo de soldagem a arco mais usado com robs industriais.Como trabalha com um (ou mais) arame(s) contnuo(s), o que permite um alto fator de ocupao, com elevadas densidades de corrente no eletrodo (elevada taxa de deposio) e, assim, tende a apresentar uma elevada produtividade. Estes aspectos tm levado a uma utilizao crescente deste processo (e da soldagem com arames tubulares) em pases desenvolvidos, onde o decrscimo do nmero de soldadores e a necessidade de maior produtividade causaram a substituio da soldagem com eletrodos revestidos em vrias aplicaes.

EquipamentoO equipamento bsico para a soldagem GMAW consiste de fonte de energia, tocha de soldagem, fonte de gs e alimentador de arame. A fonte de energia tem, em geral, uma sada de tenso constante, regulvel entre 15 e 50V, que usada em conjunto com um alimentador de arame de velocidade regulvel entre cerca de 1 e 20 m/min.

Este sistema ajusta automaticamente o comprimento do arco atravs de variaes da corrente, sendo mais simples do que sistemas alternativos.

Na soldagem GMAW, utiliza-se, em praticamente todas as aplicaes, corrente contnua com o eletrodo ligado ao polo positivo (CC+). Recentemente, o processo tem sido utilizado com corrente alternada (CA) para a soldagem de juntas de pequena espessura principalmente de alumnio.

A tocha possui um contato eltrico deslizante (bico de contato), que transmite a corrente eltrica ao arame, orifcios para passagem de gs de proteo, bocal para dirigir o fluxo de gs e interruptor para acionamento do processo. O alimentador de arame composto basicamente de um motor, sistema de controle da velocidade do motor e rolos para impulso do arame.Equipamento para a soldagem MIG/MAG

Soldagem MIG/MAG.

Formas de transferncia de metalNeste processo de soldagem, mais do que em qualquer outro, a forma como o metal de adio se transfere do eletrodo para a poa de fuso pode ser controlada atravs do ajuste dos parmetros de soldagem e determina vrias de suas caractersticas operacionais. A transferncia de metal atravs do arco se d, basicamente, por trs mecanismos: aerossol (spray ou goticular), globular e curtocircuito, dependendo do ajuste dos parmetros operacionais, tais como o nvel de corrente, sua polaridade, dimetro e composio do eletrodo e a composio do gs de proteo. Uma quarta forma de transferncia (pulsada) possvel com equipamentos especiais.

Transferncia por sprayNa transferncia por spray, o metal se transfere como finas gotas sob a ao de foras eletromagnticas do arco e independentemente da ao da gravidade. Esta forma de transferncia ocorre na soldagem em CC+ com misturas de proteo ricas em argnio e com valores elevados de corrente. Ela muito estvel e livre de respingos. Infelizmente, a necessidade de correntes elevadas torna difcil, ou impossvel, a sua aplicao na soldagem fora da posio plana (a poa de fuso tende a ser muito grande e de difcil controle) ou de peas de pequena espessura (excesso de penetrao).

Transferncia globularNa transferncia globular, o metal de adio se destaca do eletrodo basicamente por ao de seu peso (gravidade), sendo, portanto, similar a uma torneira gotejando. tpica da soldagem com proteo de CO2 para tenses mais elevadas e uma ampla faixa de correntes. Na soldagem com misturas ricas em Ar, a transferncia globular ocorre com corrente baixa e tenso elevada. Com esta forma de transferncia, um elevado nvel de respingos e grande flutuao da corrente e tenso de soldagem so comuns e a operao est restrita posio plana.

Transferncia por curto-circuitoNa transferncia por curto circuito, o eletrodo toca a poa de fuso periodicamente (de 20 a 200 vezes por segundo), ocorrendo a transferncia de metal de adio durante estes curtos por ao da tenso superficial e das foras eletromagnticas. a forma de transferncia mais usada na soldagem de aos (particularmente com proteo de CO2) fora da posio plana e de peas de pequena espessura (at 6 mm) devido s pequenas correntes de operao e sua independncia da ao da gravidade. Elevado nvel de respingos e uma tendncia falta de fuso da junta (principalmente para juntas de grande espessura) so problemas tpicos desta forma de operao.

Transferncia PulsadaA transferncia pulsada conseguida com fontes especiais que impem uma forma especial corrente de soldagem, caracterizada por pulsos peridicos de alta corrente. Esta pulsao permite uma transferncia spray com valores mdios de corrente inferiores aos valores nos quais esta forma de transferncia ocorre normalmente. Assim, obtm-se as vantagens desta transferncia com baixos valores mdios de corrente o que permite a sua aplicao na soldagem de juntas de pequena espessura e, tambm, fora da posio plana. As maiores limitaes desta forma de operao so a sua maior complexidade de operao e a necessidade de equipamentos especiais (de maior custo e mais complexos).

VantagensProcesso com eletrodo contnuo.Permite soldagem em qualquer posio.Elevada taxa de deposio de metal.Elevada penetrao.Pode soldar diferentes ligas metlicas.Exige pouca limpeza aps soldagem.

LimitaesEquipamento relativamente caro e complexo.Pode apresentar dificuldade para soldar juntas de acesso restrito.Proteo do arco sensvel a correntes de ar.Pode gerar elevada quantidade de respingos.

AplicaesSoldagem de ligas ferrosas e no ferrosas.Soldagem de carrocerias e estruturas de veculos.Soldagem de tubulaes, etc.

SeguranaGrande emisso de radiao ultravioleta e projees metlicas.

Soldagem com arame tubularA Soldagem a Arco com Eletrodo Tubular (Flux Cored Arc Welding - FCAW) um processo no qual a coalescncia dos metais obtida pelo aquecimento destes por um arco entre um eletrodo tubular contnuo e a pea. O eletrodo tubular apresenta internamente um fluxo que desempenha funes similares ao revestimento do eletrodo no processo SMAW, isto , estabilizao do arco, ajuste de composio qumica da solda, proteo, etc.

O processo apresenta duas variaes principais: Soldagem auto-protegida (innershield) - o fluxo fornece toda a proteo necessria na regio do arco. Soldagem com proteo gasosa (dual shield) - parte da proteo fornecida por um gs, de forma semelhante ao processo GMAW. Em ambas as formas, ele operado, na maioria das aplicaes, na forma semi-automtica, utilizando basicamente o mesmo equipamento do processo GMAW.

Soldagem com proteo gasosa

Soldagem auto-protegida

Seo transversal de um arame tubular

VantagensElevada produtividade e eficincia.

Soldagem em todas as posies.

Custo relativamente baixo.

Produz soldas de boa qualidade e aparncia.

LimitaesEquipamento relativamente caro.

Pode gerar elevada quantidade de fumos.

Necessita limpeza aps soldagem.

AplicaesSoldagem de aos carbono e ligados.

Soldagem em fabricao, manuteno e em montagem no campo.

Soldagem de partes de veculos.

Soldagem por eletro-escria(ESW)A soldagem por eletroescria (Eletroslag Welding, ESW) um processo de soldagem por fuso que utiliza a passagem de uma corrente eltrica atravs de uma escria condutora fundida para gerar o calor necessrio fuso localizada da junta e do metal de adio. Esta escria tambm protege a poa de fuso e o metal de adio da contaminao pelo ambiente. O processo usado primariamente para a unio de duas ou mais peas (em geral, de grande espessura) em um nico passe com a soldagem sendo feita na posio vertical ascendente. O metal e a escria fundidos so mantidos em posio com o auxlio de sapatas, em geral de cobre e refrigeradas a gua.

Soldagem por eletro-escria. (a) Esquema geral do processo. (b) Detalhe da regio da poa de fuso

Existem duas variaes bsicas do processo: o mtodo tradicional que utiliza um tubo guia no consumvel e o segundo mtodo no qual o tubo guia consumido juntamente com o arame. No primeiro caso, o cabeote move-se progressivamente durante o processo, mantendo uma distncia constante poa de fuso. Na soldagem ESW com guia consumvel, o cabeote permanece estacionrio no alto da junta. Assim, o tubo guia, feito de um material compatvel com o metal de adio, progressivamente fundido com o arame medida que a solda depositada. Essa configurao mais simples dispensando o uso de dispositivos para a movimentao do cabeote. Para juntas de grande espessura, comum a utilizao, para ambos os processos, de sistemas de mltiplos arames podem ser usados e, no caso da soldagem ESW com guia no consumvel, os eletrodos podem sofrer um movimento de oscilao ao longo da junta para garantir uma distribuio mais uniforme de temperaturas na junta. Taxas de deposio de at 13kg/h por eletrodo podem ser conseguidas com este processo.

A soldagem ESW usada na fabricao de peas pesadas, principalmente de ao estrutural. O processo usado tipicamente em juntas de 13 a 500 mm de espessura, competindo de forma favorvel com processos de soldagem a arco quanto maior for a espessura da junta. Entretanto, como a velocidade de soldagem deste processo tende a ser muito baixa (cerca de 0,5 mm/s), a solda e regies do metal de base adjacentes so aquecidas a temperaturas muito elevadas por perodos de tempos relativamente longos e resfriadas lentamente. Assim, a solda e o metal de base adjacente tendem a apresentar uma estrutura de granulao grosseira e de tenacidade baixa, exigindo, para algumas aplicaes, um tratamento trmico de normalizao aps a soldagem, para o refino da estrutura.

Uma vez iniciado, o processo no deve ser interrompido at o trmino da soldagem, pois o reincio deste processo sobre uma solda interrompida difcil e resulta, em geral, em grandes descontinuidades na solda.

Soldagem a gs (OFW)A soldagem oxi-gs (Oxifuel Welding, OFW) compreende um grupo de processos de soldagem que utilizam o calor produzido por uma chama de combustvel gasoso e oxignio para fundir o metal de base e, se usado, o metal de adio. O processo usado principalmente na forma manual, mas existem aplicaes mecanizadas, particularmente quando o processo utilizado com a aplicao de presso, sendo, neste caso, denominado de soldagem a gs por presso (Pressure Gas Welding, PGW).

Diferentes gases combustveis podem utilizados, mas o mais comum para a soldagem dos aos e de outras ligas metlicas o acetileno (C2H2). Durante a operao, a chama resultante da mistura gs-oxignio na ponta do maarico usada para a fuso localizada do metal de base e a formao da poa de fuso. O soldador movimenta a tocha ao longo da junta para conseguir a sua fuso uniforme e progressiva, adicionando, se for o caso, metal de adio. Este processo mais usado na soldagem de chapas finas (em geral, com uma espessura inferior a 6mm) e de tubos de pequeno dimetro e na soldagem de reparo, podendo ser usado para aos, em particular aos carbono, e para ligas no ferrosas. Dependendo do material a ser soldado, preciso usar um fluxo para garantir a escorificao de impurezas. A qualidade da solda tende a ser inferior da soldagem a arco devido menor eficincia da proteo.

EquipamentoO equipamento bsico para soldagem manual consiste de fontes de oxignio e gs combustvel, reguladores de vazo, mangueiras e do maarico. O oxignio , em geral, fornecido em cilindros de gs comprimido (200atm). Em locais onde este gs muito utilizado, ele pode ser fornecido a partir de instalaes centralizadas. O acetileno fornecido em geral dissolvido em acetona dentro de cilindros prprios. Geradores de acetileno, onde este produzido pela reao de carbureto de clcio e gua tambm podem ser usados. Os maaricos so dispositivos que recebem o oxignio e o gs combustvel, fazem a sua mistura na proporo correta e liberam esta mistura, no seu bico, com uma velocidade adequada para a sua queima. O equipamento para soldagem OFW muito verstil, podendo ser utilizado, atravs de mudanas de regulagem ou troca de bicos do maarico, para corte a oxignio, tratamento trmico de pequenas peas e para brasagem.

CaractersticasEquipamento porttil e muito verstil.Baixo custo.No necessita de energia eltrica.Baixa intensidade do calor transferido pea implica em baixa velocidade de soldagem.Necessita de fluxo para a soldagem de alguns metais.Usado em manuteno e reparo.Usado na soldagem de peas finas, tubos de pequeno dimetro.Processo que depende da habilidade do soldador.

Processos de brasagemBrasagem engloba um grupo de processos de unio que utiliza um metal de adio de ponto de fuso inferior ao do metal de base. Como conseqncia, o processo realizado a uma temperatura na qual as peas sendo unidas no sofrem nenhuma fuso. Nestes processos, em geral, a penetrao e espalhamento do metal de adio na junta so conseguidos por efeito de capilaridade. Frequentemente, a brasagem considerada como um processo de unio relacionado mas diferente da soldagem, contudo, a brasagem pode ser, alternativamente, considerada como um processo especial de soldagem por fuso no qual apenas o metal de adio fundido.

Existem trs variaes bsicas dos processos de brasagem: Brasagem propriamente dita ou brasagem forte (Brazing, B) - utiliza metais de adio de temperatura de fuso superior a 450C; Brasagem fraca (Soldering, S) - utiliza metais de adio de baixa temperatura de fuso (inferior a 450C); Solda-brasagem - utiliza metais de adio similares ao da brasagem, mas cujo projeto da junta similar ao usado na soldagem por fuso convencional.

Em todos os processos de brasagem, para a obteno de uma unio de boa qualidade, fundamental que o metal de adio molhe e se espalhe de forma adequada na superfcie da junta.Para isto, importante a remoo, nesta superfcie, de todas as suas contaminaes, o que usualmente feito pela limpeza e/ou decapagem adequada das peas e pelo uso, durante a brasagem, de um fluxo ou uma atmosfera adequada.Os fluxos so misturas de diversas substncias (sais, cidos, material orgnico, etc) que se fundem a uma temperatura inferior ao metal de adio e atuam sobre as superfcies da junta dissolvendo camadas de xido e de outras contaminaes e permitindo uma boa molhabilidade da junta pelo metal de adio. As atmosferas de proteo podem ser inertes ou ativas (em geral, redutoras) ou, alternativamente, a brasagem pode ser realizada em vcuo.

Etapas de um processo de brasagemOs processos de brasagem envolvem, em geral: Preparao da junta (envolvendo a colocao das peas em posio e, em alguns casos, a colocao do metal de adio e fluxo); Aquecimento da regio da junta at a temperatura de brasagem; Alimentao de fluxo e metal de adio (caso estes no tenham sido pr-posicionados na preparao da junta); Espalhamento do metal de adio pela junta (nesta etapa, em geral, o efeito de capilaridade extremamente importante);Resfriamento do conjunto brasado.

Brasagem forteA brasagem forte comumente subdividida em processos de acordo com o mtodo de aquecimento usado:brasagem com tocha (Torch Brasing, TB);brasagem em forno (Furnace Brasing, FB); brasagem por induo (Induction Brasing, IB);brasagem por infravermelho (Infrared Brasing, IB); brasagem por imerso (Dip Brasing, DB). Na brasagem por imerso as peas so imersas em banhos de sais ou do metal de adio fundidos para a sua brasagem.

Brasagem fracaUma diviso similar pode ser feita para os processos de brasagem fraca, a qual, contudo, mais comumente realizada com o auxlio de uma ponta metlica aquecida por uma resistncia eltrica (ferro de solda).

Brasagem em forno

Metal de adioDiferentes metais de adio podem ser usados na brasagem forte, dependendo do tipo de metal de base, da aplicao da pea e do processo de brasagem usado. Para juntas de ao, metais de adio comuns so, por exemplo, ligas de cobre, ligas de prata e ligas de nquel. Na brasagem fraca, so usadas, em geral, ligas de chumbo/estanho, estanho/antimnio e de estanho/zinco.

AplicaesA brasagem utilizada amplamente na indstria. Aplicaes variam desde a fabricao de peas simples de pequeno custo, com operao manual, at peas sofisticadas para as indstrias aeronutica e aeroespacial, envolvendo a utilizao de equipamentos sofisticados.

VantagensBaixo custo para montagens complexas;Simples para a unio de grandes reas;Menores problemas de tenses residuais que em processos de soldagem por fuso;Capacidade de preservar revestimentos no metal de base;Capacidade de unir metais dissimilares;Capacidade de unir metais com materiais no metlicos;Capacidade de unir peas com grandes diferenas de espessura;Grande preciso dimensional das peas produzidas;Peas produzidas requerem pouco ou nenhum acabamento final (quando uma atmosfera protetora adequada usada);Vrias peas podem ser produzidas de uma vez (processamento em batelada).

LimitaesDependendo dos tipos de materiais e do processo usados, a brasagem pode ser um processo complicado com muitas variveis que necessitam ser controladas para um resultado satisfatrio.A preparao da junta para brasagem pode ser complicada, exigindo uma grande preciso dimensional para um espalhamento adequado do metal de adio. A seleo de metal de adio e fluxo/atmosfera pode ser difcil, podendo ocorrer problemas de molhamento inadequado do metal de base, formao de compostos intermetlicos (com degradao das propriedades mecnicas da junta) e at a eroso do metal de base. O processo de brasagem manual com tocha exige, em geral, um operador altamente treinado.

Processos de corte trmicoPode-se considerar, de uma forma geral, que os processos de corte realizam uma operao inversa realizada na soldagem, isto , a separao de um componente em duas ou mais peas ou a remoo de material da superfcie de uma pea. Alm disso, os processos de corte podem ser separados em dois grupos, de uma forma anloga considerada em soldagem, isto :Processos de corte trmico - baseados na aplicao localizada de calor na pea;Processos de corte a frio - baseados na deformao localizada do material.

Os processos de corte so fundamentais para a tecnologia de soldagem uma vez que a fabricao de um componente soldado passa, de uma forma geral, por uma etapa inicial de corte e preparao das peas na qual os processos de corte so intensivamente usados. Processos de corte so, tambm, muito usados na remoo de material visando a eliminao de defeitos eventualmente detectados em componentes soldados ou fundidos.

Os mais importantes processos de corte trmico so: Corte a oxignio; Corte a plasma; Corte a laser; Corte com eletrodo de grafite. Estes processos, particularmente os trs primeiros possibilitam a realizao de cortes de alta qualidade, preciso adequada e baixo custo para vrias aplicaes e materiais. Os processos de corte trmico fornecem uma ferramenta de corte de gume de 360, isto que permite mudanas bruscas da direo de corte, o que no possvel para a maioria dos processos de corte a frio (exceto para o corte com jato de gua e abrasivo).

Corte a oxignioO corte a oxignio (Oxyfuel Gas Cutting, OFC) um processo de corte trmico que utiliza um jato de oxignio puro para oxidar o metal de base e remover a mistura, no estado lquido, de xidos e do material de base da regio de corte. O processo usado basicamente para ligas de ferro, principalmente aos carbono e aos de baixa liga, podendo ser usado, tambm, para ligas de titnio.

CaractersticasO processo usado, para aos de baixo carbono, para cortar chapas de at 300 mm de espessura. Tcnicas especiais permitem o corte de espessuras acima de 1 m. Elementos de liga tendem, de uma forma geral, a dificultar o corte por promover a formao de um xido refratrio (por exemplo, cromo, alumnio e silcio) ou por reduzir a temperatura de fuso do metal de base (carbono, por exemplo) tornando o corte mais grosseiro. Variaes do processo, que lanam, juntamente com o jato de oxignio, p de ferro ou misturas de outros materiais, permitem estender a utilizao deste processo para outras ligas e materiais.

A reao de oxidao produz, em geral, calor suficiente para a manuteno do processo de corte, contudo, para o incio da reao e para o desenvolvimento do corte de uma forma mais suave, utiliza-se, em geral, um conjunto de chamas de oxignio e um gs combustvel (acetileno, GLP, etc) concntricas ao jato de oxignio.Corte a oxignio

O processo iniciado apenas com as chamas que aquecem a regio de inicio do corte at a sua temperatura de ignio (em torno de 870C), quando, ento, o jato de oxignio ligado tendo inicio a ao de corte. O maarico , ento, deslocado pela trajetria de corte com uma velocidade adequada. O deslocamento pode ser feito manualmente ou de forma mecanizada.Instalaes de grande porte podem deslocar diversos maaricos ao mesmo tempo, com sistemas de CAD/CAM e controle numrico para determinar e controlar as trajetrias de corte.

VantagensPode cortar ao mais rapidamente que os processos usuais de remoo mecnica de material.Pode cortar peas com formatos e espessuras difceis de serem trabalhadas de forma econmica com processos mecnicos.Equipamento bsico para operao manual de baixo custo.Equipamento manual pode ser porttil e de fcil uso para trabalho no campo.Direo de corte pode ser mudada rapidamente.Processo pode ser facilmente usado para a abertura de chanfros para soldagem.

LimitaesTolerncia dimensional do corte OFC pior do que a de vrios processos mecnicos.Processo essencialmente limitado ao corte de aos.Processo gera fumaa e fagulhas quentes que podem representar um problema de higiene e segurana.Aos temperveis necessitam de operaes adicionais (pr-aquecimento, tratamento trmico, etc) de custo elevado para controlar a estrutura e propriedades mecnicas da regio de corte.

Corte a plasmaCorte a plasma (Plasma Arc Cutting, PAC) realizado com um jato de plasma quente de alta velocidade. Um fluxo suplementar de gs (CO2, ar, nitrognio, oxignio) ou, mesmo, de gua pode ser usado para resfriar e aumentar a constrio do arco. Em sistemas de grande porte, o corte pode ser realizado sob uma pequena camada de gua para reduzir os seus efeitos ambientais (elevada gerao de fumaa, radiao e de rudos). O processo pode cortar praticamente todos os metais e peas de pequena espessura de ao de baixo carbono podem ser cortadas mais rapidamente do que OFC.Adicionalmente, o processo pode iniciar o corte imediatamente, no necessitando do pr-aquecimento inicial at a temperatura de ignio como no processo de corte a oxignio.

Equipamentos de baixo custo e pequenas dimenses tm sido desenvolvidos para o corte PAC manual e tm tornado este processo relativamente popular. Contudo, este processo ainda mais comum em instalaes de grande porte para corte mecanizado ou automtico. O elevado custo do equipamento e alto nvel de rudo, de fumaa e de radiao gerados so limitaes deste processo.

Corte a laserDe forma similar que a soldagem a laser, o corte a laser (Laser Beam Cutting, LBC) baseado na ao de um feixe de luz coerente concentrado sobre a pea. A elevada densidade de energia utilizada possibilita a fuso e vaporizao do material na regio sendo atingida pelo laser o que leva remoo de material e ao de corte. Muitos sistemas trabalham com um jato de gs auxiliar para facilitar a expulso de material da regio de corte. O gs pode ser inerte, para gerar uma superfcie da corte limpa e suave, ou pode ser reativo (em geral, oxignio), para aumentar a velocidade de corte. O processo pode ser utilizado para cortar todos os metais alm de certos materiais no metlicos como cermicas.

A elevada velocidade de corte, a alta preciso do corte e o excelente acabamento da superfcie de corte tm levado a uma utilizao crescente deste processo de corte para a produo de peas de formato complicado que, muitas vezes, no necessitam de um acabamento posterior.

Vantagens Capacidade de cortar qualquer metal e diversos materiais no metlicos independentemente de sua dureza.Espessura de corte e regio afetada pelo calor do corte mais finas do que qualquer outro processo de corte trmico.Elevadas velocidades de corte.Facilmente adaptvel para sistemas controlados por computador.

LimitaesEquipamento de elevado custo (US$ 100.000 a US$ 1.000.000).