Tecnologia Da Soldagem-Aula
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TECNOLOGIA DA SOLDAGEM
Judson Barcellos Gonçalves
Fundamentos da soldagem
Por ação de forças mecânicas macroscópicas entre as partes a serem unidas.
São exemplos: a parafusagem e a rebitagem, a resistência da junta é dada pela resistência ao cisalhamento do parafuso ou rebite, mais as forças de atrito entre as superfícies em contato
Métodos de União dos Metais
Fundamentos da soldagem
Por ação de forças microscópicas, interatômicas ou intermoleculares.
É a união que é conseguida pela aproximação dos átomos e moléculas das partes a serem unidas até distâncias suficientemente pequenas para a formação de ligações químicas primárias
Métodos de União dos Metais
Fundamentos da soldagemMétodos de União dos Metais
Fundamentos da soldagemMétodos de União dos Metais
Fundamentos da soldagem
O QUE SOLDAGEM?
“Processo de união baseado no estabelecimento de forças de ligação química de natureza similar às atuantes no interior dos próprios materiais, na região de ligação entre os materiais que estão sendo unidos.”
Fundamentos da soldagem
Soldagem por pressão
Fundamentos da soldagem
Soldagem por fusão
Fundamentos da soldagemSoldagem por resistência
Histórico da soldagem1500 A.C. – fabricação do ferro por redução direta. Antiguidade e Idade Média – ferro e aço utilizados
em conjunto para fabricar armas; no Oriente Médio,eram fabricadas espadas por soldagem por compressão e torção.
séculos XII e XIII – utilização de rodas d’água na fabricação do ferro, possibilitando a produção de blocos maiores.
séculos XIV e XV – invenção dos altos-fornos, possibilitando a produção de grandes quantidades de ferro gusa para fundição
Histórico da soldagem Até século XIX – a fundição tornou-se um processo
importante de fabricação e a soldagem por forjamento foi substituída por outros processos de união, como a parafusagem e a rebitagem, permanecendo a soldagem como um processo secundário de fabricação
início do século XIX– Sir Humphrey Davy – experiências com o arco
elétrico– Edmund Davy – descoberta do acetileno– desenvolvimento de fontes de energia elétrica
que possibilitaram o aparecimento dos processos de fusão a Arco.
Processos de soldagem
Processos de soldagem
Processos de soldagem
Terminologia da soldagem
Terminologia da soldagem
Terminologia da soldagem
Terminologia da soldagem
Terminologia da soldagem
Terminologia da soldagem
Terminologia da soldagemPosições de soldagem para chapas
Terminologia da soldagemPosições de soldagem para tubos
Terminologia da soldagem
Termino
Solidificação da poça de fusão
Solidificação da poça de fusão
Solidificação da poça de fusão
Soldagem e corte a Gás
Processo de soldagem a gás utiliza o calor gerado por uma chama de um gás combustível e o oxigênio para fundir o metal-base e o metal de adição.
Soldagem a Gás
Soldagem a Gás
Soldagem a GásAplicações:
Soldagem de chapas finas (em geral, com uma espessura inferior a 6mm).
Tubos de pequeno diâmetro e na soldagem de reparo, podendo ser usado para aços, em particular aços carbono, e para ligas não ferrosas.
Soldagem a GásCaracterísticas do processo:
Utiliza equipamento barato e portátil. Pode-se soldar a maioria das ligas ferrosas e não-ferrosas (aço, ferro fundido, níquel, alumínio, cobre e suas ligas, ...). Não permite a soldagem de materiais reativos (titânio e zircônio) ou refratários (tungstênio e nióbio). Mais econômico para soldagem de chapas finas Processo lento.
Soldagem a Gás
Características do processo:
Produzir chama de alta temperatura em região bem definida.Apresentar alta taxa de produção de calor.Possuir alta velocidade de combustão (taxa de propagação).Gerar chama cujos produtos possuam a menor.interação possível com o metal de solda
Soldagem a Gás
Características do processo:
A qualidade da solda tende a ser inferior à da soldagem a arco devido à menor eficiência da proteção
Princípio do processo
Gás combustível + Chama Oxigênio(comburente)
Soldagem a Gás
Cilindro de oxigênio
Cilindro de gás combustível
Reguladores de pressão
Mangueiras
Maçarico ou tocha de soldagem
Equipamentos:
Soldagem a Gás Equipamentos:
Soldagem a Gás Equipamentos:
Soldagem a GásMaçaricos
Soldagem a GásMaçaricos: misturador
Soldagem a GásMaçaricos: injetor
Soldagem a Gás
Os gases (combustível e oxigênio)
Os metais de adição
Os fluxos de soldagem (se usados)
Consumíveis do processo:
Soldagem a GásConsumíveis do processo:
Soldagem a GásChama oxi-acetilênica:
Soldagem a Gás
Acetilênica
Tipos de chama:
Soldagem a GásTipos de chama:Carburante:
Soldagem a GásTipos de chama:Neutra:
Soldagem a GásTipos de chama:Oxidante:
Soldagem a GásTipos de chama:
Soldagem a GásTécnicas de soldagem
Soldagem a GásTécnicas de soldagem
Técnicas de execução: (a) Soldagem para trás e (b) soldagem para frente.
Soldagem a GásLigas soldáveis
Oxi-Corte
Oxi-Corte
Oxi-Corte
Oxi-Corte
Oxi-Corte
Oxi-Corte
Oxi-Corte
Soldagem com Eletrodo Revestido
Soldagem com Eletrodo Revestido
Soldagem com Eletrodo Revestido
Soldagem com Eletrodo Revestido
Vareta metálica (“alma”):– conduz a corrente elétrica– fornece metal de adição para a junta
Soldagem com Eletrodo Revestido
Soldagem com Eletrodo Revestido
Soldagem com Eletrodo Revestido
Soldagem com Eletrodo Revestido
Limitações do processo:
Processo MANUAL;Apresenta baixa produtividade;Gera grande volume de gases e fumos durante o processo.
Soldagem com Eletrodo Revestido
Vantagens do Processo:
Grande versatilidade; Baixo custo de operação; Equipamento necessário é simples; Possibilidade de uso em locais de difícil; acesso ou sujeitos a ventos.
Soldagem com Eletrodo Revestido
APLICAÇÕES:
Fabricação e montagem de equipamentos; Manutenção e reparos; Construções em campo; Soldagem por gravidade (estaleiros); Soldagem em geral de chapas de espessura 3 a 40mm.
Soldagem com Eletrodo Revestido
Ligas que podem ser soldadas:
Aço carbono; Aços de baixa, média e alta liga; Aços inoxidáveis; Ferros fundidos; Alumínio; Níquel; Cobre.
Soldagem com Eletrodo Revestido
Ligas que não podem ser soldadas:Metais de baixo ponto de fusão
chumbo estanho zinco
Metais refratários ou muito reativos titânio zircônio molibdênio nióbio
Soldagem com Eletrodo Revestido
Equipamentos:
Soldagem com Eletrodo Revestido
Equipamentos:
(CC-) (CC+)
Soldagem com Eletrodo Revestido
Funções dos revestimentos dos eletrodos:
facilita a abertura do arco e o estabiliza.ajusta a composição química do cordão, pela adição de elementos de liga.desoxida o metal de solda.protege a poça de fusão e o metal de solda contra a contaminação pela atmosfera, através da geração de gases e de uma camada de escoria.
Soldagem com Eletrodo Revestido
Funções dos revestimentos dos eletrodos:
– facilita a soldagem nas diversas posições de trabalho escória, a qual reduz a velocidade de solidificação e permite a desgaseificação do metal de solda
– confere características operacionais, mecânicas e metalúrgicas ao eletrodo e à solda
Soldagem com Eletrodo Revestido
Classificação dos ingredientes do revestimento:
Elementos de liga,
Aglomerantes ,
Formadores de gases,
Estabilizadores do arco,
Formadores de fluxo e escória,
Plasticizantes.
Soldagem com Eletrodo Revestido
Classificação do revestimento:
Celulósico:
Elevada produção de gases resultantes da combustão dos materiais orgânicos (principalmente a celulose); Principais gases gerados: CO2, CO, H2, H2O (vapor); Não devem ser ressecados; A atmosfera redutora formada protege o metal fundido;
Soldagem com Eletrodo Revestido
Classificação do revestimento:
Celulósico:
O alto nível de hidrogênio no metal de solda depositado impede o uso em estruturas muito restritas ou em materiais sujeitos a trincas por hidrogênio;
alta penetração;
Soldagem com Eletrodo Revestido
Classificação do revestimento:
Celulósico:
Pouca escória; Muito utilizado em tubulações na progressão descendente; Operando em CC+, obtém-se transferência por spray.
Soldagem com Eletrodo Revestido
Classificação do revestimento:
Rutílico:
Consumível de uso geral; Revestimento apresenta até 50% de rutilo (TiO2); Média penetração; Escória de rápida solidificação, facilmente destacável;
Soldagem com Eletrodo Revestido
Classificação do revestimento:
Rutílico:
o metal de solda pode apresentar um nível de hidrogênio alto (até 30 ml/100g); requer ressecassem a uma temperatura relativamente baixa, para que o metal de solda não apresente porosidades grosseiras.
Soldagem com Eletrodo Revestido
Classificação do revestimento:
Básico:Geralmente apresenta as melhores propriedades mecânicas e metalúrgicas entre todos os eletrodos, destacando-se a tenacidade;
Elevados teores de carbonato de cálcio e fluorita, gerando um metal de solda altamente desoxidado e com muito baixo nível de inclusões complexas de sulfetos e fosfetos;
Soldagem com Eletrodo Revestido
Classificação do revestimento:
Básico: Não opera bem em CA, quando o teor de fluorita é muito elevado;
Escória fluida e facilmente destacável;
Cordão de média penetração e perfil plano ou convexo;
Soldagem com Eletrodo Revestido
Classificação do revestimento:
Básico: Requer ressecagem a temperaturas relativamente altas;
Após algumas horas de contato com a atmosfera, requer ressecagem por ser altamente higroscópico;
Soldagem com Eletrodo Revestido
Classificação do revestimento:
Altíssimo rendimento:
Adição de pó de ferro (rutílico/básico);
Aumenta a taxa de deposição;
Pode ou não ser ligado;
Aumenta a fluidez da escória, devido à
formação de óxido de ferro;
Soldagem com Eletrodo Revestido
Classificação do revestimento:
Altíssimo rendimento: Melhora a estabilidade do arco e a penetração é reduzida, principalmente com alta intensidade de corrente, o que pode minimizar a ocorrência de mordeduras;
Possibilidade de soldar por gravidade (arraste); reduz a tenacidade do metal de solda.
Soldagem com Eletrodo Revestido
Soldagem com Eletrodo Revestido
Especificação da American Welding Society (AWS):
Aço Carbono:
Defeitos na Soldagem:
Soldagem com Eletrodo Revestido
(A) corrente, comprimento do arco e velocidade adequados; (B) Baixa corrente; (C) Altacorrente; (D) Pequeno comprimento do arco; (E) Grande comprimento do arco; (F) Baixa velocidade de soldagem; (G) Alta velocidade de soldagem.
Soldagem TIG
Soldagem TIG
Soldagem TIG
Equipamento básico para soldagem TIG
Soldagem TIG
Equipamento básico para soldagem TIG
Soldagem TIGRepresentação esquemática de uma tocha para soldagem TIG
Soldagem TIGGases de proteção e tipos de corrente usuais
Soldagem MIG/MAGRepresentação esquemática do processo
Soldagem MIG/MAGRepresentação esquemática do processo
Soldagem MIG/MAGRepresentação esquemática do processo
Soldagem MIG/MAGTocha para soldagem MIG/MAG
Soldagem MIG/MAG
Perfil típico de cordões de solda feitos com diferentes gases e misturas.
Soldagem MIG/MAGDiferentes tipos de mecanismos de transferência metálica em MIG/MAG
A - globular; B - globular repelida, C - gotícula projetada, D – com elongamento (“streaming”);
Soldagem MIG/MAGDiferentes tipos de mecanismos de transferência metálica em MIG/MAG
E - goticular rotacional; F - goticular explosivo; G- curto-circuito
Soldagem MIG/MAG
Soldagem Arame tubular
Soldagem por arco submerso
Soldagem por arco submerso
Soldagem por arco submerso
Soldagem por arco submerso
Soldagem por arco submerso
Soldagem por arco submerso
Fluxo para soldagem por arco submerso
Quanto ao processo de produção, os fluxo são classificados como: Fluxos aglomerados: fabricados através da mistura seca de seus ingredientes, que são aglomerados com uma solução aquosa de silicato de sódio e/ou de potássio. A massa resultante é pelotizada, seca e reduzida mecanicamente a partículas que são peneiradas e classificadas .
Soldagem por arco submerso
Fluxos Fundidos: Os fluxos fundidos são fabricados através da mistura seca de seus ingredientes, que são então fundidos em um forno elétrico. O banho é vazado e sofre um choque térmico, que reduz o fluxo a partículas de tamanhos variados, que são peneiradas e classificadas.
Soldagem por arco submerso
Quanto ao comportamento, os fluxo são classificados como:
Fluxos neutros: São aqueles que não produzem alterações significativas na composição química do metal depositado. Fluxos ativos: São aqueles que contêm pequenas quantidades de manganês, silício ou ambos.
Soldagem por arco submerso
Aplicação:
Fluxos neutros: Aplicados em peças com espessuras acima de 25mm. Fluxos ativos: Aplicados em peças com espessura inferior a 25 mm.
Soldagem por arco submerso
Variáveis controláveis do processo
Corrente de soldagem; tensão do arco; velocidade de soldagem; largura e altura da camada de fluxo;
Descontinuidades (defeitos) na Soldagem
Descontinuidades (defeitos) na Soldagem
Influência do formato do cordão na sensibilidade à fissuração a quente.
Descontinuidades (defeitos) na Soldagem
Formas de porosidade
Descontinuidades (defeitos) na Soldagem
Exemplos de perfis de solda inadequados
Descontinuidades (defeitos) na Soldagem
Descontinuidades (defeitos) na Soldagem
BIBLIOGRAFIA
Mondenesi, P.J. e Marques, P.V., Soldagem I - Introdução aos Processos de Soldagem, Apostila, Universidade Federal de Minas Gerais, Departamento de Engenharia Metalúrgica, Belo Horizonte, Janeiro, 2005.
Marques,P.V., Modenesi, P.J., Bracarense, A.Q., Soldagem fundamentos e tecnologia, 3°ed. Belo Horizonte, UFMG 2011.