Aula 5 - Processos de soldagem (Parte 2) (1)

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Profa.: Dra. Alexandra de Oliveira França Hayama 
FUNDIÇÃO E SOLDAGEM 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE RONDONÓPOLIS 
Instituto de Ciências Agrárias e Tecnológicas 
Engenharia Mecânica 
MÓDULO 2: SOLDAGEM 
 
AULA 5 
PROCESSOS DE SOLDAGEM (PARTE 2) 
 PROCESSOS 
 
 SOLDAGEM POR RESISTÊNCIA 
 
 SOLDAGEM POR FRICÇÃO 
 
 ALUMINOTERMIA 
 
 SOLDAGEM POR LASER 
 
 SOLDAGEM POR INDUÇÃO DE ALTA 
FREQUÊNCIA 
 
 BRASAGEM 
SOLDAGEM POR RESISTÊNCIA 
 Compreende um grupo de processos de soldagem nos quais a união 
de peças metálicas é produzida pelo calor gerado na junta devido a 
resistência à passagem de uma corrente elétrica (efeito Joule) e pela 
aplicação de pressão, ocorrendo fusão na interface das peças soldadas. 
 
 A soldagem por resistência encontra grande aplicação na indústria 
automobilística, eletroeletrônica, na soldagem de tubulações, entre 
outros. 
→ O efeito Joule ocorre devido a 
interação dos elétrons da corrente elétrica 
com os átomos do condutor (peça). 
→ Quando os elétrons sofrem colisões 
com átomos do condutor, parte da energia 
cinética do elétron é transferida para os 
átomos, aumentando seu estado de 
agitação, consequentemente sua 
temperatura. Assim, a energia elétrica é 
transformada em energia térmica (calor). 
 Função dos eletrodos: os eletrodos ficam em contato direto com a 
peça a ser soldada, conduzem a corrente de soldagem, aplicam a 
pressão no local a ser soldado e dissipam parte do calor gerado durante 
a soldagem. 
 Materiais dos eletrodos: As ligas utilizadas na fabricação dos eletrodos 
devem ter grande resistência à compressão e boa resistência ao atrito. 
→ São basicamente ligas a base de cobre, como cobre-cromo, 
cobre-cromo-zircônio, cobre-cádmio, cobre-berílio, entre outros. 
→ As ligas sofrem tratamentos térmicos para endurecimento, por 
exemplo, endurecimento pelo tratamento térmico de envelhecimento. 
 SOLDAGEM POR RESISTÊNCIA 
→ Tratamento térmico de envelhecimento: 
(1) Solução sólida homogênea. 
(2) Solução sólida supersaturada, com 
excesso do elemento B em relação ao 
máximo de solubilidade. 
(3) Os átomos do elemento B em excesso 
difundem para locais de nucleação e os 
precipitados crescem. 
Obs.: Solução sólida: uma 
fase cristalina homogênea 
que contém dois ou mais 
componentes químicos. 
 SOLDAGEM POR RESISTÊNCIA 
 Uma vez obtidos os 
precipitados da segunda fase 
com dispersão e tamanho 
adequados, que conferem as 
propriedades requeridas, a 
peça deve ser resfriada para 
evitar crescimento excessivo 
desses precipitados 
(superenvelhecimento) com a 
consequente perda das 
propriedades obtidas. 
A 
%p B 
 Devido ao desgaste na ponta do eletrodo, haverá aumento na área de 
contato; de outro lado, na recuperação da ponta, pode haver diminuição 
na área de contato. Ambas as situações causam perdas no processo. 
→ Eletrodos com ponta desgastada: haverá diminuição na 
densidade superficial de corrente (A/mm2), diminuindo o rendimento 
do processo. 
→ Eletrodos com diminuição na área de contato: haverá aumento na 
densidade superficial de corrente, acarretando sobreaquecimento do 
eletrodo e diminuição da sua vida útil. 
 SOLDAGEM POR RESISTÊNCIA 
 A soldagem por resistência pode ser subdividida em três categorias: 
→ Soldagem por resistência por ponto (SRP) 
→ Soldagem por resistência por costura (SRC) 
→ Soldagem por resistência por projeção (SRPR) 
 SOLDAGEM POR RESISTÊNCIA 
 Soldagem por resistência por ponto (SRP): nesse processo as 
pontas de dois eletrodos são pressionadas contra as superfícies 
externas de duas chapas sobrepostas. A pressão exercida pelos 
eletrodos combinada com o calor gerado pela resistência à passagem da 
corrente elétrica gera a formação de um ponto de solda, que têm até 10 
mm de diâmetro, na interface entre as duas chapas. 
→ O processo é controlado pela corrente, pressão e tempo em que 
há fluxo de corrente. 
→ A corrente aplicada é na faixa de 3.000 a 4.000 A, dependendo 
do material e da espessura das peças, sendo que a resistência 
mecânica do ponto de solda depende da rugosidade e limpeza das 
duas superfícies que serão unidas. 
 SOLDAGEM POR RESISTÊNCIA POR PONTO (SRP) 
→ A SRP é utilizada principalmente para unir chapas de até 3 mm 
de espessura, é aplicada na fabricação de componentes de 
automóveis, em chapas de aço carbono e aços inoxidáveis, 
alumínio, cobre e suas ligas. 
Vídeo 1: Soldagem - Camaro 
 Soldagem por resistência por costura (SRC): se diferencia do SRP 
(Soldagem por Resistência por Ponto) pelo fato dos eletrodos serem na 
forma de rodas ou rolos, o que resulta numa solda contínua. 
→ É um processo tipicamente automático em que o tempo de 
aplicação da corrente de soldagem e da pressão dos eletrodos são 
regulados por controladores eletrônicos. 
→ A velocidade típica de soldagem é em torno de 1,5 m/min. 
→ É aplicada principalmente na fabricação de tubos com costura, e 
produtos que requeiram perfeita vedação de gases ou líquidos, tais 
como tanques de gasolina para automóveis e tambores. 
 
 
 SOLDAGEM POR RESISTÊNCIA POR COSTURA (SRC) 
Vídeo 2: Soldagem por costura 
 Equipamentos para soldagem por resistência por costura. 
 
 SOLDAGEM POR RESISTÊNCIA POR COSTURA (SRC) 
Máquina transversal Máquina longitudinal 
 SOLDAGEM POR RESISTÊNCIA POR COSTURA (SRC) 
 Vantagens da SRC 
→ A principal vantagem da soldagem por resistência por 
costura é a menor sobreposição e menor largura da solda, 
quando comparado com outros processos contínuos de 
soldagem. 
 
 Desvantagens da SRC 
→ As soldas devem ser retas 
ou com curvatura constante; 
→ Cantos vivos ou mudanças 
bruscas no caminho do eletrodo 
devem ser evitados; 
→ O comprimento das juntas 
longitudinais é limitado, no caso 
da utilização da máquina 
longitudinal de soldagem. 
 Soldagem por resistência por projeção (SRPR): Este tipo de 
soldagem é parecido com a SRP (Soldagem por Resistência por 
Ponto), a diferença é que neste caso a soldagem é realizada em 
uma região da peça que apresenta uma saliência. 
→ A SRPR é utilizada em peças de 0,5 a 3 mm. 
→ Entre os materiais que podem ser soldados por SRPR tem-
se: aços carbono, aços-liga, aços inoxidáveis, ligas de cobre e 
de níquel. 
 SOLDAGEM POR RESISTÊNCIA POR PROJEÇÃO (SRPR) 
SRPR 
SRPR 
Vídeo 3: Soldagem por 
resistência por projeção 
 Vantagens da SRPR: 
→ Em geral, soldas feitas por projeção podem ser utilizadas em 
substituição à soldagem por pontos; 
→ Este tipo de soldagem permite executar várias soldas ao 
mesmo tempo, em um ciclo único. 
 
 Desvantagens da SRPR: 
→ As formas das projeções podem requerer uma operação 
extra de conformação mecânica, como a estampagem, para 
ficarem com perfil adequado ao processo; 
→ No caso de múltiplas soldas, é necessário a precisão do 
controle da altura e do alinhamento das peças a serem 
soldadas, a fim de igualar a pressão e a corrente de soldagem. 
 SOLDAGEM POR RESISTÊNCIA POR PROJEÇÃO (SRPR) 
 PROCESSOS 
 
 SOLDAGEM POR RESISTÊNCIA 
 
 SOLDAGEM POR FRICÇÃO 
 
 ALUMINOTERMIA 
 
 SOLDA POR LASER 
 
 SOLDAGEM POR INDUÇÃO DE ALTA 
FREQUÊNCIA 
 
 BRASAGEM 
SOLDAGEM POR FRICÇÃO 
 É um processo de soldagem no qual a união dos metais é 
obtida pelo calor gerado devido ao atrito causado pelo movimento 
relativo dos metais a serem soldados (até 900 m/min) e da 
pressão aplicada, provocando aquecimento e deformação plástica. 
 Vantagens: 
 Alta velocidade de produção; 
 Processo automático; 
 Não há envolvimento de gases; 
 Baixo consumo de energia. 
 Desvantagem: 
 Alto custo do equipamento 
 Pode ser aplicado para união de barras sólidas com diâmetros de até 
100 mm e tubos de até 250 mm de diâmetro externo de praticamente 
todos os metais similares e dissimilares como, por exemplo a soldagem 
de: alumínio e liga de zircônio; alumínio e titânio; alumínio e aço. 
SOLDA POR FRICÇÃO 
Vídeo 4: Soldagem 
por fricçãogirando parado girando 
parado 
junta 
soldada 
 PROCESSOS 
 
 SOLDAGEM POR RESISTÊNCIA 
 
 SOLDAGEM POR FRICÇÃO 
 
 ALUMINOTERMIA 
 
 SOLDA POR LASER 
 
 SOLDAGEM POR INDUÇÃO DE ALTA 
FREQUÊNCIA 
 
 BRASAGEM 
ALUMINOTERMIA 
 Trata-se de um processo que envolve a reação de alumínio com óxido metálico, 
ambos na forma de pó, dando como resultado o metal envolvido e óxido de 
alumínio, com liberação de calor. Para que a reação do óxido metálico + alumínio 
se inicie, é necessária uma fonte externa de calor. Exemplo: a partir da reação 
entre o alumínio e o óxido de ferro, é obtido o óxido de alumínio e o ferro. 
 Tanto o óxido metálico quanto o alumínio utilizados são na forma de um pó 
fino. 
 Na soldagem, o metal de enchimento é obtido do metal líquido que se 
forma devido à reação química e o óxido de alumínio formado é a escória. 
 Pode ser utilizada como fonte externa de calor (acendedor) o seguinte 
composto: 53% Ba(NO3)2, 15% Fe2O3, 20% Al (em pó), 12% dextrina. 
→ É aplicado na soldagem em campo de 
peças de grandes dimensões, pois não 
necessita de fonte de energia elétrica. 
→ Exemplo: junção de vergalhões 
espessos utilizados na construção civil ou 
na junção de trilhos de trem. 
 O processo da reação aluminotérmica tem como base o fato do alumínio 
extrair oxigênio de óxidos de outros metais para formar óxido de alumínio e 
liberar grande quantidade de calor, que poderá então ser aproveitado na 
soldagem de peças de vários tamanhos. 
 Exemplo: A reação do alumínio com óxido de ferro, produz óxido de 
alumínio e ferro, a uma temperatura de cerca de 3000°C. O óxido de 
alumínio forma a escória e o ferro o metal de enchimento. 
ALUMINOTERMIA 
 A reação é 
exotérmica e requer 
cerca de 20 a 30 
segundos para se 
efetivar, independente 
da quantidade de 
produtos químicos 
envolvidos. 
Vídeos 5 e 6: Aluminotermia 
 PROCESSOS 
 
 SOLDAGEM POR RESISTÊNCIA 
 
 SOLDAGEM POR FRICÇÃO 
 
 ALUMINOTERMIA 
 
 SOLDA POR LASER 
 
 SOLDAGEM POR INDUÇÃO DE ALTA 
FREQUÊNCIA 
 
 BRASAGEM 
 É um processo de soldagem por fusão no qual a união entre os metais 
é conseguida pelo calor gerado por um feixe de luz potente, 
monocromático, colimado (paralelo) e coerente (apresenta o mesmo 
comprimento de onda e o mesmo plano de vibração), que incide sobre a 
junta dos metais de base a serem unidos. 
→ De forma simplificada pode-se dizer que o laser (Light Amplification 
by Stimulated Emission of Radiation) é um feixe de radiação 
produzido por um dispositivo. 
 O feixe fornece uma fonte de calor concentrada, permitindo, soldas 
profundas e altas taxas de soldagem. O processo é frequentemente usado 
na indústria automotiva. 
SOLDA POR LASER 
 A soldagem por laser proporciona 
elevadas velocidades de soldagem, 
ausência de contato entre a fonte de calor 
e a peça a soldar, pouca distorção e 
pequenas zonas afetadas pelo calor. 
Vídeo 7: Solda por laser 
 PROCESSOS 
 
 SOLDAGEM POR RESISTÊNCIA 
 
 SOLDAGEM POR FRICÇÃO 
 
 ALUMINOTERMIA 
 
 SOLDA POR LASER 
 
 SOLDAGEM POR INDUÇÃO DE ALTA 
FREQUÊNCIA 
 
 BRASAGEM 
 Devido à alta qualidade e produtividade obtida, um dos processos mais 
utilizados para a soldagem de tubos de aço carbono é o de indução de alta 
frequência. 
→ Nesse processo, a corrente de alta frequência é induzida no tubo com a 
costura aberta, por meio de uma bobina de indução, não havendo contato 
entre a bobina e o tubo (Figura A). 
→ O caminho da corrente induzida tende a acompanhar o formato circular da 
bobina, circundando o tubo e concentrando-se no vértice V aberto (Figura B). 
→ A densidade de corrente é maior nas bordas próximas ao vértice V, o que 
gera um aquecimento rápido, ao mesmo tempo em que rolos de soldagem 
pressionam o tubo, o que leva a um caldeamento das laterais do tubo. 
SOLDAGEM POR INDUÇÃO DE ALTA FREQUÊNCIA 
 PROCESSOS 
 
 SOLDAGEM POR RESISTÊNCIA 
 
 SOLDAGEM POR FRICÇÃO 
 
 ALUMINOTERMIA 
 
 SOLDA POR LASER 
 
 SOLDAGEM POR INDUÇÃO DE ALTA 
FREQUÊNCIA 
 
 BRASAGEM 
BRASAGEM 
 O termo brasagem abrange um grupo de processos que produz a união 
dos metais pelo aquecimento a uma temperatura adequada e pelo uso de 
metal de adição que tem ponto de fusão abaixo da temperatura solidus do 
metal de base. 
→ A curva solidus é a fronteira entre os campo de fase sólida e o 
campo de fase sólido+líquido. 
 Na brasagem, diferentemente da soldagem convencional, o metal de 
base não é levado à fusão. 
→ Brasagem: processos nos quais ocorre a fusão somente do metal 
de adição e não das peças a serem unidas, nesse caso, a 
temperatura de fusão do metal de adição está acima de 450°C. 
Entre os metais de adição, estão: latão (Cu-Zn), ligas de prata, ligas 
de alumínio. 
→ Solda branda: mesmo princípio da brasagem, mas, nesse caso, a 
temperatura de fusão dos metais de adição está abaixo de 450°C. 
A liga mais comum utilizada é 50% de chumbo e 50% de estanho. 
 Outro método utilizado é a brasagem em forno: 
→ É usada quando o metal de adição pode ser colocado previamente na 
junta. 
→ Esse processo é aplicável em produção em série e em grande escala. 
→ A proteção contra oxidação pode ser feita por atmosfera controlada, 
utilizando argônio, por exemplo. 
BRASAGEM 
Vídeo 8: Brasagem de 
tubo de cobre 
Vídeo 9: Brasagem em forno 
 Um dos métodos mais comuns de brasagem 
corresponde ao do maçarico ou tocha oxiacetilênica: 
 O metal de adição é adicionado na forma de 
fio, depois que o metal de base estiver 
aquecido. 
Metal de adição 
Chama do 
maçarico 
Tubulação de 
cobre 
 Os metais de adição à base de prata são usados para a união 
de metais ferrosos e não ferrosos (exceto Al e Mg). 
 
 Os metais de adição à base de níquel são usados devido à sua 
boa resistência à corrosão e ao fato de poderem trabalhar em 
temperaturas de até 980ºC, são geralmente empregados em aços 
inoxidáveis das séries 300 e 400. 
 
 Ouro e suas ligas são usados quando a resistência à oxidação 
é necessária ou em aplicações em que componentes voláteis são 
indesejáveis. 
 
 As ligas de cobre e cobre-zinco são usadas na união de metais 
ferrosos e não ferrosos, em juntas sobrepostas ou de topo. 
CONSUMÍVEIS 
 A brasagem e a solda branda possuem uma grande faixa 
de aplicações industriais, sendo as principais: 
 
→ Junção de metais dissimilares; 
 
→ União de peças de pequena espessura, que poderiam 
se deformar excessivamente se fossem soldadas por 
fusão (processos de soldagem convencionais); 
 
→ União de metais tratados termicamente, para evitar 
perda do tratamento térmico; 
 
→ União metal-cerâmica. 
APLICAÇÕES 
BONS ESTUDOS!