Processos não convencionais de soldagem

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Processos não convencionais
de soldagem
Prof. Kioshy Assis
Descrição
Abordagem de processos não convencionais de soldagem, como o que
ocorre no processo de fusão do eletrodo consumível a partir da elevada
resistividade da escória protetora, a fusão a partir de processos com
alta densidade de energia (como laser e feixe de elétrons), a união de
juntas a partir do atrito, a brasagem como processo de união entre
metais e descrição de processos de soldagem presentes na deposição
de revestimentos metálicos resistentes ao desgaste e à corrosão.
Propósito
Conhecer conceitos inerentes a processos não convencionais de
soldagem, que se distanciam dos princípios convencionais dos
processos a arco elétrico e por resistência elétrica, é importante para
saber lidar com equipamentos mais complexos na prática desses
processos, pois são utilizados em diversos setores industriais, como
aeroespacial, automobilística, eletroeletrônica e robótica.
Objetivos
Módulo 1
Soldagem por eletroescória
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Reconhecer as características da soldagem por eletroescória.
Módulo 2
Processos de brasagem e soldabrasagem
Identificar as principais características da brasagem e
soldabrasagem.
Módulo 3
Soldagem com alta densidade de energia, por
atrito e de revestimento
Reconhecer os conceitos importantes e as aplicações da soldagem
utilizando processos com alta densidade de energia e por atrito.
Introdução
Neste vídeo, você irá conhecer um pouco sobre os processos não
convencionais de soldagem.

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1 - Soldagem por eletroescória
Ao �nal deste módulo, você será capaz de reconhecer as características da soldagem por
eletroescória.
Vamos começar!
Técnica de eletroescória
Neste vídeo, você conhecerá um pouco sobre a técnica de eletroescória.
Principais características do
processo de soldagem por
eletroescória
Historicamente, pode-se atribuir toda fundamentação do processo de
soldagem por eletroescória ao século passado. É um processo de
soldagem restrito à posição vertical. Desde o início dos anos 1900, a

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parte conceitual e teórica do processo já era conhecida; entretanto,
somente a partir de 1950, o processo foi totalmente elaborado em
termos práticos pelos russos dentro do Instituto de Soldagem Elétrica -
Paton (Ucrânia).
A principal vantagem que o tornou motivo de estudo foi a eficiência, se
comparado com o seu grande concorrente, o processo de soldagem a
arco submerso, na produção de soldas verticais para construção de
vasos de pressão. É um processo em que não há dependência do calor
proveniente do arco elétrico, e sim do calor gerado pela resistividade
imposta pela escória líquida à passagem de corrente elétrica.
No processo de soldagem eletroescória, a fusão do metal de adição
ocorre por meio do calor gerado pela passagem da corrente elétrica pela
escória, de elevada resistividade, que se mantém fundida durante a
operação. Um fluxo é adicionado e é o responsável pela formação da
escória líquida. Além de ser responsável pela fusão do metal de adição,
o fluxo granulado tem a finalidade de proteger a poça de fusão do
ataque de impurezas e do ar atmosférico.
Comentário
A soldagem dentro da região da solda ocorre desde o ponto mais
interior do chanfro, e a poça de fusão é mantida até um ponto na região
média entre as sapatas de refrigeração, onde ocorre a solidificação
completa do metal de solda. Logo, o metal fundido é mantido entre as
sapatas constituídas de grafite, cerâmica ou cobre e mantidas
refrigeradas durante toda a operação.
A refrigeração é comumente realizada utilizando água. As principais
características desse processo são a elevada produtividade e a grande
taxa de deposição. Por isso, o processo é recomendado, sempre que
possível, para soldagem de espessuras entre 25,4mm e 254mm.
O processo é muito utilizado dentro da indústria para fabricação de
grande porte, principalmente dentro da área estrutural:
Fabricação de lingotes.
Indústria naval.
Vasos de pressão.
Máquinas e equipamentos pesados.
Soldagem de metais dissimilares.
Superposição e solda de ferramenta e matrizes.
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Vantagens e desvantagens do
processo de soldagem por
eletroescória
Uma vez que explicitamos as principais características do processo e os
princípios básicos, iremos apresentar as principais vantagens e
desvantagens inerentes ao processo de soldagem por eletroescória.
Como principais vantagens, podemos destacar:
 Elevada taxa de deposição – até 20kg/h.
 O processo é altamente estável,
independentemente do tipo de corrente empregada.
 Alterações decorrentes de oscilação nas variáveis
de soldagem são desprezíveis.
 Consumo de escória baixa.
 Baixa distorção.
 Espessura ilimitada de trabalho.
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Já como principais desvantagens, devemos citar:
Desenvolvimento de uma região termicamente afetada pelo
calor de grandes extensões.
Estrutura de grãos grosseiros da solda.
Baixa tenacidade da solda.
Apenas a posição vertical é possível.
Alto custo dos equipamentos de soldagem.
 O processo não exige preparação rigorosa das
juntas.
 O processo lento de solidificação é favorável, pois o
metal depositado consegue se solidificar
lentamente, ficando livre de poros.
 Alta velocidade: 500 a 1500mm/h.
 No processo ESW, não é requerido uma grande
habilidade do soldador.
 O processo é muito econômico quando aplicado a
chapas de grande espessura.
 O processo possui alto nível de automatização.
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Solda seções acima de 19mm.
Baixa resistência ao impacto, necessário tratamento térmico
após a solda.
Qualquer interrupção durante a soldagem no processo ESW é
considerada crítica, pois, uma vez que o processo é reiniciado,
pode provocar defeitos na solda.
Exige um controle mais apurado da metalurgia física da junta
soldada, devido à alta tendência à formação de estruturas
brutas de fusão (microestrutura dendrítica).
Equipamentos
O equipamento básico para realização da soldagem por eletroescória e
as suas principais partes são descritos a seguir:
Esquemático do processo de soldagem por eletroescória. Composição básica do equipamento.
Ilustração do processo.
Confira mais alguns detalhes sobre o processo de soldagem por
eletroescória:
Geralmente, utiliza transformadores – retificadores de tensão
constante, com capacidade de fornecimento de corrente elétrica
entre 750A – 1000A em corrente contínua, com fator de trabalho
de 100%. As tensões operacionais, geralmente, variam entre 35V
– 60V, com tensão em aberto da fonte nunca inferior a 60V. Em
Fonte de energia 
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situações em que se utilizam mais de um alimentador de metal
de adição, são utilizadas fontes independentes de alimentação.
Outra característica da fonte de trabalho é o fato de permitir
controle remoto da tensão de trabalho e balanceamento elétrico
para soldagem com múltiplas fontes de alimentação de arame.
Um mecanismo ou equipamento de alimentação do arame é
utilizado de modo a manter a fusão uniformemente contínua
com taxa de fusão constante.Esse dispositivo é geralmente
montado dentro de uma estrutura acoplada ao equipamento de
soldagem por eletroescória, constituído por um alimentador com
roldanas motoras. As roldanas possuem características
específicas em função do tipo de eletrodo consumível utilizado.
Roldanas com ranhuras ovaladas são utilizadas tanto para arame
sólido quanto para arame tubular. A velocidade de alimentação
depende da soldagem e do tipo de eletrodo utilizado, podendo
variar entre 15 e 150mm/s para eletrodos, entre 2,4 e 3,2mm de
diâmetro.
É sempre utilizado no processo de eletroescória para soldagem
de espessuras superiores a 70mm ou quando a abertura de
chanfro exigir largura de eletrodo superior a esse valor. O
oscilador pode ser do tipo parafuso sem fim ou cremalheira, e o
controle do dispositivo utilizado dever permitir deposição
uniforme ao longo de toda a operação de soldagem.
Têm como principal função dirigir os eletrodos consumíveis às
roldanas e, por conseguinte, à poça de fusão. Existem dois tipos
de tubos guia: convencional e o consumível. O tubo convencional
é fabricado em ligas de Cu-Be, onde a composição química
desse tubo guia tem como principal característica a presença do
Berílio, que aumenta a estabilidade estrutural do tubo guia em
temperaturas elevadas. Já o tubo guia consumível, como o
próprio nome diz, além de conduzir o eletrodo até a poça de
fusão, é consumido durante a soldagem. Dessa forma, esse tipo
de tubo guia é fabricado com composição química similar ao
eletrodo consumível, para evitar que o metal de soldagem sofra
Equipamento de alimentação 
Dispositivo de oscilação de eletrodo 
Tubos guias do eletrodo 
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alteração em sua composição química que resulte em
problemas de soldagem.
Têm como principal função delimitar a área de fusão da escória
e, consequentemente, da poça de fusão, além de proporcionar o
resfriamento da solda durante a execução de soldagem.
Utilizando o processo de soldagem convencional, as sapatas se
movem juntamente com o dispositivo de movimentação do
processo de soldagem. São constituídas de cobre e possuem
sistemas de refrigeração interno. Em situações que se utiliza
tubo guia, as sapatas são fixas.
É a parte do equipamento em que estão localizados todo o
mecanismo de alimentação do eletrodo consumível, os tubos
guias, o cabeçote de soldagem, as ligações elétricas e o sistema
de oscilação do arame. O cabeçote de soldagem é instalado em
uma estrutura que se movimenta durante a soldagem em função
da velocidade de avanço.
A soldagem por eletroescória requer o uso de equipamentos de grande
porte e pesados e, por isso, a instalação requer aparato robusto. A
montagem, geralmente, requer:
Medidores de corrente e tensão em todas as fontes de
soldagem.
Controle remoto para regulagem de tensão e corrente de
soldagem.
Controle de velocidade de alimentação do eletrodo.
Controle da movimentação do cabeçote de soldagem.
Como parte operacional do equipamento, estão as variáveis de
soldagem. Essas variáveis devem ser selecionadas de modo a se
estabelecer uma operação estável, penetração adequada, fusão
completa e ausência de defeitos de soldagem. Desse modo, algumas
variáveis merecem atenção especial:
Sapatas móveis de resfriamento 
Cabeçote de soldagem 
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Estabelece a forma da poça de fusão. É uma relação entre a
largura do cordão e a profundidade.
Juntamente com a velocidade de alimentação do eletrodo
consumível, as variáveis estão intrinsecamente relacionadas. O
objetivo é manter a taxa de fusão constante, logo o aumento de
velocidade alimentação implica aumento de corrente elétrica, e
vice-versa.
Esse parâmetro influencia diretamente na penetração da solda e
estabilidade do processo. O aumento da tensão implica aumento
da largura e penetração (aumento do fator de forma).
Sendo de conhecimento que o aquecimento da escória promove
a fusão do eletrodo, é necessário estabelecer uma camada de
escória coerente com o volume de metal a ser depositado. Além
disso, camadas espessas de escória resultam em dificuldade de
troca térmica e maior possibilidade de aprisionamento de
inclusões indesejadas na solda.
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
Na soldagem, a utilização da escória, no processo de eletroscória,
serve para unir as partes desejadas, além de atuar
Fator de forma 
Corrente de soldagem 
Tensão de soldagem 
Profundidade do banho de escória 
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Parabéns! A alternativa A está correta.
O processo de soldagem por eletroscória utiliza a escória para
proteger tanto a poça de escória quanto as partes a serem unidas
no processo de soldagem da contaminação que pode ser gerada
pelo meio ambiente. Essa proteção ocorre graças ao fluxo
granulado de escória que é adicionado no processo de soldagem.
Questão 2
Sobre as vantagens do processo de soldagem por eletroescória,
observe as afirmativas abaixo e marque a alternativa correta.
I. Elevada taxa de deposição.
II. Baixa distorção.
III. Baixa tenacidade da solda.
A
protegendo o processo de uma possível
contaminação pelo meio ambiente.
B
fundindo as partes a serem unidas, permitindo uma
solda sem marcas.
C protegendo a poça de escória da corrente elétrica.
D
fundindo a poça de escória por adição de
contaminação do meio ambiente.
E
refrigerando o processo de soldagem, garantindo
alta resistência mecânica.
A Somente a afirmativa I está correta
B Somente a afirmativa II está correta.
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Parabéns! A alternativa D está correta.
Algumas das principais vantagens do processo de soldagem por
eletroescória são a elevada taxa de deposição, de até 20kg/h, e a
baixa distorção.
2 - Processos de brasagem e soldabrasagem
Ao �nal deste módulo, você será capaz de identi�car as principais características da
brasagem e soldabrasagem.
Vamos começar!
Brasagem e soldabrasagem
C Somente a afirmativa III está correta
D As afirmativas I e II estão corretas.
E As afirmativas II e III estão corretas.

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Neste vídeo, você conhecerá um pouco sobre brasagem e
soldabrasagem.
Introdução aos processos de
brasagem e soldabrasagem
O processo de brasagem pode ser dividido de três formas: brasagem,
soldabrasagem e brasagem branca. A principal diferença do processo
de brasagem para os demais processos de soldagem está relacionada
ao fato de, na brasagem, haver somente a fusão do metal de adição,
sendo mantido o metal que receberá o metal de adição completamente
no estado sólido. Logo, a região do metal de solda termicamente
afetada será mantida em uma faixa de temperatura em que não ocorrerá
transformações microestruturais significativas, preservando, assim, as
propriedades mecânicas do metal a ser soldado.
Sabendo que não há fusão do metal de base, mas somente do metal de
solda, a temperatura de fusão do metal de adição é bem inferior à do
metal de base. As faixas de temperatura de fusão do metal de adição,
nas técnicas de brasagem, soldabrasagem e soldagem por brasagem
branca são:
Na brasagem, o metal de adição apresenta temperatura de
fusão abaixo da temperatura de fusão do metal de base, porém
acima de 400°C.
A soldagem por técnica de brasagem é realizada com
temperaturas entre o ponto de fusão do metal e 400°C.
A soldagem branca é realizada a temperaturas abaixo do ponto
de fusão do metal de adição, mas respeitando o limitede 400°C.
O termo soldagem branca está diretamente relacionado ao fato de
serem utilizados estanho e chumbo geralmente como metal de adição;
após solidificada, a solda apresenta-se na cor branca.
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Exemplos de soldagem branca e brasagem. Soldagem branca.
Brasagem.
A preparação das juntas para brasagem e soldagem branca é realizada
de modo a permitir a penetração máxima do metal de adição por
capilaridade entre as partes a serem unidas, sem modificação da forma
dessas peças pela retirada de material por usinagem. Contudo, quando
a preparação da junta ocorre de forma semelhante à exigida para os
processos de soldagem por fusão, o processo denomina-se
soldabrasagem. Como não há fusão do metal de base, podem surgir
dúvidas quanto à aderência da solda nas faces de contato,
principalmente, quanto à resistência. Na verdade, a aderência é obtida
pela difusão atômica entre o metal de adição na fase líquida e o metal
de base na fase sólida.
De modo geral, o processo de brasagem é utilizado em situações em
que os requisitos mecânicos da região de união não são a prerrogativa
máxima de qualidade. Ou seja, utiliza-se esse processo de união entre
dois metais quando não existem esforços mecânicos atuantes
significativos, prevalecendo, assim, o fluxo de um fluido pela região
soldada (como, por exemplo, em tubulações de cobre e suas ligas
utilizadas em sistemas de refrigeração) ou até mesmo o escoamento de
calor pela região de união.
Brasagem
A brasagem engloba um grupo de processos que possuem como
principal característica a condição de que o processo de união é obtido
utilizando metais de adição com temperatura de fusão superior a 450°C,
entretanto a temperatura de fusão do metal de adição é inferior à do
metal de base. Logo, além do fato de não haver fusão do metal de base,
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a união é realizada com o preenchimento da região da junta por
capilaridade, ou seja, o metal líquido completa os espaços vazios que
estão presentes nas superfícies a serem soldadas.
O fator determinante da força de união da brasagem é a temperatura de
fusão do metal de adição. Se a temperatura de fusão do metal de adição
for superior a 450°C, o processo de brasagem é considerado forte. Já
em situações em que a temperatura de fusão seja inferior a 450°C, o
processo é considerado fraco.
A qualidade da junta brasada é avaliada em função da facilidade com
que o metal de adição molha as superfícies dos metais a serem
soldados. Dessa forma, é fundamental que as superfícies em que serão
realizadas a brasagem estejam limpas e isentas de impurezas, como
óxidos, graxas etc. O procedimento de limpeza é realizado, na maioria
dos casos, utilizando produtos químicos ou ação mecânica.
Comentário
A classificação dos processos de brasagem é feita levando em
consideração métodos de aquecimento. Dentro da indústrias, os
métodos de maior aplicação e destaque são: brasagem por chama, em
forno, por indução, por resistência, por imersão e por infravermelho.
Exemplo de brasagem por chama.
Dentro da variação do processo de brasagem por chama, o
procedimento é realizado utilizando uma ou mais tochas para o
aquecimento. Dependendo da temperatura e da quantidade de calor,
pode ser também utilizado gás combustível, como acetileno, propano,
gás natural etc.
Com relação ao metal de adição, ele pode ser colocado previamente na
região a ser soldada ou alimentado manualmente, como mostra a
imagem anterior.
Para realizar a brasagem por indução, produz-se calor induzindo uma
corrente elétrica nas partes a serem unidas. Esse calor é gerado com o
auxílio de uma bobina. Nessa bobina, circula uma corrente alternada que
induz uma variação de fluxo magnético no interior da bobina, que induz
uma corrente elétrica nas partes a serem soldadas que se encontram no
interior da bobina.
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Essa corrente elétrica, ao circular pelos metais a serem soldados, gera
calor o suficiente, por efeito Joule, para promover a solda e, assim, a
união das partes. Mas e o metal de adição para promoção da solda,
onde fica?
Resposta
Esse metal fica posicionado entre as duas partes metálicas a serem
soldadas, no interior da bobina.
Exemplo de soldagem por indução.
No processo de brasagem por imersão, a brasagem pode ser realizada
por banho químico ou em metal fundido. Em banho químico, o metal de
adição é previamente adicionado na região da junta a ser soldada, e
todo o conjunto é imerso em banho de fluxo fundido com aquecimento
realizado por resistência elétrica.
Nesses casos, a proteção é realizada pelo próprio banho ou,
eventualmente, com a utilização de fluxo adicional.
Na situação de imersão em metal fundido, as partes são imersas em um
banho fundido constituído do metal de adição, especialmente retido em
recipiente adequado. Finalizando os tipos de brasagem, vamos abordar
a brasagem por infravermelho, em que a fonte de calor é a radiação
infravermelha emitida, em geral, por lâmpadas de quartzo (com
capacidade de 5000W), e a proteção é geralmente realizada com fluxo.
Atualmente, o processo de brasagem apresenta grande aplicação
industrial em processos de união de juntas dissimilares, soldagem de
peças de pequenas espessuras que poderiam apresentar deformação
excessiva se utilizadas em processos de soldagem convencionais,
soldagem de união de ligas tratadas termicamente, principalmente por
evitar alterações metalúrgicas na região soldada, e soldagem de união
entre metal e cerâmicos.
Soldabrasagem
No processo de soldabrasagem, assim como na brasagem, o metal de
adição é fundido enquanto o metal de base permanece no estado
sólido. Na soldabrasagem, entretanto, o metal de adição não penetra por
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capilaridade e, com isso, os tipos de juntas soldadas são semelhantes
aos usados nos processos convencionais de soldagem por fusão, como
chanfros usinados. A resistência da solda é consequência da aderência
obtida pela difusão entre o metal de adição líquido e o metal de base
sólido. O processo de soldabrasagem pode ser utilizado para obtenção
de produção seriada, ainda que a maior aplicação seja em reparos e
manutenção de equipamentos. O método de aquecimento utilizado é
por meio de maçarico com chama do tipo oxigás, em que a
oxiacetilênica é a mais utilizada.
Os metais de adição para metais de base constituídos de aços e ferros
fundidos são ligas de cobre-zinco ou cobre-zinco-níquel. Para
soldabrasagem de alumínio e suas ligas, utilizam-se ligas de alumínio-
silício. Para as ligas de cobre, também se empregam ligas com baixo
pontos de fusão.
Atenção!
Antes da soldabrasagem, as superfícies da junta devem ser preparadas.
A preparação envolve a limpeza com lixamento, esmerilhamento,
escovamento, uso de solventes para remoção de óxidos superficiais e
de gorduras depositadas e/ou de outras sujeiras eventualmente
presentes. Quando os chanfros são preparados com maçaricos de
corte, o uso de da limpeza mecânica é indispensável. As superfícies
podem ainda requerer limpeza com a chama do maçarico e/ou jato de
areia.
A soldabrasagem tem necessidade de utilização constante de fluxo de
proteção, principalmente para garantir a completa aderência do metal de
adição no metal de base. O uso de fixadores, visando ao correto
posicionamento das peças a serem soldadas, é imprescindível para
evitar ao máximo que as partes se desloquem durante o processo.
Nessas situações, a chama utilizada sempre será neutra para aços
convencionais e levemente oxidante para soldabrasagem de ferrosfundidos. O pré-aquecimento das peças é um recurso técnico que pode
ser utilizado para aumentar a produtividade.
Momento da conclusão de uma soldabrasagem.
Para realizar a soldagem por aplicação de fluxo, é necessário pré-
aquecer o metal de base e o metal de adição. Em seguida, aproxima-se
o metal de adição da região a ser soldada e realiza-se a fusão da vareta,
dando início à deposição nas paredes do metal de base. O
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procedimento descrito é realizado de forma sucessiva até o completo
preenchimento do chanfro.
Comentário
Como principal concepção de juntas utilizadas em soldabrasagem, a
configuração em “V” com ângulos entre 90° e 120° é a mais utilizada.
Esse fato está relacionado à maior área de contato para peças com
espessuras maiores que 2mm. Quando a soldabrasagem é utilizada
para soldagem de espessuras menores que 2mm, não há necessidade
de preparação e confecção de chanfros. Em geral, a preparação das
juntas para soldabrasagem segue o mesmo processo que a utilizada
para soldagem por oxigás.
Tendo em vista que a soldabrasagem constitui um processo de junção
de peças com baixo custo operacional se comparado com a brasagem,
principalmente devido à menor complexidade na preparação das juntas
e devido aos tipos de metal de adição utilizados, pode-se ainda utilizar a
soldabrasagem como substituta da soldagem por fusão oxiacetilênica,
com a vantagem principal de utilizar menores temperaturas de trabalho,
o que reduz drasticamente as tensões térmicas responsáveis por causar
distorções dimensionais ou fissuramentos, além de apresentar como
resultado final uma solda mais dúctil e com menores tensões residuais.
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
A brasagem por indução obtém calor por ____________________
proveniente das peças a unir. Marque a alternativa que completa a
frase.
A resistência elétrica acoplada.
B arco elétrico.
C chama de oxigás.
D um feixe de íon.
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Parabéns! A alternativa E está correta.
Por meio da criação de uma corrente induzida, devido à bobina de
indução, gera-se um alto calor, que age soldando as partes a serem
unidas.
Questão 2
A diferença entre a brasagem e a soldabrasagem está no fato de o
_____________________ não penetrar por capilaridade no metal de
base. Marque a alternativa que completa a frase.
Parabéns! A alternativa D está correta.
No processo de soldabrasagem, fundimos o metal de adição, com
um fluxo de calor, em geral criado por uma chama que é mantida a
gás. As partes (metal base) a serem unidas continuam na fase
sólida. O metal de adição, então, se solidifica, perdendo calor para o
meio, e para o sistema (partes a serem soldadas), unindo as partes
envolvidas no processo de soldagem.
E uma corrente induzida.
A arco elétrico.
B fluxo de gás.
C oxigás.
D metal de adição.
E calor.
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3 - Soldagem com alta densidade de energia, por atrito e de
revestimento
Ao �nal deste módulo, você será capaz de reconhecer os conceitos importantes e as
aplicações da soldagem utilizando processos com alta densidade de energia e por atrito.
Vamos começar!
Processos de soldagem por
densidade de energia e por atrito
Neste vídeo, você conhecerá um pouco sobre processos de soldagem
por densidade de energia e por atrito.
Alta densidade de energia
Soldagem com processos de alta densidade de energia ou alta
intensidade são processos caracterizados por fornecer uma grande

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quantidade de energia em tempos muito curtos e em uma área bem
reduzida para que dois metais sejam soldados. Existem basicamente
dois processos não convencionais que podem ser considerados de alta
densidade de energia: laser (LBW – laser beam welding) e por feixe de
elétrons (EBW – electron beam welding). O processo plasma,
dependendo das condições operacionais, também pode ser considerado
um processo de alta densidade de energia.
 Após a teoria da relatividade, Einstein, em 1917,
publicou uma pesquisa descrevendo o terceiro
processo de integração da matéria, a emissão
estimulada da matéria, e assim forneceu princípios
sólidos para um novo tipo de luz.
 Posteriormente, outro cientista, conhecido como
Gold, chamou esse processo de ligth amplification
by stimulated emission of radiation (traduzido para
Amplificação da Luz por Emissão Estimulada de
Radiação) e o processo ficou comumente
conhecido pela sigla LASER.
 A radiação LASER surge quando átomos de uma
estrutura recebem energia externa, levando-os a um
estado energicamente mais excitado. Desse modo,
para retornar à forma de mais baixa energia, a
estrutura libera energia na forma de fótons.
 Em termos tecnológicos, esse processo pode ser
repetido e a luz refletida dentro de um cubo
espelhado, o que resulta em uma cadeia de
emissão de fótons em uma forma amplificada
relativamente a emissão inicial.
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O desenvolvimento do LASER é um marco revolucionário na ciência e
tecnologia de equipamentos. A evolução dessa tecnologia resultou em
dois tipos de LASER comercialmente disponíveis e utilizados em
soldagem: o de CO2 e o de Nd:YAG (neodymiun – yttrium aluminum
granet). Ambos os tipos emitem radiação eletromagnética em
comprimentos de onda entre o ultravioleta e infravermelho. Apesar de
nem todo LASER emitir radiação visível ao olho humano (400nm –
750nm), esse tipo de radiação é designado como luz.
Exemplo de um feixe de LASER incidindo sobre uma superfície metálica.
Desse modo, o processo de soldagem LASER é caracterizado pela fusão
localizada da junta por meio do bombardeamento por feixe de luz
concentrada, de alta intensidade, capaz de fundir, ou até mesmo
vaporizar parcialmente, o metal da junta no ponto de incidência.
A soldagem LASER é uma ferramenta poderosa que pode ser utilizada
para fabricação de peças complexas, para união de diversos tipos de
metais, em juntas soldadas formadas a partir de peças de mesma
composição química e mesma espessura ou materiais diferentes e
espessuras diferentes. Com a densidade de energia é alta, o volume de
 A radiação emitida é do tipo monocromática, ou
seja, os fótons emitidos possuem sempre o mesmo
comprimento de onda e energia. Tal fato somente é
possível porque os elétrons nos átomos só podem
ter níveis quantizados e discretos de energia ao
serem excitados.
 Nesse sentido, quando excitados, os eletróns
saltam de um nível mais baixo para outro mais alto
e, ao retornarem ao estado inicial original, a
diferença de energia entre esses níveis será
liberada com a emissão de um fóton.
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metal afetado pelo calor de soldagem é reduzido, bem como a energia
total necessária para produzir a peça.
O equipamento utilizado no processo de soldagem é constituído de uma
fonte de energia e controles, a fonte do LASER e o sistema de
refrigeração.
Sistema básico para soldagem LASER.
Na fonte, existe uma cavidade chamada de cavidade ressonante,
responsável pela amplificação da radiação. Nessa cavidade, estão os
espelhos responsáveis pela amplificação do feixe LASER. Um desses
espelhos é totalmente refletor e o outro possui uma cavidade central
com área aproximadamente da área total do espelho. Eles são
montados um de frente para o outro e, entre eles, é montado o meio
ativo ou Nd:YAG.
Atenção!
Uma importante característica do LASER de é a possibilidade de
se alterar a densidade de energia na superfície do material, variando a
potência e o foco do feixe. LASERS de de alta potencia são
utilizados tanto para soldagem quanto para o corte de precisão.
Equipamentos de LASER Nd: YAG produzem feixe contínuo, mas
apresentam menor consumo de energia e são empregados em
aplicações em que se exigem menores temperaturas.
Ainda sobre a soldagem com alta densidade de energia, iremos agora
abordar a soldagem por feixe de elétrons.
Um feixe de elétrons pode ser obtido dentro de um dispositivo chamado
canhão eletrônico. Esse equipamento consiste em um filamento
(geralmente tungstênio) capaz de emitir elétrons quando aquecido e de
um ânodo tubular, em geral de cobre. Os elétrons emitidos pelo cátodo
são acelerados em direção ao ânodo por um forte campo elétrico,
passam por ele, são focados e atingem a peça a ser soldada com
velocidade de incidência entre 0.3 – 0.7 a velocidade da luz, em uma
área bem reduzida. Esse conjunto é montado dentro de um sistema de
vácuo, principalmente para evitar a desaceleração do feixe de elétrons
devido a colisões com impurezas da atmosfera.
1%
(CO2 )
CO2
CO2
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Esquemático do processo de soldagem por feixe de elétrons.
O processo de soldagem por feixe de elétrons produz cordões de
soldagem estreitos, com grande penetração e distribuição de calor
bastante concentrada, que resulta em pequenas alterações
metalúrgicas, baixo nível de tensões residuais e baixo nível de
distorções da peça soldada. Desse modo, obtém-se uma junta soldada
de alta qualidade e com excelente tolerância dimensional, além de
excelentes propriedades mecânicas.
O processo de soldagem por feixe de elétrons pode ser realizado em
alto, médio e baixo vácuo ou até mesmo em pressões atmosféricas,
sendo que o tipo de equipamento deve ser especificado em função do
dimensional a ser soldado, número de peças e da precisão, pois, do alto
vácuo até a pressão atmosférica, ocorre perda substancial de precisão.
Soldagem com feixe de elétrons. Ilustração do processo com feixe focado.
Precisão da soldagem realizada.
Uma comparação com os processos convencionais de soldagem
merece ser realizada. Utilizando processos com alta densidade de
energia, é possível realizar a soldagem de peças que são comumente
soldadas com processos convencionais a arco elétrico, utilizando
menos energia de soldagem, devido à transferência localizada de
energia. Já uma desvantagem em relação aos processos convencionais
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são os custos dos equipamentos e a maior necessidade de qualificação
de mão de obra, conforme imagem anterior.
Soldagem por atrito e soldagem de
revestimento
Soldagem por atrito
A soldagem por atrito ou por fricção é um processo de soldagem que
ocorre no estado sólido, no qual a coalescência entre as partes
metálicas é obtida pelo aquecimento das partes e da ferramenta e
aplicação da pressão. No processo convencional, uma das peças a
serem soldadas é girada com alta rotação enquanto a outra permanece
parada. Assim que se atinge a rotação ideal, aplica-se uma pressão
entre as partes e a soldagem é realizada. Existem duas variações do
processo: por arraste contínuo e por inércia.
Variações do processo de soldagem por atrito. Arraste contínuo
Inércia.
Existe a soldagem por fricção com arraste contínuo, em que as peças
são fixadas em garras, uma delas é colocada em alta rotação e a outra
permanece parada até que, com uso de um sistema hidráulico ou
pneumático, a peça em alta rotação seja pressionada sobre a outra peça
até que haja a união. Há semelhança desse processo com o da
soldagem por inércia, com uma diferença relacionada ao modo de
rotação, que nesse caso quem se desloca é a peça que está parada.
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Atenção!
Uma variação do processo de soldagem por atrito e que foge aos
processos convencionais é o chamado friction stir welding – FSW. Essa
variação da soldagem por atrito utiliza uma ferramenta não consumível
em alta rotação para produzir o calor necessário pela soldagem ao tocar
as peças a serem soldadas.
Nessa variação, pode-se aplicar ou não uma pressão durante a
soldagem. A grande aplicabilidade dessa variação está em ser possível
aplicar a soldagem por atrito para soldagem de chapas, o que permite
obter soldagem no estado sólido, ou seja, sem que haja a formação de
uma zona termicamente afetada pelo calor.
Exemplo da soldagem por fricção. Equipamento
Soldagem de chapas.
Soldagem por revestimento
Em se tratando da soldagem de revestimento, a gama de processos e
aplicações é abrangente. O enquadramento desse processo como não
convencional está no fato de se utilizar os processos de soldagem
convencionais, como os de soldagem a arco elétrico, para aplicação de
revestimentos, seja de alta resistência ao desgaste, seja de alta
resistência à corrosão sobre aços considerados estruturais.
A aplicação de cromo duro em aços ferramenta utilizados em
engrenagens de precisão que necessitam de elevada resistência ao
desgaste é um exemplo típico da aplicação da soldagem de
revestimento com finalidades específicas, que não são de união de
metais. Já a aplicação de ligas resistentes à corrosão, como aços
inoxidáveis e ligas de níquel sobre aços estruturais utilizados pela
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indústria de petróleo e gás e de componentes estruturais, são exemplos
clássicos do uso de processos convencionais de soldagem para
soldagem de revestimento.
Exemplos de soldagem de revestimento. Deposição de metal duro sobre as engrenagens de uma
peça de precisão.
Soldagem de revestimento utilizando ligas de níquel de componentes estruturais.
Soldagem de revestimento utilizando aço inoxidável em aços estruturais.
A grande vantagem de utilizar a soldagem de revestimento, seja para
aplicação de metal duro seja para aplicação de liga resistente à
corrosão, está no fato de a redução do custo estar associada com essa
combinação, já que, muitas das vezes, a fabricação de um componente
monolítico, seja de metal duro seja de liga resistente à corrosão, tem um
valor muito mais elevado.
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
Em relação aos processos de soldagem, é correto afirmar que
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Parabéns! A alternativa B está correta.
Nas soldagens utilizando processo de soldagem com alta
densidade de energia, a solda apresenta baixo nível de distorções e
tensões residuais. Na soldagem utilizando o LASER Nd:YAG, é
produzido um feixe contínuo; na soldagem com LASER CO2, é
possível alterar a densidade de energia na superfície do material.
Questão 2
A soldagem por atrito ou por fricção é um processo que ocorre no
estado _________________, em que a coalescência entre as partes
metálicas é obtida ao aquecer as partes e a ferramenta, aplicando
__________________. Marque a alternativa que completa a frase.
A
a soldagem por feixe de elétrons produz soldagem
com grandes distorções.
B
a soldagem com processos de alta densidade de
energia produz soldas com alta penetração.
C
as principais fontes são o CO2 e o N2 na soldagem
LASER.
D
a densidade de energia da superfície do material é
impossível de ser alterada na soldagem LASER de
CO2.
E
um feixe descontínuo é produzido na soldagem com
LASER Nd:YAG.
A líquido / corrente elétrica.
B sólido / corrente elétrica.15/03/2023, 06:25 Processos não convencionais de soldagem
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Parabéns! A alternativa D está correta.
Na soldagem por atrito, obtém-se calor para coalescer as partes a
serem soldadas a partir do atrito delas com as ferramentas
utilizadas no processo. Assim que há o coalescimento, aplica-se a
pressão para unir as partes.
Considerações �nais
Ao longo deste conteúdo, falamos sobre equipamentos utilizados em
processos de soldagem, suas variáveis operacionais, além de tipos de
soldagem e as implicações inerentes aos processos de cada uma delas.
Processos não convencionais de soldagem vêm sendo empregados por
setores industriais importantes como aeroespacial, automobilística,
eletroeletrônica e robótica. As principais características estão
relacionadas com a elevada produtividade ou com a alta qualidade e
precisão das juntas soldadas. Entretanto, os custos inerentes aos
equipamentos e, em muitas das vezes, à elevada qualificação de mão de
obra ainda se colocam como entraves para a ampliação da utilização
dentro do cenário tecnológico e produtivo.
Podcast
Para encerrar, ouça sobre as principais características do processo de
soldagem por eletroescória.
C líquido / pressão.
D sólido / pressão.
E sólido / tensão de arco.

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Referências
WAINER, E.; BRANDI, S. D.; DE MELO, F. D. H. Soldagem: processos e
metalurgia. São Paulo: Edgard Blϋcher Ltda., 2004.
Marques, P. V.; Modenesi, P. J.; Bracarense, A. Q. Soldagem fundamentos
e tecnoclogia. Minas Gerais: Editora UFMG, 2011.
KOU, S. Welding metallurgy. [s.l]: John Wiley & Sons Inc., 2003.
Castro, R.; de Cadenet, J. J. Welding metallurgy of stainless steel and
heat-resisting steels. Cambridge University Press, 1974.
Explore +
Aprenda mais a respeito dos processos não convencionais de soldagem
lendo a obra:
WAINER, E.; BRANDI, S. D.; DE MELO, F. D. H. Soldagem: processos e
metalurgia. São Paulo: Edgard Blϋcher Ltda., 2004.