M1_D4_T6_eletroscoria

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Cristiano Sheid

19/11/2023

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O processo de soldagem por eletroescória – Eletroslag welding (ESW) é
um processo automático e o equipamento básico necessário para este
processo é constituído de:
• Fonte de energia.
• Alimentador de arame e oscilador.
• Tubo guia e eletrodo.
• Deslocador (não precisa se o guia for consumível).
• Sapatas de retenção (sapata de moldagem).
• Controles de soldagem.
• Cabos de conexão elétrica.
• Isolantes.

Há necessidade de se colocar uma chapa apêndice para o início da
soldagem, pois o processo, na sua fase inicial, é instável, com
consequentes prejuízos à qualidade da solda. Esse apêndice é
descartado posteriormente. Para o avanço vertical da soldagem, usam-
se sapatas de retenção, que podem ser refrigeradas a água (figura 1).
As sapatas de retenção servem para conter tanto o metal líquido da
poça de fusão quanto o fluxo fundido (banho de escória). A superfície
da solda é moldada pelo contorno ou formato das sapatas. A poça de
fusão e a escória que a sobrenada (escória que também contém
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impurezas), se movimentam na direção vertical ascendente e conforme a
operação prossegue vai se formando o metal de solda.

Figura 1: Detalhes da soldagem por eletroescória.

A resistência da escória fundida à passagem da corrente é justamente o
que gera o calor necessário para a soldagem (efeito joule), sendo este
suficiente para fundir o eletrodo e as faces do chanfro. O eletrodo
fundido (e tubo guia, se for usado) e o metal de base fundido formam o
metal de solda abaixo do banho de escória fundida.

Fontes de Energia
Fontes de energia para o processo de soldagem eletroescória são do
tipo transformador-retificador de tensão constante, que operam na
faixa de 450 a 1000 A. Elas são similares às usadas no processo de
soldagem a arco submerso. A tensão mínima em circuito aberto da fonte
de energia deve ser de 60 V. É requerida uma fonte de energia separada
para cada eletrodo.

A Figura 2 mostra esquematicamente uma instalação típica de soldagem
eletroescória.
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Figura 2: Representação esquemática da soldagem por eletroescória
com guia consumível.

O motor do alimentador do arame e o sistema de controle de soldagem
são os mesmos usados para soldagem MIG/MAG ou outro processo que
utiliza arame-eletrodo consumível.
A corrente de soldagem e a taxa de alimentação do eletrodo podem ser
tratadas como uma só variável, porque uma varia em função da outra.
Se a velocidade de alimentação do eletrodo aumenta, a corrente de
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soldagem e a taxa de deposição também crescem. Correntes de
soldagem mais altas geram também poças de fusão com maiores
profundidades.
A tensão de soldagem é outra variável que precisa ser levada em
consideração. A tensão tem efeito maior na profundidade de fusão no
metal de base e também na estabilidade de operação do processo.
Aumentando-se a tensão, aumenta a largura da poça de fusão e,
consequentemente a profundidade de fusão no metal de base (*). Além
disso, o fator de forma (largura/profundidade) também aumenta, o que
diminui a possibilidade de ocorrência de trincas.

(*) NOTA: Observar que a profundidade de fusão é lateral.

Se a tensão é baixa pode ocorrer um curto circuito entre o eletrodo e a
poça de fusão. Se a tensão é alta demais, podem ocorrer respingos de
solda ou aberturas de arco no topo da escória fundida.
As figuras 3 e 4 mostram exemplos de soldagens feitas com o processo
eletroescória. A figura 3 mostra a soldagem de uma chapa de teste em
laboratório com o processo eletroescória. Na sequência de imagens
pode-se observar: (1) Montagem das chapas com alinhamento da junta
na vertical e suporte na base; (2) e (3) Detalhamento da montagem
destacando o arame e tubo guia; (4) Sapata de cobre com rebaixo
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correspondente à formação da escória; (5) Chapas prontas para o início
da soldagem; e (6) Soldagem.

Figura 3: Soldagem de chapa de teste em laboratório com o processo
eletroescória.

Tipos e Funções de Consumíveis-eletrodos e Fluxos
Dois tipos de eletrodos são usados no processo de soldagem
eletroescória: eletrodos sólidos e eletrodos tubulares. Eletrodos sólidos
são mais largamente usados. Eletrodos tubulares são usados quando há
necessidade da adição de elementos de liga. A composição da solda é
determinada pelo metal de base e pelo metal de adição.

É necessária apenas uma pequena quantidade de fluxo para a soldagem.
Um banho de escória de 40 a 50 mm de profundidade é usualmente
requerido de maneira que o eletrodo consiga permanecer no banho e
fundir-se debaixo da superfície.

Características e Aplicações
A soldagem eletroescória é um processo com certas limitações quanto à
aplicação, ela é utilizada apenas para fazer soldas verticais em
espessuras médiase grandes, de aços carbono comum, de baixa liga, de
alta resistência, de médio carbono, e de alguns aços inoxidáveis. O
processo se aplica à faixa de espessuras entre 13 a 500 mm, com
indicação preferencial para espessuras acima de 20 mm. Embora a
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habilidade manual não seja requerida, o conhecimento da técnica é
fundamental para operar devidamente o equipamento.

Algumas das suas vantagens são:
• Alta taxa de deposição e boa qualidade de solda, com relação a
exames não-destrutivos, faz desse processo desejável para
seções espessas encontradas em inúmeras aplicações industriais,
tais como: maquinarias pesadas, vasos de pressão, navios e
fundidos grandes;
• Requer pouca ajustagem e preparação da junta (usualmente juntas
sem chanfro);
• Solda materiais espessos num só passe, com um único ajuste;
• É um processo mecanizado com um mínimo de manuseio de
material. Uma vez iniciado o processo, ele continua até o término;
• Requer tempo mínimo de soldagem (*) e apresenta uma distorção
mínima;
• Não há arco de soldagem visível e nenhum lampejo de arco.

(*) Nota:
A taxa de deposição com um único eletrodo varia entre 7 e 13 kg/h.
Essa taxa deve ser multiplicada pelo numero de eletrodos para
eletrodos múltiplos.

Descontinuidades Induzidas pelo Processo
Soldas feitas com o processo de soldagem eletroescória sob condições
de operação adequadas são de alta qualidade e livres de
descontinuidades. Descontinuidades podem aparecer, porém se não for
seguido um procedimento de soldagem adequado. Algumas
descontinuidades que podem resultar deste processo são:

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Porosidade
A porosidade, quando ocorre, é grosseira e do tipo vermiforme,
podendo ser causada por pedaço de abesto úmido utilizado como
vedação entre a sapata de retenção e a peça a ser soldada, fluxo
contaminado ou úmido, eletrodo, tubo guia ou material para início de
soldagem úmidos.
Falta de fusão
Soldas de chapas espessas, nas quais o calor é distribuído por oscilação
do eletrodo, podem apresentar falta de fusão na parte central ou perto
das sapatas. O efeito de resfriamento das sapatas pode impedir a fusão
do metal de base próximo à superfície em que a sapata está apoiada. A
indicação resultante abaixo se assemelha com uma mordedura.
Inclusão de escória
Inclusões de escória podem ocorrer se a solda for quase interrompida e
reiniciada. O processo de soldagem exige uma poça de escória aquecida
a aproximadamente 1.700o C. Um reinício de soldagem inadequado
pode não fundir perfeitamente o metal, redundando em escória na
solda.
Inclusões
Inclusões são incomuns, mas podem acontecer. É o caso de pedaços de
arames introduzidos na poça de maneira muita rápida, pela unidade de
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alimentação de arame, e que não se fundem. Também têm sido
encontradas na zona fundida, varetas e, até mesmo, partes do
equipamento de soldagem como, por exemplo, a extremidade do guia
tubular de eletrodo.
Sobreposição
Sobreposições podem ocorrer se as sapatas não forem bem ajustadas às
chapas, causando o vazamento de material fundido.
Trincas
Devido à fissuração a frio não são encontradas trincas na soldagem
eletroescória. Isso se deve ao ciclo lento de aquecimento e resfriamento
da junta, inerente ao processo. Já as trincas causadas pela fissuração a
quente são comuns na soldagem eletroescória, principalmente no caso
de soldas com alto grau de restrição, devido à granulação grosseira da
junta soldada. Essas trincas propagam-se ao longo dos contornos de
grãos. Na soldagem eletroescória de juntas de topo, não são observadas
trincas interlamelares, porque não se registram tensões no sentido da
espessura das chapas do metal de base.
Duplas laminações
Duplas laminações não se constituem em grandes inconvenientes para a
soldagem eletroescória. A escória fundida atrai para fora qualquer
inclusão existente na dupla laminação e sela a dupla laminação ao longo
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da solda. Da mesma forma, lascas e dobras são geralmente absorvidas
pela soldagem eletroescória.
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Você estudou neste texto que o processo de soldagem eletroescória é
comumente empregado para realizar soldas em seções espessas
encontradas em inúmeras aplicações industriais, tais como: maquinárias
pesadas, vasos de pressão e navios. Estudou também que esse processo
de soldagem, apresenta certas limitações quanto à aplicação, sendo
utilizado apenas para fazer soldas verticais em espessuras médias e
grandes, de aços carbono comum, de baixa liga, de alta resistência, de
médio carbono, e de alguns aços inoxidáveis
Você aprendeu que as principais vantagens do processo de soldagem
por eletroescória são: a alta taxa de deposição e boa qualidade de solda,
a necessidade de pouca ajustagem e preparação da junta; soldar
materiais espessos num só passe, com um único ajuste; requer tempo
mínimo de soldagem, apresentar uma distorção mínima e não
apresentar arco de soldagem visível.
Teste agora o seu nível de compreensão do texto respondendo às
questões de revisão sobre Soldagem por Eletroescória. Caso seja
necessário releia o texto e/ou recorra aos tutores para resolver suas
dúvidas.

1- Para a realização do processo de Soldagem Eletroescória é necessário
à utilização de equipamento básico. Explicite quais são os
equipamentos que constituem a soldagem.

2- As Fontes de Energia utilizadas no processo de soldagem
eletroescória são similares às utilizadas no processo de soldagem a arco
submerso. Como são denominadas as fontes de energia usualmente
empregadas nesse processo? Quais são as variáveis que devem ser
levadas em consideração nesse processo de soldagem?

3- No que se refere aos Tipos e Funções de Consumíveis-eletrodos e
Fluxos sabe-se que há dois tipos de eletrodos que podem ser utilizados
no processo de soldagem e que a mudança e variação na composição do
fluxo conferem características especiais à solda. Informe como são
denominados os dois tipos de eletrodos que podem ser utilizados na
soldagem e as funcionalidades dos fluxos.

4- Apresente as vantagens e desvantagens existentes nesse processo de
soldagem.
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5- Na soldagem eletroescória as Descontinuidades podem surgir em
decorrência de procedimentos de soldagem inadequados. Liste essas
descontinuidades que podem aparecer juntamente com suas causas.

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