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GOVERNO DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO SECRETARIA DE E STADO DE CIÊNCIA, TECNOLOGIA E INOVAÇÃO FUNDAÇÃO DE APOIO À ESCOLA TÉ CNICA Centro Vocacional Tecnológico – Campos Dos Goytacazes CVT-SOLDA – Av. Alberto Lamego 712- Parque Califórnia – Campos dos Goytacazes – RJ – CEP 28016-820 i Índice Módulo I – Generalidades, Processos de Soldagem e EPI’s Generalidades; Diferença Entre Soldagem e Colagem; Conceitos Básicos da Soldagem 1 Processos de Soldagem a Arco Elétrico; Tipos de Soldagem 2 Tipos de Solda 3 EPI’s – Equipamento de Proteção Individual 5 Radiação; Tipos de Radiação 7 Módulo 2 – Soldagem MIG e MAG/ GMAW / Introdução e Conceito Introdução 9 Vantagens; Desvantagens; Conceito 10 Módulo 3 – Introdução a Eletrotécnica Básica, Equipamentos de Soldagem e Fontes de Energia Introdução a Eletrotécnica Básica 12 Como Medir os Valores de Corrente e Tensão Elétrica 13 Fontes de Energia 14 Tocha, Bicos de Contato e Bocais; 15 Alimentador de Arame 17 Sistema de Controle; Cabos Elétricos e Garras de Fixação; Canalizações e Válvulas Redutoras 18 Deveres do Eletricista e Deveres do Soldador 19 Módulo 4 – Variáveis da Soldagem Variáveis do Processo 19 Parâmetros de Soldagem; Corrente de Soldagem; Tensão de Soldagem ou Tensão do Arco; Velocidade de Soldagem . 20 Extensão Livre do Eletrodo 21 Inclinação da Pistola de Soldagem; Diâmetro do Eletrodo. 22 Módulo 5 – Transferência do Metal de Adição Características da Transferência. 22 Transferência Globular; Transferência por Spray. 23 Transferência por Curto-circuito. 24 Transferência Controlada; Corrente Contínua Pulsada. 25 Módulo 6 – Material de Adição Consumíveis; Tabela de Especificações AWS de Materiais de Adição 26 Efetuando a Leitura da Especificação; Arames 27 Materiais Ferrosos 28 Materiais Não Ferrosos 29 Metais de Base 30 ii Módulo 7 – Gases de Proteção e Vazão do Gás de Proteção Gases de Proteção 32 Propriedades dos Gases 33 Vazão do Gás de Proteção 41 Módulo 8 – Técnica de Soldagem e Característica do Cordão de Solda Ângulo de Soldagem 41 Características do Cordão de Solda 43 Taxa de Deposição 44 Aparência do Cordão de Solda 46 Manipulações da Tocha 47 Módulo 9: Condições de Soldagem; Garantia da Qualidade da Solda Condições de Soldagem 50 Garantia da Qualidade na Solda 51 Módulo 10: Recomendações Específicas Para a Soldagem em Diferentes Metais Aços de Baixo Carbono; Aços inoxidáveis; Alumínio 52 Cobre 53 Módulo 11: Defeito de Soldas, Causas e Soluções Defeitos de Solda, Suas Causas e Soluções 53 Módulo 12 – Terminologia Relativa aos Tipos de Juntas (Terminologia de Soldagem) Preparação e Limpeza das Juntas; Definições de Termos. 59 Módulo 13 – Terminologia Relativa aos Tipos de Chanfros Para Juntas de Topo e de Ângulo Terminologia Relativa aos Tipos de Chanfros Para Juntas de Topo 70 Terminologia Relativa aos Tipos de Chanfros Para Juntas de Ângulo 72 Módulo 14 – Terminologia Relativa as Posições de Soldagem Posições de junta de topo; Posição Plana 1G 73 Posição Horizontal 2G; Posição Vertical 3G 74 Posição Sobre – cabeça 4G; Posição Fixa Obrigatória 5G; Posição Fixa Obrigatória com Inclinação de 45° (6G) 75 Posições de Junta de Ângulo; Posição Plana 1F 76 Posição Horizontal 2F; Posição Vertical 3F 77 Posição de Sobre – Cabeça 4F 78 Módulo 15 – Simbologia da Soldagem Simbologia de Soldagem. 78 1 Soldagem MIG & MAG Apostila Faetec – CVT Módulo 1 – Generalidades, Processos de Soldagem e EPI’s Generalidades: Objetivos da Soldagem unir revestir Tipos de Uniões fixa ou permanente semi - fixa desmontavel ou móvel União Fixa ou Permanente: quando para se desfazer a união destrói-se o elemento de ligação e partes dos elementos ligados. Ex.: solda. União Semi-Fixa: quando destrói-se somente o elemento de ligação na desmontagem. Ex.: rebites União Desmontável ou Móvel: quando nada é destruído na hora da desmontagem. Ex.: fixação com parafusos, porcas e arruelas, chavetas, pinos, anéis elásticos, etc. Diferença Entre Soldagem e Colagem Soldagem (Welding): há interação metalúrgica. Colagem: não há interação metalúrgica. Conceitos Básicos da Soldagem A soldagem em si é um procedimento muito complexo e de grande responsabilidade. Iremos aqui, enfocar termos que são de suma importância para o bom desenvolvimento desta unidade. Em soldagem, no que se refere à terminologia, é difícil a desvinculação dos termos técnicos da língua inglesa. Estes, sempre que possível, serão mencionados entre parênteses para permitir um perfeito entendimento da matéria. • Soldar (Weld): é unir dois metais ou ligas metálicas com ou sem fusão dos mesmos, com ou sem elemento de adição, podendo ou não existir pressão, sob ação geralmente de calor, de modo que não haja descontinuidade física ou metalúrgica. • Soldagem (Welding): é a operação de soldar. • Solda ou Soldadura (Weld): é o resultado da operação de soldar. • Cordão de solda (“Weld beat”): Deposito de solda resultante de um passe. • Soldador (“Welder”): É o profissional qualificado a executar uma soldagem que pode ser manual o semi-automática, em sua realização podemos executar vários tipos de soldagem e soldas. • Metal de Base (Base Metal): são os metais a serem unidos nos processos de soldagem. • Metal de Adição (Filler Metal): é o metal a ser adicionado à junta durante a soldagem. • Poça de Fusão: É o metal de adição é fundido pela fonte de calor e misturado com uma quantidade de metal de base também fundido. • Soldabilidade (“Weldability”) : É a facilidade que os materiais têm de se unirem por meio de soldagem e de formarem uma série contínua de soluções sólidas coesas, mantendo as propriedades mecânicas dos materiais originais. 2 • Soldagem Autógena (“Autogenous Welding”): é aquela em que o cordão de solda se apresenta com as características mais próximas dos metais de base que por sua vez, têm que ser iguais. Este processo geralmente é executado com fusão de materiais sem a participação de metal de adição. • Fluxo “(Flux”): Material fusível usado para evitar, dissolver ou facilitar a remoção de óxidos e outras substâncias superficiais indesejáveis à poça de fusão. • Gás de Proteção (“Shielding Gás”): Gás utilizado para prevenir contaminação pela atmosfera ambiente. • Gás Inerte (“Inert Gás”): Gás que não combina quimicamente com o metal de base ou metal de adição em fusão. • Vareta de Solda (“Welding Rod”):Tipo de metal de adição utilizado para soldagem ou brasagem, normalmente em comprimento retilíneo, o qual não conduz corrente elétrica durante o processo. • Calor Apartado (Heat input): parte do calor cedido pela fonte que é absorvido pela obra. • Goivagem (“Gouging”): Operação pela qual se forma um bisel ou um chanfro através de remoção de material. • Goivagem a Arco (“Arc gouging”): Operação pela qual se forma um bisel ou um chanfro através de remoção de material por arco elétrico. • Goivagem na Raiz (“Back Gouging”): Remoção do metal de solda e do metal de base pelo lado oposto de uma junta parcialmente soldada para facilitar a fusão e a penetração na soldagem subseqüente naquele lado. Processos de Soldagem a Arco Elétrico Soldagem a Arco Elétrico (“Arc Welding”): Operação referente a grupo de processos de soldagem que produz a união de metais pelo aquecimento destes por meio de um arco elétrico, com ou sem aplicação de pressão e com ou sem o uso de metal de adição. Eletrodo Não-Consumível: é o eletrodo que permite apenas a abertura do arco elétrico (fonte de calor), não sendo utilizado como metal de adição. Eletrodos Consumíveis: são aqueles que além de permitirem a abertura do arco elétrico, são também o próprio metal de adição. Tipos de Eletrodos Consumíveis Não Consumíveis Manual Eletrodos nus Eletrodos Revestidos Tig Semi AutomáticoMig / Mag e Arame Tubular Plasma Automático Arco Submerso Eletro Gás Eletro Escória Hidrogênio Atômico Tabela 1: Tipos de Eletrodos Tipos de Soldagem • Soldagem em Estruturas: Conjunto de partes a serem soldadas de uma construção, que se destina a resistir às cargas. • Soldagem Automática (“Automatic Welding”): Soldagem feita com equipamento que executa a operação de soldagem, com ajuste dos controles feito por um operador de soldagem. O equipamento pode ou não posicionar a peça. 3 • Soldagem Manual (“Manual Welding”): Operação realizada por equipamento de soldagem, sendo que toda a sua seqüência é executada e controlada manualmente. • Soldagem Semi-Automática (“Semiautomatic Welding”): Operação realizada com equipamento de soldagem que controla somente a alimentação do metal de adição. A progressão da soldagem é controlada manualmente. Tipos de Solda • Solda de Aresta (“Edge Weld”): Solda executada numa junta de aresta. Figura 1: Solda de Aresta. • Solda de Costura (“Seam Weld”): Solda contínua executada entre ou em cima de membros sobrepostos. A solda contínua pode consistir de um único cordão de solda ou de uma série de soldas por pontos sobrepostos, conforme as figuras (a) e (b). (a) (b) Figura 2: (a) Solda de costura em junta sobreposta Figura 2: (b) Solda de costura em junta de ângulo • Solda de Fixação (“Tack Weld”): Uma solda feita para fixar os membros de uma junta em posição de alinhamento até que a solda seja feita. • Solda Descontínua: Solda na qual a continuidade é interrompida por espaçamentos sem solda. • Solda Descontínua Coincidente: Solda descontínua, executada em ambos os lados de uma junta de ângulo, composta por cordões igualmente espaçados, de modo que um trecho de cordão se oponha ao outro, também a chamamos de solda em cadeia. Figura 3: Solda Descontínua Coincidente. 4 • Solda Descontínua Intercalada: Solda descontínua, executada em junta de ângulo, geralmente em T, composta por cordões igualmente espaçados, de modo que um trecho dos cordões se oponha a uma parte não soldada, também a chamamos de solda escalão. Figura 4: Solda Descontínua Intercalada. • Solda de Selagem (“Seal Weld”): Solda executada com a finalidade de impedir vazamentos. • Solda de Tampão (“Plug Weld”): Solda executada em um furo circular ou não, localizado em uma das superfícies de uma junta sobreposta ou em T, que une um componente ao outro. As paredes do furo podem ser paralelas ou não e o furo pode ser parcial ou totalmente preenchido com metal de solda. Figura 5: Solda de Tampão. • Solda de Topo (“Butt Weld”): Solda executada em uma junta de topo. Figura 6: Solda de Topo. • Solda em Ângulo (“Fillet Weld”): Solda cuja seção transversal apresenta-se aproximadamente triangular, com um ângulo geralmente reto entre as superfícies a serem unidas. Figura 7: Solda em Ângulo em Junta de “T”. 5 • Solda em Chanfro (“Groove Weld”): Solda executada em uma junta, com bisel previamente preparado. • Solda Forte: Brasagem (Processo de união de materiais onde apenas o metal de adição sofre fusão. O metal de adição se distribui por capilaridade na fresta formada pelas superfícies da junta, após fundir-se a temperatura superior a 450 °C.) • Solda Fraca (“Soldering”): Processo de união de materiais onde apenas o metal de adição sofre fusão. O metal de adição se distribui por capilaridade na fresta formada pelas superfícies da junta, após fundir-se à temperatura inferior a 450 °C. • Solda Homogênea: Solda executada de modo que a composição química do metal de solda seja próxima à do metal de base. • Solda Heterogênea: Solda executada de modo que a composição do metal de solda seja significativamente diferente da composição do metal de base. • Solda por Pontos (“Spot Welding”) (solda de tampão): Solda executada entre ou sobre membros sobrepostos, cuja fusão ocorre entre as superfícies em contato ou sobre a superfície externa de um dos componentes. A seção transversal da solda no plano da junta é aproximadamente circular conforme as figuras (a) e (b). (a) (b) Figura 8: Solda por Pontos. • Solda Provisória (“Temporary Weld”): Solda destinada a manter fixas uma ou mais peças em um equipamento ou estrutura para uso temporário no manuseio, movimentação ou transporte do equipamento ou da estrutura. São vários fatores que envolvem uma soldagem de boa qualidade, onde podemos ressaltar que a posição em que a peça se encontra é que determina a posição de soldagem adequada para executá-la. EPI’s – Equipamento de Proteção Individual Os equipamentos de proteção individual são desenvolvidos de forma que garantam a proteção do soldador contra os diversos perigos oferecidos tanto pelos ambientes de soldagem como também pelos resíduos da soldagem. Os resíduos da soldagem podem ser entendidos como, fumos, gases, radiações, fagulhas, cavacos, limalhas, respingos de metal incandescente, etc. Portanto os EPI’s são de grande importância para a manutenção da vida e da saúde das pessoas que trabalham com algum tipo de processo de soldagem. É importante também não negligenciar o uso correto de um EPI, visando facilitar o trabalho de forma que o soldador se exponha de alguma forma a algum tipo de risco. Máscaras São fabricadas de material incombustível, isolante térmico e elétrico, leve e resistente (fibra de vidro, fibra prensada, etc.). Servem para proteger o soldador dos raios, dos respingos e da temperatura elevada emitida durante a soldagem. As máscaras possuem filtros de luz (vidros protetores), que devem absorver no mínimo 99,5% da radiação emitida nas soldagens. A tonalidade desses filtros - que devem ser protegidos em ambos os lados por um vidro comum incolor - deve ser selecionada de acordo com a intensidade da corrente, para que haja absorção dos raios emitidos (infravermelhos e ultravioletas). 6 Obs: Para soldar ou cortar, usar máscara com vidro ou dispositivo de opacidade adequado ao processo e à aplicação prevista. A tabela abaixo orienta quanto à opacidade recomendada para a proteção em função do processo e da faixa de corrente usados. Como regra geral, iniciar com uma opacidade alta demais para que se veja a zona do arco; reduzir então a opacidade que se tenha uma visão adequada da área de soldagem, sem problema para os olhos. Filtros Recomendados (adaptado da norma de segurança ANSI Z49.1) Processo Corrente Opacidade Goivagem a Arco Até 500 A De 500 a 1000 A 12 14 Plasmacorte Até 300 A De 300 a 400 A De 400 a 800 A 9 12 14 Soldagem a Plasma Até 100 A De 100 a 400 A De 400 a 800 A 10 12 14 Soldagem com Eletrodo Revestido Até 160 A De 160 a 250 A De 250 a 550 A 10 12 14 Soldagem MIG e MAG De 60 a 160 A De 160 a 250 A De 250 a 500 A 11 12 14 Soldagem TIG Até 50 A De 50 a 150 A De 150 a 500 A 10 12 14 Tabela 2: Filtro de Proteção Relação Corrente / Opacidade Se essa classificação for obedecida, a absorção dos raios infravermelhos e ultravioletas será de, no mínimo, 99,5%. A montagem dos vidros nas máscaras deve ser feita conforme mostra a figura abaixo. Figura 9: Montagem das lentes de uma máscara de solda As máscaras de soldagem protegem o rosto e os olhos do soldador contra queimaduras provocadas por respingos produzidos por alguns processos de soldagem e principalmente pela radiação emitida pelo arco elétrico. As mangas e aventais, bem como, os macacões e perneiras, protegem o soldador dos respingos e das radiações. As luvas além de terem as mesmas funções das roupas, elas também protegem o soldador de choques elétricos, visto que, toda estrutura que está sendo soldada fica energizada durante 7 todo o tempo da realizaçãoda soldagem. As botas sendo feitas de materiais isolantes também protegem o soldador contra choques elétricos. Deve-se prestar atenção para o fato de que no processo de soldagem os valores de corrente elétrica é muito alta para a resistência do corpo humano. Muitos soldadores confundem corrente elétrica com tensão elétrica. A tensão é apenas uma força que impulsiona a corrente elétrica a se mover pelo condutor elétrico (cabo de soldagem). Os riscos que se corre por estar exposto sem nenhuma segurança aos elevados valores de corrente elétrica são grandes. Os maiores riscos dentro da soldagem em função da corrente elétrica são: choque elétrico e radiação. Radiação A maioria dos processos de soldagem a arco elétrico e corte, soldagem a laser e soldagem e corte oxi-acetilênica e brasagem, a quantidade de radiação emitida requer medida de segurança. Definição A radiação é energia eletromagnética fornecida pelo arco que pode ferir os olhos e queimar a pele. Um soldador vê a luz visível do arco, mas não vê ou não percebe a radiação ultra – violeta e a infravermelha. A radiação muitas vezes é silenciosa e indetectável, mas pode causar sérios danos ao corpo humano. Efeitos da Radiação Os efeitos da radiação dependem do comprimento da onda, intensidade e do tempo exposto a energia radiante. Apesar de uma variedade de efeitos serem possíveis, seguem-se dois dos principais danos mais comuns: queimadura na pele e danos aos olhos. Tipos de Radiação Radiação ionizante (raios X) Produzida por processos de soldagem por feixe eletrônico. Pode ser controlada dentro dos limites aceitáveis quando é usada proteção adequada na área ao redor dos feixes de elétrons. Esta radiação é produzida durante a ação de esmerilhar (apontar) a ponta do eletrodo de tungstênio – thório para o processo TIG / GTAW. O pó formado pelo esmerilhamento é radioativo. Este tipo de radiação pode ser controlado pela exaustão local. Radiação não Ionizante (raio ultravioleta, e infravermelho) A intensidade e comprimento de onda da energia produzida dependem do processo e dos parâmetros de soldagem, da composição química do metal de base e do eletrodo (vareta ou arame), fluxo e qualquer camada de revestimento do metal de base e do metal de adição. A radiação ultravioleta aumenta aproximadamente ao quadrado em relação a energia de soldagem. A radiação visível emitida pelo arco aumenta numa taxa muito menor. Processos que utiliza argônio como gás de proteção aumenta a emissão de radiação ultravioleta. Para se proteger da radiação ionizante deve-se evitar inalar o pó do esmerilhamento da ponta dos eletrodos de tungstênio – thório. A radiação emitida pelo eletrodo de tungstênio – thório durante a soldagem e descarte de resíduo, armazenamento são praticamente desprezíveis em condições normais. Para se proteger da radiação não ionizante, deve-se usar capacetes ou máscaras com filtro de proteção adequados de acordo com a norma ANSI Z87.1. As cortinas coloridas usadas como proteção na área de soldagem não devem ser usadas como filtros de soldagem, pois elas não impedem a ação da radiação, só quebra o brilho luminoso do arco. 8 O equipamento de proteção individual é extremamente necessário para evitar a exposição a estas radiações desde que sejam respeitados as normas vigentes para cada processo de soldagem. Por exemplo: o processo TIG com gás de proteção argônio emite uma radiação ultravioleta mais forte que outros processos a arco elétrico, sua lente de proteção contra os raios ultravioleta é de número 12. Um valor abaixo disso não impedirá a passagem da radiação ultravioleta que agirá silenciosamente, ou seja, seus efeitos maléficos aparecerão depois de um bom tempo de exposição a esta radiação. Mascaras: equipamento de proteção ocular e facial, protege o soldador contra respingos e radiações. As radiações do arco elétrico que além de provocar queimaduras na pele pode queimar os olhos. Óculos de segurança: protege os olhos do soldador contra radiações, respingos, fagulhas e limalhas de metal de peças esmerilhadas. Protetor Facial: protege o rosto de fagulhas e limalhas de metal esmerilhado. Capuz ou Touca de segurança para proteção do crânio e pescoço contra riscos de origem térmica Protetor Auricular Tipo Concha e Plugue: protege o sistema auricular de ruídos provenientes de máquinas motrizes. Mangote: protege o soldador das radiações e respingos Macacões, casacos e aventais: protege o soldador contra radiações e respingos. Capacete: Protege o soldador contra queda de peças. Luvas: protegem as mãos das queimaduras resultantes das radiações, choques elétricos, respingos e escórias quentes. 9 Filtro Respiratório: Deve ser usado em operações de soldagem e corte em áreas confinadas. Sapatos e Botas de Proteção: protege os pés do soldador contra respingos, gotas de metal fundido e queda de peças. Perneiras ou Polainas: protege o soldador contra respingos e escórias quentes. Quadro 1: Equipamentos de Proteção Individual Módulo 2: Soldagem MIG e MAG / Introdução e Conceito Introdução Na soldagem ao arco elétrico com gás de proteção (GMAW – Gas Metal Arc Welding), também conhecida como soldagem MIG / MAG (MIG – Metal Inert Gas e MAG – Metal Active Gas), um arco elétrico é estabelecido entre a peça e um consumível na forma de arame. O arco funde continuamente o arame à medida que este é alimentado à poça de fusão. O metal de solda é protegido da atmosfera pelo fluxo de um gás (ou mistura de gases) inerte ou ativo. A Figura 9 mostra esse processo e uma parte da tocha de soldagem. Figura 9 – Processo básico de soldagem MIG/MAG O conceito básico de GMAW foi introduzido nos idos de 1920, e tornado comercialmente viável após 1948. Inicialmente foi empregado com um gás de proteção inerte na soldagem do alumínio. Conseqüentemente, o termo soldagem MIG foi inicialmente aplicado e ainda é uma referência ao processo. Desenvolvimentos subseqüentes acrescentaram atividades com baixas densidades de corrente, e correntes contínuas pulsadas, emprego em uma ampla gama de materiais, e o uso de gases de proteção reativos ou ativos (particularmente o dióxido de carbono, CO2) e misturas de gases. Esse desenvolvimento posterior levou à aceitação formal do termo GMAW – Gas Metal Arc Welding para o processo, visto que tanto gases inertes quanto reativos são empregados. No entanto, quando se empregam gases reativos, é muito comum usar o termo soldagem MAG (MAG – Metal Active Gas). 10 O processo de soldagem funciona com corrente contínua (CC), normalmente com o arame no pólo positivo. Essa configuração é conhecida como polaridade inversa. A polaridade direta é raramente utilizada por causa da transferência deficiente do metal fundido do arame de solda para a peça. São comumente empregadas correntes de soldagem de 50 A até mais que 600 A e tensões de soldagem de 15 V até 32 V. Um arco elétrico auto corrigido e estável é obtido com o uso de uma fonte de tensão constante e com um alimentador de arame de velocidade constante. Melhorias contínuas tornaram o processo MIG/MAG aplicável à soldagem de todos os metais comercialmente importantes como os aços, o alumínio, aços inoxidáveis, cobre e vários outros. Materiais com espessura acima de 0,76 mm podem ser soldados praticamente em todas as posições. É simples escolher equipamento, arame, gás de proteção e condições de soldagem capazes de produzir soldas de alta qualidade com baixo custo. Vantagens O processo de soldagem MIG/MAG proporciona muitas vantagens na soldagem manual e automática dos metais para aplicações de alta e baixa produção. Suas vantagens combinadas quando comparado ao eletrodo revestido, arco submerso e TIG são: • A soldagem pode ser executada em todas as posições; • Não há necessidade de remoção de escória; • Alta taxa de deposição do metal de solda; • Tempo total de execuçãode soldas de cerca da metade do tempo se comparado ao eletrodo revestido; • Altas velocidades de soldagem; menos distorção das peças; • Largas aberturas preenchidas ou amanteigadas facilmente, tornando certos tipos de soldagem de reparo mais eficientes; • Não há perdas de pontas como no eletrodo revestido. Limitações Como acontece em qualquer processo, a soldagem MIG/MAG apresenta algumas limitações: • Regulagem do processo bastante complexa • Não deve ser utilizado em presença de corrente de ar • Probabilidade elevada de gerar porosidade no cordão de solda • Produção de respingos • Manutenção mais trabalhosa • Alto custo do equipamento em relação a Soldagem com Eletrodo Revestido Conceito: A soldagem MIG e MAG, é o processo de soldagem por meio de um arco elétrico aberto entre um arame eletrodo nu e o metal de base com proteção gasosa. A soldagem GMAW (Gás Metal Arc Welding) conhecida como MIG (Metal Inert Gás) e MAG (Metal Active Gás) tem esta denominação por poder usar tanto gáses inertes quanto gáses ativos. Na soldagem MIG, os gases inertes, tais como o Argônio (Ar) e o Hélio (He), são gases nobres, monoatômicos que não se misturam a nenhum outro elemento existente na natureza. Por isto, a finalidade única destes gases quando usados puros ou misturados apenas um com o outro é de proteger o arame de adição e a poça de fusão do contato contaminante da atmosfera que contém dois elementos nocivos a soldagem o oxigênio e o hidrogênio, estabilizar o arco voltáico, ou seja, o arco de solda para que ele não se direcione para fora da área de soldagem, e ionizar a atmosfera de soldagem gerando mais calor para a fusão dos metais de solda. Ionizar significa aumentar o aporte térmico (calor) por meio da movimentação dos íons e elétrons livres no gás de proteção oferecendo uma facilidade maior na diluição do metal a ser soldado. 11 Na soldgem MAG, os gases utilizados são gases que se associam a outros elementos da natureza promovendo a alteração no resultado de uma soldagem. Estes gases, geralmente o CO2, ou mistura dos gases inertes (Ar e He) com gases ativos (O2, CO2, H2, N2,...) além de proteger a poça de fusão, de ionizar a atmosfera de soldagem gerando mais calor, eles interferem no resultado final da soldagem alterando o grau de penetração, a fusão, e a molhabilidade do metal de base. Na mistura de um gás ativo com um gás inerte, independente da quantidade de gás ativo que se use na mistura, torna esta combinação de gases, uma mistura ativa. Por exemplo: Se usarmos um cilindro de gás com 90% de argônio (Ar), que é um gás inerte, e 10% de oxigênio (O2), que é um gás ativo, a mistura, no momento da soldagem irá interferir no processo por causa da presença do oxigênio, aumentando o aporte térmico (calor gerado), melhorando ainda mais na estabilidade do arco, na penetração da poça de fusão, na fusão, ou seja, a largura do cordão de solda, etc. Sendo assim a mistura de um gás inerte com um gás ativo torna esta mistura, uma mistura ativa. Com este conceito podemos entender que uma maior quantidade de gás inerte numa mistura apenas limita a ação do gás ativo, mas não o impede de agir promovendo alteração no resultado da soldagem. O gás inerte em uma mistura torna o gás ativo menos eficiente, ou seja, reduz o potencial ativo do gás. Todavia, como já falamos anteriormente neste parágrafo o baixo potencial de um gás ativo em função de sua associação com um gás inerte não impede o gás ativo de influenciar o resultado da soldagem. Com procedimentos apropriados, a soldagem MIG e MAG produz soldas de alta qualidade. Como não é usado um fluxo, a possibilidade de uma inclusão de escória, semelhante ao que ocorre com o processo por eletrodo revestido, ou arco submerso, é mínima, podendo, por outro lado, ocorrer a inclusão de uma escória vítrea, característica do processo se a limpeza de interpasse não for feita de maneira adequada. O hidrogênio na solda MIG / MAG é praticamente inexistente. O hidrogênio, assim como o oxigênio e o nitrogênio são os maiores inimigos da soldagem. O hidrogênio e o oxigênio são encontrados com abundância em nossa atmosfera e a necessidade do gás de proteção para o processo é fundamental para não deixar que estes gases entrem em contato com a poça de fusão (metal no estado líquido) contaminando a solda. Todavia há possibilidades do hidrogênio contaminar a poça de fusão caso houver umidade no metal de base. Por isso a preparação do metal de base para efetuar a soldagem sem defeitos é fundamental. A soldagem MIG e MAG é uma soldagem para todas as posições, dependendo do eletrodo ou do gás (ou gases) utilizado (s). Pode soldar a maioria dos metais e ser utilizado inclusive para a deposição de revestimento superficiais. Tem capacidade para soldar espessuras maiores que 0,5mm pelo processo de tranferência por curto circuito e a taxa de deposição, dependendo do eletrodo, modo de transferência e gás utilizado, pode chegar a 15 kg/h. Obs: • Quando a proteção gasosa utilizada for constituída de um gás inerte, ou seja, um gás normalmente monoatômico como Argônio (Ar) ou Hélio (He), e que não tem nenhuma atividade física com a poça de fusão, este processo é denominado de MIG – Metal Inert Gás. • Quando a proteção gasosa é feita com um gás dito ativo, ou seja, um gás que interage com a poça de fusão, normalmente CO2 - dióxido de Carbono, tendo alguma atividade física com a poça de fusão, este processo é denominado de MAG – Metal Active Gás. Estes gases, segundo sua natureza e composição, tem uma influência preponderante nas características do arco, no tipo de transferência de metal do eletrodo à peça, na velocidade de soldagem, nas perdas por projeções, na penetração e no formato do cordão. Além disto, o gás também tem influência nas perdas de elementos químicos, na temperatura da poça de fusão, na sensibilidade a fissuração e porosidade, bem como na facilidade da execução da soldagem em diversas posições. Os gases inertes apresentam vantagens metalúrgicas enquanto o CO2 puro apresenta vantagens econômicas. Como seria lógico de concluir, muitas vezes impossibilitados tecnicamente por um lado e economicamente por outro, acabamos por utilizar mistura dos dois tipos de gás, como por exemplo: Argônio (inerte) com Oxigênio (ativo), Argônio com CO2 e outros tipos de misturas que serão vistas mais adiante. 12 O processo de soldagem MIG MAG é considerado um processo semi-automático, em que a alimentação do arame-eletrodo é feita mecanicamente através de um alimentador motorizado, ficando para o soldador a responsabilidade pela iniciação e interrupção do arco, além da condução da tocha durante a execução da soldagem. A alimentação do arco é garantida pela contínua alimentação do arame-eletrodo, enquanto que o comprimento do arco é, em princípio, mantido aproximadamente constante pelo próprio sistema, dentro de certos limites, independente dos movimentos do soldador. O calor gerado pelo arco é usado para fundir as peças a serem unidas e o arame-eletrodo que é transferido para a junta como metal de adição de diversas maneiras. O processo de soldagem MIG MAG pode ser utilizado em materiais em uma ampla faixa de espessuras. No Brasil, o diâmetro dos arames-eletrodos utilizados varia entre 0,8 e 3,2 mm. No Japão, encontramos arames de menores diâmetros (0,5 mm) que irão facilitar os trabalhos em posições de soldagem diferentes da posição plana. A transferência contínua de metal pela coluna de arco faz com que a eficiência do calor adicionado seja superior, neste caso, do que a soldagem pelo processo TIG. A transferência é tão eficiente neste processo que até elementos muito ativos como o Titânio conseguem ser recuperados no metal de solda com relativa eficiência, desde que presentes no arame em forma de elementos de liga. Módulo 3 – Introdução a Eletrotécnica Básica; Fontes de Energia e Equipamentos de Soldagem (Acessórios) Introdução a Eletrotécnica BásicaTensão e Corrente Elétrica Tensão elétrica é a diferença de potencial elétrico entre dois pontos. Sua unidade de medida é o volt, em homenagem ao físico italiano Alessandro Volta. Por outras palavras, a tensão elétrica é a "força" responsável pela movimentação de elétrons em um condutor. A tensão elétrica é uma força magneto – motriz que surge nos metais condutores de energia elétrica após serem oscilados num campo magnético uniforme. A corrente elétrica é apenas a passagem de elétrons na superfície dos condutores metálicos impulsionados pela força eletro motriz denominada tensão. Os elétrons de um condutor metálico se movem pelas camadas dos átomos somente quando é empurrada por uma força denominada tensão fazendo com que os elétrons se desloquem de forma ordenada e com sentido estabelecido, sempre do pólo negativo para o pólo positivo. (Slide Movimento dos Elétrons) A unidade de medida da tensão elétrica é Volts (V) e o aparelho usado para medir a intensidade de tensão elétrica em um condutor é o voltímetro A unidade de medida da corrente elétrica é ampér (A) e o aparelho usado para medir a intensidade de corrente elétrica é o amperímetro. Amperímetro Voltímetro Quadro 2: Aparelhos de Medição Elétrica 13 Corrente Elétrica Corrente elétrica é o fluxo ordenado de partículas portadoras de carga elétrica que se move num condutor elétrico impulsionado pela tensão. Corrente Alternada A corrente alternada, ou CA (em inglês AC - alternating current), é uma corrente elétrica cujo sentido varia no tempo, ao contrário da corrente contínua cujo sentido permanece constante ao longo do tempo. A forma de onda usual em um circuito de potência de corrente alternada é senoidal por ser a forma de transmissão de energia mais eficiente. Corrente Contínua Corrente contínua (CC ou, em inglês, DC - direct current), também chamada de corrente galvânica é o fluxo constante e ordenado de elétrons sempre numa direção. Como Medir os Valores de Corrente e de Tensão de Soldagem Para se medir os valores de corrente e tensão na soldagem é preciso conhecer a forma como os dois aparelhos são inseridos no circuito de soldagem. Para fazer a leitura da corrente elétrica podemos utilizar dois aparelhos, o amperímetro e o multímetro também conhecido como multi – teste. No caso da soldagem utilizaremos apenas o multi – teste por este poder efetuar a leitura tanto da corrente elétrica (A) como da tensão elétrica (V). O tipo mais convencional e eficaz de aparelho de medidas elétricas é o alicate amperímetro, conforme mostra a figura da esquerda acima. Para efetuar – mos a leitura da corrente elétrica devemos abraçar o cabo da tocha, (no caso TIG), ou do porta – eletrodo (no caso do eletrodo revestido) selecionar a seletora para efetuar a leitura de corrente elétrica e fechar o circuito iniciando a soldagem. Figura 11: Medição da Corrente Elétrica de Soldagem No caso de efetuarmos a leitura da tensão elétrica utilizaremos dois cabos de pontas de prova de medição um preto (+) e o outro vermelho (-) que deverão ser conectados aos bornes do multi – teste nas respectivas cores (preto e vermelho) e em seguida devem ser espetados nos cabos de soldagem respeitando a polaridade da conexão, ou seja, ponta de prova vermelho conectado no cabo negativo da máquina e a ponta de prova preto conectado no cabo positivo da máquina. 14 Figura 12: Medição da Tensão Elétrica de Soldagem Fontes de Energia MIG e MAG Figura 10: Equipamento Básico Para Soldagem MIG / MAG O equipamento básico para soldagem MIG MAG consiste de uma fonte de energia, uma tocha de soldagem com um jogo de bocais, um alimentador de arame, um sistema de controle, um par de cabos elétricos, um jogo de válvulas redutoras para o gás de proteção, canalizações para transporte do gás (e água se houver), uma fonte para o gás de proteção e uma garra para fixação do cabo a peça. Estes equipamentos podem ser vistos na figura acima e são descritos em seguida. O processo utiliza corrente do tipo contínua que pode ser fornecida por um conjunto transformador-retificador ou por um conversor (moto-gerador). A forma da característica estática da fonte pode ser do tipo corrente constante ou tensão constante, conforme o sistema de controle do equipamento. Quando se utiliza uma fonte do tipo tensão constante, a velocidade de alimentação do arame-eletrodo se mantém constante durante a soldagem. Este sistema é mais simples e mais barato. Com a fonte de energia do tipo corrente constante o comprimento do arco é controlado pelo ajuste automático da velocidade de alimentação do arame. Este tipo de sistema é particularmente recomendado 15 para arames de diâmetro superior a 1.2 mm. Para certas aplicações particulares, pode-se sobrepor à corrente principal com uma certa corrente pulsada, proveniente de um segundo gerador ligado ao primeiro. Fonte de Soldagem Quase todas as soldas com o processo MIG/MAG são executadas com polaridade inversa (CC+) denominada CCPI (corrente contínua com polaridade inversa). O pólo positivo é conectado à tocha, enquanto o negativo é conectado à peça. Já que a velocidade de alimentação do arame e, portanto, a corrente, é regulada pelo controle de soldagem, o ajuste básico feito pela fonte de soldagem é no comprimento do arco, que é ajustado pela tensão de soldagem. A fonte de soldagem também pode ter um ou dois ajustes adicionais para uso com outras aplicações de soldagem (por exemplo, indutância). Figura 11: Máquina de Solda Para MIG/MAG Tocha, Bicos de Contato e Bocais A tocha guia o arame e o gás de proteção para a região de soldagem. Ela também leva a energia de soldagem até o arame. Tipos diferentes de tocha foram desenvolvidos para proporcionar o desempenho máximo na soldagem para diferentes tipos de aplicações. Elas variam desde tochas para ciclos de trabalho pesados para atividades envolvendo altas correntes até tochas leves para baixas correntes e soldagem fora de posição. Em ambos os casos estão disponíveis tochas refrigeradas a água ou secas (refrigeradas pelo gás de proteção), e tochas com extremidades retas ou curvas. Geralmente são adicionados sistemas de refrigeração na tocha para facilitar o manuseio. A Figura 12 mostra as partes de uma tocha seca típica (tocha convencional ou refrigerada pelo gás de proteção) com extremidade curva, contendo os seguintes acessórios: Bico de Contato; Bocal; Conduíte; Cabo. Figura 12: Tocha de Soldagem MIG/MAG O bico de contato é fabricado de cobre e é utilizado para conduzir a energia de soldagem até o arame bem como dirigir o arame até a peça. A tocha (e também o bico de contato) é conectada à fonte de soldagem pelo cabo de solda. Como o arame deve ser alimentado facilmente pelo bico de contato e também fazer um bom contato elétrico, seu diâmetro interno é importante. O folheto de instruções fornecido com cada tocha relaciona o diâmetro correto do bico de contato para cada diâmetro de arame. O bico de contato, que é uma peça de reposição, deve ser preso firmemente à tocha e centrado no bocal. 16 O suporte do bico de contato é o acessório que fixa o bico de contato a tocha. Ele é rosqueado na parte interna da tocha por onde passa o conduíte guia do arame eletrodo. O bico de contato é fixado neste suporte rosqueando – o na parte interna do suporte. Este suporte é feito de cobre e faz parte da linha condutora de eletricidade. O bocal é feito de Cobre ou material cerâmico e deve ter um diâmetro compatível com a corrente de soldagem e o fluxo de gás a ser utilizado numa dada aplicação. Ele direciona o fluxo de gás até a região de soldagem. Bocais grandes são usados na soldagem a altas correntes onde a poça de fusão é larga. Bocais menores são empregados na soldagem a baixas correntes. O difusor de gás tem como função distribuir o gás de proteção uniformemente dentro do bocal. Esta distribuiçãofaz com que o gás de proteção tenha um direcionamento estável em direção a poça de fusão para exercer de forma adequada a proteção da poça de fusão. O conduíte é conectado entre a tocha e as roldanas de alimentação. Ele direciona o arame à tocha e ao bico de contato. É necessária uma alimentação uniforme para se obter a estabilidade do arco. Quando não suportado adequadamente pelo conduíte, o arame pode se enroscar. Quando se usam arames de aço, recomenda-se que a espiral do conduíte seja de aço. Outros materiais como nylon e outros plásticos devem ser empregados para arames de alumínio. O folheto explicativo fornecido com cada tocha lista os conduítes recomendados para cada diâmetro e material do arame. 17 O gatilho de acionamento movimenta um contator que está ligado ao primário do transformador da máquina de solda, energizando o circuito de soldagem, além de acionar o alimentador de arame e uma válvula solenóide, que comanda o fluxo de gás protetor para a tocha. As tochas para soldagem MIG MAG podem ser refrigeradas a água ou pelo próprio gás de proteção, dependendo de sua capacidade, dos valores de corrente utilizados e do fator de trabalho. Quanto ao formato, as tochas podem ser retas ou curvas, sendo as mais utilizadas as do tipo "pescoço de cisne" que são as que oferecem maior manejabilidade. Na figura 13 pode ser observado o esquema de uma tocha de soldagem MIG MAG. Figura 13 - Tocha para soldagem MIG - MAG Alimentador de Arame O alimentador de arame normalmente utilizado, é acionado por um motor de corrente contínua e fornece arame a uma velocidade constante ajustável numa ampla faixa. Sua principal função é puxar o arame do carretel e alimentá-lo ao arco. Não existe qualquer ligação entre o alimentador e a fonte de energia, entretanto ajustando-se a velocidade de alimentação de arame, ajusta-se a corrente de soldagem fornecida pela máquina, devido as características da fonte e do processo. O controle não apenas mantém a velocidade de ajuste independentemente do peso, mas também regula o início e fim da alimentação do arame a partir do sinal enviado pelo gatilho da tocha. O arame é passado entre um conjunto de roletes chamados de roletes de alimentação que podem estar próximos ou longe da tocha de soldagem e, dependendo da distância entre o carretel de arame e a tocha de soldagem, um ou outro tipo de alimentador apresenta melhores resultados. Figura 14: Sistema Alimentador de Arame do Processo MIG/MAG 18 Sistema de Controle O sistema de controle permite a verificação e o ajuste de alguns parâmetros de soldagem, como por exemplo: velocidade de alimentação do arame, corrente e tensão de soldagem, etc. Estes vários controles estão normalmente em um único painel. Também neste processo, o sistema de controle é a parte que consideramos o "coração" do equipamento de soldagem. Deve ser sempre manipulado com cuidado, especialmente, quando transportado, devido ao grande número de componentes eletro-eletrônicos que se encontram em seu interior. Figura 15: Sistema de Controle dos Parâmetros de Soldagem Cabos Elétricos e Garras de Fixação O processo necessitará, como no caso da soldagem com eletrodos revestidos, de cabos para transporte da eletricidade. As garras de fixação servem para prender o cabo de retorno da eletricidade. Deve ser verificado se prendem a peça com boa fixação, e se a fixação do cabo de soldagem nelas está feito de maneira adequada. Figura 16: Cabos Elétricos e Garras de Fixação Canalizações e Válvulas Redutoras A tocha de soldagem manipulada pelo operador é conectada ao equipamento de soldagem por uma série de cabos e canalizações. Para além do cabo de transporte da eletricidade e da espiral que leva em seu interior o arame-eletrodo, existem também as canalizações do gás de proteção (obrigatória), e nos casos de tochas refrigeradas à água, as canalizações para a água. Estas canalizações devem ser constituídas de mangueiras de resistência compatível com as pressões de trabalho utilizadas, e, em suas extremidades, serem fixadas por abraçadeiras. 19 Figura 17: Canalizações da Tocha MIG MAG O quadro abaixo trás informações sobre os deveres do eletricista e os deveres do soldador. Um soldador não tem permissão para mexer em quadros de força caso não tenha conhecimento sobre a área elétrica, ou caso esteja efetuando um trabalho em que a distribuição do sistema elétrico lhe é desconhecida. Mesmo tendo conhecimento sobre eletricidade, o soldador, não deve se responsabilizar por fornecer um ponto de energia para alimentar a máquina de solda. Ele deve solicitar de um encarregado da empresa a disponibilidade de um ponto de energia para a máquina de solda. Deveres do Eletricista Deveres do Soldador • Ligar a fonte de corrente a rede. • Montar a tomada de ligação a rede. • Realizar serviços de ligação e manutenção em sistema de proteção na ligação com a rede, providenciando cabos, disjuntores, disponibilização de circuitos em painéis, alimentadores, etc. • Testar a fonte de corrente e a ligação com a rede, providenciando a mudança da tensão para outra tensão da rede em função da tensão de operação da máquina. • Inverter a ligação para corrigir o sentido de rotação do ventilador • Desligar da rede a fonte de corrente para trabalhos de manutenção (somente se esta ligação a rede for feito por meio de tomadas). • Observar as orientações do fabricante sobre os serviços e cuidados com o equipamento, tais como: soprar regularmente a fonte de ar com ar comprimido seco, para retirar o pó; testar o funcionamento do sistema de refrigeração e testar o sentido de rotação do ventilador. • Apertar e fixar todas as ligações por parafusos e terminais, antes da soldagem. • Examinar a pistola, o multicabo e o cabo obra, e providenciar a troca caso algum deles apresentarem algum problema • Desligar a fonte de corrente para trocar o eletrodo de tungstênio • Limpar a válvula dos cilindros antes da ligação dos manômetros, assim como testar a vedação • Fixar as mangueiras do gás e testar a vedação • Manter o bocal da pistola limpo e centrado Quadro 2: Deveres do eletricista e deveres do soldador Módulo 4: Variáveis da Soldagem Variáveis do Processo A habilidade manual requerida para o soldador no processo MIG MAG é menor do que a necessária para a soldagem com eletrodos revestidos, uma vez que a alimentação do arame é mecanizada, dispensando com isto o movimento de mergulho da tocha em direção a poça de fusão. No entanto, a otimização de parâmetros é mais difícil de ser feita devido ao maior número de variáveis existentes neste processo. A abertura do arco se dá por meio do toque do eletrodo na peça. Como a alimentação é mecanizada, o início da soldagem é feita aproximando-se a tocha à peça e acionando o gatilho. Neste 20 instante é iniciado o fluxo de gás protetor, a alimentação do arame e a energização do circuito de soldagem. Depois da formação da poça de fusão, a tocha deve ser deslocada ao longo da junta, com uma velocidade uniforme. Movimentos de tecimento do cordão devem ser executados quando necessários. Ao final da operação simplesmente se solta o gatilho da tocha que interromperá automaticamente a corrente de soldagem, a alimentação do arame e o fluxo de gás, extinguindo com isto, o arco de soldagem. O processo de soldagem MIG MAG utiliza normalmente corrente contínua e polaridade inversa (eletrodo no pólo positivo), que é o tipo de corrente que apresenta melhor penetração e estabilidade de arco. Polaridade direta pode eventualmente ser utilizada para aumentar a velocidade de deposição, quando não for necessária grande penetração (revestimentos), porém causa grande instabilidade de arco. A corrente alternada não é normalmente utilizada em MIG MAG. Parâmetros de Soldagem As variáveis mais importantes, que afetam a penetraçãoe a geometria do cordão são: Corrente de Soldagem A corrente de soldagem é a amperagem de saída da fonte quando a solda está sendo realizada. É normalmente lida no indicador da fonte, podendo também ser lida através de um amperímetro separado. No processo MIG/MAG a corrente de soldagem está diretamente relacionada à velocidade de alimentação do arame (desde que a extensão do eletrodo seja constante). Quando a velocidade de alimentação do arame é alterada, a corrente de soldagem varia no mesmo sentido. Em outras palavras, um aumento (ou diminuição) na velocidade de alimentação do arame causará um aumento (ou diminuição) da corrente de soldagem. Se forem mantidas constantes todas as demais variáveis de soldagem, um aumento na corrente de soldagem (aumento na velocidade de alimentação do arame) irá causar aumento na profundidade e largura de penetração, aumento na taxa de deposição e aumento do cordão de solda, bem como uma redução na corrente de soldagem, reduz a velocidade de alimentação do arame causa uma redução na profundidade e largura da penetração, redução da taxa de deposição e do cordão de solda. Tensão de Soldagem ou Tensão do Arco Nas mesmas condições citadas acima, um aumento na tensão proporcionará alargamento e achatamento do cordão de solda, aumento da largura de fusão e aumento do aporte térmico que resultará em um aumento do tamanho da zona termicamente afetada. Uma tensão de soldagem muito alta poderá causar porosidades, respingos e mordeduras. Já uma tensão muito baixa tenderia a estreitar o cordão de solda e aumentar a altura do reforço do cordão. A tensão do arco é a tensão entre a extremidade do arame e a peça. Devido às quedas de tensão encontradas no sistema de soldagem a tensão do arco não pode ser lida diretamente do voltímetro da fonte. A tensão de soldagem (comprimento do arco) tem um importante efeito no modo de transferência de metal desejado. A soldagem por curto-circuito requer tensões relativamente baixas (arco longo), enquanto a soldagem em aerossol necessita de tensões maiores (arco curto). Deve ser observado também que, quando a corrente de soldagem e a taxa de fusão do arame são aumentadas, a tensão de soldagem também deve ser aumentada um tanto para manter a estabilidade do processo. Velocidade de Soldagem A velocidade de soldagem é a relação entre o caminho percorrido pelo arco ao longo da peça e o tempo gasto para percorrê-lo. Esse parâmetro é normalmente expresso em cm/min ou mm/min. Três regras gerais podem ser enunciadas com respeito à velocidade de soldagem: • Quando a espessura da peça aumenta a velocidade de soldagem deve diminuir; 21 • Para uma dada espessura de peça e tipo de junta, quando a corrente de soldagem aumentar, a velocidade de soldagem também deve aumentar e vice-versa; • Maiores velocidades de soldagem são alcançadas empregando a técnica de soldagem empurrando. Uma velocidade de soldagem baixa resultará em um cordão muito largo com muito depósito de material. Já velocidades muito altas produzem cordões estreitos e com pouca penetração. Quando a velocidade é excessivamente alta, a tendência é de que cause mordeduras no cordão de solda. Extensão Livre do Eletrodo Define-se como extensão livre do eletrodo ou stick-out a distância entre o último ponto de contato elétrico do arame (normalmente o tubo de contato), e a ponta do eletrodo ainda não fundida. Quando esta distância aumenta, aumenta também a resistência elétrica do eletrodo, que terá assim mais tempo para aquecer-se por efeito Joule. Figura 18: Extensão do Arame e Comprimento do Arco Elétrico Com esta elevação da temperatura do eletrodo, será necessária uma menor corrente para fundir o eletrodo para a mesma taxa de alimentação, ou vendo de outra forma, para a mesma corrente de soldagem utilizada, se obterá uma maior taxa de deposição, porém com menor penetração. As extensões normalmente utilizadas situam-se na faixa entre 6 e 13 mm para a transferência por curto-circuito e entre 13 e 35 mm para os demais modos de transferência. É importante controlar a distância entre o bico de contato e a peça. Grandes extensões de eletrodo resultam em excesso de metal de solda sendo depositado com baixo calor do arco. Isso pode causar geometria desfavorável do cordão e baixa penetração. Adicionalmente, quando a distância do bico de contato à peça aumenta, o arco torna-se menos estável. É muito importante que a extensão do eletrodo seja mantida constante durante a atividade de soldagem. Tendo em vista o substancial efeito na atividade de soldagem, é sempre bom registrar não só a corrente e a tensão, mas também a velocidade de alimentação do arame. Figura 19: Influência da distância entre o bico de contato e a peça 22 Inclinação da Pistola de Soldagem A inclinação da pistola de soldagem durante a execução dos cordões tem, em nível de forma e penetração do cordão, um efeito mais marcante do que algumas variações em parâmetros como velocidade e tensão de soldagem. Na soldagem à esquerda, aponta-se o cordão para o metal de base frio, causando com isto cordões mais largos, achatados e de menor penetração. Já quando se solda no sentido oposto (à direita), apontando-se para a poça de fusão os cordões são mais estreitos, o reforço é mais convexo, o arco é mais estável e a penetração é máxima. Figura 20: Sentido de Soldagem Sentido Positivo: Nesse sentido de soldagem, ocasiona uma penetração profunda e cordão estreito. Sentido Negativo: A configuração do cordão de solda nesse sentido o cordão é de baixa penetração e largo. • Sentido Neutro: A configuração do cordão de solda nesse sentido é de média penetração como também a largura do mesmo. Diâmetro do Eletrodo Cada eletrodo de uma dada concepção e natureza tem uma faixa de corrente utilizável de trabalho. Esta faixa é naturalmente delineada por efeitos indesejáveis, tais como ausência de molhabilidade em valores muito baixos de correntes, e salpicos e porosidades no caso de valores muito elevados Tanto a taxa de fusão de um eletrodo, como sua penetração, são entre outras coisas função da densidade de corrente. Assim, em igualdade de corrente, um eletrodo mais fino penetrará mais e depositará mais rapidamente do que um eletrodo de maior diâmetro. Deve-se lembrar, porém, que esta aparente vantagem acabará saindo mais caro uma vez que, devido ao processo produtivo, em igualdade de peso, o arame de menor diâmetro é sempre mais caro. Módulo 5: Transferência do Metal (Arame) de Adição Características da Transferência Na soldagem com eletrodos consumíveis, o metal fundido na ponta do arame tem que ser transferido para a poça de fusão. O modo como esta transferência ocorre, é muito importante na soldagem MIG MAG, pois afeta muitas características do processo, como por exemplo: a quantidade de gases (principalmente Hidrogênio, Nitrogênio e Oxigênio) absorvido pelo metal fundido, a estabilidade do arco, a aplicabilidade do processo em determinadas posições de soldagem e o nível de respingos gerados. Os principais fatores que influenciam no modo de transferência são: 23 • Intensidade e tipo de corrente; • Tensão do arco elétrico; • Densidade da corrente; • Natureza do arame-eletrodo; • Extensão livre do eletrodo; • Gás de proteção; • Características da fonte de energia De uma forma simplificada, pode-se considerar que existem quatro modos distintos de transferência. Estes modos são apresentados à seguir: Transferência Globular Em CC+ a transferência globular toma lugar com níveis baixos de corrente, independente do tipo de gás de proteção. Com CO2 este tipo de transferência ocorre com alta intensidade de corrente utilizável. Este tipo de transferência é caracterizado pela formação de gotas maiores do que o diâmetro do eletrodo. A transferência globular e axialmente dirigida pode ser obtida em uma atmosfera gasosa substancialmenteinerte (teores de CO2 menores que 5%). O comprimento do arco deve ser longo bastante para garantir o destacamento da gota antes que mesma atinja a poça de fusão (curto-circuito). Entretanto, a solda resultante não é considerada de boa qualidade por típicas faltas de fusão, insuficiente penetração e reforço excessivo. Quando sob um gás ativo (CO2), a transferência em tensões elevadas é tipicamente globular, não axial. Isto é devido o aparecimento de uma força contraria (jato catódico) ao destacamento da gota. A gota cresce de uma forma desordenada, oscilando na ponta do arame, levando consigo o arco elétrico. A gota é finalmente destacada, quer por excesso de peso (forças gravitacionais) ou por curto circuito com a peça (efeito Pinch). Figura 21: Transferência Globular Transferência por Spray Com uma proteção gasosa de pelo menos 80% de Argônio ou Hélio, a transferência do metal de adição muda de globular para spray (ou aerosol) a partir de um determinado nível de corrente conhecido como corrente de transição para um dado diâmetro de eletrodo. Na transferência spray pequenas gotas são arrancadas do arame-eletrodo e ejectadas em direção ao metal de base. A redução do tamanho da gota é acompanhado de um aumento na taxa de destacamento dos mesmos. Sob proteção de CO2 não há transição de globular para spray. Com o aumento da corrente, as gotas diminuem de tamanho, mas não são axialmente dirigidas. Com isto a quantidade de salpicos será muito grande. Isto pode ser minimizado com a utilização de um arco muito curto. Em metais ferrosos, a transferência por spray é limitada a posição plana, devido a grande quantidade de material transferido e a fluidez da poça de fusão. Também devido a grande penetração, 24 nestes mesmos materiais não é o tipo de transferência adequado para chapas finas. Em metais não ferrosos, pode ser utilizada com maior liberdade. Figura 22: Transferência Por Spray Transferência por Curto-circuito A soldagem por curto circuito é a característica mais importante de utilização das misturas de gases ativas (CO2 puro ou misturas com teor deste gás superior a 25%). Com esta proteção gasosa em baixos níveis de corrente e tensão, os glóbulos crescem algumas vezes o diâmetro do eletrodo até que tocam na poça de fusão. Quando ocorre o curto, a gota na extremidade saliente do arame se estrangula por capilaridade ocasionando alta densidade de corrente que irá destacar, finalmente, a gota dando origem a novo arco. O eletrodo curto circuito a poça de fusão numa taxa de 20 a 200 vezes por segundo. Este tipo de transferência produz uma poça de fusão pequena e de rápido resfriamento, sendo por isto adequada para chapas finas, soldagem fora de posição e passes de raiz. Por outro lado, como o calor transferido para a poça de fusão é menor, ocorrerão menores problemas de distorções. Nesta transferência alguns problemas de salpicos poderão ocorrer, porém podem ser eficientemente controlados por modificações de indutância que são normalmente colocadas em série com o circuito de soldagem, diminuindo assim a velocidade de estabelecimento do pico de corrente de curto circuito. Figura 23: Transferência Por Curto – Cirtcuito 25 Transferência Controlada (Corrente Contínua Pulsada) Sob esta denominação estão agrupados outros modos de transferência que podem ser obtidos pela introdução de perturbações controladas na corrente de soldagem e/ou na alimentação do arame. Estas perturbações tem como objetivo obter uma transferência controlada de metal de adição com as características desejáveis da transferência por spray, mas a níveis de corrente média bem mais baixos, de forma a permitir sua utilização na soldagem de chapas finas ou fora da posição plana. A transferência controlada mais usada é a pulsada, que é um tipo de transferência mais estável e uniforme obtido pela pulsação da corrente de soldagem em dois patamares, um inferior a corrente de transição e outro superior a esta, de modo que durante o período de tempo que a corrente é baixa, uma gota se forma e cresce na ponta do arame e é transferida quando o valor da corrente é elevado. Para se obter este modo de transferência deve-se utilizar fontes de energia especiais, capazes de fornecer corrente pulsada, com parâmetros de pulso controláveis. Um problema acarretado pela adoção deste tipo de transferência é a introdução de quatro novas variáveis no processo de soldagem MIG MAG (tempo de pico, corrente de pico, tempo de pulso e corrente de pulso). Isto dificultará um pouco mais a seleção e otimização dos parâmetros de soldagem. Corrente Contínua Pulsada A corrente contínua pulsada envolve a variação repetitiva da corrente do arco entre um valor mínimo (“background”) e um valor máximo, controlando-se o tempo do pulso num valor máximo e num valor mínimo, nível de corrente máximo e nível de corrente mínimo. A forma da onda da corrente gerada por esta fonte de soldagem é de onda retangular, que pulsa ciclicamente entre dois valores denominados corrente de pulso e corrente de base em intervalo de tempo denominado tempo de pulso e tempo de base. A corrente pulsada possibilita o aquecimento e a formação de uma poça fundida durante o tempo de pulso de corrente elevada e o resfriamento e solidificação durante o tempo de base de corrente reduzida ou baixa, ou corrente de base no qual a amplitude da corrente é necessária apenas para manter o arco estável. Figura 24: Gráfico de tempo / corrente para fonte pulsada. A principal vantagem da corrente pulsada é permitir uma combinação da força do arco com boa penetração e fusão do metal de base no momento do tempo de pulso alto onde a corrente é elevada, enquanto mantém a área de soldagem relativamente fria (menos quente) no ciclo seguinte que é o momento do tempo do pulso de base onde a corrente é uma corrente de base mantida apenas para manter a estabilidade do arco. Assim, é possível obter maiores penetrações do que em corrente contínua constante e trabalhar com materiais mais sensíveis à aposição de calor com minimização das distorções, ou seja, trabalhar com materiais que não suportam uma corrente elevada que provocará deformações em sua estrutura, como flambagem, empenos, etc. Na corrente pulsada trabalharemos com dois tempos de 26 pulsos de corrente; no tempo de pulso alto o valor de corrente é o valor fixado na máquina de solda para efetuar a soldagem. Neste tempo temos um grande aporte térmico no metal de base com grande penetração, em seguida temos o tempo de pulso de corrente de base onde a corrente cai num a um nível percentual estabelecido na máquina de soldagem. A soldagem com corrente contínua pulsada é essencial para soldagens fora de posição, principalmente a posição de sobre-cabeça que evita o escorrimento indesejável da solda garantindo um cordão de solda mais limpo de boa qualidade e mais garantida. Por esses motivos, o processo também é particularmente útil na soldagem de materiais muito finos. Apesar de muito utilizada nos processos automatizados, a corrente pulsada oferece vantagens também para a soldagem manual. Os soldadores mais inexperientes podem aumentar a sua habilidade através da contagem dos pulsos para controlar a velocidade da tocha e do metal de adição. Para os soldadores mais experientes, permite a soldagem de materiais mais finos e ligas não similares com maior facilidade. A corrente pulsada pode ser aplicada ainda com uma alta freqüência, de aproximadamente 20 Hz, que permite uma maior pressão de arco. Este aumento significa um arco mais firme, com particularmente úteis em máquinas de precisão, onde características excepcionais de direção e estabilidade são requeridas. Entretanto, além de caros, estes equipamentos podem ser bastante incômodos se estiverem em uma freqüência dentro da faixa de freqüência audível. Módulo 6: Material de Adição (Arame de Solda) e Metal de Base Consumíveis Os principaisconsumíveis utilizados na soldagem MIG MAG, são o arame-eletrodo e os gases de proteção. Os arames para soldagem são constituídos de metais ou ligas metálicas que possuem composição química, dureza, condições superficiais e dimensões bem controladas. Arames de má qualidade em termos destas propriedades citadas podem produzir falhas de alimentação, instabilidade do arco e descontinuidades no cordão de solda. Arames de aço Carbono geralmente recebem uma camada superficial; de cobre com o objetivo de melhorar seu acabamento superficial e seu contato elétrico com o bico de Cobre. Os arames de aço usados com proteção de CO2 contém maiores teores de Silício e Manganês em sua composição, devido a sua ação desoxidante. A seleção do arame a ser utilizado em uma dada operação, é feita em termos da composição química do metal de base, do gás de proteção a ser usado e da composição química e propriedades mecânicas desejadas para a solda. A tabela relaciona as especificações AWS de arames para soldagem MIG MAG. Tabela de Especificações AWS de Materiais de Adição Para MIG / MAG Especificação Materiais AWS – A5.10 Alumínio e Suas Ligas AWS – A5.7 Cobre e Suas Ligas AWS – A5.9 Aço Inoxidável e Aços com Alto Teor de Cromo AWS – A5.14 Níquel e Suas Ligas AWS – A5.16 Titânio e Suas Ligas AWS – A5.18 Aço Carbono e Baixa Liga AWS – A5.19 Magnésio e Suas Ligas A interpretação da especificação para arames utilizados na soldagem de aços ao Carbono é apresentada na figura a seguir. 27 Efetuando a Leitura da Especificação A Letra “E” significa eletrodo e a letra “R” significa arame ou vareta. As três letras (X) significa um conjunto de números que designa a resistência a tração mínima do metal depositado x 10000 psi. As duas letras (Z) indicam a classe de composição química do arame, e por fim a letra (Y) que indica o tipo de arame utilizado no processo por meio de letras. A letra (Y) então será substituído na especificação pelas letras “X” para arme sólido, “C” para arame para revestimento duro, “S” arame convencional e “T” para arame tubular. Então temos: para arames de especificação ER 70S-2; ER – eletrodo ou arame 070 – (XXX) resistência a tração mínima x 1000, ou seja, para o valor 070 a tração mínima é 70 x 1000 psi = 70.000 psi de resistência mínima a tração. S – que substitui o (Y) arame convencional. Tabela - Análise Química de Arames Conforme AWS Classificação C Mn Si P S ER 70S – 2 0,07 0,90 a 1,40 0,40 a 0,70 0,025 0,035 ER 70S – 3 0,06 a 0,15 0,90 a 1,40 0,45 a 0,70 0,025 0,035 ER 70S – 4 0,07 a 0,15 1,00 a 1,50 0,65 a 0,85 0,025 0,035 ER 70S – 5 0,07 a 0,19 0,90 a 1,40 0,30 a 0,60 0,025 0,035 ER 70S – 6 0,07 a 0,15 1,40 a 1,85 0,80 a 1,15 0,025 0,035 ER 70S – 7 0,07 a 0,15 1,50 a 2,00 0,50 a 0,80 0,025 0,35 Arames Um dos mais importantes fatores a considerar na soldagem MIG é a seleção correta do arame de solda. Esse arame, em combinação com o gás de proteção, produzirá o depósito químico que determina as 28 propriedades físicas e mecânicas da solda. Basicamente existem cinco fatores principais que influenciam a escolha do arame para a soldagem MIG/MAG: • A composição química do metal de base; • As propriedades mecânicas do metal de base; • O gás de proteção empregado; • O tipo de serviço ou os requisitos da especificação aplicável; • O tipo de projeto de junta. Entretanto, a grande experiência na soldagem industrial levou a American Welding Society — AWS — a simplificar a seleção. Foram desenvolvidos e fabricados arames que produzem os melhores resultados com materiais de base específicos. Embora não exista uma especificação aplicável à indústria em geral, a maioria dos arames está em conformidade com os padrões da AWS. Materiais Ferrosos Antes de abordar os arames específicos para a soldagem MIG/MAG de materiais ferrosos, existem similaridades básicas que todo o arame ferroso compartilha nos elementos de liga adicionados ao ferro. Na soldagem MIG/MAG de aços carbono a função primária das adições de elementos de liga é controlar a desoxidação da poça de fusão e ajudar a determinar as propriedades mecânicas da solda. Desoxidação é a combinação de um elemento com o oxigênio da poça de fusão, resultando numa escória ou num filme vítreo sobre a superfície do cordão de solda. A remoção do oxigênio da poça de fusão elimina a principal causa de porosidade no metal de solda. Silício (Si) É o elemento mais comum empregado como desoxidante em arames usados na soldagem MIG/MAG. Geralmente os arames contêm de 0,40% a 1,00% de silício, dependendo da aplicação. Nessa faixa percentual o silício apresenta uma capacidade de desoxidação muito boa. Quantidades maiores de silício aumentarão a resistência mecânica da solda com pequena redução na ductilidade e na tenacidade. No entanto, acima de 1,0-1,2% de silício o metal de solda pode tornar-se sensível à fissuração. Manganês (Mn) É também comumente utilizado como desoxidante e para aumentar a resistência mecânica. O manganês está presente com 1,00% a 2,00% dos arames de aço doce. Teores maiores de manganês aumentam a resistência do metal de solda com uma influência maior que o silício. O manganês também reduz a sensibilidade à fissuração a quente do metal de solda. Alumínio (Al), Titânio (Ti) e Zircônio (Zr) Esses elementos são desoxidantes poderosos. São feitas algumas vezes adições muito pequenas desses elementos, usualmente não mais que 0,20% como teor total dos três elementos. Nessa faixa é obtido algum aumento na resistência mecânica. Carbono (C) O carbono é o elemento que apresenta a maior influência nas propriedades mecânicas e micro- estruturais. Na fabricação de arames de aço para a soldagem MIG/MAG o teor de carbono dos arames é geralmente mantido de 0,05% a 0,12%. Essa faixa é suficiente para proporcionar a resistência necessária ao metal de solda sem afetar consideravelmente a ductilidade, a tenacidade e a porosidade. Maiores teores de carbono no arame e no metal de base têm o efeito de gerar porosidade, particularmente durante a 29 soldagem com o gás de proteção CO2. Quando o teor de carbono do arame e/ou da peça ultrapassar 0,12% o metal de solda perderá carbono na forma de CO. Esse fenômeno pode causar porosidade, porém desoxidantes adicionais auxiliam a superá-lo. Outros Níquel, cromo e molibdênio são freqüentemente adicionados para melhorar as propriedades mecânicas e/ou a resistência à corrosão. Em pequenas quantidades eles podem ser adicionados aos arames de aço carbono para melhorar a resistência e a tenacidade do depósito. São adicionados em maiores quantidades nos arames de aço inoxidável. Geralmente, quando a soldagem é realizada com argônio de 1 a 3% de oxigênio ou com misturas de argônio contendo baixos teores de dióxido de carbono, a composição química do metal de solda não diferirá muito da composição química do arame. No entanto, quando o dióxido de carbono é usado como gás de proteção, podem ser esperadas reduções nos teores de silício, manganês e outros elementos desoxidantes. Os teores de níquel, cromo, molibdênio e carbono permanecerão constantes. Arames com teor de carbono muito baixo (0,04 a 0,06%) produzirão, com o dióxido de carbono como gás de proteção, metais de solda com maior teor de carbono. Arames de Aço Inoxidável Na escolha do arame adequado para a soldagem de aços inoxidáveis existem geralmente alguns aspectos a serem considerados: • Os gases de proteção são normalmente limitados a Ar + 1% O2 para a soldagem em aerossol e 90% He + 7,5% Ar + 2,5% CO2 para curto-circuito. Todos os arames podem ser empregados com qualquer gás; • Os arames são, na maioria das vezes, escolhidos para combinar com a composição química do metal de base; • Os níveis de desoxidantes são de primordial importância. Materiais Não Ferrosos O Alumínio e Suas Ligas Os principais elementos empregados para fabricar aramesde alumínio para soldagem são o magnésio, manganês, zinco, silício e cobre. A principal razão para adicionar esses elementos é aumentar a resistência mecânica do alumínio puro. Entretanto, a resistência à corrosão e a soldabilidade também merece atenção. Cada arame contém adições de diversos elementos de liga para melhorar as propriedades da solda, e é desenvolvido para soldar um dado tipo de alumínio. Os arames mais populares são as ligas AWS ER5356 — com adição de magnésio — e a liga AWS ER4043 — com adição de silício. O Cobre e Suas Ligas A maioria dos arames de cobre contém elementos de liga. Embora esses elementos geralmente reduzam a condutividade do cobre puro, eles são necessários para aumentar a resistência mecânica, desoxidar o metal de solda e combinar com a composição química do metal de base. A seleção de um arame de cobre adequado depende unicamente da composição química do metal de base visto que os gases utilizados para a soldagem do cobre se resume apenas no argônio (Ar) e no hélio (He) e em nenhum outro mais. Na soldagem do cobre apenas os gases inertes são recomendados. As aplicações dos diversos arames de cobre e suas ligas são as seguintes: 30 • ERCu – por causa do baixo teor de elementos de liga. Os arames ERCu são restritos à soldagem do cobre puro. O cobre desoxidado e livre do oxigênio pode ser soldado sem defeitos internos e com boa resistência. Entretanto, o cobre eletrolítico não deve ser soldado com o arame ERCu se houver requisitos de qualidade para a solda. • ERCuSi-A – esse arame é principalmente utilizado para soldar ligas de cobre-silício, visto que sua composição química combina melhor. Além disso, pode ser empregado para soldar ligas de cobre-zinco. Graças ao alto teor de silício e à resultante desoxidação da poça de fusão, o cobre eletrolítico pode ser adequadamente soldado. Nesse caso, a integridade e as propriedades mecânicas serão superiores às das soldas feitas com arames ERCu. Os arames ERCuSi também apresentam um desempenho similar ao dos arames de aço doce com respeito à estabilidade do arco e à fluidez da poça de fusão. Assim, a Soldagem de chapas de aço carbono e de aço galvanizado pode ser realizadas com sucesso. • ERCuSn-A – os arames com essa classificação são principalmente utilizados na soldagem de bronzes fosforosos, porém podem ser empregados na soldagem do ferro fundido e do aço doce. Mais uma vez, graças à capacidade de desoxidação do fósforo, eles podem ser usados na soldagem do cobre eletrolítico. Entretanto, os arames ERCuSnA não proporcionam uma poça de fusão fluida, de modo que pode ser necessário um pré-aquecimento. Ligas de cobre-zinco também podem ser soldadas. • ERCuSn-C – esse arame é empregado no lugar do arame ERCuSn-A quando são necessários maiores dureza, resistência mecânica e tensão limite de escoamento. Para alcançar uma boa ductilidade é necessário um tratamento térmico pós-soldagem. Em ligas de cobrezinco será alcançada uma melhor harmonia de cores entre o metal de base e o metal de solda com o arame ERCuSn-C. • ERCuA1-A2 – os arames ERCuA1-A2 são extremamente úteis porque podem ser utilizados para soldar uma variedade de ligas de cobre e metais ferrosos. Graças ao teor mais elevado de alumínio e às adições de ferro, a solda resultante será mais forte e mais dura do que as soldas feitas com o arame ERCuA1-A1. Os materiais soldados com esse arame são bronzes ao alumínio de composição química similar às ligas 612, 613 e 618. Também podem ser soldados latões amarelos, ligas de cobre-zinco de alta resistência, silício, bronze, aço carbono e revestimento de cobre ou ligas de cobre em aço. Fundidos com alto teor de alumínio como as ligas 952 e 958 são também soldadas com esse arame, que também pode ser empregado em revestimentos resistentes à corrosão e ao desgaste. Metal Base Os materiais se compõe de átomos que se diferem entre si conforme o elemento químico que lhe dá origem. Existem por exemplo os átomos de ferro, alumínio, cobre, níquel, carbono, hidrogênio, cromo, etc. Os metais são elementos químicos eletropositivos, bons condutores de eletricidade. Os metais podem ser misturados com outros elementos. Temos então, as ligas, que com diferentes composições, permitem uma enorme variação em suas propriedades. Geralmente prefere-se as ligas metálicas em vez do metal puro, já que, com adição dos elementos de liga, pode-se melhorar várias propriedades mecânicas. Os metais ou as ligas metálicas possuem algumas propriedades ou características importantes que se definem em função de sua composição. São elas: Soldabilidade – é a facilidade que um metal ou liga metálica tem de se unir por meio da soldagem. Tenacidade – é a propriedade de um metal que permite suportar esforço considerável, aplicado lenta ou subitamente, de modo continuado ou intermitente e deformando-se antes de trincar ou romper. Para que um metal de base tenha uma boa soldabilidade é necessário que este apresente uma boa tenacidade. Ductilidade – um metal de base é considerado dúctil quando pode se deformar permanentemente sem trincar ou romper. Fragilidade – são aqueles metais que se rompem sem que ocorra nenhuma deformação. A fragilidade é uma propriedade contrária a ductilidade. 31 Elasticidade – é a capacidade que o metal tem de retornar a sua forma original depois de cessada a força que lhe levava a deformação. Resistência Mecânica – é a capacidade que o metal tem de resistir ou de se opor a sua destruição sob ação de forças externas. Dureza – é a propriedade de um metal para resistir a penetração. Do ponto de vista metalúrgico a dureza está muito relacionada a resistência mecânica. Resistência a Corrosão – é a capacidade que o metal tem de resistir ao ataque químico lento e gradual de outros elementos químicos geralmente do meio ambiente. Soldabilidade dos Aços Carbono Comuns O que determina a soldabilidade do aço é o teor de carbono. Os aços carbonos comuns e os aços de baixas ligas apresentam boa soldabilidade até uma faixa de 0,22 % de teor de carbono em sua composição. O valor da dureza do aço depende do teor de carbono em sua composição. Durante a soldagem o aço pode mudar o valor de dureza em virtude da velocidade de aquecimento e resfriamento da peça. Aumentando o teor de carbono, aumenta-se a dureza do aço. O resfriamento muito rápido da peça soldada ocasiona trinca na solda, portanto deve deixar o metal soldado resfriando naturalmente. Não se deve forçar o resfriamento do mesmo. O aquecimento rápido do aço também provoca trinca na solda, este pode ocorrer no momento de abertura do arco elétrico. Figura 25: Área com possível tendência a valores mais elevados de dureza em virtude do calor gerado na abertura do arco. Vimos que com o aumento de teor de carbono no aço, aumentamos à dureza e a sensibilidade a ocorrência de trincas e também ocorre a diminuição do ângulo de dobramento do aço, ou seja, fica mais difícil de envergá-lo (elasticidade). Obs1: A soldabilidade do aço diminui com o aumento do teor de carbono, diminuindo também o seu alongamento e aumentando a sua capacidade de tempera. Obs2: Podemos afirmar que, quanto maior a velocidade de resfriamento e quanto maior for o teor de carbono e de outros elementos de liga mais dura e frágil será a microestrutura do aço. Tipos de Aços Os aços são formados por uma mistura de ferro e carbono contendo outros elementos em sua composição (aços carbono de baixo, médio e alto teor de carbono) e ainda elementos de liga intencionalmente adicionado para lhes conferir propriedades especiais tais como os aços de baixa liga com a soma dos teores de liga inferior a 5%, aços de média liga com a somas dos teores de liga entre 5 e 10 %, e aços de alta liga com mais de 10% de elementos de liga em sua composição. Aços não Ligados ou Aço Carbono – são compostos por mistura de ferro e carbono com pequenas quantidades de silício, manganês, enxofre e fósforo.
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