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9º Eng. Produção Processos de Fabricação IV Soldagem oxigás Prof. Rodrigo Andrade de Souza Soldagem oxigás – Definição Conjunto de processos de soldagem por fusão nos quais o aquecimento é produzido pela combustão de um gás. Soldagem oxigás – Definição Soldagem oxigás – Fundamentos • Soldagem a gás é todo processo que utiliza um gás combustível combinado com oxigênio para efetuar a união de metais. • A fonte de calor da chama é menos potente que o arco elétrico, exigindo um tempo maior sobre a peça, permanecendo por mais tempo em altas temperaturas. Soldagem oxigás – Fundamentos • A soldagem pode ser realizada com ou sem pressão, e com ou sem metal de adição. • A proteção do metal fundido é proporcionada pelos gases resultantes da queima em uma chama corretamente ajustada Soldagem oxigás – Fusão • As superfícies a serem soldadas são aquecidas pela chama até a fusão das bordas, formando uma poça de fusão, que estabelece a interação entre as duas peças. • Conforme a espessura ou as condições de soldagem do material base há a necessidade de adição ao processo de mais material na forma de varetas. Soldagem oxigás – Brasagem • Nesse processo, há sempre a adição de metal não ferroso, que se funde na região se soldagem, que estará aquecida a uma temperatura conveniente. • Assim, a união é feita, aquecendo-se o material base, sem fundi-lo, até temperaturas correspondentes à fluidez do material de adição. Solda por brasagem https://www.youtube.com/watch?v=QIzHN07phdo https://www.youtube.com/watch?v=QIzHN07phdo Oxi-corte Trata-se de um processo de combustão. Quando uma chapa de aço é cortada, o Ferro presente na sua composição reage com oxigênio produzindo óxido de Ferro, que serão removidos da área de reação pelo sopro da chama. Solda Oxi-acetileno • Dependendo do metal a ser soldado, pode ser necessário a utilização de um fluxo que promove a remoção e a dissolução dos óxidos e impurezas superficiais. • O fluxo normalmente levado até a região da soldagem com auxilio do arame do material de adição. Solda Oxi-acetileno • A soldagem oxi-acetilênica utiliza um equipamento simples e de baixo custo e pode ser usada para a soldagem de diversos tipos de metais. • O mesmo equipamento, pode ser utilizado com diversos maçaricos e “bicos” permitindo executar cortes, brasagem e tratamento térmico de pequenas peças Solda Oxi-acetileno Solda Oxi-acetileno • O equipamento necessário pra este processo varia de acordo com o tipo de combustível usado. O equipamento básico consiste de: cilindros de gás combustível e de oxigênio, reguladores para cada mangueira e de maçarico de soldagem. • O maçarico desempenha a função de misturador do gás combustível com o oxigênio para prover o tipo de chama adequado para a soldagem. Solda Oxi-acetileno Solda Oxi-acetileno - Equipamentos Cilindro com gases • Oxigênio: é acondicionado em cilindros metálicos de alta pressão (200 bar), pintados na cor preta (para uso industrial). •Acetileno: é um gás instável, vem dissolvido em acetona e acondicionado em cilindros metálicos pintados na cor vermelha, cheios de uma massa porosa. A pressão dos cilindros é em torno de 15 bar. Solda Oxi-acetileno - Equipamentos Reguladores de gás • Função principal: controle da pressão do gás. • Reduzem a alta pressão do cilindro para a pressão de trabalho do maçarico, mantendo-a constante durante toda operação Pressão de saída: Oxigênio: máx. 1,5 bar Acetileno: entre 2 e 4 bar Solda Oxi-acetileno - Equipamentos Válvulas de retenção ou Anti-retrocesso • Função: evitar o retorno de gás ou refluxo da chama nas linhas de oxigênio e acetileno. • Isso ocorre quando a velocidade da chama é maior que a velocidade do fluxo de gás. Neste caso a chama pode atravessar a câmara de mistura em sentido contrário e avançar pela mangueira Solda Oxi-acetileno - Equipamentos Mangueiras • Verde: Oxigênio, com conexões de rosca direita (sentido horário). • Vermelha: Acetileno, com conexões de rosca esquerda (sentido anti-horário). Solda Oxi-acetileno - Equipamentos Maçarico de solda • Corpo do maçarico; • Conexões das mangueiras; • Dois tubos para passagem de gases; • Válvula de controle de vazão; • Câmara de mistura; • Bicos (caneta) Solda Oxi-acetileno - Equipamentos Maçarico de solda Maçaricos de corte possuem dois fluxos de oxigênio: • Um dos fluxos do oxigênio é controlado por uma válvula, semelhante à de acetileno e, em conjunto com o fluxo de acetileno, compõe a mistura que forma a chama. • O outro, acionado por um gatilho separado, acrescenta mais oxigênio a mistura, para formar uma chama altamente oxidante, que vai efetuar o corte. Solda Oxi-acetileno - Equipamentos Maçarico de solda • Misturador (média pressão); • Injetor (baixa pressão); • Com mistura no bico. Solda Oxi-acetileno - Equipamentos Maçarico de solda Misturador (média pressão) São maçaricos destinados a utilizar o oxigênio e o acetileno sob a mesma pressão. Trabalham com pressões idênticas de oxigênio e acetileno, independente de extensão em uso. Solda Oxi-acetileno - Equipamentos Solda Oxi-acetileno - Equipamentos Maçarico de solda Injetor (baixa pressão) São maçaricos que funcionam com oxigênio a qualquer pressão, pois está provido de um dispositivo que utiliza a força do oxigênio sob pressão para aspirar o acetileno. Solda Oxi-acetileno - Equipamentos Solda Oxi-acetileno - Equipamentos Maçarico de solda Com mistura no bico A mistura é feita no bico através de vários injetores que proporcionam excelente resistência ao retrocesso. Solda Oxi-acetileno - Equipamentos Solda Oxi-acetileno - Gases Oxigênio É um gás incolor, inodoro, insípido e ligeiramente mais pesado que o ar. Se liquefaz a uma temperatura de -182,9ºC, formando um liquido claro e azulado. 1L O2=1,14Kg. Solda Oxi-acetileno - Gases Oxigênio Oxigênio comercial é produzido de duas formas: • Por eletrólise da água; • Pela liquefação do ar atmosférico. O principio básico do processo de liquefação é que os gases vaporizam a diferentes temperaturas. Então, neste processo, o ar é filtrado, comprimindo e resfriando até -194ºC, assim, todos os componentes do ar são condensados. Solda Oxi-acetileno - Gases Oxigênio Depois de liquefeito, faz-se uma destilação fracionada. O nitrogênio e o argônio vaporizam a temperaturas mais altas, deixando o oxigênio quase puro. É armazenado sob alta pressão, podendo atingir até 200Kgf/cm². Solda Oxi-acetileno - Gases Solda Oxi-acetileno - Gases Acetileno É um gás incolor com odor “picante” característico. Ele é mais leve que o ar e se dissolve facilmente em líquidos Muito instável, com chance de explosão ao ser comprimido a pressões entre 15 a 20 bar. Solda Oxi-acetileno - Gases Acetileno Devido à sua instabilidade a pressões elevadas, o acetileno é armazenado em cilindros dissolvido em acetona. Para cada aumento de 1 atm de pressão, dissolve um volume de acetileno 25 vezes maior que o seu. O cilindro é cheio até uma pressão em torno de 17,5 kgf/cm². Solda Oxi-acetileno - Gases Acetileno – Cuidados • A sua pressão interna cai rapidamente dando a impressão de que o cilindro está vazio. • Nunca deve-se deitar o cilindro, pois a acetona poderá sair em grande quantidade misturada com o acetileno. • A pressão de saída de acetileno não deve exceder 1,5 kgf/cm² Solda Oxi-acetileno - Gases Outros gases Gás combustível Temperatura de combustão Com Oxigênio Com Ar Acetileno – C2H2 3480 ºC 2650 ºC Hidrogênio – H2 2980 ºC 2200 ºC Propano – C3H8 2925 ºC 2090 ºC Butano – C4H10 2980 ºC 2150 ºC Gás Natural – CH4 e H2 2775 ºC 2090 ºC Solda oxi-acetileno – Chama A reação química da chama oxi- acetilênica pode ser ajustada relação entre a mistura de oxigênio e acetileno, modificando assim as características da chama: Solda Oxi-acetileno - Gases Relação de consumo Tipo de chama Características Aplicaçãoa=1 Neutra Penacho longo. Dardo branco, brilhante e arredondado. Soldagem em aços; Cobre e suas ligas (exceto latão); Níquel e suas ligas. a<1 Redutora Penacho esverdeado. Véu branco circundando o dardo. Dardos brancos, brilhantes e arredondados. Chama menos quente Revestimentos duros; Ferro fundido; Alumínio; Chumbo. a>1 Oxidante Penacho azulado ou avermelhado, mais curto e turbulento. Dardo branco, brilhante, pequeno e pontiagudo. Chama mais quente. Ruído característico. Aços galvanizados; Latão; Bronze. Solda oxi-acetileno – Metais de adição Os materiais do processo oxi-acetilênico são varetas de metálicas constituídas de prata, bronze, latão, alumínio ou foscoper (liga CuP). Além dessas também varetas de aço carbono acobreado, em algumas aplicações o material de adição e utilizado na forma de anéis ou lâminas. Solda oxi-acetileno – Descontinuidades • Falta de fusão – utilização de chama oxidante ou manipulação inadequada; • Inclusões de escória – utilização de chama oxidante ou manipulação inadequada do metal de adição; • Porosidade – técnica de soldagem imperfeita; • Mordedura e sobreposição – manipulação inadequada; • Trincas – fissuração a quente, o aquecimento e resfriamento lentos permite a difusão do hidrogênio e descartam a fissuração a frio ou pelo hidrogênio. Solda oxi-acetileno – Observações • As mangueiras, de acetileno e de oxigênio, devem ser purgadas, nesta ordem, antes de acender o maçarico. • O maçarico deve ser aceso inicialmente com o fluxo de acetileno somente, e depois aberto o fluxo de oxigênio. • Nunca deve ser utilizado óleo ou graxa nas roscas e nos reguladores, bicos, maçaricos, ou qualquer outro equipamento que entre em contato com o oxigênio. Solda oxi-acetileno – Observações • O oxigênio nunca deve ser utilizado como ar comprimido, para a limpeza, por exemplo. • A área de trabalho deve ser mantida livre de qualquer produto combustível. Oxi-corte • No corte, o material a ser cortado é aquecido até a temperatura de ignição, no caso de aço, entre 700ºC e 900ºC, quando toma a coloração avermelhada, mas ainda não atingiu a temperatura de fusão. • Nesse ponto, o jato de oxigênio puro é acionado diretamente sobre a área pré-aquecida, o que desencadeia uma reação química exotérmica entre o oxigênio e o metal aquecido, formando óxido de ferro, que é deslocado pela força do jato dos gases e abrindo espaço para a penetração da cama produzindo o corte no material. Oxi-corte Processo de oxi-corte https://www.youtube.com/watch?v=ktZmnAPTW04 https://www.youtube.com/watch?v=ktZmnAPTW04 https://www.youtube.com/watch?v=ktZmnAPTW04 https://www.youtube.com/watch?v=ktZmnAPTW04 Oxi-corte Segurança Solda oxi-acetileno – Manejo • Usar Equipamentos de Proteção Individual (óculos de proteção, luvas, coletes de couro, equipamentos de proteção respiratória, dentre outros); • Nunca trabalhar com pressão superior à 1,5 kgfcm²; • Nunca abrir a válvula com mais de ¼ de volta, pois em caso de emergência pode-se fechar mais rápido o cilindro; • Nunca esgotar o cilindro a menos de 2 kgf/cm² de pressão; • Soltar o diafragma do regulador antes da abertura; Solda oxi-acetileno – Manejo • Cuidar para não derrubá-lo, pois a queda do cilindro de acetileno pode acarretar uma explosão. Mesmo depois das chamas serem extintas, o cilindro deve ser mantido por 24 horas dentro de um recipiente com água para evitar uma nova reação química e mais explosões; • Faça sempre manutenção preventiva; • Nunca use tubulação de cobre para acetileno, use aço inox; • Nunca use acetileno a pressões maiores que 103,5 kPa (15 psi); Solda oxi-acetileno – Manejo Condições de armazenamento • Armazene e use com ventilação adequada; • Assegure-se de que os cilindros estejam fora de risco de queda ou da possibilidade de roubo; • Identifique a área de armazenamento e uso com placas “NÃO FUME” ou “NÃO ABRA CHAMAS”; • Não devem existir fontes de ignição no local; • Armazene separadamente os cilindros cheios dos vazios