Técnicas Conexas e Soldagem PROCESSOS CONVENCIONAIS

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TÉCNICAS SOLDAGEM PROCESSOS DE SOLDAGEM CONVENCIONAIS Autor (a) : Dra. Sarah Silveira Mendes Revisor: Msc. Jean Carlos Rodrigues Tempo de leitura do conteúdo estimado em 1 hora e 10 minutos.Introdução Olá, estudante! Vamos, agora, aprofundar ainda mais o nosso conhecimento sobre os processos de soldagem! É com grande prazer que lhe apresentamos este material, que o ajudará a conhecer os processos de soldagem convencionais. Serão abordadas algumas características dos processos de soldagem a arco, como sua divisão mais comum, os eletrodos, as fontes de soldagem e o fluxo utilizado. Em seguida, iremos conhecer mais sobre os processos de soldagem com eletrodo revestido, soldagem com arame tubular, soldagens MIG e MAG (soldagem a arco e a gás), soldagem a arco submerso, soldagem com oxigás, soldagem TIG, soldagem por resistência e soldagem por eletroescória. Bons estudos!Processos de Soldagem Convencionais Você já estudou sobre os processos de soldagem convencionais? Vamos lá! Segundo Groover (2017) e Wainer, Brandi e Mello (2019), podemos fragmentar os processos de soldagem em duas classes, que são: A soldagem por fusão é, de longe, a maior de seu tipo, incluindo soldagem a arco, soldagem por resistência, soldagem oxicombustível e outros processos, que não podem ser classificados em nenhuma das três categorias. A soldagem a arco (AW, do inglês Arc Welding) é um processo de soldagem por fusão, no qual uma combinação de metal-base e metal de adição (quando utilizado) é obtida pelo calor do arco entre o eletrodo e a peça de trabalho. Arco é a descarga de corrente elétrica por meio da interrupção de um circuito. É mantido pela presença de uma coluna de gás ionizado termalmente (conhecido como plasma), pelo qual flui uma corrente elétrica. Para iniciar o arco no processo AW, o eletrodo é colocado em contato com a peça de trabalho e, rapidamente, separado desta por uma pequena distância. A energia do arco assim formado produz uma temperatura de 5.500°C ou superior, suficiente para fundir qualquer metal. Uma poça de metal fundido consistindo em metal-base ede adição é formada perto da ponta do eletrodo. Na maioria dos processos de soldagem AW, o metal de adição é introduzido durante a operação, para aumentar o volume e a resistência da junta soldada. À medida que o eletrodo se move ao longo da junta, a poça fundida solidifica em seu caminho. SAIBA MAIS Sopro magnético é um fenômeno gerado pelo desvio do arco elétrico por ação de forças magnéticas que surgem, principalmente, por oscilações na corrente elétrica. Tem esse nome porque o arco se comporta como uma "vela que é soprada", ou seja, balançando. Um problema desse efeito é a geração de respingos na solda pelas da poça de fusão. Por isso, além do uso da corrente alternada, é comum inclinar o eletrodo no sentido em que se dirige o arco, reduzir o comprimento deste e reduzir a corrente de soldagem. Para saber mais, acesse o link a seguir: Fonte: Olivares e Díaz (2016). movimento do eletrodo em relação à peça de trabalho é realizado pelo soldador (solda manual), ou mecanicamente, isto é, soldagem à máquina, soldagem automática ou soldagem robótica (WAINER; BRANDI; MELLO, 2019). Um dos problemas com a soldagem a arco manual é que a qualidade da junta soldada depende da habilidade e do procedimento de trabalho do soldador. A produtividade também é um problema. Geralmente, é medida a duração do arco (também conhecido como tempo de ataque): a proporção de horas em que o arco está ligado durante o processo de soldagem.Essa definição pode ser aplicada a soldadores ou estações de trabalho mecanizadas. Segundo Marques, Modenesi e Bracarense, (2016), para uma soldagem do tipo manual, a duração do arco é, em geral, de 20%. Os soldadores precisam de pausas frequentes para superar a fadiga na soldagem a arco manual, que requer coordenação visual manual sob condições estressantes. A duração do arco aumenta em torno de 50% (aproximadamente, dependendo da operação) para soldagem mecânica (por máquina), automática e robótica. Eletrodos Os eletrodos para o processo AW podem ser divididos em consumíveis ou não consumíveis (GROOVER, 2017). Os eletrodos consumíveis são a origem de metal de adição na soldagem a arco. Esses eletrodos vêm em duas formas principais: hastes e fios. O problema dos eletrodos consumíveis é que, pelo menos em operações de soldagem em grandes volumes, os eletrodos precisam ser substituídos de maneira periódica, reduzindo a vida útil do arco do soldador. A vantagem do fio de solda consumível é que ele pode ser alimentado de modo contínuo, a partir de um carretel contendo grandes comprimentos de fio, evitando as interrupções que ocorrem de maneira regular, quando as barras de solda são usadas. Tanto na forma de barra quanto na de arame, os eletrodos são consumidos pelo arco durante a soldagem e adicionados à junta soldada como metal de adição. Os eletrodos não consumíveis são fabricados em tungstênio (ou, raramente, em carbono), que resiste à fusão por arco. Apesar de sua designação, um eletrodo não consumível é esgotado de maneira gradual, durante o processo de soldagem (a vaporização é o mecanismo principal), análogo ao desgaste gradual de uma ferramenta de corte em uma operação de usinagem. Nos processos AW que utilizam eletrodos não consumíveis, qualquer metal de adição utilizado na operação deve ser fornecido por meio de um arame separado, introduzido na poça de fusão. A solda, no caso de não se utilizar metal de adição, leva, também, o nome de solda autógena (MARQUES; MODENESI; BRACARENSE, 2016).Tipos de eletrodos Consumíveis Feitos de diferentes elementos químicos. Desvantagem: troca Fonte: Soerfm / Wikimedia Commons. periódica, suspendendo a soldagem. Proteção do arco Os metais que estão sendo unidos reagem, em soldagens a altas temperaturas, quimicamente, com Oxigênio (O2), Nitrogênio (N) e Hidrogênio (H) no ar. Essas reações podem degradar de maneira severa as propriedades mecânicas das juntas soldadas. Assim, em quase todos os processos AW, alguma medida é fornecida para proteger o arco do ar circundante. A proteção do arco é obtida pela aplicação de uma camada de gás ou fluxo, ou ambos, na ponta do eletrodo, arco e poça de solda derretida para evitar a exposição do metal de solda ao ar. Os gases de proteção mais aplicados incluem Argônio (Ar) e Hélio (He). Ao soldar metais ferrosos usando alguns processos AW, O2 e Dióxido de Carbono (CO2) são, frequentemente, usados em uma associação com Ar e/ou He, para criar uma atmosfera oxidante ou para controlar a forma da solda (WAINER; BRANDI; MELLO, 2019). fluxo é um material utilizado para prevenir a formação de óxidos e outros contaminantes indesejados, ou para dissolvê-los e facilitar a remoção. Durante a soldagem, o fluxo funde-se e transforma-se em escória líquida, cobrindo a operação e protegendo o metal de solda fundido. A escória endurece mediante o resfriamento, e deve ser removida, posteriormente, por rebarbação oucovação. o fluxo é formulado, muitas vezes, para atender a várias funções cionais, como: 1 2 3 proporcionar atmosfera protetora para a soldagem; nétodo de aplicação do fluxo é diferente em cada processo. As técnicas de icação incluem (1) despejar fluxo granular sobre a operação de soldagem, (2) r um eletrodo revestido com material de fluxo, no qual o revestimento se de durante a soldagem, para cobrir a operação, e (3) usar eletrodos tubulares tendo fluxo no núcleo, o qual é liberado à medida que o eletrodo é consumido ARQUES; MODENESI; BRACARENSE, 2016). REFLITA Os processos de soldagem possuem diversas características. Quais as primeiras características que devemos levar em conta ao selecionar um processo de soldagem para determinado projeto?Fontes de energia em soldagem AW A Corrente Contínua (CC) e a Corrente Alternada (CA) são utilizadas na soldagem AW elétrico. As máquinas CA são mais baratas, em termos de aquisição e operação, mas, geralmente, se restringem à soldagem de metais ferrosos. o maquinário de CC pode ser utilizado em todos os metais, com bons resultados, sendo conhecido, em geral, pelo melhor controle do arco (MARQUES; MODENESI; BRACARENSE, 2016). Processos de Soldagem por Eletrodo Revestido processo de soldagem por eletrodo revestido (SMAW, do inglês Shielded Metal Arc Welding), é um processo de soldagem AW, que usa um eletrodo consumível, que consiste em uma haste de metal revestida com elementos químicos que fornecem fluxo e blindagem.Revestimento Alma Metal de adição Eletrodo revestido Escória Arco Solda Metal de base Poça de fusão Figura 3.1 Representação de um processo SMAW Fonte: Marques; Modenesi e Bracarense (2016, p. 161). #PraCegoVer: a imagem apresenta como ocorre o processo de soldagem SMAW. Podemos observar o eletrodo revestido, que é o metal de adição, sendo fundido, devido ao arco elétrico. A alma do eletrodo é derretida com parte do metal de base, para formar o cordão de solda. Essa combinação de material fundido é chamada de poça de fusão. Já o revestimento, ao ser fundido, torna-se a escória que protege o cordão de solda; no final do processo, ela deve ser retirada. metal de adição utilizado no eletrodo deve ser compatível com o metal que irá ser soldado, e sua composição costuma ser, aproximadamente, a do metal-base. calor gerado pelo processo de soldagem derrete o revestimento e fornece uma atmosfera protetora e escória para a operação de soldagem. Também ajuda a estabilizar o arco e a regular a taxa de fusão dos eletrodos.TIPOS DE REVESTIMENTOS Revestimento oxidante 1 Revestimento ácido 2 Rutílico 3 Básico 4 Celulósico 5 Pó de ferro 6 Fonte: #PraCegoVer: o infográfico interativo, intitulado "Tipos de revestimentos", possui seis botões interativos, numerados de um a seis, com seus respectivos subtítulos, e alinhados verticalmente. o primeiro botão interativo, intitulado "Revestimento oxidante", ao ser clicado, apresenta o texto "Contém óxidos de ferro e manganês em sua composição. Sua escória sai facilmente. É usado para soldagem com corrente contínua ou corrente alternada. Sua taxa de penetração é baixa". o segundo botão interativo, intitulado "Revestimento ácido", ao ser clicado, apresenta o texto "O revestimento é de aproximadamente 10% a 20% do diâmetro do núcleo. Tem alta liberação de hidrogênio quando a água está presente". o terceiro botão interativo, intitulado "Rutílico", ao ser clicado, apresenta o texto "Esse revestimento possui rutilo (TiO2-dióxido de titânio), penetração média, solidificação rápida da escória, fácil remoção de escória e alto teor de hidrogênio". o quarto botão interativo, intitulado"Básico", ao ser clicado, apresenta o texto "Contém quantidades significativas de carbonato de cálcio e fluorita. É altamente higroscópico (alta afinidade para absorção de umidade do ambiente em vapor ou líquida)". quinto botão interativo, intitulado "Celulósico", ao ser clicado, apresenta o texto "Possui muita quantidade de matéria orgânica. cordão de solda formado é grosseiro e produz áreas irregulares. Possui alto poder de penetração". sexto botão interativo, intitulado "Pó de ferro", ao ser clicado, apresenta o texto "Esse revestimento permite melhor aproveitamento de energia do arco elétrico". Durante a operação, a extremidade não revestida do eletrodo de metal (oposta à ponta) é conectada ao eletrodo que está conectado à fonte de alimentação. suporte tem uma alça isolada, para que possa ser segurado e manipulado por um soldador humano. A faixa de corrente, comumente usada no SMAW, é de 30 a 300 A, e a tensão é de 15 a 45 V. A seleção dos parâmetros de potência adequados depende do metal a ser soldado, do tipo e comprimento dos eletrodos e da penetração desejada da solda (MARQUES; MODENESI; BRACARENSE, 2016). A soldagem SMAW, geralmente, é realizada de modo manual. As aplicações comuns incluem edifícios, tubulações, estruturas de máquinas, construção naval, processos de fabricação de oficinas e trabalhos de manutenção. equipamento é portátil e de baixo custo, tornando o processo SMAW altamente versátil e, provavelmente, o mais utilizado na soldagem AW. Os metais básicos incluem aço, aço inoxidável, ferro fundido e certas ligas não ferrosas. Esse processo não é utilizado (ou raramente utilizado) para alumínio e suas ligas, cobre e ligas de titânio. Como operação de produção, uma desvantagem encontrada da soldagem SMAW é o uso de eletrodos consumíveis. Quando uma vareta é usada, ela deve ser substituída de maneira regular. Isso reduz a duração do arco para esse processo de soldagem. Outra restrição é o nível de corrente que pode ser usado. Como o comprimento do eletrodo muda durante a operação e afeta a resistência ao calor deste, o nível de corrente deve ser mantido dentro de um intervalo seguro, ou o revestimento superaquecerá e se fundirá, de modo prematuro, ao sesoldar novamente. Alguns outros processos AW usam eletrodos de alimentação contínua de arame, para superar as limitações de comprimento do eletrodo do processo SMAW (GROOVER, 2017). Processos de Soldagem de Arame Tubular Você já estudou sobre processos de soldagem de arame tubular? Esse processo de soldagem AW foi desenvolvido no início da década de 1950, como uma melhoria na soldagem SMAW, para superar as limitações impostas pelo uso de eletrodos de haste revestidos (GROOVER, 2017). A Soldagem a Arco com Núcleo de Fluxo (FCAW, do inglês Flux Cored Arc Welding), ou soldagem a arco com arame tubular, é um processo de soldagem AW no qual o eletrodo é um tubo consumível contínuo, cujo núcleo contém fluxo e outros elementos, estes abrangendo desoxidantes e elementos de liga. tubular é flexível, podendo ser fornecido em forma de bobina, alimentado, continuamente, por meio de uma tocha de arco. Existem duas variantes do processo FCAW: (1) autoprotegido e (2) proteção a gás. Na primeira variante do processo FCAW, a proteção da soldagem AW é fornecida por fluxo pelo núcleo, daí o nome. A segunda variante do processo FCAW, desenvolvida, especialmente, para soldagem de aço, obtém a proteção do arco a partir de um gás fornecido de maneira externa, semelhante à soldagem AW com proteção a gás. Por utilizar eletrodos contendo seu próprio fluxo e gás de proteção separado, essa variação de soldagem pode ser pensada como um híbrido dos processos SMAW e Soldagem a Arco de Metal a Gás (GMAW, do inglês Gas Metal Arc Welding). Os gases de proteção comumente usados são CO2, para aço macio, ou uma combinação de Ar e CO2, para aço inoxidável.Bocal Direção de (opcional) soldagem Gás (opcional) Escória Eletrodo Solda Metal de base Poça de fusão Figura 3.2 - Representação de um processo de soldagem a arame tubular Fonte: Marques; Modenesi e Bracarense (2016, p. 247). #PraCegoVer: a imagem apresenta o processo de soldagem a arame tubular. Podemos observar o eletrodo de arame sendo fundido, devido ao arco elétrico na presença de gás protetor (podendo ser opcional), que pode estar presente ou não; no caso do exemplo desta figura, ele está presente. Podemos ver o metal de adição e o metal-base sendo derretidos e formando a poça de fusão, que, ao ser solidificada, forma o cordão de solda com escória, à esquerda da figura. Os gases protetores são despejados com um bocal, para a sua descarga na região do arco elétrico. A escória que protege o cordão de solda, no final do processo, deve ser retirada. Devido à alimentação contínua de eletrodos, o processo FCAW apresenta vantagens semelhantes às do processo GMAW. É usado, principalmente, para soldagem de aço e aço inoxidável de várias espessuras. É conhecido por sua capacidade de produzir juntas soldadas de alta qualidade, planas e uniformes.Processos de Soldagem a Arco de Metal a Gás A GMAW é um processo de soldagem AW, em que o eletrodo é um fio consumível não revestido (nu) e é protegido por gás que preenche o arco. fio desencapado é alimentado de forma contínua e automática do carretel, por meio da tocha de soldagem. Os diâmetros dos fios no processo GMAW variam de 0,8 a 6,5 mm, cujo tamanho decorre da espessura das peças a serem unidas e da taxa de deposição desejada (MARQUES; MODENESI; BRACARENSE, 2016). Os gases usados para blindagem incluem gases inertes, como Ar e He, e gases reativos, como CO2. A escolha do gás (e da mistura de gases) depende do metal a ser soldado e de outras propriedades do processo. Gases inertes são empregados na soldagem de ligas de alumínio e aços inoxidáveis, enquanto o CO2 é, frequentemente, usado para soldagem de aços de baixo e médio carbono. A associação de arame não revestido (eletrodo) e gás de proteção elimina os depósitos de escória no cordão de solda, excluindo, assim, a exigência de retificação manual e remoção de escória. Portanto o processo GMAW é ideal para fazer várias soldas na mesma junta.Tocha Gás de proteção Eletrodo Solda Metal de base Poça de fusão Figura 3.3 Representação de um processo de soldagem MIG/MAG Fonte: Marques; Modenesi e Bracarense (2016, p. 221). #PraCegoVer: a imagem apresenta o processo de soldagem MIG/MAG. Podemos observar o eletrodo sendo fundido pela tocha, devido ao arco elétrico em um meio protetor de gás, na região a ser soldada na figura. eletrodo é derretido com parte do metal-base para formar a poça de fusão, que, quando resfriada, forma o cordão de solda, à esquerda da poça de fusão. A variedade de metais usados no processo bem como as variações no próprio processo, levaram a muitos nomes para soldagem AW de gás blindado. Quando foi introduzido, no final da década de 1940, o processo foi aplicado à soldagem de blindagem de alumínio usando um gás inerte (Ar). nome aplicado a esse processo é soldagem MIG (solda a gás inerte). Quando o mesmo processo de soldagem foi aplicado ao aço, os gases inertes eram muito caros, então, o CO2 foi usado em vez deles, daí o termo soldagem CO2. Melhorias na GMAW para soldagem de aço levaram ao uso de misturas de gases, incluindo CO2 e Ar, e até O2 e Ar.processo GMAW é, largamente, aplicado em operações de fabricação em indústrias que soldam uma grande variedade de metais ferrosos e não ferrosos. Por utilizar alimentação contínua de arame em vez de eletrodo, tem uma vantagem significativa sobre o processo SMAW, em termos de duração do arco, quando realizado de modo manual. Pela mesma razão, também é adequado para a automação da soldagem AW. Após a soldagem com um eletrodo (eletrodo), o resto deste e os resquícios de metal de adição permanecem; portanto o material do eletrodo GMAW é usado em maior quantidade. Recursos adicionais do processo GMAW incluem a não necessidade de remoção de escória (já que nenhum fluxo é usado), bem como uma taxa de deposição mais alta e boa versatilidade do que o processo SMAW (GROOVER, 2017). Processo de Soldagem AW Submerso Este processo foi desenvolvido na década de 1930, e foi um dos primeiros processos AW a ser automatizado. A Soldagem a Arco Submerso (SAW, do inglês Submerged Arc Welding) é um processo que utiliza fios nus contínuos e consumíveis (eletrodos). Com a proteção do arco, é fornecida uma camada de fluxo granular (GROOVER, 2017). fio de solda é alimentado, automaticamente, no arco do carretel. fluxo é introduzido na solda por gravidade a partir do funil, um pouco antes do arco de soldagem. A operação de soldagem é completamente imersa em uma camada de fluxo granular, evitando faíscas, respingos e radiações, que são muito prejudiciais em outros processos AW. A porção do fluxo mais próxima do arco é fundida, misturada com o metal de solda fundido para remover as impurezas, e, então, solidifica sobre a solda para formar uma escória vítrea. A escória e as partículas de fluxo (não fundidas) no topo proporcionam boa proteção atmosférica e bom isolamento térmico da área soldada, resultando em resfriamento relativamente lento e juntas soldadas de alta qualidade, conhecidas por sua tenacidade e ductilidade. fluxo não fundido que sobrou após a soldagem pode ser recuperado e reutilizado. A escória sólida nas soldas deve ser removida, geralmente, à mão.Fluxo Eletrodo Escória Solda Metal de base Poça de fusão Figura 3.4 - Representação de um processo SAW Fonte: Marques; Modenesi e Bracarense (2016, p. 257). #PraCegoVer: a imagem apresenta o processo SAW. Podemos observar o eletrodo de arame sendo fundido, devido ao arco elétrico na presença de um fluxo protetor granular, que é obrigatório. Essa combinação de material fundido é chamada de poça de fusão. eletrodo é derretido com parte do metal-base para formar o cordão de solda. fluxo próximo ao arco é fundido e se torna a escória que protege o cordão de solda; no final do processo, ela deve ser retirada. processo SAW é amplamente utilizado na fabricação de aço para perfis estruturais (como vigas soldadas); costuras longitudinais e circunferências para tubos de grande diâmetro, vasos de pressão; componentes soldados para máquinas pesadas. Nesses tipos de aplicações, chapas de aço com 25 mm de espessura e mais pesadas são, normalmente, soldadas usando esse processo. Aços de baixo carbono, baixa liga e inoxidáveis podem ser facilmente soldados pelo processo SAW; aços de alto carbono, aços, ferramentas e a maioria dos metais não ferrosos são excluídos. Devido à alimentação por gravidade do fluxogranular, a peça deve estar sempre na posição horizontal, e, muitas vezes, é necessária uma placa de apoio sob a junta durante a operação de soldagem. Processos de Soldagem por Oxigás Soldagem de Gás Combustível de O2 (OFW, do inglês Oxy Fuel Gas Welding) é um termo usado para descrever um grupo de operações FW para soldagem pela queima de vários combustíveis misturados com O2. Os processos OFW utilizam vários tipos de gases, que são as principais diferenças entre os membros desse grupo. gás enriquecido com O2 também é, frequentemente, usado em maçaricos para cortar e separar chapas metálicas e outros componentes. processo OFW mais importante é a soldagem oxiacetileno (OAW, do inglês OxyAcetylene Welding) (WAINER; BRANDI; MELLO, 2019).Oxigênio + gás combustível Maçarico Cone interno Metal de Chama adição Solda Metal de base Poça de fusão Figura 3.5 - Representação de um processo de OFW Fonte: Marques; Modenesi e Bracarense (2016, p. 46). #PraCegoVer: a imagem apresenta o processo de OFW. Podemos observar o eletrodo sendo fundido com a chama de O2 e gás combustível. Podemos observar o maçarico com a chama de oxigás, o cone interno da chama funde o eletrodo. Essa combinação de material fundido (eletrodo e metal de base fundidos) é chamada de poça de fusão. eletrodo é derretido com parte do metal-base para formar o cordão de solda. A soldagem OAW é um processo de soldagem por fusão realizado com uma chama de alta temperatura produzida pela combustão de Acetileno (C2H2) e O2. A chama é guiada por um maçarico. vezes, metais de adição são adicionados ao processo OAW, e, ocasionalmente, a pressão é aplicada entre as superfícies de contato. Quando o metal de adição é usado, geralmente, é na forma de uma haste com diâmetro de 1,6 a 9,5 mm. A composição do metal de adição deve ser semelhante à do metal-base. Os metais de adição são, muitas vezes, revestidoscom fluxo, o que ajuda a limpar a superfície e evitar a oxidação, resultando em juntas de solda de melhor qualidade. C2H2 é o combustível mais popular do grupo OFW, pois pode suportar temperaturas mais altas do que qualquer outro combustível, até 3.480°C. A chama do processo OAW é criada pela reação química de C2H2 e O2 em duas reações. Essas duas reações de combustão são visíveis na chama de C2H2 do maçarico. As reações primárias são vistas como o cone interno da chama (branco brilhante), enquanto as reações secundárias são mostradas pela casca externa (quase incolor, mas com tons que variam do azul ao laranja). A temperatura de chama mais alta é atingida na ponta do cone interno; a temperatura da reação secundária é, ligeiramente, menor que a do cone interno (MARQUES; MODENESI; BRACARENSE, 2016). De acordo com a proporção da mistura utilizada para gerar a chama desse tipo de soldagem, podemos ter três tipos de chama. A combinação de C2H2 e O2 é altamente inflamável, portanto o ambiente no qual processo OAW ocorre é perigoso. Alguns perigos são, especialmente, relevantes para o C2H2. C2H2 puro é um gás incolor e inodoro. Por razões de segurança, o C2H2 comercializado é processado para ter o odor característico do alho. Uma das limitações físicas de um gás é que ele não é estável a pressões bem acima de 1 atmosfera (0,1 MPa). Dessa forma, os cilindros de C2H2 são preenchidos com cargas porosas (como amianto, balsa e outros materiais) saturadas com acetona (CH3COCH3). C2H2 dissolve-se em CH3COCH3 líquida; na verdade, a CH3COCH3 dissolve 25 vezes seu próprio volume de C2H2, fornecendo, assim, uma forma relativamente segura de se armazenar esse gás de soldagem. Os soldadores usam proteção para os olhos e a pele (óculos, luvas e roupas de proteção) como medida de segurança extra, e diferentes roscas são padronizadas para cilindros e mangueiras de C2H2 e O2, para evitar a conexão acidental do gás errado. A manutenção adequada dos equipamentos é essencial. Os dispositivos OAW são relativamente baratos e portáteis. Portanto é um processo econômico e versátil, ideal para tarefas de produção e manutenção de baixo volume. Devido às vantagens da soldagem AW nessas aplicações, raramente, é usada para soldar chapas ou chapas com espessura superior a 6,4 mm. Embora o processo OAW possa ser mecanizado, geralmente, é realizado demodo manual, e, portanto, depende da habilidade do soldador para produzir juntas soldadas de alta qualidade. Processos de Soldagem TIG Você já estudou sobre os processos de soldagem TIG? Vamos lá! processo AW, discutido anteriormente, usa eletrodos consumíveis. Muitos processos, como soldagem AW de tungstênio e blindagem a gás, e soldagem a arco de plasma usam eletrodos não consumíveis. GAS Figura 3.6 - Representação de um processo de soldagem TIG Fonte: shigeru 23 / Wikimedia Commons. #PraCegoVer: a imagem apresenta o processo de soldagem TIG. Podemos observar o eletrodo de tungstênio formando arco elétrico com a peça na presença de gás de proteção. material do metal-base fundido forma a poça de fusão. Ao ser resfriada, essa poça de fusão se transforma no cordão de solda.Soldagem de Tungstênio a Gás (GTAW, do inglês Gas Tungsten Arc Welding) é um processo AW que usa um eletrodo de tungstênio não consumível e um arco blindado de gás inerte. termo "soldagem TIG" (abreviação de gás inerte de tungstênio) é comumente usado para esse processo (na Europa, o termo é soldagem WIG, o símbolo químico para tungstênio é W, de Wolfram). O processo GTAW pode ser implementado com ou sem metal de adição. tungstênio é um bom material de eletrodo, devido ao seu alto ponto de fusão, de 3.410°C. Os gases de proteção típicos são Ar, He ou misturas desses elementos gasosos. Fonte: dedek / Alumínio e ligas processo GTAW é adequado para quase todos os materiais, em todas as espessuras. Também pode ser usado para unir várias combinações de metais diferentes. Suas aplicações mais comuns são alumínio e aço inoxidável. Ferro fundido, ferro forjado e, claro, tungstênio, são difíceis de soldar usando o processo GTAW. Em aplicações de soldagem de aço, o processo GTAW é, geralmente, mais lento e mais caro do que o processo AW com eletrodo consumível, exceto para seções finas, que exigem soldas de alta qualidade. metal de adição, em geral, não é implementado quando as chapas são soldadaspor TIG para tolerâncias mais apertadas. processo pode ser realizado de modo manual, em todos os tipos de juntas ou por métodos mecânicos ou automatizados. As vantagens do processo GTAW em suas aplicações incluem soldas de altíssima qualidade, sem respingos, pois nenhum metal de adição é transferido por meio do arco, e pouca ou nenhuma limpeza pós-soldagem porque o fluxo não é utilizado. Processos de Soldagem por Resistência A Soldagem por Resistência (RW, do inglês Resistance Welding) é um grupo de processos de soldagem por fusão que usa uma combinação de calor e pressão para obter a coalescência, e a resistência elétrica gera calor devido ao fluxo de corrente elétrica entre as juntas soldadas. As peças consistem nas peças a serem soldadas (geralmente, peças de chapa metálica), dois eletrodos em posições opostas, um dispositivo para aplicar pressão para pressionar a peça entre os eletrodos e uma fonte de alimentação CA para controlar a corrente. Essa operação cria uma zona de fusão entre as duas partes, conhecida, na soldagem, como solda por pontos (ou lente de solda, ou pepita). De modo diferente do da soldagem AW, a RW não utiliza gases de proteção, fluxos ou metais de adição; os eletrodos que conduzem energia elétrica durante o processo não são consumíveis. processo RW é classificado como soldagem por fusão porque o calor aplicado quase sempre faz com que as superfícies de atrito derretam. No entanto existem Algumas operações de soldagem baseadas em aquecimento por resistência usam temperaturas abaixo do ponto de fusão do metal-base; portanto a fusão não ocorre. Os processos RW mais importantes, comercialmente, são a soldagem a ponto, a soldagem por costura e a soldagem por projeção. Soldagem a ponto A soldagem a ponto é, de longe, o principal processo deste grupo, e é, amplamente, utilizada na produção em massa de automóveis, eletrônicos, móveis metálicos e outros produtos de chapa metálica. A importância econômica da soldagem a ponto pode ser vista se considerarmos que umacarroceria típica de carro tem cerca de 10 mil pontos de solda, e a produção global anual de carros é medida em dezenas de milhões (GROOVER, 2017). A Soldagem por Pontos de Resistência (RSW) é um processo RW no qual as superfícies de fricção de uma junta sobreposta são fundidas em um local por eletrodos opostos. Esse processo é utilizado para unir chapas metálicas com espessura igual ou inferior a 3 mm, por meio de uma série de pontos de solda sem a necessidade de uma montagem hermética. tamanho e a forma da solda a ponto são determinados pela ponta do eletrodo, sendo a redonda a mais comum, mas, também, podem ser usadas formas hexagonais, quadradas etc. As soldas por pontos resultantes são, tipicamente, de 5 a 10 mm de diâmetro, com a zona afetada pelo calor estendendo-se logo além da lente no metal original. Se soldado de maneira correta, sua resistência será comparável à do metal circundante. Os materiais usados em eletrodos de processo RSW se enquadram em duas categorias principais: Como na maioria dos processos de fabricação, as ferramentas de soldagem a ponto se desgastam de maneira gradual com o uso. De fato, os eletrodos são projetados com canais internos para resfriamento à água. Devido à sua ampla gama de usos industriais, existem vários tipos de máquinas e métodos utilizados para realizar operações de soldagem por pontos. equipamento inclui soldadores de braço oscilante e soldadores por pontos de pressão, bem como pistolas portáteis de soldagem por pontos. A máquina de solda a ponto do tipo braço oscilante possui um eletrodo inferior fixo e um eletrodo superior móvel, que pode ser levantado e abaixado para carregar e descarregar a peça de trabalho. eletrodo superior é montado em um braço oscilante, e seu movimento é controlado por um pedal acionado pelo trabalhador. As máquinas modernas podem ser programadas para controlar a força e a corrente no ciclo de soldagem. Os soldadores a ponto de pressão são adequados para trabalhos em grande escala. eletrodo superior tem movimento linear acionado por uma prensa vertical e possui alimentação pneumática ou hidráulica. A ação da prensapermite a aplicação de maior força, e os controles, muitas vezes, permitem a programação de ciclos de soldagem complexos. Soldagem por costura Na Soldagem por Costura por Resistência (RSEW), os eletrodos de haste na soldagem por pontos são substituídos por eletrodos rotativos na forma de rodas ou rolos, e uma série de pontos de solda sobrepostos são feitos ao longo da junta. processo é capaz de produzir juntas de vedação, e suas aplicações industriais incluem a produção de tanques de gasolina, silenciadores de automóveis e diversos outros recipientes feitos de chapas metálicas. Tecnicamente, o processo RSEW é semelhante à soldagem por pontos, exceto que os eletrodos da roda apresentam alguma complexidade. Como as operações, geralmente, são realizadas de forma contínua e não discreta (em etapas), as costuras devem seguir linhas retas ou curvas uniformes. Cantos afiados e descontinuidades são difíceis de se lidar. Além disso, a deformação da peça é outro fator que afeta a soldagem da costura, exigindo fixadores para manter a peça no lugar e minimizar a deformação. espaçamento entre as lentes de soldagem na RSEW depende do movimento da roda em relação à corrente de soldagem aplicada. Em um método comum de operação, conhecido como soldagem contínua, eletrodo da roda é girado de forma contínua, a uma velocidade constante, e a corrente é ativada em intervalos consistentes com o espaçamento desejado entre os pontos de solda ao longo desta. A frequência da descarga de corrente, em geral, é ajustada para que sejam produzidas juntas de solda sobrepostas. Mas, se a frequência for reduzida suficiente, podem aparecer lacunas entre as juntas de solda, um método chamado de soldagem por pontos (ponto único). Em outra variante, a corrente de soldagem é mantida em um nível constante (em vez de pulsada), resultando em uma verdadeira solda de costura contínua (WAINER; BRANDI; MELLO, 2019). Os soldadores de costura são semelhantes aos soldadores por ponto de pressão, exceto que os eletrodos de roda são usados em vez dos eletrodos de haste usuais. processo RSEW, normalmente, requer resfriamento da peça de trabalho e do rebolo, que é realizado direcionando a água para as superfícies superior e inferior da peça de trabalho, perto dos eletrodos do rebolo.Soldagem por projeção, ou soldagem por rebote A Soldagem por Projeção (RPW) é um processo no qual a coalescência ocorre em um ou mais pontos de contato relativamente pequenos em uma peça. Esses pontos de contato são determinados pelo desenho das peças a serem conectadas e podem consistir em saliências, relevos ou interseções locais das peças. A parte superior é composta por dois pontos elevados para fazer contato com a outra parte no início do processo. Indiscutivelmente, a gravação do relevo torna a peça mais cara, mas esse aumento de custo, provavelmente, será muito menor do que a economia nos custos de soldagem. Existem muitas variações de RPW. Em uma variação, os fixadores com saliências moldadas ou usinadas podem ser fixados de maneira permanente à folha ou à placa por RPW, para facilitar as operações de montagem subsequentes. Outra variante, chamada soldagem de arame cruzado, é usada para fazer produtos de arame soldado, como os usados em cercas, carrinhos de compras e fogões. Durante esse processo, a superfície de contato do arame redondo atua como uma saliência para concentrar o aquecimento resistivo para soldagem. Outras operações de soldagem por resistência Além dos principais processos RW já descritos, vários outros processos de soldagem dentro desse grupo devem ser identificados: soldagem por faísca, soldagem por resistência pura, combustão espontânea (impacto) e soldagem por resistência de alta frequência (WAINER; BRANDI; MELLO, 2019). Fonte: zilber42 / 123RF.Soldagem flash Na Soldagem Flash (FW), normalmente, usada para juntas de topo, duas superfícies a serem unidas são colocadas em contato ou próximas ao contato, e uma corrente elétrica é aplicada para aquecer as superfícies até o ponto de fusão; VER MAIS As aplicações para soldagem por faísca incluem soldagem de topo de tiras de aço em operações de laminação, união de extremidades de arame em trefilação e soldagem de peças tubulares. As extremidades a serem unidas devem ter a mesma seção transversal. A FW é rápida e econômica para esses tipos de aplicações de alto rendimento, mas o equipamento é caro. A Soldagem por Resistência Pura (UW) é semelhante à soldagem por faísca, exceto que, no processo UW, as superfícies de contato são pressionadas juntas durante o aquecimento e a retenção. Na soldagem por faisca, as etapas de aquecimento e pressurização são separadas durante o ciclo. aquecimento no processo UW é feito inteiramente por resistência nas superfícies de contato; não são formadas faíscas. Quando a superfície de contato é aquecida a uma temperatura adequada abaixo do ponto de fusão, a pressão na peça aumenta, causando sedimentação e coalescência na área de contato. Portanto a soldagem por resistência pura não é um processo de soldagem por fusão no mesmo sentido que os outros processos de soldagem discutidos. A aplicação do processo UW é semelhante à soldagem por faísca; conectando as extremidades de fios, canos, tubos etc. A Soldagem por Autopercussão (PEW) também é semelhante à soldagem por faísca, exceto que a duração do ciclo de soldagem é extremamente curta, normalmente, de apenas 1 a 10 milissegundos (MARQUES; MODENESI; BRACARENSE, 2016). aquecimento rápido é obtido pela rápida liberação de energia elétrica entre as duas superfícies a serem unidas, seguida, imediatamente, pelo impacto de uma parte contra a outra, criando uma solda.aquecimento é muito localizado, o que torna o processo atrativo para aplicações eletrônicas, em que as dimensões são muito pequenas, e os componentes adjacentes podem ser termicamente sensíveis. A Soldagem por Resistência de Alta Frequência (HFRW) é um processo no qual a corrente alternada de alta frequência é usada para aquecer, e, posteriormente, uma força de retenção é utilizada de maneira rápida, para provocar a coalescência. Nas frequências de 10 a 500 kHz, os eletrodos estão em contato com a peça de trabalho próxima à junta de solda. Em uma variante de processo, chamada Soldagem por Indução de Alta Frequência (HFIW), uma bobina de indução de alta frequência induz uma corrente de aquecimento na peça. A bobina não faz contato físico com a peça de trabalho. A principal aplicação dos processos HFRW e HFIW é a soldagem de topo contínua de costuras longitudinais em tubos metálicos. Processos de Soldagem Eletroescória Agora, vamos estudar sobre os processos de Soldagem por Eletroescória (ESW, do inglês Electroslag Welding). Esse processo faz o uso do mesmo equipamento básico de algumas operações de AW, e usa um arco para instituir a solda. Contudo não é um processo AW porque nenhum arco é usado nesse processo. A ESW é um processo de soldagem por fusão, no qual a coalescência é alcançada pela escória condutora termicamente, atuando na peça de base e no metal de adição. A configuração geral do processo ESW é semelhante à do processo de soldagem elétrica. É realizada em uma orientação vertical (mostrada, aqui, como uma solda de topo), usando sapatas de garra refrigeradas a água para conter a escória e o metal de solda.Roletes de alimentação Tubo-guia Sapata de cobre Eletrodo resfriada a água Eletrodo Escória fundida Poça de fusão Escória fundida Poça de fusão Solda Metal de Base Metal de Base Solda A B Figura 3.7 - Representação de um processo ESW. Em A, podemos observar o processo em perfil, e, em B, podemos analisar a seção transversal do processo Fonte: Marques; Modenesi e Bracarense (2016, p. 273). #PraCegoVer: a imagem apresenta o processo ESW. Podemos observar o eletrodo de arame sendo fundido, juntamente com parte do metal-base, devido ao arco elétrico na presença de escória fundida. Essa combinação de material fundido é chamada de poça de fusão. eletrodo é derretido com parte do metal-base para formar o cordão de solda. Para formar a solda, existe uma sapata de cobre resfriada à água que é, obrigatoriamente, utilizada para orientar a formação do cordão de solda à medida que o processo é realizado. Em A, podemos observar o processo em perfil, e, em B, podemos analisar a seção transversal do processo. No início do processo, um fluxo de partículas condutoras é colocado na cavidade. A ponta do eletrodo consumível está localizada próximo ao fundo da cavidade, e cria um arco por um curto período de tempo, para iniciar a fusão por fluxo. Uma vez formada a poça de escória, o arco é extinto, e a corrente flui do eletrodo para o metal-base, por meio da escória condutora, de modo que aresistência gera calor para sustentar o processo de soldagem. Como a escória é menos densa que o metal fundido, ela fica no topo para proteger a poça de fusão. A solidificação ocorre a partir do fundo, enquanto mais metal fundido é adicionado de cima, por meio do eletrodo e da extremidade da base. processo continua, gradualmente, até atingir o topo da articulação. Conhecimento Teste seus Conhecimentos (Atividade não pontuada) Os eletrodos utilizados no processo AW podem ser classificados em consumíveis ou não consumíveis. Os eletrodos consumíveis são a fonte de metal de adição em AW. Os eletrodos não consumíveis são feitos de tungstênio (ou, raramente, carbono), para resistir à fusão do arco. A solda autógena pode ser descrita da melhor forma por qual das alternativas a seguir? a) Uma operação de soldagem por fusão, na qual metal de adição é acrescentado. b) Uma operação de soldagem por fusão, na qual não é acrescentado metal de adição. c) Operação de soldagem, na qual não é aplicado calor. d) Uma operação de soldagem no estado sólido, na qual não são aplicados calor ou pressão. e) Uma operação de soldagem em estado sólido, na qual o metal de adição é acrescentado.Conhecimento Teste seus Conhecimentos (Atividade não pontuada) Em soldas de alta temperatura, os metais que estão sendo unidos reagem, quimicamente, com O2, N e H no ar. Essas reações podem degradar de forma severa as propriedades mecânicas das juntas soldadas. A proteção do arco é obtida pela aplicação de uma camada de gás ou fluxo, ou ambos, na ponta do eletrodo, arco e poça de solda derretida, para evitar a exposição do metal de solda ao ar. Quais são os gases mais utilizados para a proteção da poça de fusão na soldagem a arco? a) Ar e H. b) Flúor e Ar. c) He e H. d) Ar e He. e) N e flúor. praticarVamos Praticar A empresa de transporte hidroviário Wasserweg assinou um novo contrato de manutenção com a Schweißen, para realizar serviços de manutenção em três embarcações. O Diretor Técnico da Schweißen atribuiu uma equipa a cada embarcação. Durante uma reunião de alinhamento antes do envio, descobriu- se que as áreas do projeto que exigiam reparos de solda eram de difícil acesso. As condições existentes limitam os processos de soldagem disponíveis para reparo. Então, o supervisor pede para você (engenheiro responsável) definir como será feita a manutenção nessa área. Que orientação você deve fornecer em relação aos procedimentos de soldagem nessa área de difícil acesso?Material Complementar WEB Solda MIG, Dicas para iniciantes, Passe de http:// raiz e acabamento em chapas de 5 mm Ano: 2021 conteúdo Comentário: Neste vídeo, temos um exemplo muito rico de como realizar uma solda MIG em uma soldagem de chapas de 5 mm de espessura. soldador mostra todos os equipamentos e precauções de segurança na realização da solda. Devemos observar o realce do vídeo para mostrar o cardo elétrico formado durante o processo. Além disso, o soldador tece comentários durante toda a solda, sobre as precauções e o que ele deve realizar para evitar defeitos. Para conhecer mais sobre o assunto, acesse o vídeo disponível em: ACESSARLIVRO Soldagem: processos e metalurgia Autores: Emílio Wainer, Sérgio Duarte Brandi, Fábio Décourt Homem de Mello Editora: Blucher Capítulo: 1 Ano: 2019 ISBN: 978-85-212-0238-7 Comentário: livro apresenta mais informações e exemplos dos tipos de soldagem, em vários capítulos. Porém o capítulo inicial apresenta um quadro comparativo (páginas 3 a 5) dos processos de soldagem, com as vantagens, desvantagens e o emprego mais comum de diversos processos. Já na página 6, temos outro quadro comparativo das condições de emprego dos processos de soldagem em diferentes materiais. Disponível na Biblioteca Virtual.Conclusão Caro(a) estudante, finalizamos aqui nosso estudo inicial sobre os tipos convencionais de soldagem. Estudamos características dos processos AW, como sua divisão mais comum, os eletrodos, as fontes de soldagem e o fluxo utilizado. Aprofundamo-nos sobre os processos de soldagem com eletrodo revestido, soldagem com arame tubular, soldagem MIG e MAG, soldagem a arco submerso, soldagem com soldagem TIG, soldagem por resistência e soldagem por eletroescória. Além disso, em todos os processos expostos, foram analisados aplicações e equipamentos, que são muito importantes para se definir o melhor processo a ser aplicado. Referênc ias GROOVER, Fundamentos da Moderna Manufatura. Rio de Janeiro: LTC, 2017. MARQUES, P. V.; MODENESI, P. J.; BRACARENSE, A. Q. Soldagem - Fundamentos e Tecnologia. São Paulo: LTC, 2016. OLIVARES, E. A. G.; V. M. V. Estudo do processo TIG Hot-Wire com material de adição AISI-316L analisando o efeito do sopro magnético do arco sobre a diluição do cordão de solda. Soldagem & Inspeção, [s. V. 21, n. 3, p. 330-341, 2016. Disponívelem: format=pdf&lang=pt. Acesso em: 19 abr. 2022. SOLDA MIG, Dicas para iniciantes, Passe de raiz e acabamento em chapas de 5 mm. S. n.], 2016. 1 vídeo (13 min.). Publicado pelo canal BrazilWelds - canal da Soldagem. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=jG211otCuhs.Acesso em: 19 abr. 2022. WAINER, E.; BRANDI, S. D. MELLO, F.D.H. Soldagem: processos e metalurgia. São Paulo: Blucher, 2019. (Disponível na Biblioteca Virtual).