Prévia do material em texto
SOLDAGEM PROF. ERIC ROCHA MENEZES SOLDAGEM • Os processos de soldagem são utilizados nas mais diversas situações que vão desde um simples reparo, como o conserto de uma perna de cadeira metálica, até a construção de pontes e de super-petroleiros, ou seja, as aplicações práticas dependem do que se quer e são relacionadas diretamente ao que se precisa. DIFINIÇÃO DE SOLDAGEM • "Operação que visa obter a união de duas ou mais peças, assegurando, na junta soldada, a continuidade de propriedades físicas, químicas e metalúrgicas". • "Operação que visa obter a coalescência localizada produzida pelo aquecimento até uma temperatura adequada, com ou sem aplicação de pressão e de metal de adição." (Definição a adotada pela AWS – American Welding Society). • É importante não confundir solda com soldagem. Soldagem é o processo pelo qual se consegue a união; solda é a zona de união onde houve solubilização. VANTAGEM DA SOLDAGEM • Maior economia de tempo e de material. • Redução do peso. • Uniões mais estanques. • Uniões mais resistentes. • Uniões possíveis de serem usinadas. DESVANTAGEM DA SOLDAGEM • Dificuldade de desmontagem. • Podem ocorrer tensões e deformações. • Algumas soldas exigem acabamento posterior. • Exige mão de obra especializada. DEFINIÇÕES EM SOLDAGEM • Soldagem é o processo de união de materiais, a Solda é o resultado deste processo. • Metal Base: Material da peça que sofre o processo de soldagem. • Metal de Adição: Material adicionado, no estado líquido, durante a soldagem (ou brasagem). • Poça de Fusão : Região em fusão, a cada instante, durante uma soldagem. • Penetração: Distância da superfície original do metal de base ao ponto em que termina a fusão, medida perpendicularmente à mesma. • Junta: Região entre duas ou peças que serão unidas. PROCESSOS DE SOLDAGEM POR FUSÃO • Grande número de processos por fusão podem ser separados em sub-grupos, por exemplo, de acordo com o tipo de fonte de energia usada para fundir as peças. Dentre estes, os processos de soldagem a arco (fonte de energia: arco elétrico) são os de maior importância industrial na atualidade. Devido à tendência de reação do material fundido com os gases da atmosfera, a maioria dos processos de soldagem por fusão utiliza algum meio de proteção para minimizar estas reações. ARCO ELÉTRICO • Um arco elétrico pode ser definido como um feixe de descargas elétricas formadas entre dois condutores (eletrodo e metal base), mantidas pela formação de um meio condutor gasoso chamado plasma. Há neste fenômeno a geração de energia térmica suficiente para ser usado em soldagem, através da fusão localizada das peças a serem unidas. A expressão soldagem a arco elétrico se aplica a um grande número de processos de soldagem que utilizam o arco elétrico como fonte de calor; nestes processos a junção dos materiais sendo soldados pode requerer ou não o uso de pressão ou de material de adição. DIFICULDADE NA ABERTURA DO ARCO ELÉTRICO • Ferrugem (oxidação). • Tinta. • Umidade (água). • Poeira. • Gordura. PROCESSOS DE SOLDAGEM POR PRESSÃO OU DEFORMAÇÃO • Este primeiro grupo inclui os processos de soldagem por ultra-som, por fricção, por forjamento, por resistência elétrica, por difusão, por explosão, entre outros. Diversos destes processos, como por exemplo, os processos de soldagem por resistência, apresentam características intermediárias entre os processos de soldagem por fusão e por deformação. CONSUMÍVEIS DE SOLDAGEM • O termo consumíveis é aplicado aos produtos que são consumidos durante a execução de uma soldagem. Por exemplo, na soldagem manual com eletrodos revestidos é o eletrodo empregado, e na soldagem por arco submerso são o arame e o fluxo. Na soldagem com gás de proteção incluem – a argônio, hélio, dióxido de carbono ou misturas de gases – bem como o arame. Também se incluem bocais, peças de reserva e a energia elétrica empregada na soldagem. CONSUMÍVEIS DE SOLDAGEM • Uma função primária dos consumíveis é proteger o metal fundido e aquecido no arco e na poça de fusão da atmosfera cujo perigo provém do nitrogênio e do oxigênio que reagem com o metal fundido. Óxidos prejudicam o fluxo e a fusão do metal e influenciam na formação de inclusões. TIPOS DE JUNTAS DE SOLDAGEM • Tão importante quanto a solda bem feita deverá ser a preparação da junta. • A escolha da posição de solda, do consumível, do processo, da técnica de soldagem, são alguns dos fatores a observar antes do inicio da solda, porém é necessário a preparação desta junta de forma que se possa ter um penetração adequada na região de solda é de fundamental importância na preparação da junta, para isso necessário escolher o tipo de junta e tipo de chanfro a fim de evitar “defeitos” TIPOS DE JUNTAS DE SOLDAGEM TIPOS DE CHANFRO • Juntamente com a escolha de tipo de junta há a seleção do tipo chanfro aplicado em função da espessura da peça soldada e posição. O Chanfro por definição é o corte efetuado na junta para possibilitar/facilitar a soldagem em toda a sua espessura. TIPOS DE CHANFRO A definição dos elementos que compões o chanfro são: • Encosto ou nariz (s) Parte não chanfrada de um componente da junta. • Garganta, folga ou fresta (f) Menor distância entre as peças a soldar. • Ângulo de abertura da junta (α) (e • Ângulo de chanfro (β). Os elementos de um chanfro são escolhidos de forma a permitir um fácil acesso até o fundo da junta, mas, idealmente, com a menor necessidade possível de metal de adição. POSIÇÕES DE SOLDAGEM • Plana : A soldagem é feita no lado superior de uma junta e a face da solda é aproximadamente horizontal. • Horizontal: O eixo da solda é aproximadamente horizontal, mas a sua face é inclinada. • Sobrecabeça: A soldagem é feita do lado inferior de uma solda de eixo aproximadamente horizontal. • Vertical: O eixo da solda é aproximadamente vertical. A soldagem pode ser “para cima” ou “para baixo” . OPERAÇÃO DE SOLDAGEM • Manual: Soldagem na qual toda a operação é realizada e controlada manualmente pelo soldador. • Semi-automático: Soldagem com controle automático da alimentação de metal de adição, mas com controle manual pelo soldador do posicionamento da tocha e de seu acionamento. • Mecanizado: Soldagem com controle automático da alimentação de metal de adição, controle do deslocamento do cabeçote de soldagem pelo equipamento, mas com o posicionamento, acionamento do equipamento e supervisão da operação sob responsabilidade do operador de soldagem. • Automático: Soldagem com controle automático de praticamente todas as operações necessárias. DEFEITOS DE SOLDAGEM Trincas de solidificação • A maioria dos aços pode ser soldada com um metal de solda de composição similar à do metal de base. Muitos aços com alto teor de liga e a maioria das ligas não ferrosas requerem eletrodos ou metal de adição diferentes do metal de base porque possuem uma faixa de temperatura de solidificação maior do que outras ligas. Isso torna essas ligas suscetíveis à fissuração de solidificação, que pode ser evitada mediante a escolha de consumíveis especiais que proporcionam a adição de elementos que reduzem a faixa de temperatura de solidificação. DEFEITOS DE SOLDAGEM Porosidade • A porosidade pode ocorrer de três modos. Primeiro, como resultado de reações químicas na poça de fusão, isto é, se uma poça de fusão de aço for inadequadamente desoxidada, os óxidos de ferro poderão reagir com o carbono presente para liberar monóxido de carbono (CO). A porosidade pode ocorrer no início do cordão de solda na soldagem manual com eletrodo revestido porque nesse ponto a proteção não é totalmente efetiva. Segundo, pela expulsão de gás de solução à medida que a solda solidifica. Terceiro, pelo aprisionamento de gases na base de poças de fusão turbulentas na soldagem com gás de proteção. DEFEITOS DE SOLDAGEM Inclusões • Com processos que utilizam fluxo é possível que algumas partículas dessefluxo sejam deixadas para trás, formando inclusões no cordão de solda. É mais provável de as inclusões ocorrerem entre passes subseqüentes ou entre o metal de solda e o chanfro do metal de base. A causa mais comum é a limpeza inadequada entre passes agravada por uma técnica de soldagem ruim, com cordões de solda sem concordância entre si ou com o metal de base. DEFEITOS DE SOLDAGEM Falta de fusão e perfil do cordão desfavorável • Esses são defeitos comuns fáceis de se evitar. A causa pode ser uma corrente de soldagem muito baixa ou uma velocidade de soldagem inadequada. DEFEITOS DE SOLDAGEM ZONA TERMICAMENTE AFETADA (ZTA) • É a região da solda que não se fundiu durante a soldagem, porém teve sua microestrutura e propriedades alteradas calor induzido pela soldagem ou operações de corte. O calor do processo de soldagem e posterior resfriamento faz com que aconteça a alteração na área circundante da solda. A extensão e magnitude da mudança de propriedade depende principalmente do material de base, o metal de enchimento de solda, e a quantidade e concentração de entrada de calor pelo processo de soldagem. ZONA TERMICAMENTE EFETADA (ZTA) • Essa região pode se tornar um elo fraco em uma junta soldada que normalmente seria resistente. As causas são varias como a estrutura granular da ZTA não é tão refinada e, portanto, é mais fraca que o metal de base circunvizinho ou do metal de solda com estrutura bruta de fusão. Outro caso que se a ZTA resfriar rapidamente em determinados aços, forma-se uma estrutura cristalina frágil e dura conhecida como martensita. INSPEÇÃO DE QUALIDADE EM SOLDAGEM • Existem vários tipos de inspeção de soldagem e muitas características de uma solda podem ser avaliadas durante a inspeção de soldagem, algumas relacionadas ao tamanho da solda e outras relacionadas à presença de descontinuidades na solda. • As imperfeições dentro ou adjacentes à solda, podem ou não, dependendo de seu tamanho e / ou localização, impedir que a solda atinja o desempenho pretendido. • A inspeção de soldagem pode ser realizada por vários motivos. Talvez a razão mais fundamental seja determinar se a solda é de qualidade adequada para a aplicação pretendida. INSPEÇÃO DE QUALIDADE EM SOLDAGEM • Níveis ou quantidades aceitáveis e inaceitáveis de descontinuidades de solda para inspeção de soldagem são geralmente obtidos de códigos e normas de soldagem. • O programa mais popular usado nos EUA é administrado pela American Welding Society (AWS). Este é o programa Inspetor de Soldagem Certificado (CWI). Certificação como inspetor de soldagem: normalmente requer demonstração do conhecimento de um indivíduo sobre inspeção de soldagem através de aprovação no exame. TÉCNICAS DE INSPEÇÃO EM SOLDAGEM • LÍQUIDO PENETRANTE Como o nome indica, o teste de penetrante líquido envolve um líquido penetrante colorido aplicado à superfície do material que está sendo testado. O líquido é atraído para áreas defeituosas na superfície do material por meio de ação capilar e depois retirado para se revelar à detecção usando luzes UV ou outros métodos, dependendo do tipo de corante penetrante e corante utilizado. Esse método é muito utilizado na construção civil. • ENSAIO VISUAL A inspeção visual é um dos tipos de inspeção de soldagem não destrutivo básico. Todos os outros END’s devem ser executados após uma boa Inspeção Visual, que pode ser feito à vista, com o auxílio de uma lupa ou com aparelhos e instrumentos para inspeção remota. TÉCNICAS DE INSPEÇÃO EM SOLDAGEM • PARTÍCULAS MAGNÉTICAS Quando o material ferromagnético (normalmente ferro ou aço) é isento de defeitos, ele transfere linhas de fluxo magnético (campo) através do material sem interrupção. Mas quando uma rachadura ou outra descontinuidade está presente, o fluxo magnético vaza para fora do material. À medida que vaza, o fluxo magnético (campo magnético) coletará partículas ferromagnéticas (pó de ferro), tornando facilmente visível o tamanho e a forma da descontinuidade. • RADIOGRAFIA O princípio básico da inspeção de soldagem radiográfica é o mesmo da radiografia médica. A radiação penetrante é passada através de um objeto sólido (neste caso, uma solda em vez de parte do corpo humano) para o filme fotográfico, criando uma imagem da estrutura interna do objeto no filme. TÉCNICAS DE INSPEÇÃO EM SOLDAGEM • TESTE DESTRUTIVO DE SOLDA Métodos usados para estabelecer a integridade ou o desempenho da solda, normalmente através do corte e / ou quebra do componente soldado e avaliação de várias características mecânicas e/ou físicas. SEGURANÇA NA SOLDAGEM • As operações de soldagem envolvem situações de risco, como outras atividades, podendo causar danos ao pessoal envolvido, a terceiros, às instalações e/ou equipamentos. Via de regra de segurança ora apresentadas são divididas em três grupos principais: 1) Regras de segurança relativas ao local de trabalho 2) Regras de segurança relativas ao pessoal 3) Regras de segurança relativas ao equipamento SEGURANÇA RELATIVAS AO LOCAL DE TRABALHO • Incêndios e explosões: O calor produzido por arcos elétricos e as suas irradiações, por escórias quentes e por faíscas podem ser causas de incêndios ou explosões. • Ventilação: O local de trabalho deve possuir ventilação adequada de forma a eliminar os gases, vapores e fumos usados e gerados pelos processos de soldagem e corte. • Cilindros de gás: O manuseio inadequado dos cilindros dos gases usados em soldagem ou corte elétricos pode provocar a danificação ou ruptura da válvula de fechamento e a liberação repentina e violenta do gás que contêm com riscos de ferimento ou morte. SEGURANÇA RELATIVAS AO PESSOAL Choques elétricos • Nunca tocar em partes eletricamente "vivas". • Instalar o equipamento de acordo com as instruções do manual específico fornecido. • Aterrar os equipamentos e seus acessórios a um ponto seguro de aterramento. • Assegurar-se de que todas as conexões elétricas estão bem apertadas, limpas e secas. • Usar roupa e equipamentos de proteção individual adequados, em bom estado, limpos e secos bem como o local de trabalho. • Ao soldar ou cortar, não usar quaisquer adornos, acessórios ou objetos corporais metálicos. SEGURANÇA RELATIVAS AO PESSOAL Campos elétricos magnéticos • A corrente elétrica que circula num condutor provoca o aparecimento de campos elétricos e magnéticos. Para minimizar os efeitos dos campos gerados pelas correntes elétricas de soldagem e corte: • Não se deve permanecer entre os dois cabos eletrodo e obra e sim, sempre manter ambos do mesmo lado do corpo. • Na peça a ser soldada, conectar o cabo obra tão perto quanto possível da junta. • Manter os cabos de soldagem e de alimentação do equipamento tão longe quanto possível do corpo. • Nunca se deve enrolar cabos de soldagem em torno do corpo. SEGURANÇA RELATIVAS AO PESSOAL Proteção da visão • Os arcos elétricos de soldagem ou corte emitem raios ultravioletas e infravermelhos. Exposições de longa duração podem provocar queimaduras graves e dolorosas da pele e danos permanentes na vista. • Para soldar ou cortar, usar máscara com vidro ou dispositivo de opacidade adequado ao processo e à aplicação prevista. SEGURANÇA RELATIVAS AO PESSOAL Proteção da pele • Devido à emissão de raios ultravioletas e infravermelhos, arcos elétricos queimam a pele da mesma maneira que o sol, porém muito mais rapidamente e com maior intensidade. Devemos garantir uma proteção segura contra a irradiação de um arco elétrico e os respingos. SEGURANÇA RELATIVAS AO PESSOAL SEGURANÇA RELATIVAS AOS EQUIPAMENTOS • Sempre ligar uma máquina de soldar ou cortar à sua linha de alimentação através de uma chave de parede. • Sempre instalar e operar uma máquina de soldar ou cortar de acordo com as orientações contidas no Manual de Instruções. • Operar os equipamentos estritamente dentro das características anunciadas pelo fabricante. • Nunca usar uma máquina de soldarou cortar com parte do seu gabinete removida ou mesmo aberta. • Sempre manter um equipamento de soldar ou cortar afastado de fontes externas de calor (fornos, por exemplo). • Máquinas de soldar ou cortar não devem ser utilizados em locais alagados ou poças de água. EXPOSIÇÃO AOS FUMOS E GASES • Dependendo da quantidade do material envolvido, a inalação de fumos e gases causa irritação nos olhos, na pele e no sistema respiratório, além do risco a complicações mais severas. Esses efeitos podem ocorrer imediatamente após a soldagem ou após certo tempo. Fumos podem causar sintomas como náuseas, dor de cabeça, tonteira e febre. Possibilidade de doenças mais sérias existe quando materiais altamente tóxicos estão envolvidos. PROCESSO DE SOLDAGEM – ELETRODO REVESTIDO • É um processo que consiste na abertura e na manutenção de um arco elétrico entre o eletrodo revestido e a peça a ser soldada, de modo a fundir simultaneamente o eletrodo e a peça. O metal fundido do eletrodo é transferido para a peça, formando uma poça de metal fundido que é protegida da atmosfera pelos gases de combustão do eletrodo e elementos geradores de escória presentes no revestimento e que são incorporados ao metal fundido no ato da combustão do revestimento. ARCO ELÉTRICO • O arco elétrico é aberto tocando-se o eletrodo na peça a ser soldada. Apesar de não se exigir uma técnica especial, é necessário um treinamento prévio para não se causar danos na peça a ser soldada. • A manutenção do arco, por sua vez é uma mera questão de controlar a velocidade de deposição e o comprimento do arco elétrico, uma vez todas as outras variáveis estabelecidas. • Na extinção do arco finalmente, um cuidado especial deve ser tomado para evitar a formação da cratera no final do cordão. A cratera deve ser preenchida convenientemente, mantendo-se o eletrodo estacionário sobre o fim do cordão, até que ela seja eliminada. APLICAÇÃO • O eletrodo revestido é utilizado na soldagem de estruturas metálicas e montagem de vários equipamentos, tanto na oficina quanto no campo e até de baixo d’água para materiais de espessuras entre 1,5 mm a 50 mm e em qualquer posição. É um processo predominantemente manual, porém pode admitir alguma variação mecanizada. Os materiais soldados por esse processo são variados, como aço ao carbono, aço de baixa liga, média e alta ligas, aços inoxidáveis, ferros fundidos, alumínio, cobre, níquel e liga destes materiais. VANTAGENS DO PROCESSO ELETRODO REVESTIDO • É bastante simples e versátil. • Possui grande variedade de eletrodos, desde os tecnologicamente mais simples, até os eletrodos especiais para ligas especificas. • Possui uma gama abrangente de bitolas para comportar igualmente uma faixa ampla de corrente e, possibilitar soldagens em espessuras próximas a 1,5 mm até espessuras que excedem os 50 mm sendo que a partir dos 4 mm utilizam-se passes múltiplos. DESVANTAGENS DO PROCESSO ELETRODO REVESTIDO • Em razão de ser um processo eminentemente manual, depende muito da habilidade do soldador. • Não se aplica a materiais de baixo ponto de fusão como chumbo, estanho, zinco e metais muito reativos, como titânio, zircônio, molibdênio e nióbio. • Possui baixa produtividade, devido principalmente a necessidade de reposição de eletrodos em tempos relativamente curto. EQUIPAMENTOS O custo relativamente baixo e a simplicidade do equipamento necessário, comparados com outros processos, bem como a possibilidade de uso em locais de difícil acesso ou abertos, sujeitos à ação de ventos, são outras características importantes. • Fonte de energia. • Alicate de fixação dos eletrodos. • Cabos de interligação. • Pinça para ligação à peça. • Equipamentos de proteção individual. • Equipamentos para limpeza da solda. ELETRODO REVESTIDO • É um condutor metálico que permite a passagem de corrente elétrica. É constituído por um núcleo metálico chamado alma, envolvido por um revestimento composto de materiais orgânicos e/ou minerais. TIPOS DE REVESTIMENTO • Revestimento oxidante – revestimento normalmente espesso composto principalmente de óxido de ferro e manganês. Produz escória espessa, compacta e facilmente destacável. Possibilita a inclusão de óxido, mas produz cordão de belo aspecto. Recomenda-se utilizar CC+ ou CA. Obtém-se pequena penetração. • Revestimento rutílico – revestimento com grande quantidade de rutilo (TiO2). Pode-se soldar em todas as posições. Pela sua versatilidade é chamado de eletrodo universal. Produz escória espessa, compacta, facilmente destacável e cordões de bom aspecto. Pode-se usar qualquer tipo de corrente e polaridade. Obtém-se média ou pequena penetração (Ex. E6013). FUNÇÕES BÁSICAS DO REVESTIMENTO • Proteger o arco contra o Oxigênio e Nitrogênio do ar, através dos gases gerados pela decomposição do revestimento em alta temperatura. • Reduzir a velocidade de solidificação, proteger contra a ação da atmosfera e permitir a desgazeificação do metal de solda através da escória. • Facilitar a abertura e estabilizar o arco. • Introduzir elementos de liga no material depositado e desoxidar o metal de solda. • Facilitar a soldagem nas diversas posições de trabalho. OBRIGADO Contato: ericrochamenezes@yahoo.com.br Slide 1: SOLDAGEM Slide 2 Slide 3: SOLDAGEM Slide 4: DIFINIÇÃO DE SOLDAGEM Slide 5: VANTAGEM DA SOLDAGEM Slide 6: DESVANTAGEM DA SOLDAGEM Slide 7: DEFINIÇÕES EM SOLDAGEM Slide 8: PROCESSOS DE SOLDAGEM POR FUSÃO Slide 9: ARCO ELÉTRICO Slide 10: DIFICULDADE NA ABERTURA DO ARCO ELÉTRICO Slide 11 Slide 12: PROCESSOS DE SOLDAGEM POR PRESSÃO OU DEFORMAÇÃO Slide 13 Slide 14: CONSUMÍVEIS DE SOLDAGEM Slide 15: CONSUMÍVEIS DE SOLDAGEM Slide 16: TIPOS DE JUNTAS DE SOLDAGEM Slide 17: TIPOS DE JUNTAS DE SOLDAGEM Slide 18: TIPOS DE CHANFRO Slide 19: TIPOS DE CHANFRO Slide 20: POSIÇÕES DE SOLDAGEM Slide 21: OPERAÇÃO DE SOLDAGEM Slide 22: DEFEITOS DE SOLDAGEM Slide 23: DEFEITOS DE SOLDAGEM Slide 24: DEFEITOS DE SOLDAGEM Slide 25: DEFEITOS DE SOLDAGEM Slide 26: DEFEITOS DE SOLDAGEM Slide 27: ZONA TERMICAMENTE AFETADA (ZTA) Slide 28: ZONA TERMICAMENTE EFETADA (ZTA) Slide 29: INSPEÇÃO DE QUALIDADE EM SOLDAGEM Slide 30: INSPEÇÃO DE QUALIDADE EM SOLDAGEM Slide 31: TÉCNICAS DE INSPEÇÃO EM SOLDAGEM Slide 32: TÉCNICAS DE INSPEÇÃO EM SOLDAGEM Slide 33: TÉCNICAS DE INSPEÇÃO EM SOLDAGEM Slide 34: SEGURANÇA NA SOLDAGEM Slide 35: SEGURANÇA RELATIVAS AO LOCAL DE TRABALHO Slide 36: SEGURANÇA RELATIVAS AO PESSOAL Slide 37: SEGURANÇA RELATIVAS AO PESSOAL Slide 38: SEGURANÇA RELATIVAS AO PESSOAL Slide 39: SEGURANÇA RELATIVAS AO PESSOAL Slide 40: SEGURANÇA RELATIVAS AO PESSOAL Slide 41: SEGURANÇA RELATIVAS AOS EQUIPAMENTOS Slide 42: EXPOSIÇÃO AOS FUMOS E GASES Slide 43: PROCESSO DE SOLDAGEM – ELETRODO REVESTIDO Slide 44 Slide 45: ARCO ELÉTRICO Slide 46: APLICAÇÃO Slide 47: VANTAGENS DO PROCESSO ELETRODO REVESTIDO Slide 48: DESVANTAGENS DO PROCESSO ELETRODO REVESTIDO Slide 49: EQUIPAMENTOS Slide 50: ELETRODO REVESTIDO Slide 51: TIPOS DE REVESTIMENTO Slide 52: FUNÇÕES BÁSICAS DO REVESTIMENTO Slide 53 Slide 54