A3 Arco Eletrico

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O Arco Elétrico 
Fonte de calor utilizada na soldagem por fusão de 
materiais metálicos 
 
 
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Introdução 
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INTRODUÇÃO 
 
 
 
 
Energias mecânica 
Energia radiante 
Energia química 
Energia elétrica 
Arco elétrico 
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Introdução 
INTRODUÇÃO 
 
O arco elétrico é a fonte de calor mais utilizada na soldagem por fusão 
de materiais metálicos, ele apresenta 
 
• Concentração adequada de energia (alta temperatura), 
• Facilidade de controle, 
• Baixo custo relativo do equipamento e 
• Um nível aceitável de riscos à saúde dos seus operadores. 
 
Os processos de soldagem a arco possuem atualmente uma grande importância 
industrial, utilizados na fabricação dos componentes e estruturas metálicas. 
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Arco Elétrico 
FUNDAMENTOS 
 
 
• Depois do desenvolvimento de fontes elétricas, 
a primeira observação do fenômeno do 
arco elétrico com condições controladas 
foi pelo químico inglês Sir Humphrey Davy e 
ao mesmo tempo pelo russo W.W. Petrov. 
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Arco Elétrico 
FUNDAMENTOS 
 
• A primeira aplicação útil do arco elétrico 
foi como fonte de luz. Somente depois de 
quase 100 anos, o arco foi usado como 
uma fonte de calor suficiente para fundir e 
unir metais. 
 
• As primeiras patentes para aplicações 
•de soldagem foram registradas por 
•Bernados e Alexander em 1885. 
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FUNDAMENTOS 
 
• Um arco elétrico é uma forma especial de descarga de eletricidade entre dois 
eletrodos sustentados através de um gás ou vapor ionizado a alta temperatura. 
O eletrodo com pólo positivo se chama ânodo e o eletrodo com pólo negativo se 
chama cátodo. 
 
 
 
 
• O termo arco foi posteriormente aplicado a este fenômeno em função de sua 
forma característica resultante da convecção dos gases quentes gerados pelo 
mesmo 
Formato curvo de um arco livre entre eletrodos horizontais 
Arco Elétrico 
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FUNDAMENTOS 
 
Arco Elétrico 
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FUNDAMENTOS 
 
Arco Elétrico 
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FUNDAMENTOS 
 
Arco Elétrico 
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FUNDAMENTOS 
 
Arco Elétrico 
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FUNDAMENTOS 
 
Principais parâmetros de um arco 
 
•Diferença de potencial entre os eletrodos (tensão eléctrica) 
•Corrente elétrica 
•Distância entre os eletrodos (comprimento do arco) 
 
Arco Elétrico 
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FUNDAMENTOS 
 
Queda de tensão 
não uniforme 
ao longo do 
comprimento do arco 
 
Arco Elétrico 
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FUNDAMENTOS 
 
Regiões de queda anódica e catódica 
Gradiente térmico: 105 °C/mm 
Gradiente elétrico: 102 V/mm 
Fluxo de calor axial 
 
 
Coluna de Plasma 
Gradiente térmico: 102 °C/mm 
Gradiente elétrico: 10 V/mm 
Fluxo de calor radila 
Arco Elétrico 
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FUNDAMENTOS 
 
 
• A soma das quedas de tensão catódica e anódica é mais ou menos constante e 
independente das condições de operação. 
 
• A queda de tensão na coluna de plasma varia principalmente com o comprimento 
do arco, com a corrente, com o tipo e geometria dos eletrodos e com o gás de 
proteção. 
Arco Elétrico 
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FUNDAMENTOS 
 
• O tipo de corrente mais usada no processo de soldagem com arco elétrico é a 
corrente contínua, com eletrodo consumível conectado ao pólo positivo (ânodo) da 
maquina e a peça de trabalho no pólo negativo (cátodo). 
 
• Neste caso, a área do cátodo é muito maior do que do ânodo. 
Isto provoca a típica forma cônica ou de sino do arco 
 
•O transporte da eletricidade dentro do gás ionizado só é possível se a quantidade 
das cargas elétricas (elétrons e íons) foi suficiente. Por causa da maior mobilidade 
dos elétrons, estes são responsáveis pela maior parte do transporte da corrente. 
Arco Elétrico 
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FUNDAMENTOS 
 
• A relação entre tensão e corrente com um comprimento constante do arco é 
conhecida como característica estática. 
 
 
 
 
 
 
 
 
• A posição da curva característica e o seu formato dependem do tamanho, 
geometria e material e temperatura do cátodo e do ânodo, da composição e da 
pressão do gás de proteção e do comprimento do arco. 
 
Arco Elétrico 
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FUNDAMENTOS 
 
• Um aumento no comprimento do arco tende a aumentar a tensão para qualquer 
valor de corrente. 
Arco Elétrico 
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FUNDAMENTOS 
 
• O perfil transversal do arco elétrico tem diferentes áreas de temperaturas e é 
dependente da composição do gás de proteção usado. 
 
Arco Elétrico 
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FUNDAMENTOS 
 
• O arco de soldagem é um condutor elétrico e como tal induz campos magnéticos 
e está sujeitos às interações entre a corrente elétrica transportada e o campo 
magnético por ela gerado. 
 
• Estes efeitos podem favorecer ou prejudicar a operação de soldagem 
 
• No arco elétrico agem várias forças 
Arco Elétrico 
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FUNDAMENTOS 
 
 
•.Forças que podem favorecer a operação de soldagem são : 
 
• Força da gravidade (Fg), 
• Tensão superficial (Fγ), 
• Força eletromagnética (Fem), 
• Força de arraste (Fa) e 
• Força de reação (Fv) 
Arco Elétrico 
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FUNDAMENTOS 
 
• Força que pode prejudicar a operação de soldagem é, por exemplo, 
 
 
Sopro magnético: é um desvio do arco de sua posição normal de operação 
causada por uma distribuição assimétrica das forças de Lorentz, que pode ser 
causada por variação brusca na direção da corrente e/ou distribuição na uniforme 
de material ferromagnético em torno do arco 
Arco Elétrico 
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FUNDAMENTOS 
 
Sopro magnético 
 
 
 
 
 
Arco Elétrico 
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FUNDAMENTOS 
 
 
 
 
 
Arco Elétrico 
Concentração 
de linhas de 
campo 
Concentração 
de linhas de 
campo 
Direção do 
sopro 
magnético 
Direção do 
sopro 
magnético 
24 24 
FUNDAMENTOS 
 
 
 
 
 
Arco Elétrico 
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FUNDAMENTOS 
 
Medidas para minimizar o sopro: 
 
• Inclinar o eletrodo para o lado do sopro 
• Soldar com arco mais curto 
• Usar corrente mais baixa 
• Colocar o cabo de retorno longe do arco 
• Usar mais de um cabo de retorno 
• Usar corrente alternada 
Arco Elétrico 
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FUNDAMENTOS 
 
Medidas para minimizar o sopro: 
 
Inclinar o eletrodo para o lado do sopro 
 
 
 
 
 
Arco Elétrico 
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FUNDAMENTOS 
 
Medidas para minimizar o sopro: 
 
Soldar com arco mais curto 
Arco Elétrico 
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FUNDAMENTOS 
 
Medidas para minimizar o sopro: 
 
Usar mais de um cabo de retorno 
Arco Elétrico