Soldagem Aluminotermica

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Prof. Luiz Cláudio Cândido
candido@em.ufop.br
TECNOLOGIA e METALURGIA da SOLDAGEM 
(MET 140)
Reações Metalotérmicas: Soldagem Aluminotérmica
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO 
Universidade Federal de Ouro Preto
Escola de Minas – Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Telefax: 55 - 31 - 3559.1561 – E-mail: demet@em.ufop.br
1. INTRODU1. INTRODUÇÇÃOÃO
1.1. REA1.1. REAÇÇÕES METALOTÕES METALOTÉÉRMICASRMICAS
1.2. ALUMINOTERMIA1.2. ALUMINOTERMIA
2. FUNDAMENTOS DO PROCESSO ALUMINOT2. FUNDAMENTOS DO PROCESSO ALUMINOT
2.1. GENERALIDADES2.1. GENERALIDADES
2.2. A SOLDAGEM COM 2.2. A SOLDAGEM COM THERMITTHERMIT: ASPECTO: ASPECTO
3. APLICA3. APLICAÇÇÕES DO PROCESSO ALUMINOTÕES DO PROCESSO ALUMINOT
3.1. CONSIDERA3.1. CONSIDERAÇÇÕES GERAISÕES GERAIS
3.2. SOLDAGEM DE TRILHOS DE FERROVIAS E O3.2. SOLDAGEM DE TRILHOS DE FERROVIAS E O
3.3. PREPARA3.3. PREPARAÇÇÃO E SANGRAMENTO DO CADIÃO E SANGRAMENTO DO CADI
4. QUALIDADE: SITUA4. QUALIDADE: SITUAÇÇÃO EM SOLDAGEM DE TRILHOSÃO EM SOLDAGEM DE TRILHOS
5. 5. THERMITTHERMIT GROUPGROUP
6. CONSIDERA6. CONSIDERAÇÇÕES FINAISÕES FINAIS
ÉÉRMICORMICO
S POSITIVOS E NEGATIVOSS POSITIVOS E NEGATIVOS
ÉÉRMICO EM SOLDAGEM RMICO EM SOLDAGEM 
UTROSUTROS
NHONHO
SUMSUMÁÁRIORIO
1.1. INTRODU1.1. INTRODUÇÇÃO: REAÃO: REAÇÇÕES METALOTÕES METALOTÉÉRMICASRMICAS
REAÇÃO METALOTÉRMICAREAÇÃO METALOTÉRMICA
Uso de um metal como agente redutor de um óxido de interesseUso de um metal como agente redutor de um óxido de interesse
MO + M’ = M’O + MMO + M’ = M’O + M
Onde:Onde:
MO = ÓXIDO DO METALMO = ÓXIDO DO METAL
M’ = METAL REDUTORM’ = METAL REDUTOR
M’O = ÓXIDO DO METAL REDUTORM’O = ÓXIDO DO METAL REDUTOR
M = METAL REDUZIDOM = METAL REDUZIDO
 
1.1. INTRODU1.1. INTRODUÇÇÃO: REAÃO: REAÇÇÕES METALOTÕES METALOTÉÉRMICASRMICAS
METAL
REDUTOR
METAL PRODUZIDO EM 
GRANDE ESCALA
METAL PRODUZIDO EM 
PEQUENA ESCALA
Al V, Nb, Ca, Fe-Ligas Sr, Ba, Ta, Cr, Mn, Si, Cu
Ca V, U Sc, Y, La, Ti, Cr, Th, Pu, Terras-raras
Mg Be,Ti, Hf, U Sc, Y, V, Nb, Ta, Cr, Th, Pu
Na Ta,Ti Zr, Hf, V, Nb, Th
Si (Fe-Si) Mg ---------
Exemplos de metais como agentes redutores e os respectivos metaiExemplos de metais como agentes redutores e os respectivos metais s 
obtidosobtidos
1.21.2. . INTRODUINTRODUÇÇÃO: ALUMINOTERMIAÃO: ALUMINOTERMIA
1827 1827 –– ObtenObtençção do alumão do alumíínio pela primeira nio pela primeira 
vez por vez por WWööhlerhler em em GGööttingenttingen;;
1854 1854 –– Descoberta da obtenDescoberta da obtençção do alumão do alumíínio nio 
atravatravéés do processo eletrols do processo eletrolíítico por tico por BunsenBunsen;;
1855 1855 –– PassouPassou--se a produzir alumse a produzir alumíínio em nio em 
escala industrial nos Estados Unidos por escala industrial nos Estados Unidos por 
eletreletróólise;lise;
Final do século 19 Final do século 19 –– Surgimento do processo Surgimento do processo 
de soldagem qude soldagem quíímico (mico (ThermitThermit) pela Empresa ) pela Empresa 
GoldschmidtGoldschmidt AG (AG (WestWest GermanyGermany) () (OrgotheusOrgotheus
Inc., USAInc., USA).).
2.2. FUNDAMENTOS DO PROCESSO ALUMINOTFUNDAMENTOS DO PROCESSO ALUMINOTÉÉRMICORMICO
2.1. Generalidades2.1. Generalidades
O alumO alumíínio extrai oxigênio de nio extrai oxigênio de óóxidos de outros metais para formar xidos de outros metais para formar 
óóxido de alumxido de alumíínio e liberar o metal na forma metnio e liberar o metal na forma metáálica;lica;
GeraGeraçção de grande quantidade de calor, que serão de grande quantidade de calor, que seráá aproveitado na aproveitado na 
soldagem de pesoldagem de peçças de ferro e aas de ferro e açço de vo de váários tamanhos. rios tamanhos. 
ÓÓXIDO METXIDO METÁÁLICO + ALUMLICO + ALUMÍÍNIO = METAL + NIO = METAL + ÓÓXIDO DE ALUMXIDO DE ALUMÍÍNIO + CALORNIO + CALOR
3Fe3Fe33OO44 + 8Al = 9Fe + 4Al+ 8Al = 9Fe + 4Al220033 + 3350kcal (3100+ 3350kcal (3100°°C)C)
Esta reaEsta reaçção ão éé uma das mais utilizadas, e a relauma das mais utilizadas, e a relaçção em peso ão em peso éé de três de três 
partes de partes de óóxido de ferro para uma parte de alumxido de ferro para uma parte de alumíínio. nio. 
FeFe220033 + + 22Al Al == 2Fe + Al2Fe + Al220033 + + 3550kcal3550kcal (3000(3000°°CC))
Sendo que 1 quilograma da mistura FeSendo que 1 quilograma da mistura Fe220033 + 2Al produz 476g de esc+ 2Al produz 476g de escóória ria 
(Al(Al220033), 524g de ferro ), 524g de ferro ““puropuro”” e 850kJ de energia e 850kJ de energia 
2. FUNDAMENTOS DO PROCESSO ALUMINOT2. FUNDAMENTOS DO PROCESSO ALUMINOTÉÉRMICORMICO
2.1. Generalidades2.1. Generalidades
Detalhamento da reaDetalhamento da reaçção ão aluminotaluminotéérmicarmica
I I –– antes antes 
II II –– no inno iníício cio 
III III –– e ape apóóss
V: bujão do cadinho; V: bujão do cadinho; 
A: pino para sangria; A: pino para sangria; 
h: acendedor; h: acendedor; 
E: aE: açço o ThermitThermit; ; 
S: escS: escóória de ria de ThermitThermit (Al(Al220033); ); 
thth: mistura : mistura ThermitThermit. . 
2. FUNDAMENTOS DO PROCESSO ALUMINOT2. FUNDAMENTOS DO PROCESSO ALUMINOTÉÉRMICORMICO
2.2. A Soldagem com 2.2. A Soldagem com ThermitThermit: Aspectos Positivos: Aspectos Positivos
SoldaSolda de boa de boa qualidadequalidade;;
Flexibilidade para soldagem no campo;Flexibilidade para soldagem no campo;
TempoTempo de de execuexecuççãoão pequenopequeno;;
DispensaDispensa usouso de de energiaenergia eleléétricatrica;;
Dispensa uso de complexos aparatos e Dispensa uso de complexos aparatos e 
equipamentos;equipamentos;
As soldas podem ser feitas com as peAs soldas podem ser feitas com as peçças as 
praticamente em qualquer posipraticamente em qualquer posiçção, desde ão, desde 
que a cavidade do cadinho tenha paredes que a cavidade do cadinho tenha paredes 
suficientemente verticais para o metal suficientemente verticais para o metal 
escorrer rapidamente.escorrer rapidamente.
2. FUNDAMENTOS DO PROCESSO ALUMINOT2. FUNDAMENTOS DO PROCESSO ALUMINOTÉÉRMICORMICO
2.2. A Soldagem com 2.2. A Soldagem com ThermitThermit: Aspectos Negativos: Aspectos Negativos
Entre os aspectos negativos quando comparado com outros Entre os aspectos negativos quando comparado com outros 
processos, podem ser citados:processos, podem ser citados:
A necessidade de cuidados especiais quanto A necessidade de cuidados especiais quanto àà seguransegurançça do a do 
operador e do local;operador e do local;
A necessidade de moldes especA necessidade de moldes especííficos para cada aplicaficos para cada aplicaçção;ão;
Para pePara peçças grandes, as grandes, éé necessnecessáário um prrio um préé--aquecimento, alaquecimento, aléém de m de 
ser necessser necessáário muito rio muito ThermitThermit para o preenchimento do espapara o preenchimento do espaçço o 
entre as partes, aumentando o custo da operaentre as partes, aumentando o custo da operaçção.ão.
3. APLICA3. APLICAÇÇÕES DA ALUMINOTERMIA EM SOLDAGEMÕES DA ALUMINOTERMIA EM SOLDAGEM
3.1. Considera3.1. Consideraçções Geraisões Gerais
Processos mais usuais:Processos mais usuais:
APLICAAPLICAÇÇÕES:ÕES:
ProduProduçção de metais isentos de carbono ão de metais isentos de carbono 
Soldagem Soldagem THERMITTHERMIT de reparo e de construde reparo e de construççãoão
Soldagem Soldagem THERMIT THERMIT 
Soldagem Soldagem THERMITTHERMIT de trilhos de trilhos 
Soldagem de cabos elSoldagem de cabos eléétricos tricos 
I I –– ThermitThermit (soldas de a(soldas de açços e outras ligas ferrosas) os e outras ligas ferrosas) 
II II –– CadweldCadweld (para metais não ferrosos) (para metais não ferrosos) 
O equipamento necessO equipamento necessáário para soldagem com rio para soldagem com ThermitThermit
3. APLICA3. APLICAÇÇÕES ÕES DA ALUMINOTERMIADA ALUMINOTERMIA EM SOLDAGEMEMSOLDAGEM
3.1. Considera3.1. Consideraçções Geraisões Gerais
Fonte: [Machinist(2)].
A SOLDAGEM A SOLDAGEM ÉÉ DIVIDIDA BASICAMENTE EM 5 ESTDIVIDIDA BASICAMENTE EM 5 ESTÁÁGIOS:GIOS:
(A)(A) Estabelecimento da folga e alinhamento das peEstabelecimento da folga e alinhamento das peçças; as; 
(B)(B) ColocaColocaçção do molde refratão do molde refratáário; rio; 
(C)(C) PrPréé--aquecimento por maaquecimento por maççarico para evitar arico para evitar trincamentotrincamento; ; 
(D)(D) Corrida de aCorrida de açço o ThermitThermit e soldagem;e soldagem;
(E)(E) Acabamento.Acabamento.
3. APLICA3. APLICAÇÇÕES ÕES DA ALUMINOTERMIADA ALUMINOTERMIA EM SOLDAGEMEM SOLDAGEM
3.1. Soldagem de Trilhos de Ferrovias3.1. Soldagem de Trilhos de Ferrovias
3. APLICA3. APLICAÇÇÕES DA ALUMINOTERMIAÕES DA ALUMINOTERMIA EM SOLDAGEMEM SOLDAGEM
3.1. Soldagem de Trilhos de Ferrovias3.1. Soldagem de Trilhos de Ferrovias
(A) Estabelecimento da folga e alinhamento das pe(A) Estabelecimento da folga e alinhamento das peççasas
3. APLICA3. APLICAÇÇÕES DA ALUMINOTERMIAÕES DA ALUMINOTERMIA EM SOLDAGEMEM SOLDAGEM
3.1. Soldagem de Trilhos de Ferrovias3.1. Soldagem de Trilhos de Ferrovias
(B) Coloca(B) Colocaçção do molde refratão do molde refratááriorio
3. APLICA3. APLICAÇÇÕES DA ALUMINOTERMIAÕES DA ALUMINOTERMIA EM SOLDAGEMEM SOLDAGEM
3.1. Soldagem de Trilhos de Ferrovias3.1. Soldagem de Trilhos de Ferrovias
(C) Pr(C) Préé--aquecimento por maaquecimento por maççaricoarico
3. APLICA3. APLICAÇÇÕES DA ALUMINOTERMIAÕES DA ALUMINOTERMIA EM SOLDAGEMEM SOLDAGEM
3.1. Soldagem de Trilhos de Ferrovias3.1. Soldagem de Trilhos de Ferrovias
(D) Corrida de a(D) Corrida de açço o ThermitThermit e soldageme soldagem
3. APLICA3. APLICAÇÇÕES DA ALUMINOTERMIAÕES DA ALUMINOTERMIA EM SOLDAGEMEM SOLDAGEM
3.1. Soldagem de Trilhos de Ferrovias3.1. Soldagem de Trilhos de Ferrovias
(E) Acabamento(E) Acabamento
3. APLICA3. APLICAÇÇÕES DA ALUMINOTERMIAÕES DA ALUMINOTERMIA EM SOLDAGEMEM SOLDAGEM
3.1. Soldagem de Trilhos de Ferrovias3.1. Soldagem de Trilhos de Ferrovias
(E) Acabamento(E) Acabamento
Para soldagem de trilhos são empregados atualmente três Para soldagem de trilhos são empregados atualmente três 
métodos, tecnologicamente equivalentes, cuja diferença métodos, tecnologicamente equivalentes, cuja diferença 
principal consiste no modo de conduzir o calor às principal consiste no modo de conduzir o calor às 
extremidades dos trilhos. extremidades dos trilhos. 
1º MÉTODO: Processo de soldagem com nervura chata;1º MÉTODO: Processo de soldagem com nervura chata;
2º MÉTODO2º MÉTODO : Processo de soldagem : Processo de soldagem 
com précom pré--aquecimento curto;aquecimento curto;
3º MÉTODO3º MÉTODO : Processo de soldagem : Processo de soldagem 
com câmara decom câmara de prépré--aquecimentoaquecimento
solidária ao cadinho.solidária ao cadinho.
3. APLICA3. APLICAÇÇÕES DA ALUMINOTERMIAÕES DA ALUMINOTERMIA EM SOLDAGEMEM SOLDAGEM
3.1. Soldagem de Trilhos de Ferrovias3.1. Soldagem de Trilhos de Ferrovias
3. APLICA3. APLICAÇÇÕES DA ALUMINOTERMIAÕES DA ALUMINOTERMIA EM SOLDAGEMEM SOLDAGEM
3.1. Prepara3.1. Preparaçção e Sangramento do Cadinhoão e Sangramento do Cadinho
4. QUALIDADE: SITUA4. QUALIDADE: SITUAÇÇÃO EM SOLDAGEM DE TRILHOSÃO EM SOLDAGEM DE TRILHOS
Geralmente, as soldagens Geralmente, as soldagens aluminotaluminotéérmicasrmicas não apresentam não apresentam 
falhas, desde que observados os seguintes cuidados:falhas, desde que observados os seguintes cuidados:
Executar a solda, observando rigorosamente as Executar a solda, observando rigorosamente as 
normas (recomendanormas (recomendaçções) estabelecidas;ões) estabelecidas;
Utilizar equipamentos e formas em Utilizar equipamentos e formas em ““perfeitoperfeito””
estado;estado;
Empregar porEmpregar porçções de acordo com o perfil ões de acordo com o perfil 
do trilho a ser soldado e seu tipo de ado trilho a ser soldado e seu tipo de açço;o;
Erros grosseiros de operaErros grosseiros de operaçção ocasionam, ão ocasionam, 
nas soldagens, locais com falhas nas soldagens, locais com falhas ààs vezess vezes
imperceptimperceptííveis exteriormente. veis exteriormente. 
5. 5. THERMIT THERMIT GROUP GROUP 
BRASIL
USA
ÁFRICA 
DO SUL
JAPÃO
CHINA
AUSTRÁLIA
NOVA 
ZELÂNDIA
ÍNDIA
EUROPA
RUSSIA GRÃ – BRETANHA
HOLANDA BÉLGICA
FRANÇA ROMÊNIA
SUIÇA ALEMANHA
ITÁLIA ÁUSTRIA
REPÚBLICA TCHECA HUNGRIA
5. 5. THERMITTHERMIT GROUP GROUP 
A A THERMITTHERMIT DO BRASIL oferece os seguintes serviçosDO BRASIL oferece os seguintes serviços::
Soldagem de trilhos;Soldagem de trilhos;
Soldas para pontes rolantes;Soldas para pontes rolantes;
Cursos e treinamento para especialização em soldagem Cursos e treinamento para especialização em soldagem THERMITTHERMIT..
Dentre os maiores clientes da Dentre os maiores clientes da THERMITTHERMIT DO BRASIL, constam DO BRASIL, constam 
empresas ferroviárias, construtoras e outras como:empresas ferroviárias, construtoras e outras como:
América Latina Logística do Brasil S/AAmérica Latina Logística do Brasil S/A
Companhia Brasileira de Trens Urbanos Companhia Brasileira de Trens Urbanos –– CBTUCBTU
Companhia Metropolitana de São PauloCompanhia Metropolitana de São Paulo –– CMSPCMSP
Companhia Companhia ArcelorMittalArcelorMittal Tubarão (Antiga CST)Tubarão (Antiga CST)
Companhia ValeCompanhia Vale
FerrobanFerroban--FerroviasFerrovias Bandeirantes S/ABandeirantes S/A
FerronorteFerronorte S/AS/A--Ferrovias Norte BrasilFerrovias Norte Brasil
Ferrovia Centro Atlântica Ferrovia Centro Atlântica –– FCAFCA
Ferrovia Ferrovia NovoesteNovoeste S/AS/A
MRS LogísticaMRS Logística
OpportransOpportrans--ConcessaoConcessao Metroviária S/AMetroviária S/A
TrensurbTrensurb--EmpresaEmpresa de Trens Urbanos de Porto Alegre S/Ade Trens Urbanos de Porto Alegre S/A
6. CONSIDERA6. CONSIDERAÇÇÕES FINAISÕES FINAIS
A soldagem A soldagem aluminotaluminotéérmicarmica tem sido usada principalmente na tem sido usada principalmente na 
indindúústria ferrovistria ferroviáária, na união de trilhos. ria, na união de trilhos. 
ÉÉ um processo com obtenum processo com obtençção de uma solda de boa qualidade com ão de uma solda de boa qualidade com 
flexibilidade para trabalho no campo e em tempo de execuflexibilidade para trabalho no campo e em tempo de execuçção bastante ão bastante 
curto.curto.
Dispensa o uso de energia elDispensa o uso de energia eléétrica bem com o uso de complexos trica bem com o uso de complexos 
aparatos e equipamentos. Poraparatos e equipamentos. Poréém, m, éé necessnecessáário um cuidado maior rio um cuidado maior 
quanto quanto àà seguransegurançça do operador e do local.a do operador e do local.
Este tipo de soldagemEste tipo de soldagem vem sendo usado tambvem sendo usado tambéém na indm na indúústria naval e da stria naval e da 
construconstruçção civil,ão civil, na na união de barras de reforunião de barras de reforçço e em reparos. o e em reparos. 
O processo ainda pode ser usado para emendas de cabos condutoresO processo ainda pode ser usado para emendas de cabos condutores..
Equipe de Soldagem da Companhia Vale Equipe de Soldagem da Companhia Vale -- Linha FLinha Féérrea Ouro rrea Ouro 
Preto/Mariana do Trem da Vale ou Preto/Mariana do Trem da Vale ou ““Maria FumaMaria Fumaççaa””