trabalho de Manufatura mecanica soldagem

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Soldagem com Eletrodo Revestido 
(SMAW) 
 
 
 
Disciplina: Manufatura Mecânica: Soldagem 
 
 
 
Prof. Laerte Corrêa 
 
 
 
 
 
 
 
Aluno: Marcelo Bastos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fundamentos da Soldagem ER 
 
No final do século XIX foram empregados arames nus (utilizados em 
cercas) ligados diretamente a rede elétrica aos propósitos da 
soldagem. 
 
Esta prática resultava em soldas de baixa qualidade devido ao 
nitrogênio e oxigênio presente na atmosfera reagirem na poça de 
fusão formando óxidos e nitretos prejudiciais ao metal de solda. 
 
Foi observado que arames “enferrujados”, ou cobertos com cal, 
proporcionavam melhor estabilidade do arco. Revestindo os 
arames com asbestos o depósito era protegido da contaminação do 
ar enquanto que o algodão aumentava a penetração do arco. 
Estes fatos conduziram, no início do século XX, ao advento do 
eletrodo revestido celulósico. 
 
Desde então, a busca contínua pelo aumento da produtividade 
aliada a melhores propriedades da solda, culminaram no 
desenvolvimento de outros tipos de eletrodo revestido: 
Eletrodos Rutílicos na década de 30. 
Eletrodos Básicos na década de 40. 
Eletrodos com adição de pó de ferro na década de 50. 
 
A soldagem com eletrodos 
revestidos é definida como sendo 
um processo de soldagem, onde o 
arco é estabelecido entre a 
extremidade de um eletrodo 
metálico revestido e a peça de trabalho.
 
 Fonte: Modenesi 
O calor produzido pelo arco promove a fusão do metal de base e 
do eletrodo. 
 
 
A queima do revestimento produz gases cuja função é de proteger a poça 
de fusão e o metal de adição fundido contra a contaminação da proveniente 
do ar e sustentar o arco. A queima do revestimento também da origem a 
uma escória que uma vez solidificada protege o cordão de solda da 
atmosfera durante a solidificação. O revestimento possui ainda outras 
funções, tais como: Proporcionar a estabilidade do arco e controlar a forma 
do cordão de solda. 
 
 Equipamentos 
 
O equipamento para a soldagem com eletrodo revestido constitui-se numa 
das mais simples configurações possíveis, em comparação com os outros 
processos de soldagem a arco. Porta-eletrodo: Promove o contato elétrico 
do circuito de corrente ao mesmo tempo em que funciona como elemento de 
fixação do eletrodo. O punho isolado é usado para conduzir o eletrodo sobre a 
junta de solda e alimentá-lo a medida em que é consumido. Grampo terra: 
Promove o contato elétrico do circuito de corrente à peça de trabalho. 
Fonte de energia: Responsável por fornecer a energia para o arco. 
 
 Fonte: Universo da soldagem 
 
 
Fonte de energia 
 
A fonte utilizada na soldagem com eletrodo revestido deve ser do tipo 
corrente constante, do tipo tombante. 
 A estabilidade do arco é obtida limitando-se a corrente de curto 
circuito em valores suficientemente altos para reabrir o arco, sem, 
entretanto, elevar os níveis de respingos. 
Na soldagem com eletrodo revestido pode ser empregada corrente 
alternada (CA) ou corrente contínua (CC). 
A corrente contínua proporciona arcos com melhor estabilidade, 
podendo ser utilizada a polaridade reversa (Eletrodo ligado ao polo 
positivo da fonte CC+) e polaridade direta (eletrodo ligado ao polo 
negativo da fonte CC-). 
A escolha da polaridade depende do tipo de eletrodo. Alguns 
eletrodos funcionam com CC+ e CC-, outros somente em CC+ ou 
somente em CC-. 
Com corrente alternada existe uma maior tendência a instabilidade 
do arco e menor perdas nos cabos. 
O emprego de uma corrente contínua (CC) ou alternada (CA), depende 
do tipo de eletrodo utilizado e das condições de soldagem. Os 
seguintes fatores devem ser considerados: 
 
Tipo do eletrodo: A corrente contínua permite o emprego de uma ampla gama 
de eletrodos. Verificar a indicação do fabricante. 
 
Metal de base: Na corrente contínua é mais fácil abrir e manter o arco. Por 
isso é mais indicada para baixas correntes e, consequentemente, chapas 
finas. 
 
Altura do arco: Corrente alternada é indicada uma vez que a queda de 
tensão nos cabos é menor que na soldagem em corrente constante. 
 
Posição de soldagem: Por operar melhor em menores correntes, CC é 
indicada para a posição sobrecabeça e vertical. Nestas posições, CA pode 
ser empregada desde que com eletrodos adequados. 
 
 Tipos de fontes 
Transformadores: É a configuração mais simples e barata. Fornece somente 
corrente alternada e o ajuste de corrente é realizado pelo acoplamento 
magnético do núcleo. 
 
Retificadores: Constitui-se basicamente num transformador de corrente com 
um circuito retificador. Apesar da corrente ser contínua não é constante. 
 
Fontes inversoras: Tem a capacidade de fornecer corrente contínua 
constante. Possui funções especificas como “hot start” e “arc force”. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 O Eletrodo Revestido 
 
Os eletrodos revestidos consistem numa vareta metálica (chamada de alma) e 
um revestimento. 
 
 fonte: Cimm 
 
 Alma metálica 
A alma metálica é produzida a partir de um fio laminado a quente na forma de 
bobinas, sendo posteriormente trefilado a frio até o diâmetro desejado para o 
eletrodo. Posteriormente, o mesmo é retificado e cortado no comprimento do 
eletrodo. Possui normalmente diâmetros entre 1 a 8mm e comprimento de 350 
a 470mm. As principais funções da alma metálica são: Conduzir a corrente 
de soldagem e fornecer o metal de adição para a junta de solda. 
 
Revestimento 
 O revestimento consiste basicamente numa mistura de compostos minerais 
ou orgânicos, no qual são adicionados outros compostos com finalidades 
específicas. Estes compostos são cuidadosamente pesados e misturados a 
seco (mistura seca) e adicionado o silicato de sódio e/ou potássio (mistura 
úmida) para, então, ser alimentado numa prensa extrusora. Na sequência o 
revestimento é extrudado sobre a alma metálica. Por fim, é removido o 
revestimento da ponta do eletrodo (ponta de pega) para permitir o contato 
elétrico. 
 
Fabricação do Eletrodo Revestido 
 
Fonte: Modenesi 
 
Funções do revestimento 
As funções do revestimento são: 
Proteção do metal de solda: A principal função do revestimento é proteger o 
metal de adição e a poça de fusão do oxigênio e nitrogênio proveniente do ar. 
Esta proteção se faz necessária para garantir que o metal de solda seja íntegro 
e livre de bolhas. 
 
Estabilização do arco: Os elementos estabilizantes se dissociam no arco, 
gerando gases com baixo potencial de ionização, que por sua vez irão 
favorecer a manutenção do arco. 
 
Adição de elementos de liga: Tem como intuito o de ajustar a composição 
da solda e obter propriedades mecânicas específicas. 
 
Isolante: O revestimento possui a característica de ser um isolante elétrico, de 
modo que evita o curto circuito entre a alma metálica e a peça na soldagem de 
chanfros profundos ou aberturas estreitas. 
 
Direcionamento do arco: A formação de uma cratera na 
ponta do eletrodo favorece o direcionamento do arco. 
 
Formação de escória e agente fluxante: A escória possui várias funções: 
Fornecer proteção adicional contra os agentes atmosféricos; 
absorver as impurezas segregadas na superfície do banho metálico; 
reduzir a velocidade de resfriamento do cordão de solda para permitir o 
escape dos gases; 
possibilitar a soldagem fora de posição devido as suas características de 
tensão superficial e temperatura de solidificação. 
 
 
 
 
 Fonte: Esab 
 
 
Elementos formadores do revestimento 
 
Os revestimentos podem ser classificados em seis grupos quanto 
aos seus elementos formadores: 
Elementos de liga: Elementos presentes no revestimento como: cromo, 
molibdênio, níquel, manganês, entre outros. 
 
Aglomerantes:são empregados silicatos solúveis de sódio e potássio. 
Sua função é formar uma massa plástica de material do revestimento de 
modo que possa ser extrudado sobre a alma metálica. 
 
Formadores de gases: Os elementos que fornecem proteção gasosa são 
aqueles que geram gases como CO e CO2 a partir da sua queima. Materiais 
formadores de gases comuns são os carboidratos, hidratos e carbonatos, 
presentes na celulose e nos carbonatos de cálcio e de magnésio. 
 
Estabilizantes do arco: Materiais estabilizantes são os compostos de 
titânio, potássio e cálcio. 
 
Formadores de fluxo e escória: Materiais como a sílica e magnetita são 
empregados com o intuito de “encorpar” a escória e dar propriedades 
especificas como viscosidade, tensão superficial e ponto de fusão. 
 
Plasticizantes: Os carbonatos de cálcio e de sódio são os mais utilizados 
como materiais lubrificantes e plasticizantes para fazer com que o 
revestimento flua adequadamente durante o processo de extrusão. Isto 
se faz necessário uma vez que os revestimentos são, na maioria dos casos, 
granulados. 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Esab 
Existem quatro principais grupos de revestimento de eletrodos para 
a soldagem de aços ligados 
 
Celulósico 
São eletrodos constituídos basicamente de material orgânico 
(celulose) que, sob ação do arco, se decompõem e geram grandes 
quantidades de gases (CO2, CO, H2) e pouca escória. 
A escória formada é fina e de rápida solidificação, o que o torna 
adequado para a soldagem fora de posição, especialmente na 
soldagem circunferencial de tubulações. 
 
Celulósico 
Resulta num arco violento com grandes quantidades de respingos 
e elevada penetração, por isso não é adequado para o enchimento 
de chanfros. 
Seu uso é normalmente restrito a soldagem com corrente 
contínua e polaridade reversa, devido à baixa estabilidade do arco. 
O alto nível de hidrogênio obtido na reação de queima do 
revestimento impede o uso em materiais sensíveis a trincas por 
solidificação. 
A taxa de deposição é baixa e a tensão do arco mais elevada em 
comparação com os outros tipos de eletrodo. 
 
Rutílico 
Este tipo de revestimento é constituído basicamente de óxido de 
titânio (TiO2), conferindo alta estabilidade do arco. 
São eletrodos de fácil soldabilidade, podendo ser utilizados tanto em 
CC quanto em CA, em qualquer posição de soldagem. 
A escória produzida é abundante, densa e de fácil destacabilidade. 
Produz cordões de solda com bom aspecto visual e média ou baixa 
penetração. 
Todas estas características fazem deste o eletrodo de uso geral!!! 
 
Básico 
Este tipo de revestimento contém quantidades significativas de 
carbonato de cálcio (CaCO3) e possui a característica marcante de 
fornecer depósitos com mais baixos teores de hidrogênio e de 
inclusões que qualquer outro tipo. 
A proteção gasosa é baseada em CO e CO2, conforme reação do tipo: 
CaCO3 + calor CaO + CO2 
Muito empregado na soldagem de materiais de difícil soldabilidade 
ou quando não se conhece a composição do metal de base. 
 
Básico 
Apresenta média penetração e resulta em cordões de solda com boas 
propriedades mecânicas e aspecto visual. 
São altamente higroscópicos, ou seja, absorvedores de água. 
 
Por isso devem ser secados e cuidados especiais devem ser 
tomados para assegurar baixo teor de hidrogênio no metal de solda. 
Apesar de todas estas características, é necessário considerável 
prática do soldador para evitar defeitos como porosidade e inclusão de 
escória. 
 
Ácidos 
São revestimentos baseados em óxidos de ferro e de manganês em 
silicatos. 
A escória produzida é abundante, de fácil destacabilidade. 
O volume de gás gerado é pequeno em relação aos eletrodos rutílicos 
e celulósicos. 
Ambas as correntes (CC e CA) podem ser utilizadas. 
Apresenta altas taxas de deposição e penetração, não sendo 
indicado para a soldagem fora de posição. 
 
Comparativo: 
Celulósico 
Geram muitos gases H2 
Pouca escória (fina e de rápida solidificação) 
Arco violento (respingos e elevada penetração) 
 
Rutílico 
Alta estabilidade do arco Ti 
Escória abundante 
 
Básico 
O mais baixo teor de H2 
Média penetração 
Higroscópicos secados H2 
 
Ácido 
Escória abundante 
Pouco gás gerado 
Alta taxa de deposição e penetração 
 
 
Classificação dos eletrodos 
 
A especificação AWS A5.1 classifica os eletrodos de aço carbono com base 
nas propriedades mecânicas do metal de solda, tipo de revestimento, posição 
de soldagem e tipo de corrente. 
 
 Fonte: Portal São Francisco 
 
Fonte: Esab 
 
 
Técnicas operacionais 
 
As variáveis inerentes a soldagem com eletrodo revestido, são: 
Tensão e comprimento do arco; 
Corrente de soldagem; 
Velocidade de soldagem; 
Tipo e diâmetro do eletrodo; 
 
Tensão e comprimento do arco 
 
O controle do comprimento do arco é realizado manualmente pelo 
soldador e depende da habilidade desde. 
A transferência dos glóbulos no arco causa variações consideráveis no 
comprimento do arco tensão do arco. 
As tensões variam entre 15 e 35V e dependem não só do comprimento do 
arco, mas também, do tipo e do diâmetro do eletrodo. 
Grandes comprimento de arco resulta em baixa direcionalidade do mesmo, 
acarretando em respingos e proteção gasosa deficiente. 
Pequenos comprimentos de arco, resulta em cordões estreitos com arcos 
instáveis podendo ocorrer até a sua extinção. 
 
Corrente de soldagem 
A corrente de soldagem controla de forma predominante todas as 
características operacionais do processo, como os aspectos 
dimensionais do cordão (largura, penetração e reforço), as propriedades 
da junta soldada e a taxa de deposição para dadas condições fixas de 
soldagem. 
 
Fonte: Modenesi 
A corrente de soldagem a ser empregada é definida essencialmente pelas 
dimensões da peça de trabalho, tipo de junta e posição de soldagem. 
 
Velocidade de soldagem 
A velocidade de soldagem é a segunda variável mais importante, 
apesar do seu controle ser consideravelmente impreciso. 
A velocidade de soldagem deve ser escolhida de modo que o arco 
fique ligeiramente a frente da poça de fusão. 
Altas velocidade de soldagem cordões mais estreitos e com baixa 
penetração. 
Baixas velocidade de soldagem cordões mais largos, com elevada 
penetração e reforço. 
 
Tipo e diâmetro do eletrodo 
As características do eletrodo (diâmetro e tipo do revestimento) é que 
determina a faixa de corrente em que este pode ser utilizado. 
A seleção do diâmetro do eletrodo é baseada na espessura da peça de 
trabalho, tipo de junta e posição de soldagem.. 
Quanto maior a espessura da peça maior o diâmetro do eletrodo. 
Quando a soldagem for realizada em chanfro, o diâmetro do eletrodo também 
deve ser considerado. 
Na soldagem fora de posição, são utilizados preferencialmente eletrodos 
de diâmetro menor a fim de obter menores poças de fusão maior 
sustentabilidade da poça. 
 
 A correta manipulação do eletrodo é fundamental em todas as etapas 
do processo. Para a abertura do arco, o eletrodo deve ser encostado 
rapidamente na peça de trabalho e afastado a uma distância correspondente 
ao comprimento de arco desejado. Este procedimento deve ser realizado 
preferencialmente numa região próxima ao início do cordão no qual será 
fundida. Evita marcas na superfície da peça e possíveis pontos de iniciação 
de trincas, por exemplo, em aços temperáveis. 
 
Durante a soldagem, são realizados três movimentos principais, 
são eles: 
 
Mergulho do eletrodo: A alimentação do material de adição não é 
automática, por isso, o soldador deve avançar o eletrodo em direção à 
poça de fusão a medida em que este é consumido, com o intuito de manter 
constante o comprimento do arco. 
 
Movimento de translação: O eletrodo deve ser deslocado (com velocidade 
constante)com o intuito de promover a correta condução do arco ao longo 
da junta a ser soldada. 
 
Oscilação do eletrodo: A oscilação transversal do eletrodo é necessária 
para a obtenção de formatos satisfatórios de cordão, fazer flutuar a 
escória, garantir a fusão das paredes do chanfro e, principalmente, 
controlar a poça de fusão. 
 
Tipos de tecimento 
 
 
Fonte: Plasmac 
 
 
 
 
 
 
 
Vantagens e desvantagens 
Equipamento simples e de baixo custo 
Grande versatilidade de ligas soldáveis 
Possibilidade de atuar nas propriedades mecânica e 
metalúrgicas do metal de solda 
Possibilidade de uso em locais abertos (sujeitos à 
ação de ventos) e de difícil acesso. 
Baixa produtividade 
Cuidados especiais com os eletrodos (secagem) 
Grande volume de gases e fumos gerados 
durante a soldagem 
Baixo fator de ocupação do soldador 
Necessidade de um treinamento oneroso. 
 
 
Aplicações industriais 
 
O campo de atuação do processo com eletrodo revestido é muito 
amplo e vasto, sendo empregado em praticamente todos os tipos 
de indústria. 
É largamente utilizado na área de manutenção e reparos, operações 
de campo, manutenção e montagem de estruturas submersas 
(soldagem molhada), soldagem de tubulações. 
De um modo mais abrangente é empregado na soldagem de chapas 
de espessuras variando entre 3 a 40mm.