Processo de soldagem

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UNIVERSIDADE NOVE DE JULHO
ENGENHARIA MECÂNICA
 WANDSON CARLOS DE MOURA
 DISCIPLINA CONFORMAÇÃO MECÂNICA
TEMA: SOLDA
São Paulo 
 2016
São Paulo 
2017
UNIVERSIDADE NOVE DE JULHO
ENGENHARIA MECÂNICA
WANDSON CARLOS DE MOURA
SEMINARIO DA DISCIPLINA CONFORMAÇÃO MECÂNICA
TEMA: SOLDA
Seminário apresentada à Disciplina Conformação Mecânica do curso de Engenharia Mecânica da Universidade Nove de Julho - UNINOVE
Prof. M.Sc. Flavia Aline Goia.
 
São Paulo 
2017
LISTA DE FIGURAS
 
Figura 1 - Processo de soldagem a pino.	5
Figura 2- Processo de soldagem com eletrodo revestido..	6
Figura 3 - Processo de soldagem TIG .	7
Figura 4 - Processo de soldagem MIG/MAG .	8
Figura 5 - Processo de soldagem por resistência elétrica..	8
Figura 6 - Equipamento e processo de soldagem por arame tubular.	9
Figura 7 - Processo de soldagem por arco submerso..	10
Figura 8 – Processo de soldagem a plasma automatizado.	11
Sumário
1. INTRODUÇÃO	1
1.1 Objetivo	2
2. Tipos de Soldagem	2
3. RESUMO CRONOLÓGIO DA HISTÓRIA DA SOLDAGEM E CLASSIFICACÃO DOS SEUS PROCESSOS	3
4 PROCESSOS DE SOLDAGEM	5
4.1 Soldagem a Pino	5
4.1.1 Soldagem com Eletrodo Revestido (MMA/SMAW)	5
4.1.2 Soldagem TIG (GTAW)	6
4.1.3 Soldagem MIG	7
4.1.4 Soldagem por Resistencia Elétrica	8
4.1.5 Soldagem por Arame Tubular (FCAW)	9
4.1.6 Soldagem por Arco Submerso (SAS/SAW)	10
4.1.7 Soldagem por Plasma (PAW)	11
5 Conclusão	12
RESUMO
Este relatório tem como finalidade descrever o conteúdo teórico absorvido no decorrer do curso de engenharia mecânica da disciplina conformação mecânica realizado na Universidade Nove de Julho - UNINOVE.
Este relatório mostrará alguns principais conceitos e processos de soldagem. 
É um processo de metalúrgico, que visa a união de duas partes metálicas, assegurando suas propriedades físicas e químicas, sendo sua utilização para reparo e manutenção, e na recuperação de ferramentas e outras aplicações do gênero.
Apesar da sua simplicidade, sua aplicação envolve conhecimentos de diversas áreas de engenharia mecânica, física aplicada, estrutural, elétrica e química, ao implementar essa metodologia e a somatória destes conhecimentos são de extrema importância, que traz: melhorar produtividade, qualidade, custos, eficiência em projetos e estruturas metálicas.
De maneira resumida, soldagem é a união de partes metálicas através da energia térmica.
Lembrando que a capacitação é uma parte essencial do processo metalúrgico.
Palavras-chave: Processo Metalúrgico, Metal, Soldagem, Junção.
 
 
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 INTRODUÇÃO
A soldagem é usada para junção de materiais, de forma permanente, ou seja, processo de união entre duas partes metálicas ou não metálicas e ligas metálicas, usando energia térmica como fonte de calor, com ou sem aplicação de pressão, sendo que sua aplicação varia de acordo com os diversos métodos existentes e características de juntas apresentadas. Sendo a solda é o resultado desse processo.
A solda busca proporcionar forte resistência mecânica dos materiais, ou a mínima resistência elétrica em relação de materiais eletrônicos. Apesar da sua simplicidade é um processo que envolve uma gama bastante grande de conhecimentos e procedimentos da metalurgia, por exemplo, a fusão e a solidificação, sendo uma das maiores dificuldades para se trabalhar com soldagem, pelo motivo dos metais reagir rapidamente à atmosfera ao receber calor, sendo assim, é o processo mais utilizado na indústria para união de partes metálicas.
Atualmente são conhecidos cinquenta processos de soldagem, que se divide em três classes:
 Fusão – Processo onde as duas partes se fundem, através de energia elétrica e química, sem aplicação de pressão; 
Pressão - Processo onde são unidas com força e pressionadas uma contra a outras.
Brasagem – Processo no qual o metal-base não é fundido, sendo sua união por uma liga metálica de baixa fusão.
Objetivo
O objetivo deste relatório é descrever os diversos processos de soldagem existentes atualmente, na metalurgia e no dia a dia, sendo seu amplo campo de utilização e aplicação em diversos serviços e áreas tais com da construção civil, naval, mecânica e estruturas metálicas, sendo fundamental o conhecimento teórico e prático, para a execução de processos de soldagens.
Tipos de Soldagem
 A diversos tipos de soldagem, e classificados de acordo com a fonte de energia e processos físicos envolvidos, e aplicações especificas de acordo com sua natureza, e de suas características pertinentes.
Todo o processo de soldagem, segundo Houldcroft, deve seguir os seguintes requisitos
Remoção de impurezas das superfícies a serem unidas.
Gerar energia capaz de unir dos materiais, similares ou não.
Evitar contaminação durante o processo de soldagem.
O controle da transformação de fase, para obter as propriedades desejadas da solda, sendo elas, mecânicas, físicas e químicas.
Processo de soldagem deve assegurar as condições mínimas de proteção especificas segundo normas técnicas ABNT,visando a segurança do local, do operador e relativamente ao equipamento, assim evitando a contaminação no processo de soldagem e da poça de fusão pelo ar atmosférico. Cada processo tem suas diversas limitações e vantagens, e suas complexidades dependendo do uso e do tipo de solda ser utilizada. O conhecimento dessas dos fenômenos e suas complexidades é de extrema importância para o controle do processo de soldagem, para obter perfeitos trabalhos, resultando em perfeitos cordões de solda sem falhas.
					
RESUMO CRONOLÓGIO DA HISTÓRIA DA SOLDAGEM E CLASSIFICACÃO DOS SEUS PROCESSOS
• 1801 - Sir Humphey Davis descobre o fenômeno do arco elétrico 
• 1836 - Edmund Davy descobre o Acetileno 
• 1885 - N. Bernardos e S. Olsewski depositam patente do processo de soldagem por arco elétrico 
• 1889 - N.G. Slavianoff e C. Coffin substituem o eletrodo de grafite por arame metálico 
• 1901 - Fouché e Picard desenvolvem o primeiro maçarico industrial para soldagem oxiacetilênica 
• 1903 - Goldschmidt descobre a solda aluminotérmica 
• 1907 - O. Kjellberg deposita a patente do primeiro eletrodo revestido 
• 1919 - C. J. Halsag introduz a corrente alternada nos processos de soldagem 
• 1926 - H.M. Hobart e P.K. Denver utilizam gás inerte como proteção do arco elétrico 
• 1930 - Primeiras normas para eletrodo revestido nos EUA 
• 1935 - Desenvolvimento dos processos de soldagem TIG e Arco Submerso 
• 1948 - H.F. Kennedy desenvolve o processo de soldagem MIG 
• 1950 - França e Alemanha desenvolvem o processo de soldagem por feixe de elétrons 
• 1953 - Surgimento do processo MAG 
• 1953 - Primeiras aplicações do processo PLASMA convencional 
• 1957 - Desenvolvimento do processo de soldagem com arame tubular e proteção gasosa 
• 1958 - Desenvolvimento do processo de soldagem por eletro-escória , na Rússia 
• 1960 - Desenvolvimento de processo de soldagem a laser, nos EUA 
• 1970 - Aplicados os primeiros robôs nos processos de soldagem 
Soldagem e suas classificações
 
 PROCESSOS DE SOLDAGEM
 Soldagem a Pino
Processo de soldagem a arco elétrico, sendo a união de pinos e peças por aquecimento através da eletrofusão do metal base e parte da ponta do pino, aplicando imediatamente uma pressão, garantindo solidificação e a união entre as peças. A energia elétrica e a força mecânica são transmitidas através de uma pistola porta-pinos controlada por temporizador, e protegidos por uma cerâmica, como função estabiliza e proteção contra os respingos, contaminação atmosférica, além de conter o metal líquido.
Figura 
1
 - Processo de soldagem a 
pino
. Fonte ESAB BRASIL.
Soldagem com Eletrodo Revestido (MMA/SMAW)
A Processo de soldagem a arco elétrico produzido pela interação através do calor do arco criadoentre um eletrodo revestido e a peça metálica a ser soldada. O eletrodo é consumido à medida que o cordão de solda se forma, promovendo a formação de gases e escoria para proteção da poça de fusão contra as contaminações do ar atmosférico e auxiliar no refino do material depositado, o revestimento tem como função estabilizar o arco elétrico, gerando gases de proteção da poça de fusão e do cartão de solda.
Figura 
2
- Processo de soldagem com eletrodo revestido. Fonte ESAB BRASIL
.
Processo versátil e de baixo custo e soldagem em posição de difícil acesso, adaptasse a uma diversidade de materiais e espessuras, no entanto, há limitações, tais como a baixa produtividade comparados entre outros processos, devido à taxa de ocupação do soldador e de deposição, sendo um processo não automático e sua posição de soldagem para o soldador é restrita, causando desgaste físico, além da geração de gases e fumos, prejudicando a saúde do soldador.
Soldagem TIG (GTAW)
 Defina-se de soldagem TIG (Tungsten Inert Gas), processo que utiliza um eletrodo solido não consumível a base de tungstênio e a peça a ser soldada, sendo área da poça de fusão e o arco, protegidas pela atmosfera protetora do fluxo dos gases inertes, produzindo uma soldagem limpa e alta qualidade, sendo utilizado na soldagem das ligas de titânio, magnésio, aços inoxidáveis, alumínios entre outros.
Na soldagem TIG, o arco elétrico é acionado gerando passagem de corrente elétrica pelo gás de proteção hélio ou argônio, com o toque da ponta do eletrodo com a peça. GTWA é composto por uma tocha, eletrodo, fonte de potência e o gás de proteção. Alumínio e suas ligas são normalmente soldados com corrente alternada, mas também pode ser soldado com corrente contínua, polaridade direta, com o uso de gases como gás de proteção.
Figura 
3
 - Processo de soldagem TIG - Fonte DBC Oxigênio
.
Soldas TIG possuem uma excelência em qualidade e perfeição, como acabamento dos corões de solda, condições de manuseio, e também o menor aquecimento da peça soldada, e menor risco à corrosão granular e é um processo pode ser automatizado. Em contrapartida, a desvantagem é, um processo de difícil operação com corrente de ar, sendo inadequado para a soldagem de chapas de mais de 6 mm, e baixa produtividade devido à sua alta taxa de deposição.
Soldagem MIG
No processo de soldagem MIG (Metal Inert Gas) o arco elétrico é aberto entre um arame alimentado continuamente e o metal de base. A região fundida é protegida por um gás inerte ou mistura de gases.
A soldagem MIG (Metal Inert Gas) segundo a AWS (American Welding Society) é o processo em que o arco elétrico é obtido por meio de uma corrente contínua, estabelecida entre a peça a ser soldada e o arame de alumínio ou liga de alumínio, que combina as funções de eletrodo e metal de adição, na atmosfera de gás inerte, o gás inerte protege a região do arco e poça de fusão contra a contaminação do ar atmosférico no processo de soldagem.
Figura 4 - Processo de soldagem MIG/MAG – ESAB BRASIL.
É um processo de baixo custo, fácil manuseio e alta produtividade, sendo também ser automatizado, não forma escória, e forma um cordão de solda com excelente acabamento garantindo boas soldas. Porém exige uma regulação bastante complexa e não deve ser feito na presença de corrente de ar, há também produção de respingos e necessita de manutenção mais trabalhosa e que há uma alta probabilidade no processo de se criar porosidade no cordão de solda.
Soldagem por Resistencia Elétrica
A soldagem por resistência elétrica utiliza o aquecimento por efeito Joule para realizar a fusão e união as duas peças. O efeito Joule conhecido como efeito térmico, ocorre pela geração de calor através da passagem de corrente elétrica em um condutor ou uma resistência. Na soldagem de chapas, a maior resistência se localiza exatamente na superfície interna entre as duas chapas, ao seguir as condições corretas de soldagem e aplicação da pressão pelos eletrodos de cobre, logo por consequência a passagem de corrente, ocorre a fusão destas duas partes metálicas.
 		
Figura 5 - Processo de soldagem por resistência elétrica. - Fonte ASM Treinamentos.
É um processo que pode ser utilizado em chapas finas, oferece uma grande facilidade e velocidade na operação e sua manutenção é bem simples. Sendo sua desvantagem, não aceita peças com formatos muito complexos e pesadas.
Soldagem por Arame Tubular (FCAW)
O processo de soldagem com arame tubular tem seu início com os processos TIG e MIG, na década de 60 que o arame auto protegido foi introduzido por pesquisadores e engenheiros.
A utilização de arame tubular deu uma alta qualidade ao metal de solda depositado, excelente aparência ao cordão de solda, boas características de arco, além de diminuir o número de respingos e possibilidade de solda em todas as posições, tendo ganho popularidade para soldagem de aços carbono e baixa liga, em chapas de espessura grossa e fina. Muitas vezes é utilizado em fortes espessuras onde a geometria de junta e posição de soldagem não permitia a aplicação de outros processos de alto rendimento tal como arco submerso ou eletroescória.
O processo de soldagem por Arame Tubular tem duas variedades, podendo ser protegido por gás inerte, ou por gás ativo ou mistura destes ou auto protegido, sem a utilização de gases de proteção.
A utilização de arames tubulares autoprotegido tem sido de grande interesse pela sua versatilidade e aplicação em ambientes sujeitos a quaisquer condições climáticas. O processo de soldagem por Arame Tubular é definido como um processo de soldagem por fusão, onde o calor necessário à ligação das partes é fornecido por um arco elétrico estabelecido entre a peça e um Arame alimentado continuamente.
Figura 6 - Equipamento e processo de soldagem por arame tubular - Fonte ESAB BRAIL.
Soldagem por Arco Submerso (SAS/SAW)
O processo de soldagem por arco submerso é no qual o calor e soldagem é fornecido por um arco, formado por corrente elétrica entre eletrodos de arame e a peça metálica de trabalho. O arco fica protegido por uma camada de material granular para o processo de arco submerso, que consequentemente o protegerá o metal fundido e a poça de fusão, da contaminação atmosférica. O processo de soldagem a arco elétrico fica completamente coberto pelo fluxo, o arco não visível, não há faíscas, luminosidades, fumos ou respingos, o fluxo, na forma granular, funciona como um isolante térmico, garantindo uma excelente concentração de calor que caracteriza a alta penetração que pode ser obtida com o processo.
Figura 7 - Processo de soldagem por arco submerso. Fonte ESABE BRASIL.
A limitação deste processo de soldagem a arco submerso é o fato de que não permite a soldagem em posições plana ou horizontal em ângulo, sendo suas vantagens são a boa integridade da metal solda, de fácil utilização, velocidade no processo de soldagem, melhor segurança no ambiente de trabalho e no processo de soldagem. O processo de soldagem na posição horizontal só é possível com a utilização de suporte designado paro o fluxo de soldagem.
Soldagem por Plasma (PAW)
Processo de soldagem plasma é semelhante ao processo TIG, utiliza eletrodos não consumíveis e gases inertes, seno suas diferenças o tipo de tocha, a tensão do arco elétrico e também e os recursos necessários à fonte de energia. Sendo que os dois processos possuem regiões com as mesmas temperaturas máximas, porém, a construção do arco, a modificação da concentração de calor na superfície da peça, o torna mais favorável ao processo de soldagem.
Figura 8 – Processo de soldagem a plasma automatizado. ESAB BRASIL.
É um processo que utiliza um arco elétrico concentrado que derrete o material por um feixe de plasma de alta temperatura, sendo que, todo material condutor pode ser cortado. Os gases do plasma são ar comprimido, nitrogênio, oxigênio ou argônio/ hidrogênio, usados para cortar aços de liga leve e alta liga, alumínio, cobre e outros metais e ligas, o processo de soldagemplasma exige um alto conhecimento, para adquirir um melhor controle direcional do arco e zonas menores afetadas pela temperatura, seno o custo dos equipamentos de controle o custo é alto.
Conclusão
Levando-se em consideração ao trabalho descrito, os processos e soldagem visam, facilitar o trabalho a união de peças metálicas ou não, os processos de fabricação utilizam um processo de soldagem. Com o decorre do tempo, os processos foram se atualizando e se tornando uma ferramenta fundamental em diversos processos e produções de grande escala, visando atender um determinado produto final. O conhecimento e estudo do caso garante uma excelência em qualidade de serviço, sendo que cada processo, tem sua designação e com suas vantagens e desvantagens. O estudo dos processos de soldagem, e desenvolvimentos de métodos e de confiáveis cordões de solda. A constante evolução dos processos, sendo assim, os técnico e engenheiros que atuam no campo de soldagem, se conscientizam com a importância do conhecimento mutuo e se aprofundando mais na área, se tornam cada vez mais capaz de atribuir com destreza e confiança os processos de soldagem.