pdfcoffee com_soldagem-fundamentos-e-tecnologia-villani-modenese-bracarense-3a-ed-pdf-free

Prévia do material em texto

Universidade Federal de Minas Gerais
(teitor: Cléfio CampoSrta Diniz 
Wce-Rtitora: Rocksane de Carvalho Norton
Editora UFMG
Diretor: Wander Melo Miranda 
Vice-Diretor: Roberto Alexandre do Carmo Said
Conselho Editorial 
Winder Melo Miranda (presidente)
Ravio de Lemos Carsalade 
Hdocsa Marta Murgd Starfing 
Mirdo Gomes Soares 
Maria das Grafas Santa Bárbara 
Marta Helena Damasceno e SSva Megale 
Paulo Sífgio Lacerda Berio 
Roberto Alexandre do Carmo Said
Paulo Villani Marques 
Paulo José Modenesi 
Alexandre Queiroz Bracarense
SOLDAGEM
FUNDAMENTOS E TECNOLOGIA
3a edição atualizada 
1a reimpressão
BELO HORIZONTE | EDITORA UFMG 2011
Coordenação Editorial 
Assistência Editorial 
Editoração de texto 
Revisão e normalização 
Revisão de provas 
Atualização ortográfica 
Projeto gráfico 
Formatação e capa 
Produção gráfica
Danivia Wotff
EBane Sousa e Euciídia Macedo 
Ana Maria de Moraes 
María do Carmo Leite Ribeiro 
Alexandre Vasconcelos de Melo 
Karen M. Chequer e Daniel 10 Silva 
Paulo Schmidt 
Warren Maniac 
Warren Marüac
2005, Paulo Vtllani Marques, Paulo losé Modenesi, Alexandre Queiroz Bracarense 
©2005, Editora UFMG 
© 2007,2* ed. rev. e ampl.
© 2009,3* ed. atual.
2011, l*reimpr.
Este livro ou parte dele não pode ser reproduzido sem autorização escrita do Editor.
M357s Marques, Paulo Villani
Soldagem: fundamentos e tecnologia / Paulo Vilani Marques, Paulo 
José Modenesi, Ataundre Queroz Bracarense - 3* níçâo atuaüzada • Beto Horizonte:
Etftora UFMG. 2009.
363 p.1- (Didática)
Incfcn btfaSografta.
IS8N: 978-85-7041-7480
1. Soldagem. 2. Solda e soldagem. I. Modenesi, Paulo José.
II. Bracarense. Alexandre Queiroz. (II. Tttulo.
COO; 621.791
____________________________________________________________________________CDU: 621.791___________
Ficha catalogrifica elaborada pela CCQC - Central de Controle de Qualidade da CatalogaçSo da Biblioteca Universitária da UFMG
Editora UFMG
Av. Antônio Carlos, 6.627 - Ala direita da Biblioteca Central - térreo 
Campus Pamputha - CEP 31270-901 • Belo Horizonte/MG 
Tel.: +55 31 3409-4650 | Fax: +55 31 3409-4768 |edtora@ufmgi>r | wvweditora^ fmgJjr
SUMÁRIO
PREFÁCIO À PRIMEIRA EDIÇÃO 13
PREFÁCIO À SEGUNDA E TERCEIRA EDIÇÕES 14
APRESENTAÇÃO 15
PARTE 1 
FUNDAMENTOS DA SOLDAGEM
Capítulo 1 
Introdução è Soldagem
1. Métodos de união dos metais 17
2. Definição de soldagem 18
3. Formação de uma junta soldada 19
4. Processos de soldagem 21
5. Comparação com outros processos de fabricação 23
6. Breve histórico da soldagem 25
7. Exercícios 27
Capítulo 2
Terminologia e Simbologia da Soldagem
1. Introdução 29
2. Terminologia da soldagem 30
3. Simbologia da soldagem 36
4. Exercício 41
Capítulo 3
Princípios de Segurança em Soldagem
1. Introdução 43
2. Roupas de proteção 44
3. Choque elétrico 45
4. Radiação do arco elétrico 46
5. Incêndios e explosões 48
6. Fumos e gases 48
7. Outros riscos 49
8. Recomendações finais 49
9. Exercícios 50
Capítulo 4 
0 Arco Elétrico de Soldagem
1. Introdução 51
2. Características elétricas do arco 52
3. Características térmicas do arco 56
4. Características magnéticas do arco 57
5. Exercícios e práticas de laboratório 61
Capítulo 5
Fontes de Energia para Soldagem a Arco
1. Introdução 63
2. Requisitos básicos das fontes 63
3. Fontes convencionais 64
4. Fontes com controle eletrônico 72
5. Conclusão 79
6. Exercícios 80
Capítulo 6 ‘
Fundamentos da Metalurgia da Soldagem
1. Introdução 81
2. Metalurgia física dos aços 82
3. Fluxo de calor 88
4. Macroestrutura de soldas por fusão 92
5. Características da zona fundida 93
6. Características da zona termicamente afetada
7. Descontinuidades comuns em soldas
8. Exercícios e práticas de laboratório
98
100
112
Capítulo 7
Tensões Residuais e Distorções em Soldagem
1. Introdução 113
2. Desenvolvimento de tensões residuais em soldas 115
3. Consequências das tensões residuais 119
4. Distorções 121
5. Controle das tensões residuais e distorção 123
6. Exercícios 125
Capítulo 8 
Automação da Soldagem
1. Fundamentos 127
2. Equipamentos 130
3. Programação de robôs para a soldagem 133
4. Aplicações industriais 134
5. Exercícios 135
Capítulo 9
Normas e Qualificação em Soldagem
1. Introdução 137
2. Normas em soldagem 139
3. Registro e qualificação de procedimentos e de pessoal 141
4. Exercícios 145
Capítulo 10
Determinação dos Custos de Soldagem
1. Introdução 151
2. Custo da mão de obra 152
153
155
155
156
156
156
157
159
161
162
167
170
173
174
175
176
177
179
180
181
183
3. Custo dos consumíveis
4. Custo de energia elétrica
5. Custo de depreciação
6. Custo de manutenção
7. Custo de outros materiais de consumo
8. Considerações finais
9. Exemplo
10. Exercício
PARTE 2 
PROCESSOS DE SOLDAGEM E AFINS
Capítulo 11 
Soldagem e Corte a Gás
A-Soldagem a gás
1. Fundamentos
2. Equipamentos
3. Consumíveis
4. Técnica operatória
5. Aplicações industriais
B - Oxi-Corte
1. Fundamentos
2. Equipamentos
3. Consumíveis
4. Técnica operatória
5. Aplicações industriais
6. Exercícios e práticas de laboratório
Capítulo 12
Soldagem com Eletrodos Revestidos
1. Fundamentos
2. Equipamentos
3. Consumíveis 186
4. Técnica operatória 196
5. Aplicações industriais 202
6. Exercícios e práticas de laboratório 203
Capítulo 13 
Soldagem TIG
1. Fundamentos 205
2. Equipamentos 206
3. Consumíveis 211
4. Técnica operatória 214
5. Aplicações industriais 217
6. Exercícios e práticas de laboratório 217
Capítulo 14 
Soldagem e Corte a Plasma
Soldagem
1. Fundamentos 219
2. Equipamentos 221
3. Consumíveis 223
4. Técnica operatória 225
5. Aplicações industriais 227
Corte
1. Fundamentos 228
2. Equipamentos 228
3. Consumíveis 230
4. Técnica operatória 230
5. Aplicações industriais 232
6. Exercícios 232
Capítulo 15
Soldagem MIG/MAG e com Arame Tubular
A - Soldagem MIG/MAG
1. Fundamentos 233
2. Equipamentos 244
3. Consumíveis 248
4. Técnica operatória 252
5. Aplicações industriais 254
B - Soldagem com arames tubulares
1. Fundamentos 255
2. Equipamentos 256
3. Consumíveis 257
4. Técnica operatória 261
5. Aplicações industriais 261
6. Exercícios e práticas de laboratório 261
Capítulo 16 
Soldagem a Arco Submerso
1. Fundamentos 263
2. Equipamentos 265
3. Consumíveis 268
4. Técnica operatória 272
5. Aplicações industriais 275
6. Exercícios e práticas de laboratório 275
Capítulo 17
Soldagem por Eletroescória e Eletrogás
A - Soldagem por eletroescória
1. Fundamentos 277
2. Equipamentos 279
3. Consumíveis 281
4. Técnica operatória 283
5. Aplicações industriais 287 
B - Soldagem eletrogás
1. Fundamentos 288
2. Equipamentos 289
3. Consumíveis 289
4. Técnica operatória 290
5. Aplicações industriais 290
6. Exercícios 291
Capítulo 18 
Soldagem por Resistência
1. Fundamentos 293
2. Equipamentos 296
3. Técnica operatória 300
4. Aplicações industriais 304
5. Exercícios 306
Capítulo 19
Processos de Soldagem de Alta Intensidade
A - Soldagem a laser
1. Fundamentos 307
2. Equipamentos 309
3. Técnica operatória 310
4. Aplicações industriais 312
B - Soldagem com feixe de elétrons
1. Fundamentos 313
2. Equipamentos 313
3. Técnica operatória 314
4. Aplicações industriais 315
5. Exercícios 315
Capítulo 20 
Outros Processos de Soldagem
1. Soldagem por fricção convencional 317
2. Variações recentes da soldagem por fricção 320
3. Soldagem por explosão 323
4. Soldagem poraluminotermia 326
5. Soldagem a frio 329
6. Soldagem por ultrassom 330
7. Soldagem por laminação 331
8. Exercícios 333
Capítulo 21 
Brasagem
1. Fundamentos 335
2. Equipamentos 337
3. Consumíveis ' 338
4. Técnica operatória 346
5. Aplicações industriais 349
6. Exercícios 349
BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR 
ÍNDICE ALFABÉTICO 
SOBRE OS AUTORES
351
353
3 6 3
PREFÁCIO À PRIMEIRA EDIÇÃO
Em uma era de constantes mudanças, quebras de paradigmas e crescente valorização 
do capital intelectual, a Universidade, através dos autores de Soldagem - fundamentos e 
tecnologia, transcende o conceito de Academia — baluarte da ciência pura — disponibili­
zando sólidos e modernos conhecimentos na área de soldagem. A tão cobrada e mencionada 
Responsabilidade Social está aqui perfeitamente demonstrada no pleno engajamento dos 
autores, pesquisadores renomados, difundindo ricos ensinamentos obtidos ao longo de 
anos de estudos e pesquisas.
Com este livro, busca-se uma forma mais abrangente de divulgação, acessível a toda 
a sociedade, ao contrário das apostilas, que possuem um público limitado e exclusivo.
A soldagem, tema caracterizado por alta complexidade, porém de importância e aplicação 
inquestionável em todos os setores da indústria, é aqui tomada fácil, de entendimento 
imediato, e perfeitamente ajustada às autênticas necessidades dos leitores. A sequência 
apresentada permite o entendimento do tema de forma gradativa e constante. Inicia-se 
pelos conceitos fundamentais e terminologias; introduz informações direcionadas sobre 
física do arco elétrico e eletricidade; define os equipamentos e dispositivos de soldagem, 
os riscos e a forma segura de operação. A metalurgia da soldagem é apresentada com uma 
linguagem clara e objetiva, permitindo a assimilação de sua dinâmica. O livro conclui a 
vasta caminhada pelos conhecimentos no assunto com uma ampla abordagem dos processos 
de soldagem. Todo o conteúdo é enriquecido com ilustrações de nítido caráter explicativo. 
As questões apresentadas ao final de cada capítulo permitem ao leitor avaliar o grau de 
entendimento e avançar além do texto, incitando-o a expor suas ideias.
A adequação desta obra à realidade é perfeita. No momento em que o mercado exige, 
de forma contundente, profissionais abertos ao aprendizado permanente, alertas para 
captar tendências ou inventar técnicas apropriadas para contornar riscos e aproveitar 
oportunidades, Soldagem - fundamentos e tecnologia toma-se um recurso inestimável 
para se atingir um nível de excelência, cumprindo o seu papel de difundir ideias com 
elevada eficácia.
Eng0. Helder Aguiar Neves
PREFÁCIO À SEGUNDA E TERCEIRA EDIÇÕES
No momento em que nosso país discute o Programa de Aceleração do Crescimento 
(PAC), lançado pelo Governo Federal, e começa a trabalhar com a perspectiva de 
resolver seus graves problemas sociais ancorado no crescimento da economia, é mais 
que oportuno o lançamento de uma nova edição de um livro que traz tão importantes 
contribuições ao desenvolvimento científico e tecnológico.
Soldagem é um dos mais importantes processos de fabricação e está presente no dia- 
-a-dia de todos nós. É parte integrante dos currículos de cursos de Engenharia Mecânica, 
Nuclear e Metalúrgica em praticamente todas as Escolas de Engenharia, além de ser 
destacada área dos cursos técnicos em Mecânica e Metalurgia.
Os Doutores Paulo Villani Marques, Paulo José Modenesi e Alexandre Queiroz 
Bracarense, professores da Escola de Engenharia da UFMG e pesquisadores de 
reconhecida competência, no Brasil e no exterior, tiveram a louvável iniciativa de produzir 
um texto didático genuinamente brasileiro para atender às necessidades de estudantes 
e de profissionais que trabalham nas áreas afins. *
Os conceitos são apresentados com clareza e de forma didática, permitindo aos 
leitores um fácil entendimento dos conceitos e uma aprendizagem consistente dos mais 
modernos processos. Além disso, são apresentados os equipamentos e consumíveis 
utilizados através de desenhos de excelente qualidade.
O cuidado dos autores na abordagem ampla e precisa dos diversos aspectos ligados 
a essa área salta aos olhos. Além dos aspectos técnicos, o livro dedica especial atenção 
aos princípios básicos, à história, à terminologia, à segurança, às normas técnicas è aos 
custos ligados à soldagem.
Os diversos processos contemplados em capítulos específicos são apresentados 
de forma simples, direta e objetiva. A divisão uniforme dos capítulos em seções 
- Fundamentos, Equipamentos, Consumíveis, Técnica Operatória, Aplicações Industriais, 
Exercícios e Práticas de Laboratório - apresenta-se como ferramenta de fundamental 
importância para o entendimento dos processos. Destacam-se as práticas laboratoriais 
e os problemas propostos que complementam e criam as habilidades necessárias ao 
exercício desta atividade.
Esta obra reflete os esforços de profissionais que além da competência técnica e 
científica demonstram excepcional espírito público e indiscutíveis qualidades didáticas. 
Não há dúvidas de que os leitores terão muito prazer na leitura deste livro e que inúmeros 
estudantes de Cursos Técnicos e de Engenharia se interessarão por esta área do 
conhecimento.
Prof. Márcio Ziviani
Diretor Executivo - Fundação de Desenvolvimento da Pesquisa
APRESENTAÇÃO
Este texto surgiu do desejo e da necessidade de ampliar e atualizar uma obra anterior, 
publicada em 1991. Muitos foram os avanços obtidos no campo da soldagem desde então 
e, particularmente no Brasil, muitas novidades surgiram com a abertura do mercado, a 
partir de 1994. A oportunidade foi criada quando a PROGRAD - Pró-Reitoria de Graduação 
da UFMG lançou um edital para a seleção de projetos de produção de material didático 
para a graduação, em meados de 2003. Contudo, como esta não seria uma tarefa fácil, 
pois soldagem é um tema muito abrangente, convidei os colegas da UFMG Prof. Dr. 
Paulo José Modenesi e Prof. Dr. Alexandre Queiroz Bracarense para dividirem comigo 
esta empreitada.
Tendo por base o texto de 1991, decidimos que esta nova obra seria dividida em 21 
Capítulos, tendo cada um de nós assumido a produção de sete deles. O Prof. Modenesi 
se responsabilizou pelos Capítulos 1 ,2 ,4 ,5 ,6 ,7 e 9; o Prof. Bracarense pelos Capítulos 8, 
16,17,18,19.20 e 21, e eu, pelos demais, isto é, os Capítulos 3,10,11,12,13,14 e 15. Esta 
divisão foi motivada por questões práticas e de afinidade com os temas abordados.
Entre setembro e novembro de 2003, trabalhamos nos textos individualmente, mas 
procurando manter uma mesma orientação geral, através de reuniões periódicas. Os 
capítulos produzidos foram enviados a técnicos atuantes na área de soldagem em nível 
industrial e acadêmico, para revisão e críticas, o que foi feito nos meses de dezembro 
de 2003 e janeiro de 2004. Em fevereiro de 2004, após outras reuniões para ajustes de 
orientação e manutenção da unidade da obra, as críticas e sugestões dos revisores foram 
incorporadas, chegando-se ao texto final.
Além de conhecimentos técnicos atualizàdos, procuramos colocar no texto experiên­
cias na área acadêmica e industrial obtidas no nosso trabalho em ensino, pesquisa e 
extensão na UFMG. Tentamos, também, oferecer alguma contribuição no que se refere 
à terminologia de soldagem usada no país, que é muitas vezes confusa e redundante, 
resultado da tradução livre, adoção e adaptação de termos de outras línguas e falta de 
normalização nacional.
1 fil
l u FUNOAMarmSE TECNOLOGIA
Nesta edição, foram feitas pequenas alterações no texto de vários capítulos, para 
tornar mais claros alguns conceitos expressos, bem como foram corrigidos os erros da 
primeira edição, na linguagem, figuras e equações.
Muitas pessoas e organizações contribuíram para que se chegasse a este resultado 
final. Em especial, agradeço aos Profs. Modenesi e Bracarensepela disposição em dividir 
o trabalho e pela sua dedicação a ele; ao Prof. Dr. Ronaldo Pinheiro da Rocha Paranhos, 
da UENF, pela contribuição nos Capítulos 3 e 10; ao Prof. Modenesi pelas ilustrações e 
fotos; aos Profs. Américo Scotti e Valtair Antônio Ferraresi, da UFU, pelos filmes sobre 
tranferência metálica; ao Prof. Paranhos, aos Engos. Carlos Castro. Francisco de Oliveira 
Filho, Gustavo Alves Pinheiro, Helder Aguiar Neves, José Roberto Domingues e Óder 
Silva de Paula Júnior e a minha esposa Maria das Victórias de Mello Villani Marques, pela 
revisão e sugestões; às empresas ESAB, RBG e SOLDAGERAIS, pela disponibilização 
de informações técnicas, fotos e equipamentos; à PROGRAD e ao DEMEC, da UFMG, 
pelo suporte financeiro e logístico, e a minha filha Paula de Mello Villani Marques, pela 
digitação. Finalmente, a todos que direta ou indiretamente tornaram possível a conclusão 
deste trabalho, gostaria de manifestar minha gratidão e agradecimentos e apresentar 
minhas desculpas pela incapacidade de citá-los nominalmente.
Paulo Villani Marques
PARTE 1
FUNDAMENTOS DA SOLDAGEM
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO À SOLDAGEM
1. Métodos de União dos Metais
Os métodos de união dos metais podem ser divididos em duas categorias prin­
cipais, isto é, aqueles baseados na ação de forças macroscópicas entre as partes 
a serem unidas e aqueles baseados em forças microscópicas — interatômicas e 
intermoleculares. No primeiro caso, do qual são exemplos a parafusagem e a rebi­
tagem, a resistência da junta é dada pela resistência ao cisalhamento do parafuso 
ou rebite mais as forças de atrito entre as superfícies em contato. No segundo, a 
união é conseguida pela aproximação dos átomos ou moléculas das peças a serem 
unidas, ou destes e de um material intermediário adicionado à junta, até distâncias 
suficientemente pequenas para a formação de ligações químicas, particularmente 
ligações metálicas e de Van der Waals. Como exemplo desta categoria citam-se a 
brasagem, a soldagem e a colagem.
A soldagem é o mais importante processo de união de metais utilizado indus­
trialmente. Este método de união, considerado em conjunto com a brasagem, tem 
importante aplicação desde a indústria microeletrônica até a fabricação de navios
1 n tni nABfia
FUNDAMENTOS E TECNOLOGIA
e outras estruturas com centenas ou milhares de toneladas de peso. A soldagem é 
utilizada na fabricação de estruturas simples, como grades e portões, assim como 
em componentes encontrados em aplicações com elevado grau de responsabilidade, 
como nas indústrias química, petrolífera e nuclear, e também na criação de peças 
de artesanato, joias e de outros objetos de arte.
2. Definição de Soldagem
Um grande número de diferentes processos utilizados na fabricação e recupe­
ração de peças, equipamentos e estruturas é abrangido pelo termo "SOLDAGEM". 
Classicamente, a soldagem é considerada como um processo de união, porém, na 
atualidade, muitos processos de soldagem ou variações destes são usados para a 
deposição de material sobre uma superfície, visando à recuperação de peças desgasta­
das ou para a formação de um revestimento com características especiais. Diferentes 
processos relacionados com a soldagem são usados para corte de peças metálicas e 
em muitos aspectos estas operações se assemelham a operações de soldagem.
Na literatura, encontram-se algumas tentativas de definição da soldagem:
• "Processo de união de metais por fusão."
Deve-se ressaltar que não apenas os metais -são soldáveis e que é possível se 
soldar sem fusão.
• "Operação que visa obter a união de duas ou mais peças, assegurando na junta a 
continuidade das propriedades físicas e químicas.”
Nessa definição, o termo "continuidade" é utilizado com um significado similar ao 
adotado na matemática. Isto é. considera-se que. embora as propriedades possam 
variar ao longo de uma junta soldada, esta variação não apresenta quebras abruptas 
como ocorre, por exemplo, em uma junta colada na qual a resistência mecânica 
muda abruptamente entre um componente da junta e a cola.
• "Processo de união de materiais usado para obter a coalescência (união) localizada 
de metais e não-metais, produzida por aquecimento até uma temperatura adequada, 
com ou sem a utilização de pressão e/ou material de adição."
Esta definição, adotada pela Associação Americana de Soldagem (American Welding 
Society-AWS), é meramente operacional, não contribuindo com o aspecto conceituai.
Finaliza-se com uma última definição, esta baseada no tipo de forças responsáveis 
pela união dos materiais:
• “Processo de união de materiais baseado no estabelecimento de forças de ligação 
química de natureza similar às atuantes no interior dos próprios materiais, na região 
de ligação entre os materiais que estão sendo unidos."
Esta última definição engloba também a brasagem (Capítulo 21), que pode ser 
considerada, neste contexto, como um processo de soldagem.
CArtTUU) 1 < q
INTRODUÇÃO A SOIDAKM 1 9
3. Formação de uma Junta Soldada
De uma forma simplificada, uma peça metálica pode ser considerada como formada 
por um grande número de átomos dispostos em um arranjo espacial característico 
(estrutura cristalina). Átomos localizados no interior desta estrutura são cercados 
por um número de vizinhos mais próximos, posicionados a uma distância r0, na qual 
a energia do sistema é mínima, como mostra a Figura 1.
Figura 1
Variação de energia potencial para um sistema composto de dois átomos em função da 
distância de separação entre eles
Nesta situação, cada átomo está em sua condição de energia mínima, não tenden­
do a se ligar com nenhum átomo extra. Na superfície do sólido, contudo, esta situação 
não se mantém, pois os átomos estão ligados a menos vizinhos, possuindo, portanto, 
um maior nível de energia do que os átomos no seu interior. Esta energia pode ser 
reduzida quando os átomos superficiais se ligam a outros. Assim, aproximando-se 
duas peças metálicas a uma distância suficientemente pequena para a formação de 
uma ligação permanente, uma solda entre as peças seria formada, como ilustrado na 
Figura 2. Este tipo de efeito pode ser obtido, por exemplo, colocando-se em contato 
íntimo dois blocos de gelo.
Solda
Figura 2
Formação teórica de uma solda pela aproximação das superfícies das peças
Entretanto, sabe-se que isto não ocorre para duas peças metálicas, exceto em 
condições muito especiais. A explicação para isto está na existência de obstáculos 
que impedem uma aproximação efetiva das superfícies até distâncias da ordem 
de ro. Estes obstáculos podem ser de dois tipos básicos:
SOLDAGEM
rUNDAMENTOS E TECNOLOGIA
• As superfícies metálicas, mesmo as mais polidas, apresentam uma grande rugosidade 
em escala microscópica e submicroscópica.
Mesmo uma superfície muito bem polida apresenta irregularidades da ordem de 50nm 
de altura, cerca de 200 camadas atômicas. Isto impede uma aproximação efetiva das 
superfícies, o que ocorre apenas em alguns poucos pontos de contato, de modo que 
o número de ligações formadas é insuficiente para garantir qualquer resistência para 
a junta.
• As superfícies metálicas estão normalmente recobertas por camadas de óxido, umidade, 
gordura, poeira etc. (Figura 3), o que impede um contato real entre as superfícies, 
prevenindo a formação da solda. Estas camadas se formam rapidamente e resultam 
exatamente da existência de ligações químicas incompletas na superfície.
Figura 3
Representação esquemática da estrutura de urna superfície metálica em contato com o ar.
A- metal não afetado, B - metal afetado, C - camada de óxido, D - água e oxigênio absorvidos,
E-gordura e F • partículas de poeira
Para superar estes obstáculos, dois métodos principais são utilizados, os quais 
originam os dois grandes grupos de processos de soldagem. O primeiro consiste em 
deformar as superfícies de contato, permitindo a aproximaçãodos átomos a distâncias 
da ordem de r0 (Figura 4). As peças podem ser aquecidas localmente de modo a facilitar 
a deformação das superfícies de contato.
Solda
Figura 4
Soldagem poi pressão ou deformação
CAPÍTULO 1 i o ,
INTRODUÇÃO Á SOLDAGEM *■ 1
O segundo método se baseia na aplicação localizada de calor na região da junta 
até a fusão do metal de base e do metal de adição (quando este é utilizado). Como 
resultado desta fusão, as superfícies entre as peças são eliminadas e, com a solidi­
ficação do metal fundido, a solda é formada (Figura 5).
Metal d e 1- 
adição
Metal de baset
Solda
7N .... /
(a) (b)
Figura 5
(a) Representação esquemática da soldagem por fusão, (b) Macrografia de uma junta
Uma maneira de classificar os processos de soldagem consiste em agrupá-los 
em dois grandes grupos baseando-se no método dominante para produzir a solda: 
(a) processos de soldagem por pressão (ou por deformação) e (b) processos de 
soldagem por fusão.
4. Processos de Soldagem
4.1 - Processos de soldagem por pressão (ou por deformação)
Este primeiro grupo inclui os processos de soldagem por forjamento, por ultras- 
som, por fricção, por difusão, por explosão, entre outros.
4.1.2 Processos de soldagem por fusão
Existe um grande número de processos por fusão que podem ser separados 
em subgrupos, 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 ten­
dência de reação do material fundido com os gases da atmosfera, a maioria dos
9 9 SOIOACQI 
“ FUUSAMOfTOSincmiDGtA
processos de soldagem por fusão utiliza algum meio de proteção para minimizar 
estas reações. A Tabela I mostra os principais processos de soldagem por fusão e 
suas características principais.
Tabela I - Processos ds soldagem por fusão
Processo Fonte de calor
Tipo de 
corrente 
e polaridade
Agente protetor Outras carcterísticas Aplicações
Soldagem 
por eletro- 
escória
Aquecimento 
por resistên­
cia da escória 
liquida
Contínua ou 
alternada
Escória Automática/Mecanizada. 
Junta na vertical. Arame 
alimentado mecanicamente 
na poça de fusão. Não 
existe arco elétrico.
Soldagem de aços carbono, 
baixa e alta liga. espessura 
2 50 mm. Soldagem de pe­
ças de grande espessura, 
eixos etc.
Soldagem 
a arco 
submerso
Arco
elétrico
Contínua ou 
alternada.
Eletrodo +
Escória Automática/mecaniz. ou 
semiautomática. 0 arco 
arde sob uma camada de 
fluxo granular.
Soldagem de aços carbono, 
baixa e alta liga. Espessura 
a 10 mm. Posição plana ou 
horizontal de peças estru­
turais, tanques, vasos de 
pressão etc.
Soldagem
com
eletrodo
revestido
Arco elétrico Contínua ou 
alternada.
Eletrodo + 
ou -
Escória e gases 
gerados
Manual. Vareta metálica 
recoberta por camada de 
fluxo.
Soldagem de quase todos os 
metais, exceto cobre puro. 
metais preciosos, reativos ede 
baixo pomo de fusão. Usado na 
soldagem em geral.
Soldagem 
com arame 
tubular
Arco elétrico Contínua. 
Eletrodo +
Escória e gases 
gerados ou 
fornecidos por 
fonte externa. 
Em geral o CO,
Automático ou semiauto­
mático. 0 fluxo está contido 
dentro de um arame tubular 
de pequeno diâmetro.
Soldagem de aços carbono, 
baixa e alta liga com espes­
sura & 1 mm. Soldagem de 
chapas, tubos etc.
Soldagem
M1G/MAG
Arco elétrico Contínua. 
Eletrodo +
Argdnio ou 
Hélio. Argônio 
+ 0,. Argônio + 
COr CO,
Automática/mecaniz. ou 
semiautomática. 0 arame 
é sólido.
Soldagem de aços carbono, 
babe eattaBga. não ferrosos, com 
espessura £1 mm. Soldagem 
de tubos, chapas etc. Qualquer 
posiçõo.
Soldagem 
a plasma
Arco elétrico Continua. 
Eletrodo -
Argônio. Hélio 
ou Argônio + 
Hidrogênio
Manual ou automática. 0 
arame é adicionado separada­
mente. Eletrodo não oonsu- 
mfvel de tungstônio. 0 arco é 
constríto por um bocal.
Todos os metais importantes 
em engenharia, exceto Zn, 
Be e suas ligas, com espes­
sura de até 1.5 mm. Passes 
de raiz.
Soldagem
TIG
Arco
elétrico
Continua ou 
alternada.
Eletrodo -
Argônio. Hélio 
ou misturas 
destes
Manual ou automática. 
Eletrodo não consumível 
de tungsténio. 0 arame é 
adicionado separadamente.
Soldagem de todos os meais, 
exceto Zn. Be e suas ligas, 
espessura entre 1 e 6 mm. Sol­
dagem de não ferrosos e aços 
inox. Ftesse de raiz de soldas em 
tubulações.
Soldagem 
por feixe 
de elétrons
Feixe de 
elétrons
Contínua. 
Alta tensão. 
Peça +
Vácuo (»10*mm 
Hg)
Soldagem automática. Não 
usa, em geral, metal de 
adição. Feixe de elétrons 
permite uma elevada con­
centração de energia.
Soldagem de todos os metas, 
exceto nos casos de evolução de 
gases ou vaporização excessiva, 
em geral a partir de 25 mm de 
espessura. Indústria nuclear e 
aeroespadaL
Soldagem 
a laser
Feixe de luz Argônio ou Hélio Soldagem automática. Nâo 
usa. em geral, metal de 
adição. Laser permite uma 
elevada concentração de 
energia.
Soldagem de todos os metas, 
exceto nos casos de evolução 
de gases ou vaporização exces­
siva. Indústria automobilística, 
nuclear e aeroespadaL
Soldagem 
a gás
Chama oxi- 
acetüênica
Gás (CO. Hy CO,. 
H,0)
Manual. Arame adicionado 
separadamente.
Soldagem manual de aço caibo- 
no. Cu. A). Zn, Pb e bronze. Sol­
dagem de chapas finas e tubos 
de pequeno diâmetro.
capítulo t o « 
ntroduçAo à s o u u k m
Entre os processos de soldagem por resistência (Capítulo 18), alguns podem ser 
considerados como processos de soldagem por deformação. Outros são melhor 
caracterizados como processos de soldagem por fusão.
Os processos de soldagem e afins podem ser classificados de diferentes formas 
alternativas. A Figura 6 mostra uma classificação segundo a AWS - American Welding 
Society, juntamente com as abreviações adotadas por esta associação para designar 
cada processo. Esta classificação e abreviações são muito utilizadas em diversos 
países do mundo. No Brasil, embora estas sejam usadas, designações de processo de 
soldagem de origem europeia são mais comuns. Além destas, abreviações baseadas 
no nosso idioma (como, por exemplo, SAER - Soldagem a Arco com Eletrodos 
Revestidos) foram propostas, mas tiveram uma aceitação muito restrita até o 
presente. A classificação dos processos de soldagem da AWS apresenta deficiências 
como qualquer outro sistema de classificação.
Processos de soldagem e afins, segundo a AWS. Os nomes de diversos processos estão 
resumidos ou truncados por falta de espaço na figura
5. Comparação com Outros Processos de Fabricação
A soldagem é hoje o principal processo usado na união permanente de peças 
metálicas, permitindo a montagem de conjuntos com rapidez, segurança e economia
9 A S01DA6EM 
" \ FUNDAMENTOS E TIOtÔtOGlA
de material. Por exemplo, a ligação de chapas metálicas com parafusos ou rebites 
exige que as chapas sejam furadas, causando uma perda de seção de até 10%, que 
deve ser compensada por uma espessura maior das peças. A utilização de chapas 
de reforço e os próprios parafusos e porcas ou rebites aumentam ainda mais o peso 
final da estrutura. Na união de tubos pode-se fazer considerações semelhantes ao se 
comparar juntas soldadas com juntas rosqueadas. Além disso, as juntas soldadas, 
desde que executadas corretamente, são por si mesmas estanques, não havendo 
necessidade de se recorrer a nenhum tipo de artifício para se prevenir vazamentos, 
mesmo sob pressão elevada.
Comparando-se a soldagem à fundição, como processo de fabricação, constata- 
se que a soldagem apresenta características interessantes, como: possibilidade de 
se terem grandes variações de espessura na mesma peça e inexistência de uma 
espessuramínima para adequado preenchimento do molde com o metal fundido, 
possibilidade de se usarem diferentes materiais numa mesma peça, de acordo com 
as solicitações de cada parte, maior flexibilidade em termos de alterações no projeto 
da peça a ser fabricada e menor investimento inicial.
A soldagem é muito versátil em termos dos tipos de ligas metálicas e das espes­
suras que podem ser unidos. A disponibilidade de um grande número de processos 
de soldagem permite a união da maioria das ligas metálicas comumente utilizada. 
Pode-se unir, através dos diferentes processos de soldagem, desde peças com 
espessura inferior a 1mm (joias, componentes eletrônicos etc.) até estruturas de 
grandes dimensões (navios, vasos de pressão etc.). A soldagem pode ser utilizada 
tanto no chão de fábrica, com condições de tràbalho bem controladas, como no 
campo, em diferentes ambientes (como, por exemplo, no alto de estruturas elevadas 
ou debaixo d'água). Finalmente, a soldagem pode atender, a um custo competitivo, 
diferentes requisitos de qualidade, tornando a sua utilização economicamente viável 
tanto em trabalhos simples, que não apresentam uma grande responsabilidade (por 
exemplo, na fabricação de grades e de peças de decoração), como em situações 
em que ocorrem solicitações extremas e existe o risco de grandes danos no caso 
de uma falha do componente soldado (por exemplo, em navios e outras estruturas 
marítimas e em vasos de pressão).
Por outro lado, algumas limitações da soldagem devem ser consideradas. Como a 
solda é uma união permanente, ela não deve ser utilizada em juntas que necessitam 
ser desmontadas. Praticamente todos os processos de soldagem são baseados na 
aplicação, na região da junta, de energia térmica e mecânica, o que tende a causar 
uma série de efeitos mecânicos (aparecimento de distorções e de tensões residu­
ais) e metalúrgicos (mudanças de microestrutura e alteração de propriedades) nas 
peças. Estes efeitos, juntamente com a formação de descontinuidades como poros 
e trincas na solda, podem prejudicar o desempenho dos componentes soldados e 
causar a sua falha prematura. As consequências de uma falha de um componente 
soldado podem ser ampliadas devido à natureza monolítica deste. Isto é, enquanto 
a fratura de uma peça em uma estrutura rebitada fica confinada somente à peça que 
falhou, em uma estrutura soldada, a fratura pode se estender por toda a estrutura 
devido à eliminação da separação entre as peças. Diversos acidentes com estas 
características já ocorreram, destacando-se. por exemplo, os navios de transporte 
durante a Segunda Guerra Mundial, fabricados por soldagem nos Estados Unidos 
da América.
CAPÍTULO 1 o c 
WTKOOUÇÍOÀ SOLDAGEM
6. Breve Histérico da Soldagem
Embora a soldagem, na sua forma atual, seja um processo recente, com cerca 
de 100 anos, a brasagem e a soldagem por forjamento têm sido utilizadas desde 
épocas remotas. Existe, por exemplo, no Museu do Louvre, um pingente de ouro com 
indicações de ter sido soldado e que foi fabricado na Pérsia, por volta de 4000 a. C.
O ferro, cuja fabricação se iniciou em torno de 1500 a. C., substituiu o cobre e o 
bronze na confecção de diversos artefatos. O ferro era produzido por redução dire­
ta^ conformado por martelamento na forma de blocos com uma massa de poucos 
quilogramas. Quando peças maiores eram necessárias, os blocos eram soldados 
por forjamento, isto é, o material era aquecido ao rubro, colocava-se areia entre as 
peças para escorificar impurezas e martelava-se até a soldagem. Como um exemplo 
da utilização deste processo, cita-se um pilar de cerca de sete metros de altura e 
mais de cinco toneladas existente ainda hoje na cidade de Dehli (índia).
A soldagem foi usada, na Antiguidade e na Idade Média, para a fabricação de 
armas e outros instrumentos cortantes. Como o ferro obtido por redução direta tem 
um teor de carbono muito baixo (inferior a 0,1 %), este não pode ser endurecido por 
têmpera. Por outro lado, o aço. com um teor maior de carbono, era um material 
escasso e de alto custo, sendo fabricado pela cementação de tiras finas de ferro. 
Assim, ferramentas eram fabricadas com ferro e com tiras de aço soldadas nos 
locais de corte e endurecidas por têmpera. Espadas de elevada resistência mecânica 
e tenacidade foram fabricadas no oriente médio utilizando-se um processo seme­
lhante, no qual tiras alternadas de aço e ferro eram soldadas entre si e deformadas 
por compressão e torção. O resultado era uma lâmina com uma fina alternância de 
regiões de alto e baixo teor de carbono.
Assim, a soldagem foi, durante este período, um processo importante na tecno­
logia metalúrgica, principalmente, devido a dois fatores: (1) a escassez e o alto custo 
do aço e (2) o tamanho reduzido dos blocos de ferro obtidos por redução direta.
Esta importância começou a diminuir, nos séculos XII e XIII, com o desenvolvi­
mento de tecnologia para a obtenção, no estado líquido, de grandes quantidades 
de ferro fundido com a utilização da energia gerada em rodas d'água e, nos séculos 
XIV e XV, com o desenvolvimento do alto-forno. Com isso, a fundição tornou-se um 
processo importante de fabricação, enquanto a soldagem por forjamento foi subs­
tituída por outros processos de união, particularmente a rebitagem e parafusagem, 
mais adequados para união das peças produzidas.
A soldagem permaneceu como um processo secundário de fabricação até o sé­
culo XIX, quando a sua tecnologia começou a mudar radicalmente, principalmente, 
a partir das experiências de Sir Humphrey Davy (1801-1806) com o arco elétrico, 
da descoberta do acetileno por Ednhund Davy e do desenvolvimento de fontes pro­
dutoras de energia elétrica que possibilitaram o aparecimento dos processos de 
soldagem por fusão. Ao mesmo tempo, o início da fabricação e utilização do aço
1 Neste processo, o minério de ferro era misturado com carvão em brasa e soprado com ar. Durante esta operação, 
o óxido de ferro era reduzido pelo carbono, produzindo-se ferro metálico sem a fusão do material.
I SOLDAGEM
FUNDAMENTOS E TECNOLOGIA
na forma de chapas tornou necessário o desenvolvimento de novos processos de 
união para a fabricação de equipamentos e estruturas.
A primeira patente de um processo de soldagem, obtida na Inglaterra por Nikolas 
Bernados e Stanislav Olszewsky, em 1885, foi baseada em um arco elétrico estabele­
cido entre um eletrodo de carvão e a peça a ser soldada (Figura 7).
Figura 7
Sistema para soldagem a arco com eletrodo de carvão de acordo com a patente de Bernados
Por voita de 1890, N. G. Slavianoff, na Rússia, e Charles Coffin, nos Estados Unidos, 
desenvolveram independentemente a soldagem a arco com eletrodo metálico nu. 
Até o final do século XIX, os processos de soldagem por resistência, por alumino- 
termia e a gás foram desenvolvidos. Em 1907, Oscar Kjellberg (Suécia) patenteia o 
processo de soldagem a arco com eletrodo revestido. Em sua forma original, este 
revestimento era constituído de uma camada de cal, cuja função era unicamente 
estabilizar o arco. Desenvolvimentos posteriores tornaram este processo o mais 
utilizado no mundo.
Nesta nova fase, a soldagem teve inicialmente pouca utilização, estando restrita 
principalmente à execução de reparos de emergência até a eclosão da primeira 
grande guerra, quando a soldagem passou a ser utilizada mais intensamente como 
processo de fabricação.
Atualmente, mais de 50 diferentes processos de soldagem têm utilização industrial 
e a soldagem é o mais importante método para a união permanente de metais. Esta 
importância é ainda mais evidenciada pela presença de processos de soldagem e 
afins nas mais diferentes atividades industriais e pela influência que a necessidade 
de uma boa soldabilidade tem no desenvolvimento de novos tipos de aços e outras 
ligas metálicas.
CAPÍTULO t í 9 7 
INTRODUÇÃO Á SOLDAGEM |
7. Exercícios
a) O que é soldagem?b) Por que é possível se soldar dois blocos de gelo por aproximação?
c) Quais as principais vantagens e desvantagens da soldagem?
d) Que outros ramos da ciência e da tecnologia contribuem para o desenvolvimento da 
soldagem?
e) Que tipos de materiais, além dos metais, podem ser soldados?
f) Existem produtos impossíveis de serem fabricados sem a utilização da soldagem? 
Cite alguns, se for o caso.
g) Em que casos a soldagem não é recomendada como processo de união?
CAPÍTULO 2
TERMINOLOGIA E SIMBOLOGIA DA SOLDAGEM
1. Introdução
Muitos são os termos com um significado particular quando aplicados à soldagem. 
Definir todos estes termos tornaria este capítulo tedioso e extenso. Assim, preferiu-se 
colocar algumas ilustrações e indicar alguns termos utilizados com frequência em 
soldagem, de modo a tornar o restante do texto compreensível. Para definições 
mais completas e precisas pode-se recorrer à literatura indicada no final do livro. 
De qualquer forma, a própria militância no campo da soldagem se encarregará de 
tomar estes termos familiares.
Quanto à simbologia, serio abordados resumidamente os símbolos usados em 
soldagem e seu significado, bem como sua utilização em desenhos técnicos, por 
meio de algumas ilustrações. Da mesma forma, pode-se consultar a bibliografia 
indicada para um estudo mais completo.
O n i SOLDAGEM
0 U i FUNDAMENTOS E TECNOLOGIA
2. Terminologia da Soldagem
Como se viu no Capítulo 1, soldagem é uma operação que visa obter a união 
de peças, e solda é o resultado desta operação. O material da peça, ou peças, que 
está sendo soldada é o metal de base. Frequentemente, na soldagem por fusão, um 
material adicional é fornecido para a formação da solda, este é o m etal de adição. 
Durante a soldagem, o meta! de adição é fundido pela fonte de calor e misturado 
com uma quantidade de metal de base também fundido para formar a poça de 
fusão. A Figura 1 ilustra estes conceitos.
Figura 1
Metal de base, de adiçáo e poça de fusão
Chama-se jun ta a região onde as peças serão unidas por soldagem. A Figura 2 
mostra os tipos básicos de junta comumente usados.
O posicionamento das peças para união determina os vários tipos de junta. 
Entretanto, muitas vezes, as dimensões das peças, a facilidade de se movê-las 
e as necessidades do projeto exigem uma preparação das peças para soldagem, 
na forma de cortes ou de uma conformação especial da junta. Estas aberturas ou 
sulcos na superfície da peça ou peças a serem unidas e que determinam o espaço 
para conter a solda recebem o nome de chanfro.
)
\ 1 L _ __
Topo . Ângulo Canto
----------- ( ) í- ^ i —
Aresta Sobreposta
Figura 2 
Tipos de junta
Os tipos de chanfro mais comuns usados em soldagem de juntas de topo são 
mostrados na Figura 3. A Figura 4 ilustra a aplicação destes chanfros em diferentes 
tipos de juntas.
CAPÍTULO 2
TERMINOLOGIA E SiMBOLOGlA DA SOLDAGEM
□xitzn
i
X
I ■ \ Â 1
J
F .1 /^ 1 
meio v
Duplo J Duplo U
Figura 3
Tipos de chanfro
Figura 4
Chanfros usados geralmente com os diferentes tipos de junta
O tipo de chanfro a ser usado em uma condição de soldagem específica é esco­
lhido em função do processo de soldagem, espessura das peças, suas dimensões 
e facilidade de movê-las, facilidade de acesso à região da junta, tipo de junta (Figura 
4), custo de preparação do chanfro etc. Chanfros em I são utilizados quando as con­
dições de soldagem permitem obter a penetração desejada (ver definição a seguir)
O 9 SOLDAGEM
° L I FUNDAMENTOS E TECNOLOGIA
sem a abertura de um outro tipo de chanfro, sendo esta situação particularmente 
comum na soldagem de juntas de pequena espessura. Como não necessitam de 
uma usinagem ou corte mais elaborado, este tipo de preparação tende a ser a de 
menor custo. Quando não é possível obter a penetração desejada desta forma, 
torna-se necessário usar um outro tipo chanfro, sendo os tipos mais comuns os 
chanfros em V ou meio V. Quando a espessura da junta que precisa ser soldada 
se torna muito grande, estes chanfros podem se tornar pouco interessantes, pois 
necessitam de um grande volume de metal de adição para o seu enchimento, o que 
pode aumentar o tem po necessário para a soldagem e o seu custo. Neste caso o 
uso de um chanfro em U ou J pode ser mais interessante, embora estes possam ter 
maior custo de preparação. Quando é possível executar a soldagem dos dois lados 
da junta, chanfros em X, K, duplo U ou duplo J podem ser considerados. Estes ainda 
têm a vantagem adicional de melhor equilibrar as tensões térmicas geradas durante 
a soldagem e apresentar, assim, uma menor distorção. Na escolha de um tipo de 
chanfro, deve-se ainda considerar a posição de soldagem (ver definição a seguir). 
Por exemplo, para a soldagem na posição horizontal, um chanfro em meio V ou K 
tende a ser mais adequado que um chanfro em V, pois, para o primeiro, existe uma 
menor tendência da poça de fusão escorrer sob ação da gravidade.
Um chanfro é definido por seus elementos ou características dimensionais. Os 
principais elementos de um chanfro são (Figura 5):
• Face da raiz ou nariz (s): Parte não chanfrada de um componente da junta.
• Abertura da raiz, folga ou fresta (f): Menor distância entre as peças a soldar.
• Ângulo de abertura da junta ou ângulo de bisel (p): Ângulo da parte chanfrada de 
um dos elementos da junta.
• Ângulo de chanfro (a): Soma dos ângulos de bisel dos componentes da junta.
Figura 5
Características dimensionais de chanfros usados em soldagem (s - nariz, f - fresta, r - raio do 
chanfro, a - ângulo do chanfro e (5 - ângulo do bizel)
Os elementos de um chanfro são escolhidos de forma a atender os requisitos do 
projeto e, em particular, permitir um fácil acesso até o fundo da junta, minimizando, 
contudo, a quantidade de metal de adição necessária para o enchimento da junta.
CAPÍTULO 2 I q
TERMINOLOGIA E S1VBOLOQA DA SOLDAGEM ! J
\ V.V, Çh i y a ' , " V '
Existe um grande número de termos para definir o formato e as características 
técnicas dos cordões de solda. Neste capítulo, apenas alguns destes termos serão 
apresentados. A Figura 6 mostra alguns destes termos para uma solda de topo e 
uma solda em ângulo (filete).
Convexidade
Largura | Garganta,
■A* o '
Face da solda
Penetração 
da raiz
Penetração 
da junta
Figura 6
Dimensões e regiões de soldas de topo (a) e de filete (b)
A Figura 7 mostra a seção transversal de uma solda e suas diversas regiões. Neste 
caso, é mostrada também uma peça colocada na parte inferior da solda (raiz), cha­
mada de cobre-junta ou m ata-junta, que tem por finalidade conter o metal fundido 
durante a execução da soldagem. Terminada a soldagem, o mata-junta pode ou não 
ser removido da junta. 0 mata-junta pode ser de um material similar ao que está 
sendo soldado, de cobre ou de material cerâmico. No primeiro caso, o mata-junta, 
em geral, passa a fazer parte da junta soldada, podendo, terminada a soldagem, ser 
removido da peça (por corte) ou não. Nos outros casos, o mata-junta não se torna 
parte da junta soldada e é removido ao final da soldagem.
Zona fundida (ZF)
Zona termicamente 
afetada (ZTA)
Mat3 - jui ua
Figura 7 ^ ; ^
Seção transversal de uma solda de topo por fusão (esquemática)
Metal de 
base (MB)
A zona fundida (ZF) de uma solda é constituída pelo metal de solda, que é a soma 
da parte fundida do metal de base e do metal de adição. A região do metal de base 
que tem sua estrutura e/ou suas propriedades alteradas pelo calor de soldagem é 
chamada de zona term icam ente afetada (ZTA). A zona fundida pode ser constituída 
por um ou mais passes depositados segundo uma sequência de deposição (Figura 
8) e organizados em camadas (conjunto de passes localizados em uma mesma al­
tura no chanfro). Cada passe de solda é formado por um deslocamento da poça de 
fusão naregião da junta (Figura 1). Em diversas situações, o termo cordão é usado, 
significando, em alguns casos, a solda e, em outros, o passe.
o / l SOLDAGEM
FUNDAMENTOS E TECNOLOGIA
Figura 8
Execução de uma solda de vários passes
A posição da peça a ser soldada e do eixo da solda determina a posição da 
soldagem, que pode ser plana, horizontal, vertical ou sobrecabeça. Estas são 
mostradas para soldas de topo, filete e soldas circunferenciais em tubulações, nas 
Figuras 9, 10 e 11. A soldagem na posição vertical pode ser executada na direção 
ascendente ou descendente. Em tubulações fixas, a posição de soldagem muda 
durante a operação (Figura 11). A posição de soldagem tem uma forte influência 
sobre o grau de dificuldade da sua execução e na sua produtividade, sendo a sol­
dagem na posição plana, em geral, a mais fácil de ser executada e a que possibilita 
uma maior produtividade.
Sobre cabeça
Vertical
(descendente)
Figura 9
Posições de soldagem para soldas de topo
Plana
Vertical
(ascendente)
Sobre cabeça
Figura 10
Posições de soldagem para soldas de filete
CAPÍTULO2 I o c
TERMINOLOGIA ESIVISOLOGIA DA SOLDAGEM | 0 0
Plana Horizontal Circunferencial
Figura 11
Posições de soldagem para soldas em tubulações
As posições de soldagem são designadas pela ASME - American Society of 
Mechanical Engeneers por um dígito seguido de uma letra. Assim, as posições 
plana, horizontal, vertical e sobrecabeça são designadas, respectivamente, por 1G, 
2G. 3G e 4G nas juntas da Figura 9 e, por 1F, 2F, 3F e 4F, nas juntas da Figura 10. 
No caso de soldas em tubulações (Figura 11), as designações seriam 1G, 2G e 5G, 
respectivamente. Essa forma de indicar as posições de soldagem é amplamente 
usada na indústria.
De acordo com a forma em que é executada, a soldagem pode ser classificada em:
• Manual: toda a operação é realizada e controlada manualmente pelo soldador.
• Semiautomática: soldagem com controle automático da alimentação do metal de 
adição, mas com controle manual pelo soldador do posicionamento da tocha e de 
seu deslocamento.
• Mecanizada: soldagem com controle automático da alimentação do metal de adição, 
controle do deslocamento do cabeçote de soldagem pelo equipamento, mas com o 
posicionamento, acionamento do equipamento e supervisão da operação sob res­
ponsabilidade do operador de soldagem.
• Automática: soldagem com controie automático de praticamente todas as operações 
necessárias. Muitas vezes, a definição de um processo como mecanizado ou auto­
mático não é clara, em outros, o nível de controle da operação, o uso de sensores, a 
possibilidade de programar o processo indicam claramente um processo de soldagem 
automático. De uma forma ampla, os sistemas automáticos de soldagem podem ser 
divididos em duas classes: (a) sistemas dedicados, projetados para executar uma 
operação específica de soldagem, basicamente com nenhuma flexibilidade para 
mudanças nos processos e (b) sistemas com robôs, programáveis e apresentando 
uma flexibilidade relativamente grande para alterações no processo.
Alguns destes termos, embora de uso consagrado na soldagem, têm significado 
diverso do indicado acima para o pessoal envolvido com área de automação. Este 
aspecto será discutido no Capítulo 8 deste livro.
o c SOLDAGEM
° ü FUNDAMENTOS E TECNOLOGIA
3. Simbologia da Soldagem
A simbologia da soldagem consiste de uma série de símbolos, sinais e números, 
dispostos de uma forma particular, que fornecem informações sobre uma determ i­
nada solda e/ou operação de soldagem. Estes elementos, que podem ou não ser 
usados numa situação particular, são, segundo a norma AWS A 2.4:
a) Linha horizontal de referência
b) Seta
c) Símbolo básico da solda
d) Dimensões e outros dados
e) Símbolos suplementares
f) Cauda - Especificação do processo de soldagem ou outra referência.
O elemento básico de um símbolo da soldagem é a linha de referência colo­
cada sempre na posição horizontal e próxima da junta a que se refere. Nesta linha 
são colocados os símbolos básicos da solda, símbolos suplementares e outros 
dados. A seta indica a junta na qual a solda será feita, e na cauda são colocados os 
dados relativos ao processo, procedimento ou outra referência quanto à forma de 
execução da soldagem. Quando existe a possibilidade de se chanfrar uma peça 
ou outra, uma seta quebrada (formada por duas-linhas) indica qual peça deve ser 
necessariamente chanfrada. A Figura 12 mostra a localização dos elementos de um 
símbolo de soldagem.
Figura 12
Localização dos elementos de um símbolo de soldagem
O símbolo básico indica o tipo de solda desejado. Cada símbolo básico é uma 
representação esquemática da seção transversal da solda a que se refere. Se o 
símbolo básico é colocado sob a linha de referência, a solda deve ser feita do mes­
mo lado em que se encontra a seta. Caso o símbolo básico esteja sobre a linha de 
referência, a solda deve ser realizada do lado oposto à seta. A Figura 13 mostra os 
símbolos básicos mais comuns segundo a norma AWS A 2.4. A Figura 14 apresenta 
exemplos de soldas em chanfro e seus símbolos. Mais de um símbolo básico pode 
ser usado de um ou dois lados da linha de referência.
Rimhnln de rnntnm n Símbolo de acabamento
Comprimento da solda 
' Dist. centro a centro 
(soldas intermitentes)
/ Soldagem no campo
Linha de referência
ioldagem em todo 
o contorno
CAPÍTULO 2 | Q 7
TERMINOLOGIA E SIMBOLOGIA OA SOLDAGEM ! ^ '
Soldas em chanfro
’...li... V . / .V......AL. 'N.r A r ...
em I (Bordas em VouX 1/2VouK U ou duplo U J ou duplo J V flangeado 1/2 Vflangeado 
paralelas)
Outros
n ..... l i . . . j z z l ..O ... .3 2 ;. .-=-0 .
Soldas de aresta Solda de Solda de Solda de Solda de Solda de Solda de 
filete tampão ponto costura reverso revestimento
Figura 13
Tipos básicos de soldas e seus símbolos
Figura 14
Sete variações de soldas em chanfro e seus símbolos
o O I SOLDAGEM
^ 0 I FUNDAMENTOS E TECNOLOGIA
Vários números, que correspondem às dimensões ou outros dados da solda, são 
colocados em posições específicas em relação ao símbolo básico. O tamanho da 
solda e/ou sua garganta efetiva são colocados à esquerda do símbolo. Em soldas 
em chanfro, se estes números não são colocados, subentende-se que a penetração 
deve sertotal. A abertura de raiz ou a profundidade de soldas do tipo "plug" ou "s lo t" 
é colocada diretamente dentro do símbolo básico da solda. À direita do símbolo 
podem ser colocados o comprimento da solda e a distância entre os centros dos 
cordões, no caso de soldas intermitentes.
Os símbolos suplementares são usados em posições específicas do símbolo de 
soldagem, quando necessários. Estes símbolos são mostrados na Figura 15. Além 
destes, existem símbolos de acabamento, que indicam o método de acabamento 
da superfície da solda. Estes símbolos são:
• C - rebarbamento (chipping)
• G - esmerilhamento (grinding)
• H - martelamento (hammering)
• M - usinagem (machining)
• R - laminação (rolling)
So ldarem 
tod o o 
contorno
Soldar no 
campo
Fusão no
: ’V. :
rpwprqn
ito m o d a Solda
Plano Convexo Côncavo
'
-
w \ \
Figura 15
Símbolos suplementares
As Figuras 16 a 19 ilustram o que foi apresentado.
Figura 16
Exemplos de soldas de filete e seus símbolos
E X D ___ EZEZl___ r±~i
m
_____________■
li— .,
V- ui'RÏ
I- VT»-.
fpyfS?
SÉ
rdár fr —
m
bí
i l
S ,
1 ‘JÉS?8 S H f
fvKÜ V/i
3 ■ j ■ 3 1
_J\wo.[/'MB \
Figura 17
Exemplos de soldas de filete intermitente
a r» SOLDAGEM
^ U FUNDAMENTOS E TECNOLOGIA
10(13) / \ 
60°
1/4(3/8) 
3/8(112)
Figura 18
Exemplos de símbolos de soldas em chanfro
Figura 19
Exemplos de diversos tipos de solda e seus símbolos
4. Exercício
Desenhe o símbolo ou a solda desejada, conforme o caso.
CAPÍTUtO 2 I
TERMINOLOGIAE SIMBOLOGtA DA SOLDAGEM I
CAPÍTULO 3
PRINCÍPIOS DE SEGURANÇA EM SOLDAGEM
1. Introdução
Considerações sobre segurança são importantes em soldagem, corte e opera­
ções relacionadas a estas práticas, pois os riscos envolvidos nestas atividades são 
numerosos e podem provocar sérios danos ao pessoal, equipamentos e instalações. 
Neste capítulo serão estudados os principais riscos das operações de soldagem e 
afins e as práticas usuais para se evitar ou minimizar a ocorrência de acidentes. Além 
dessas práticas, as recomendações e instruções dos fabricantes de equipamentos 
e produtos devem ser rigorosamente observadas.
/) Um componente fundamental da segurança em soldagem e outras práticas 
industriais é o apoio, orientação e envolvimento direto das chefias e gerências, que 
devem estabelecer claramente os objetivos e o Plano de Segurança da empresa. 
Este deve considerar a seleção das áreas para operações de soldagem e corte, 
exigências de compra de equipamentos de soldagem e equipamentos de segurança 
devidamente aprovados, estabelecimento e fiscalização de normas de segurança 
internas, execução de programas de treinamento no uso do equipamento de trabalho 
e de segurança, procedimentos em caso de emergências ou acidentes, utilização 
de sinais de advertência para os perigos de cada área específica e a inspeção e 
manutenção periódica dos equipamentos e instalações.
Como diversas outras operações industriais, a soldagem e o corte de materiais 
apresentam uma série de riscos para as pessoas envolvidas. Os principais riscos 
incluem a possibilidade de incêndios e explosões, de recebimento de choque elétrico, 
de exposição à radiação gerada pelo arco elétrico e a fumos e gases prejudiciais à 
saúde. As principais causas destes riscos serão 'apresentadas em cada caso, bem 
como as formas de preveni-los.
A A SOLDAGEM
H 4 ! FUNDAMENTOS E TECNOLOGIA
2. Roupas de Proteção
As operações de soldagem e corte envolvem a manipulação de materiais a 
temperaturas elevadas, a exposição a uma quantidade considerável de luz e a 
outras formas de radiação eletromagnética e o contato com partículas metálicas 
incandescentes projetadas em alta velocidade (respingos). Os soldadores, expostos 
diretamente a estes riscos, necessitam de vestimentas e equipamentos próprios 
para a proteção do corpo, da cabeça e dos olhos. Estes devem permitir liberdade 
de movimentos e ao mesmo tem po cobrir e proteger adequadamente as diversas 
partes do corpo para minimizar a chance de queimaduras e outras lesões.
Roupas de raspa de couro são as mais adequadas ao soldador, devido à durabi­
lidade e resistência ao fogo. Tecidos sintéticos ou de algodão devem ser evitados, 
pois podem fundir ou pegar fogo quando expostos a calor intenso. As roupas de­
vem ser mantidas livres de graxa e óleo, pois estas substâncias podem pegar fogo 
e queimar com o seu aquecimento excessivo e, em particular, na presença de uma 
concentração elevada de oxigênio. Dobras em luvas e calça podem reter fagulhas 
ou metal quente e possibilitar a ocorrência de queimaduras. As pernas das calças 
devem sobrepor às botas (e não ser colocadas dentro destas) para evitar que 
partículas quentes caiam dentro das botas. O soldador deve usar botas de couro, 
de cano alto e com biqueira de aço.
As principais peças de vestuário usadas pelo soldador para a sua proteção incluem 
vários itens mostrados na Figura 1. Além destas, é importante o uso de óculos de 
proteção por baixo do capacete.
Figura 1
j Vestuário de proteção típico a ser usado por um soldador: (1) Avental de couro. (2) manga 
de couro. (3) luva de couro, (4) perneiras de couro, (5) sapatos de segurança. (6) capacete de 
proteção, (7) óculos de segurança. (8) ombreira de couro
3. Choque Elétrico
CAPÍTULO 3 , C
miNCiPIOS ÜE SEGURANÇA EM SOLDAGEM ‘ ♦O
Acidente por choque elétrico é um risco sério e constante nas operações de 
soldagem baseadas no uso da energia elétrica, particularmente na soldagem a arco. 
O contato com partes metálicas "eletricamente quentes" pode causar lesões ou até 
morte, devido ao efeito do choque elétrico sobre o corpo humano, ou pode resultar 
em uma queda ou em um outro acidente devido à reação da vítima ao choque.
A gravidade de um choque elétrico não está relacionada com a tensão da fon­
te que o provoca, mas sim com a intensidade da corrente que passa pela vítima, 
ao seu percurso no corpo do acidentado e à sua duração. A Tabela I apresenta os 
efeitos e sensações experimentadas por uma pessoa normal quando submetida 
a correntes de diferentes intensidades. Uma corrente acima de cerca de 80 mA, 
passando pela região torácica da vítima, pode ser fatal, provocando um fenômeno 
chamado "fibrilação do coração" e a consequente perda de capacidade deste de 
bombear o sangue.
Tabela I - Efeitos fisiológicos do choque elétrico
In t e n s id a d e da c o r r e n t e Efe it o
Até 5 mA Formigamento fraco
5 até 15 mA Formigamento forte
15 até 50 mA Espasmo muscular
50 até 80 mA Dificuldade de respiração até desmaios
80 mA até 5 A Fibrilação do ventrículo do coração; 
parada cardíaca; queimaduras de alto grau
Acima de 5 A Morte certa
A resistência interna do corpo humano é relativamente baixa (cerca de 500 Cl), sendo 
a resistência da pele, quando seca, muito mais elevada (da ordem de 105Í2). Este valor 
pode, contudo, ser grandemente reduzido quando a pele está úmida, aumentando o 
risco de choques mesmo para tensões relativamente baixas (em torno de 100 V).
Acidentes com choque elétrico podem ser divididos em duas categorias diferen­
tes: choque com a tensão de entrada (isto é, 230, 440 V) e choque com a tensão 
secundária, ou seja, o circuito de soldagem (60-100 V).
No primeiro caso, o choque tende a ser mais forte e perigoso. Pode ocorrer, 
por exemplo, ao se tocar um fio dentro de um equipamento de soldagem quando 
a alimentação de energia está conectada e ao mesmo tempo tocar na carcaça da 
máquina ou outra parte metálica. Mesmo com a máquina desligada, energia elétrica 
pode estar armazenada em dispositivos como bancos de capacitores no interior da 
máquina. Assim, apenas técnicos capacitados devem fazer reparos no equipamento 
se este não estiver funcionando adequadamente, e a carcaça da máquina deve ser 
adequadamente aterrada.
AP souMsai
H O l RmOAHBnCSETECNOtUOA
Choque com a tensão secundária ocorre quando se toca uma parte do circuito do 
eletrodo ao mesmo tempo em que outra parte do corpo está em contato com a peça 
metálica que está sendo soldada. O uso de luvas secas e de roupas de proteção para 
se isolar do circuito de soldagem minimiza o risco de choques neste caso.
^ As precauções que devem ser tomadas para se evitar o choque elétrico são: ater­
rar todo o equipamento elétrico, trabalhar em ambiente seco. manter as conexões 
elétricas limpas e bem ajustadas, usar cabos de dimensões corretas, evitar trabalhar 
sobre circuitos energizados e usar roupas, luvas e calçados secos.
Em caso de choque elétrico, o circuito deve ser imediatamente interrompido e, 
caso isto não seja possível, a vítima deve ser afastada do contato. Não se deve to­
car o acidentado diretamente, mas com um material isolante, como um pedaço de 
madeira ou tecido seco. A respiração artificial (boca-a-boca) deve ser imediatamente 
iniciada após retirar a vítima do circuito elétrico, caso se constate parada respiratória, 
e continuada até a chegada de socorro médico.
4. Radiação do Arco Elétrico
O arco elétrico é formado em gases ionizados a uma temperatura muito elevada 
e capaz de gerar radiação eletromagnética intensa .na forma de infravermelho, luz 
visível e ultravioleta. Chamas e metal quente também emitem radiação, mas com 
uma intensidade muito menor.
É essencial proteger os olhos da radiação do arco, pois esta pode causar a queima 
da retina e catarata. Mesmo uma pequena exposição à radiação do arcopode causar 
uma irritação dos olhos conhecida como "flash do soldador”. Normalmente ela só é 
sentida várias horas após a exposição, causa grande desconforto e provoca inchaço 
dos olhos, secreção de fluidos e cegueira temporária. O flash do soldador é tempo­
rário, mas exposições prolongadas ou repetidas podem levar a lesões permanentes 
nos olhos.
C A radiação do arco pode também causar queimaduras na pele, ofuscamento, fadiga 
visual e dor de cabeça. A proteção deve evitar a exposição do soldador e de terceiros 
tanto à radiação direta quanto à indireta (isto é, resultante da reflexão da radiação). 
Individualmente, o soldador deve se proteger com o uso de roupas opacas e máscaras 
com filtros de luz adequados. A máscara, usada junto com o capacete, protege ainda 
a região da cabeça contra calor, respingos, chamas e choques. Os filtros de proteção 
contra a radiação são especificados por números que indicam a sua capacidade de 
filtrar a radiação (Tabela II). A proteção de terceiros pode ser proporcionada com o 
uso de biombos e cortinas não refletoras.
r
cAFfnjun A-j 
FHNCiTOSDESEGtfiUNÇABtSOUlASa« H l
Tabela II - Lentes de proteção para operadores de soldagem e corte
Soldagem a arco elétrico
Operação Di&metro 
do Eletrodo (mm)
Corrente de 
soldagem (A)
nitro para 
proteção minima
Filtro sugerido 
para conforto
<2.5 <60 7 -
Eletrodo 2.5-4.0 6 0 -160 8 10
revestido 4.0-6.4 160 - 250 10 12
>6.4 250-550 11 14
<60 7 -
MIG-MAG 6 0 -1 6 0 10 11
Arame tubular 160 - 250 10 12
250 - 500 10 14
<50 8 10
TIG - 50 -1 5 0 8 12
150-500 10 14
<500 10 12
Goivagem -
500-1000 11 14
Soldagem e corte oxtacetltònico
Operação Espessura da chapa (mm) Filtro sugerido para conforto
Leve <3.2 4 ou 5
Soldagem Média 3.2-12.7 5 ou 6
Pesada >12,7 6 ou 8
Leve <25,4 3 ou 4
Corte Médio 25 -150 4 ou 5
Pesado >150 5 ou 6
Nos anos 1990, surgiram máscaras eletrônicas, baseadas na tecnologia de cristal 
líquido. Este tipo possui um visor que é claro quando não há arco aberto e permite 
enxergar normalmente. Quando um arco é iniciado e há emissão de radiação, o visor 
escurece em milésimos de segundo, oferecendo assim uma proteção adequada, sem 
que haja necessidade de nenhuma ação do soldador. Existem disponíveis no mercado 
diferentes modelos deste equipamento que permitem, por exemplo, ajuste manual ou 
automático do <jrau de escurecimento do visor, desligamento automático quando não 
há emissão de radiação por um certo período de tempo e célula solar para recarga da 
bateria interna. O custo das máscaras de cristal líquido é ainda relativamente elevado, 
mas com tendência de queda, com o aumento da demanda.
A n I S01MEEMHOl FUKiMMBnasEncMOiaou
5. Incêndios e Explosões
Para que se inicie um incêndio são necessários três elementos atuando 
conjuntamente: uma fonte de calor, um material combustível e oxigênio.
Na maioria das operações de soldagem e corte, o oxigênio estará presente no 
ar que circunda a solda. Além disso, oxigênio puro existirá em cilindros ou em ins­
talações centralizadas de armazenamento deste gás. O arco elétrico, a chama de 
soldagem ou os respingos atuam como fontes de calor. Assim sendo, é fundamental 
controlar e, se possível, evitar a presença de materiais combustíveis próximos à área 
de operação de soldagem para se prevenir incêndios.
b Nos ambientes industriais, inúmeros são os materiais combustíveis presentes. 
Estes podem ser sólidos, líquidos ou gasosos. Muitas vezes, materiais inflamáveis, 
como tintas, solventes, graxas e óleos, são utilizados nas imediações de áreas de 
soldagem. Assim, todo o cuidado deve ser tomado para manter estes materiais em 
recipientes adequados, tampados e afastados da área de soldagem e corte. Estopas, 
panos e papéis embebidos em solventes e outros líquidos inflamáveis devem ser 
retirados da área antes de se iniciar quaisquer dessas operações. É evidente que a 
limpeza e a organização da área de soldagem são fundamentais para a segurança.
Na soldagem de manutenção de tanques de combustível ou recipientes que 
armazenavam combustíveis ou materiais inflamáveis, muitas vezes há a formação 
de vapores explosivos. Antes de se iniciar a soldagem ou corte, estas peças devem 
ser rigorosamente limpas ou lavadas. É recomendável que sejam preenchidas par­
cialmente com água de forma conveniente a não prejudicar a soldagem.
Na soldagem a gás, pode ocorrer o fenômeno conhecido como "engolimento de 
chama", que será visto no Capítulo 11. que também pode ser causa de incêndio ou 
explosão. Este risco é minimizado pelo uso de válvulas de fluxo de sentido único.
6. Fumos e Gases
As operações de soldagem podem gerar fumos e gases que podem ser prejudiciais 
à saúde por diversos motivos. Por exemplo, vapores de zinco podem causar dor de 
cabeça intensa e febre, enquanto que vapores de cádmio podem ser fatais.
Os gases de proteção usados em alguns processos de soldagem (argônio, C02 
e misturas), não são tóxicos, mas deslocam o ar, pois são mais pesados que este e 
podem causar asfixia e morte, se forem usados em ambientes fechados.
Assim, as operações de soldagem e corte devem ser efetuadas em locais bem 
ventilados e, se necessário, devem ser usados ventiladores e exaustores. Quando 
isto não for possível, o soldador deve usar uma máscara contra gases ou equipa­
mentos de proteção respiratória.
CAPÍTULO 3 J .Q
PRINCÍPIOS OE SEGURANÇA EM SOIDAGEM
O soldador deve ficar atento para a direção tomada pela coluna de fumos gerados 
durante a soldagem e tentar se posicionar de forma a se manter afastado desta.
Sistemas de exaustão de gases podem ser acoplados às tochas de soldagem, 
mas isto encarece o custo do equipamento e aumenta o peso que o soldador precisa 
sustentar durante a operação.
7. Outros Riscos
(ò Outros riscos comuns em áreas de soldagem e operações afins são: quedas de 
objetos e ferramentas, quando da soldagem acima do nível do solo, queda de pes­
soal trabalhando em andaimes e plataformas ou locais elevados e movimentações 
de cargas no nível do solo ou elevadas. Capacetes de segurança devem sempre ser 
usados nestes casos, e cintos de segurança são recomendados quando se trabalha 
em locais elevados.
Oj Fagulhas e partículas frias ou aquecidas podem ser lançadas durante o 
esmerilhamento, limpeza e goivagem em áreas de soldagem. Acesso restrito 
e uso de biombos, óculos de segurança e proteção auricular devem ser imple­
mentados.
[> Cuidados especiais devem ser tomados com os cilindros de gás. Estes podem 
conter gases a pressão muito elevada (de até cerca de 200 atm), podendo se tornar 
projéteis pesados caso o gás escape deforma descontrolada (no caso da ruptura de 
sua válvula, por exemplo). Apenas cilindros contendo o gás de proteção adequado 
para o processo de soldagem em uso e reguladores de pressão próprios para este 
gás e sua pressão devem ser usados. As mangueiras e suas conexões devem ser 
adequadas para a aplicação e estar em boas condições de uso. Os cilindros devem 
ser mantidos em pé e presos a um suporte de forma que não possam cair. O seu 
transporte deve ser sempre feito com a proteção da válvula.
8. Recomendações Finais
0 A segurança em instalações industriais é uma tarefa coletiva. Todos devem ser 
engajados na prevenção de acidentes e conscientizados que só se consegue um 
resultado favorável na medida em que cada indivíduo se comprometa efetivamente 
com a segurança.
A maior regra de segurança continua sendo PENSE ANTES DE AGIR E AJA 
SEMPRE COM BOM SENSO. A perseverança é fundamental. Regras de segurança 
passam a ser negligenciadas e relegadas a um segundo plano com o passar do 
tempo. Somente a ATENÇÃO e ALERTA constantes podem minimizar o risco de 
acidentes.
c n «omMBiÜU RmMBITOSETECNnOeU
9. Exercícios
a) Que equipamentos de proteção individual são recomendados para a segurançade 
soldadores e operadores de soldagem?
b) Cite medidas de segurança para a proteção de instalações e equipamentos de solda­
gem.
c) Qual a diferença entre segurança pessoal e de terceiros?
d) Por que a segurança é uma tarefa coletiva?
e) Por que esforços individuais são pouco efetivos na prevenção de acidentes?
CAPÍTULO 4
0 ARCO ELÉTRICO DE SOLDAGEM
1. Introdução
O arco elétrico é a fonte de calor mais utilizada na soldagem por fusão de mate­
riais metálicos, pois apresenta uma combinação ótima de características, incluindo 
uma concentração adequada de energia para a fusão localizada do metal de base, 
facilidade de controle, baixo custo relativo do equipamento e um nívet aceitável de 
riscos à saúde dos seus operadores. Como consequência, os processos de solda­
gem a arco têm atualmente uma grande importância industrial, sendo utilizados na 
fabricação dos mais variados componentes e estruturas metálicas e na recuperação 
de um grande número de peças danificadas ou desgastadas. Este capítulo apresenta 
uma descrição geral das características do arco elétrico, em particular aquelas impor­
tantes para a sua aplicação em soldagem. A ênfase aqui será nos fenômenos físicos 
que controlam a soldagem a arco e não nos aspectos tecnológicos, industriais ou 
metalúrgicos da soldagem. Apesar de muito estudado, o arco elétrico é bastante 
complexo e os conhecimentos obtidos até agora permitem um entendimento apenas 
parcial dos fenômenos envolvidos. Algumas dessas informações serão apresentadas 
neste capítulo, de forma simplificada.
O arco elétrico consiste de uma descarga elétrica, sustentada através de um gás 
ionizado, a alta temperatura, conhecido como plasma, podendo produzir energia 
térmica suficiente para ser usado em soldagem, pela fusão localizada das peças 
a serem unidas. Atribui-se a primeira observação do arco elétrico em condições 
controladas a Sir Humphrey Davy, no início do século XIX. O termo arco foi aplicado 
a este fenômeno em função de sua forma característica resultante da convecção 
dos gases quentes gerados pelo mesmo. O limite superior de corrente em um arco 
elétrico não é bem definido, podendo atingir dezenas ou centenas de milhares de 
ampéres em certos circuitos. Para a soldagem a arco, correntes acima de 1000 A
r n ! SOLDAGEM
3 L j FUNDAMENTOS E TECNOLOGIA
são utilizadas no processo a arco submerso (Capítulo 16) e da ordem de 1 A ou 
inferiores são usadas na soldagem com microplasma (Capítulo 14). Os valores mais 
comuns, contudo, são da ordem de 101 a 102A.
Em soldagem, o arco, em geral, opera entre um eletrodo plano, ou aproxima­
damente plano (a peça), e outro que se localiza na extremidade de um cilindro (o 
arame, vareta ou eletrodo), cuja área é muito menor do que a do primeiro. Assim, a 
maioria dos arcos em soldagem tem um form ato aproximadamente cônico ou "de 
sino", com o diâmetro junto da peça maior do que o diâmetro próximo do eletrodo 
(Figura 1). Exceções podem ocorrer nos processos de soldagem a plasma (Capítulo 
14) e a arco submerso. No primeiro, um bocal de constrição na tocha restringe o 
arco, tornando-o aproximadamente cilíndrico. Na soldagem a arco submerso, o arco 
ocorre dentro de uma câmara cujas paredes são formadas pelo fluxo fundido que se 
expandem e contraem periodicamente. Na soldagem com eletrodo revestido (Capí­
tulo 12), o arco pode se mover rápida e de forma errática na superfície do eletrodo 
em associação com o movimento de líquidos na extremidade deste.
1 1 mm
Figura 1
Imagem do arco elétrico observado entre um eletrodo de tungsténio e um bloco de cobre em 
uma atmosfera de argônio
2. Características Elétricas do Arco
Eletricamente, o arco de soldagem pode ser caracterizado pela diferença de 
potencial entre suas extremidades e pela corrente elétrica que circula por este. A 
queda de potencial ao longo do arco elétrico não é uniforme, distinguindo-se três 
regiões distintas, como ilustrado na Figura 2.
CAPÍTULO« ro
0 ARCO ELÉTWCO DE SOLDAGEM | 3 J
D istância
Figura 2
Regiões de um arco de soldagem (esquemáticas): (a) Zona de Queda Catódica,
(b) Coluna do Arco e (c) Zona de Queda Anódica. Ia - Comprimento do arco
As regiões de queda anódica e catódica são caracterizadas por elevados gradientes 
térmicos e elétricos, da ordem de 106 °C/mm e de 103 a 105 V/mm, respectivamente, 
e as somas das quedas de potencial nessas regiões é aproximadamente constante, 
independentemente das condições de operação do arco.
A parte visível e brilhante do arco constitui a coluna de plasma, que apresenta 
gradientes térmicos e elétricos bem mais baixos que as regiões anteriores, da ordem 
de 103oC/mm e 1 V/mm, respectivamente. A diferença de potencial nesta região 
varia de forma aproximadamente linear com o comprimento do arco. Assim, para 
um dado valor de corrente de soldagem, a diferença de potencial entre o eletrodo 
e a peça é, em uma primeira aproximação, dada por (ver Figura 2):
(Eq.1)
A diferença de potencial entre as extremidades do arco, necessária para manter a 
descarga elétrica, varia com a distância entre os eletrodos, chamada de comprimento 
do arco (la), com a forma, tamanho e material dos eletrodos, composição e pressão 
do gás na coluna de plasma e corrente que atravessa o arco, entre outros fatores.
A Figura 3 mostra a variação da tensão.no arco elétrico com a corrente de solda­
gem, para três diferentes comprimentos de arco e com outros parâmetros, como 
a composição do gás de proteção, mantidos fixos. Esta curva é conhecida como 
"característica estática do arco". A curva característica do arco difere da curva de uma 
resistência comum, para a qual vale a Lei de Ohm (V = fí.l), que tem o formato de 
uma reta passando pela origem. Por sua vez, a curva do arco passa por valor mínimo
M uiusaiRJWJMiams Eiaaouw*
de tensão para valores intermediários de corrente e aumenta tanto para maiores 
còmo menores valores de correntes. O aumento da tensão para os valores elevados 
de corrente é similar ao observado em uma resistência comum. O comportamento 
encontrado para baixos valores de corrente é próprio do arco elétrico e reflete o fato 
de que. neste, a condução da corrente elétrica é feita por (ons e elétrons gerados por 
ionização térmica. Quando a corrente é baixa, existe pouca energia disponível para o 
aquecimento e ionização do meio em que o arco ocorre, resultando em uma maior 
dificuldade para a passagem da corrente e. como consequência, em um aumento da 
tensão elétrica do arco.
Corrente (A)
Figura 3
Curvas características estáticas do arco entre um eletrodo de tungsténio e um anodo do cobre
para diferentes comprimentos de arco
A Figura 4 mostra esquematicamente uma curva de variação da queda de tensão 
ao longo do arco com o seu-comprimento para dois valores de corrente. Observa-se 
uma relação aproximadamente linear entre a tensão e o comprimento do arco e que, 
quando este último torna-se muito curto, o valor da tensão não tende para zero, o 
que está de acordo com a equação 1.
CAFfTUUX e c 
OARCOaÉrmCODESOMGEM I 3 3
O
»CO
CO
c
.03
2 4 6
Comprimento do Arco (mm)
figura 4
Variação da diferença de potencial entre as extremidades de um arco de soldagem com a 
distância de separação entre elas. para diferentes níveis de corrente (dados da figura anterior)
0 plasma é constituído por moléculas, átomos, íons e elétrons. Destes, os dois 
últimos são os responsáveis pela passagem da corrente elétrica no arco. Assim, a 
estabilidade do arco está intimamente ligada às condições de produção de elétrons 
e íons, em grande quantidade. Elétrons e íons são produzidos, na coluna de plasma, 
por choques entre os constituintes desta coluna que ocorrem nas elevadas tempe­
raturas existentes nesta. Contudo, devido à sua massa muito menor, a velocidade 
dos elétrons tende a ser muito superior à dos outros constituintes e mais de