Relatório SOLDAGEM

Prévia do material em texto

FACULDADE PITÁGORAS 
CAMPUS IPATINGA 
 
 
 
 
 
 
Manufatura Mecânica: Soldagem 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ipatinga - MG 
2017 
 
 
FACULDADE PITÁGORAS DE IPATINGA 
ENGENHARIA MECÂNICA 
 
 
 
 
 
 
 Manufatura Mecânica: Soldagem 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ipatinga - MG 
2017 
Primeiro relatório de Manufatura 
Mecânica: Soldagem, referente ao 
primeiro bimestre do 7° período de 
Engenharia Mecânica. 
Faculdade Pitágoras de Ipatinga. 
 
Professor: 
 
 
RESUMO 
 
 
A Soldagem é a operação que visa à união de duas ou mais peças, 
assegurando na junta, a continuidade das propriedades físicas e químicas do 
material. Existe um grande número de processos de soldagem diferentes, sendo 
necessária a seleção do processo (ou processos) adequado para uma dada 
aplicação. É importante do ponto de vista industrial sendo extensivamente utilizada 
na fabricação e recuperação de peças, equipamentos e estruturas. A sua aplicação 
atinge desde pequenos componentes eletrônicos até grandes estruturas e 
equipamentos (pontes, navios, vasos de pressão, etc.). 
A macrografia consiste na análise, descrição ou registo do aspeto de uma 
peça ou amostra metálica, segundo uma secção plana devidamente polida e em 
regra atacada por um reagente apropriado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ABSTRACT 
 
 
Welding is the operation that aims at the union of two or more pieces, 
assuring in the joint, the continuity of the physical and chemical properties of the 
material. There are a large number of different welding processes, requiring the 
selection of the process (or processes) suitable for a given application. It is 
important from the industrial point of view being extensively used in the 
manufacture and recovery of parts, equipment and structures. Its application 
ranges from small electronic components to large structures and equipment 
(bridges, ships, pressure vessels, etc.). 
The macrography consists of analyzing, describing or recording the 
appearance of a metal part or specimen, according to a flat section duly polished 
and usually attacked by an appropriate reagent. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE IMAGENS 
 
 
Figura 01 – Inversora de Solda...............................................................................14 
Figura 02 – Cordões de Solda.................................................................................15 
Figura 03 – Corpo de Prova / Chanfro V.................................................................16 
Figura 04 – Medições Espessura Peça 01..............................................................17 
Figura 05 – Medições Espessura Peça 02..............................................................17 
Figura 06 – Medições Chanfro Peça 01..................................................................17 
Figura 07– Medições Chanfro Peça 02...................................................................17 
Figura 08 – Raiz da Solda........................................................................................18 
Figura 09 – Aplicação de Cobre..............................................................................19 
Figura 10 – Face da Raiz..........................................................................................20 
Figura 11 – Face da Raiz..........................................................................................21 
Figura 12 – Revelador Branco.................................................................................22 
Figura 13 – Descontinuidades.................................................................................22 
Figura 14 – Teste 01 de Partícula Magnética.........................................................23 
Figura 15 – Teste 02 de Partícula Magnética.........................................................24 
Figura 16 – Serra de Fita Starret.............................................................................25 
Figura 17 – Serra de Fita Starret Realizando Corte...............................................25 
Figura 18 – Procedimento de Polimento................................................................26 
Figura 19 – Zona Termicamente Afetada (ZTA) ....................................................27 
Figura 20 – Zona Termicamente Afetada (ZTA) ....................................................27 
 
 
Figura 20 – Maquina De Ensaio De Dureza............................................................29 
Figura 21 – Ensaio de Tração Rockwell.................................................................29 
 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
 
Tabela 01 – Ensaio Metal Base................................................................................30 
Tabela 02 – Ensaio Metal de Adição.......................................................................30 
Tabela 03 – Ensaio Zona Termicamente Afetada..................................................31 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
 
1. INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 9 
2. OBJETIVOS ....................................................................................................... 11 
3. REAGENTES E MATERIAIS ............................................................................. 12 
3.1 Materiais ...................................................................................................... 12 
3.2 Reagentes ................................................................................................... 12 
3.3 Equipamentos de Segurança .................................................................... 12 
4. DESENVOLVIMENTO ........................................................................................ 14 
4.1 Procedimentos Experimental / Metodologia ............................................ 14 
4.1.1 Primeiro Teste ...................................................................................... 15 
4.1.2 Inicio da Prática ................................................................................... 15 
4.1.3 Medições das Peças ............................................................................ 16 
4.1.4 Soldagem a Arco Elétrico ................................................................... 18 
4.1.5 Inspeção Visual .................................................................................... 19 
4.1.6 Liquido Penetrante .............................................................................. 21 
4.1.7 Partículas Magnéticas ......................................................................... 23 
4.1.8 Macrografia........................................................................................... 24 
4.1.9 Ensaio de Dureza ................................................................................. 27 
4.2 Resultados e Discussões .............................................................................. 30 
4.2.1 Resultado Prático .................................................................................... 30 
4.2.2 Discussões ............................................................................................... 31 
5 CONCLUSÃO ..................................................................................................... 32 
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................. 33 
 
 
 
 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
 
A Soldagem é o processo de união de materiais (particularmente os metais)mais importante do ponto de vista industrial sendo extensivamente utilizada na 
fabricação e recuperação de peças, equipamentos e estruturas. Outro conceito 
muito utilizado: é a operação que visa a união de duas ou mais peças, assegurando 
na junta, a continuidade das propriedades físicas e químicas do material. Existe um 
grande número de processos de soldagem diferentes, sendo necessária a seleção 
do processo (ou processos) adequado para uma dada aplicação. 
Material Base: É o material que constitui as partes a unir. 
Material de Adição: É o material que será usado como enchimento no 
processo de soldagem, capaz de preencher as folgas entre as superfícies a unir. O 
material adicional é de mesma natureza das partes e será usado para assegurar a 
continuidade de propriedades no caso da soldagem por fusão, de chapas ou peças 
relativamente espessas. 
Os eletrodos variam quanto aos seus revestimentos. Sejam celulósico, 
rutílico, básico ou altíssimo rendimento. Suas principais funções são isolar a alma de 
aço do eletrodo, proteger o metal de solda do oxigênio e do nitrogênio do ar, 
estabilizar e direcionar corretamente o arco elétrico e adicionar elementos de liga 
(como cromo, níquel, molibdênio e vanádio) ao metal de solda. 
A seleção da fonte de energia deve levar em conta a espessura do metal de 
base e os eletrodos que serão utilizados. Assim serão selecionados transformadores 
(CA), retificadores (CC), geradores (CC) ou inversores (CC) de acordo com a solda a 
ser realizada. 
É importante observar as questões relacionadas à segurança, principalmente 
por se tratar de processos que exige uma série de cuidados em função de se 
trabalhar com produtos gerados como fumos, gases, arco elétrico e radiação. Os 
cuidados na soldagem relativo à segurança dos soldadores são de extrema 
importância, com isso é utilizado equipamentos de proteção individual tais como: 
aventais raspa, máscaras de solda com lentes na tonalidade correta, blusão de 
 
 
soldador, mangote de raspa, botas de proteção com solado isolante, luvas de 
vaqueta ou de raspa, perneiras, touca de soldador, máscara para fumos de solda, 
óculos de proteção, protetores auriculares. 
 
 
 
 
2. OBJETIVOS 
 
 
Esta prática tem o objetivo de mostrar o funcionamento do processo de 
soldagem desde a preparação do corpo de prova, corrente de soldagem, material a 
ser soldado, inspeção visual, liquido penetrante, partícula magnética, macrografia, e 
ensaios de dureza. 
 
 
 
 
 
 
3. REAGENTES E MATERIAIS 
 
 
3.1 Materiais 
 
 
 Inversor de Solda 
 Eletrodo Revestido 70/18 3,2mm 
 Paquímetro 
 Bisel 
 Trena 
 Lupa 
 Serra de Fita Starret 
 Secador 
 
 
3.2 Reagentes 
 
 
 Contraste 
 Líquido Penetrante Cor Vermelho 
 Partícula Magnética Liquida 
 Ácido Clorídrico 
 
 
3.3. Equipamentos de Segurança 
 
 
 
 
 Aventais raspa 
 Máscaras de solda com Lentes na tonalidade correta 
 Blusão de soldador 
 Luvas de vaqueta ou de raspa 
 Perneiras 
 Óculos de proteção 
 Protetores auriculares 
 
 
 
4. DESENVOLVIMENTO 
 
 
4.1 Procedimentos Experimental / Metodologia 
 
 
Na aula prática de Soldagem ministrada pelo professor Edir no dia 13 de 
setembro de 2017, fez-se a prática experimental de soldagem. 
Para realização do teste utilizou-se um equipamento Inversora de solda 
Bambozzi conforme a ilustração a seguir. 
 
 
 
Figura 01 – Inversora de Solda 
 
 
 
 
 
4.1.1 Primeiro Teste 
 
 
Primeiramente ajustou-se a corrente de trabalho desejada. 
O primeiro teste consistiu em realizar três cordões de solda com diferentes 
correntes para avaliar as características da solda. 
Os teste realizaram-se com equipamento regulado à 60A , 75A, 90A 
sucessivamente. Os cordões localizados a esquerda da imagem foram executados a 
uma velocidade dentro dos padrões de soldagem, e os à direita com velocidade 
mais acelerada. Na imagem a seguir, é possível visualizar a o resultado dos 
cordões. 
 
 
 
Figura 02 – Cordões de Solda 
 
 
4.1.2 Inicio da Prática 
 
 
Com o equipamento devidamente regulado de acordo com as características, 
do material a ser soldado (corpo de prova), iniciou os procedimentos de soldagem. 
Para isso, foi utilizado o corpo de prova com chanfro V que já estava preparado no 
laboratório. 
 
 
 
 
Figura 03 – Corpo de Prova / Chanfro V 
 
 
4.1.3 Medições das Peças 
 
 
Foi realizado medições do corpo de prova. A espessura das peças, foi aferido 
utilizando o instrumento de medição Paquímetro. A medição da primeira peça 
consiste em 9,6 mm e a segunda peça 9,7 mm, conforme visualizados nas figuras a 
seguir. 
 
 
 
 
Figura 04 – Medições Espessura Peça 01 Figura 05 – Medições Espessura Peça 02 
 
 
As Medições do ângulo dos chanfros das duas peças. Foi utilizado um 
calibrador de solda. . A medição da primeira peça consiste em 38° e a segunda 
peça 42°, conforme visualizados nas figuras a seguir. 
 
 
 
Figura 06 – Medições Chanfro Peça 01 Figura 07– Medições Chanfro Peça 02 
 
 
4.1.4 Soldagem a Arco Elétrico 
 
 
Inicio da penetração da solda foi realizado o passo de raiz. Foram feitos 06 passes 
de solda na junta de topo, como representados na figura a seguir. 
 
 
 
Figura 08 – Raiz da Solda 
 
 
Foi introduzido um filamento de cobre na junta para simular uma falha na fusão da 
soldagem. Essas falhas poderão ser observados na análise de macrografia. 
 
 
 
Figura 09 – Aplicação de Cobre 
 
 
4.1.5 Inspeção Visual 
 
 
Mesmo com a aplicação do cobre, a princípio o cordão de solda não 
apresentou grande falhas visíveis. A figura a seguir mostra o cordão de solda 
finalizado. 
 
 
 
 
 
Figura 10 – Cordão de Solda Finalizado 
 
 
Foi observado na extremidade à esquerda do cordão de solda uma 
penetração excessiva, e em grande parte na raiz da solda houve falta de 
penetração. Essa falha provavelmente ocorreu devido à má qualidade do chanfro 
feito no corpo de prova. O chanfro das peças devem estar com o ângulo 
semelhantes, com o melhor acabamento possível. 
 
 
 
Figura 11 – Face da Raiz 
 
 
4.1.6 Liquido Penetrante 
 
 
Foi aplicado um líquido chamado penetrante, de cor vermelha, esse liquido 
forma um filme sobre a superfície e que por ação do fenômeno chamado 
capilaridade penetra na descontinuidade. Foi aguardado um tempo de 10 minutos 
para que a penetração se completasse 
Para que acontecesse a revelação foi aplicado um filme uniforme de revelador 
sobre a superfície. O revelador é um spray branco. Ele age absorvendo o penetrante 
das descontinuidades e revelando-as. Em um intervalo de tempo de 5 minutos as 
descontinuidades revelaram. 
 
. 
 
 
 
Figura 12 – Revelador Branco 
 
 
 
Figura 13 – Descontinuidades 
 
 
 
 
4.1.7 Partículas Magnéticas 
 
 
Foi realizado ensaios para detectar possíveis trincas existentes na solda. Com o 
equipamento Yoke Magnético Magnaflux energizado foi posicionando o equipamento 
na diagonal sobre o cordão de solda. Foi borrifada a partícula magnética liquida 
sobre a peça. À análise foi refeita várias vezes, para uma melhor confirmação do 
resultado. 
No corpo de prova analisado não foi detectado fissuras ou trincas, sendo possível a 
conclusão de que foi realizado uma soldagem com qualidade. 
 
 
Figura 14 – Teste 01 de Partícula Magnética 
 
 
Foi analisado também outro corpo de prova que se encontravaà disposição no 
laboratório. Nessa análise foi possível visualizar claramente uma trica existente. Há 
diversos fatores agravantes que levou ocorrer a descontinuidade na peça, dentre 
eles a presença de hidrogênio, incompatibilidade do material de adição e material 
base, resfriamento acelerado, etc. 
 
 
 
Figura 15 – Teste 02 de Partícula Magnética 
 
 
4.1.8 Macrografia 
 
 
Para realizar a análise de macrografia, foi necessário realizar alguns 
procedimentos fundamentais de ensaio como extração da amostra (corte), desbaste 
(lixamento), revelação da macroestrutura. 
O primeiro processo feito foi o corte transversal da região a ser analisada. 
Para realizar análises de macrografia, a amostra não pode sofrer aquecimento 
acima de 100 °C para não ocorrer deformações. Com isso foi utilizado uma serra de 
fita Starret, pois ela efetua o corte abrasivo oferecendo a melhor solução para este 
seccionamento, resultando em superfícies planas com baixa rugosidade devido 
realizar o trabalho baixa rotação. 
 
 
 
Figura 16 – Serra de Fita Starret 
 
 
 
Figura 17 – Serra de Fita Starret Realizando Corte 
 
 
O segundo processo foi a preparação da superfície da amostra: Lixamento, 
remoção da camada de material que teve a sua estrutura alterada pelo corte da 
amostra. 
Foi utilizado uma politriz Arotec com lixa grão 400 para realizar o polimento. A 
pressão exercida sobre a lixa deve ser uniforme para que não houvesse 
desnivelamento da amostra. 
 
 
 
Figura 18 – Procedimento de Polimento 
 
 
Após a amostra ser polida, foi limpa e seca por um secador de ar frio. Foi aplicado o 
ácido clorídrico e após alguns observou a revelação da macroestrutura. Na figura 18 
e 19 representa 
 
 
 
 
 
Figura 19 – Zona Termicamente Afetada (ZTA) 
 
 
 
Figura 20 – Zona Termicamente Afetada (ZTA) 
 
 
4.1.9 Ensaio de Dureza 
 
 
Para realizar o ensaio de dureza foi utilizado o equipamento Rockwell 
constituído por um sistema de aplicação de força, por um penetrador cônico de 
diamante com 120°. Alguns cuidados foram observados para preparação do ensaio 
Rockwell a fim de garantir resultados satisfatórios. 
 
 
Deve-se verificar se a peça e a mesa de apoio estão limpas e bem 
assentadas uma sobre a outra; certificar-se que o penetrador, quando montado está 
perpendicular em relação à peça. 
O método é realizado em três etapas. Na primeira, o corpo de prova é 
submetido a uma pré-carga, garantindo um contato firme do penetrador com a 
superfície a ser ensaiada. Na segunda, aplica-se a carga maior que, somada à pré-
carga, resulta a carga total ou carga nominal do ensaio. Na terceira, retira-se a 
carga; neste momento, a profundidade da impressão é dada diretamente no 
mostrador sob forma de um número de dureza, lido em uma escala apropriada ao 
penetrador e à carga utilizada. 
O método de dureza Rockwell, representado pelo símbolo HR (Hardness 
Rockwell), leva em consideração a profundidade que o penetrador atingiu, 
descontando-se a recuperação elástica, devido à retirada da carga maior, e a 
profundidade atingida que é devida à carga menor. Nesse método, o resultado é lido 
diretamente na máquina de ensaio. 
 
 
 
 
 
Figura 20 – Maquina De Ensaio De Dureza Figura 21 – Ensaio de Tração 
Rockwell 
 
 
 
 
4.2 Resultados e Discussões 
 
 
4.2.1 Resultado Prático 
 
 
As tabelas a seguir mostram os dados coletados no ensaio de dureza da amostra. 
 
 
Tabela 01 – Ensaio Metal Base 
METAL BASE 
1° 76,0 HRB 
2° 77,5 HRB 
3° 73,5 HRB 
4° 74,5 HRB 
5° 75,5 HRB 
 
 
Tabela 02 – Ensaio Metal de Adição 
METAL DE ADIÇÃO 
1° 88,0 HRB 
2° 90,0 HRB 
3° 89,5 HRB 
4° 89,0 HRB 
5° 89,0 HRB 
 
 
 
 
 
Tabela 03 – Ensaio Zona Termicamente Afetada 
ZTA 
1° 81,0 HRB 
2° 80,0 HRB 
3° 83,5 HRB 
4° 83,5 HRB 
5° 79,0 HRB 
 
 
4.2.2 Discussões 
 
 
 Com o experimento notou-se que o metal de adição possui maior dureza que 
a zona termicamente afetada e do metal base. 
A solda possui características próprias, que resultam em diferenças significativas em 
termos de estrutura de solidificação e de propriedades mecânicas. São formadas 
distorção da estrutura cristalina, o que torna mais difícil o deslocamento dos planos 
cristalinos, implicando diretamente no aumento da resistência do material. 
A dureza do material implica diretamente em sua fragilidade. Quanto mais duro o 
material menor sua deformação elástica, permitindo sofrer maior deformação 
plástica, ou seja maior possibilidade de quebras. 
A região mais crítica da ZTA, devido à baixa tenacidade e local preferencial para a 
formação de trincas. 
 
 
 
5 CONCLUSÃO 
 
 
Conclui-se que com esse trabalho podemos compreender como é feito os 
processos de soldagem, seus equipamentos, funções e utilizações. 
Trata-se de um processo muito empregado devido à sua grande versatilidade, 
O processo de soldagem é simples de ser realizado, porém a qualidade da 
solda depende muito da prática, habilidade, coordenação e atenção do operador, 
além de apresentar baixa produtividade e grande volume de gases e fumos gerados. 
Mas mesmo assim é bastante utilizada em reparos, manutenção, na 
fabricação e montagem de equipamentos e na soldagem em campo. 
 
 
 
 
 
 
 
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
 
MARQUES, P.V. Soldagem Fundamentos e Tecnologia. 1.ed. Minas Gerais: 
UFMG, 2005.