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14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 1 Introdução a União de Materiais e Tipos de Fonte de Energia Docente: Mário Bittencourt SUMÁRIO 1 - União de Componentes Metálicos 1.1. União por Soldagem 2 - Conceito de Soldagem 3 - Diferença entre Soldagem de União e Revestimento 3.1 - Soldagem de União 3.2 - Soldagem de Revestimento 4 - Tipos de Fonte de Energia 4.1 - Fonte de Energia Mecânica 4.2 - Fonte de Energia Química 4.3 - Fonte de Energia Elétrica 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 2 1 - UNIÃO DE COMPONENTES METÁLICOS � A união de componentes metálicos é um trabalho de grande importância, sendo impossível admitirmos a construção de um navio, por exemplo, a partir de único bloco de material. 1 - UNIÃO DE COMPONENTES METÁLICOS � Essa construção começa com o corte e união de componentes, que formam sub-conjuntos. 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 3 1 - UNIÃO DE COMPONENTES METÁLICOS � Estes são unidos entre si, formando grandes conjuntos ou blocos de montagem. � Com a união destes blocos temos, finalmente, toda a estrutura do navio edificada. 1 - UNIÃO DE COMPONENTES METÁLICOS 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 4 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 5 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 6 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 7 1 - UNIÃO DE COMPONENTES METÁLICOS � A união de componentes pode ser realizada de diversas formas, assim classificadas: União por encaixe a quente. União através de parafusos. União através de rebites. Uniões com possibilidades de Remoção União através de colagem. União através de brasagem. União através de soldagem. Uniões Fixas 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 8 � União por Parafuso 1 - UNIÃO DE COMPONENTES METÁLICOS � União por Rebite 1 - UNIÃO DE COMPONENTES METÁLICOS 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 9 � União por Colagem 1 - UNIÃO DE COMPONENTES METÁLICOS � União por Colagem 1 - UNIÃO DE COMPONENTES METÁLICOS 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 10 � União por Brasagem 1 - UNIÃO DE COMPONENTES METÁLICOS � União por Brasagem 1 - UNIÃO DE COMPONENTES METÁLICOS 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 11 1 - UNIÃO DE COMPONENTES METÁLICOS � União por Soldagem 1 - UNIÃO DE COMPONENTES METÁLICOS � União por Soldagem 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 12 � A soldagem pode hoje, ser considerada como um dos mais importantes processos de fabricação. � Sua utilização é imprescindível na construção de qualquer tipo de estrutura metálica, vasos de pressão, dutos, navios, etc. � Por suas características únicas, a soldagem possibilita a realização de projetos com maior economia de material e tempo. 1.1 - UNIÃO POR SOLDAGEM � Pode ainda ser usada na manutenção de peças ou equipamentos, permitindo prolongar de maneira considerável a vida útil destes componentes, restituindo ou, até, melhorando suas características originais. � Os processos de soldagem foram se diversificando e passam por um processo contínuo de desenvolvimento, visando atender aos mais variados tipos de obras e materiais empregados. 1.1 - UNIÃO POR SOLDAGEM 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 13 � SOLDAGEM DE ALUMÍNIO 1.2 - APLICAÇÕES � CONSTRUÇÃO DE PLATAFORMAS OFFSHORE 1.2 - APLICAÇÕES 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 14 � CONSTRUÇÃO DE PLATAFORMAS OFFSHORE (FIXA) 1.2 - APLICAÇÕES � SOLDAGEM DE DUTOS 1.2 - APLICAÇÕES 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 15 � SOLDAGEM DE DUTOS 1.2 - APLICAÇÕES � SOLDAGEM DE DUTOS 1.2 - APLICAÇÕES 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 16 � INDÚSTRIA NAVAL 1.2 - APLICAÇÕES � INDÚSTRIA NAVAL 1.2 - APLICAÇÕES Lançamento da Transpetro, em 30/06/11, no Estaleiro Mauá, em Niterói. 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 17 � SOLDAGEM DE ESTRUTURAS METÁLICAS 1.2 - APLICAÇÕES � SOLDAGEM DE ESTRUTURAS METÁLICAS 1.2 - APLICAÇÕES 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 18 � SOLDAGEM DE TANQUES 1.2 - APLICAÇÕES 1.2 - APLICAÇÕES � SOLDAGEM DE TANQUES 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 19 � SOLDAGEM DE LIGAS ESPECIAIS 1.2 - APLICAÇÕES � A união apresenta o mesmo valor de resistência mecânica do metal base. � Os esforços se apresentam com melhor distribuição (não há concentração de tensões). � Há considerável redução de peso na união. � Há economia no tempo de fabricação. 1.3 - VANTAGENS 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 20 � Não podem ser desmontadas. � Podem ocorrer tensões e deformações. � Algumas soldas exigem acabamento posterior. � Exige mão de obra especializada. 1.3 - DESVANTAGENS REPRESENTAÇÃO DE 2 PARTES (1 e 2) DE UM CONJUNTO A SER UNIDO POR SOLDA REPRESENTAÇÃO DAS PARTES 1 e 2 UNIDAS POR SOLDA 1 212 � Observe, nas figuras abaixo, as duas partes de um conjunto por soldar e, ao lado, o conjunto já unido por solda. SOLDA 2. CONCEITO DE SOLDAGEM 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 21 2. CONCEITO DE SOLDAGEM Duas partes a serem soldadas Junta soldada Metal de adição Eletrodo Metal de base Penetração Gás de proteção Arco elétrico Poça de fusão 2. CONCEITO DE SOLDAGEM 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 22 “Processo de união de materiais usado para obter a coalescência 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.” [AMERICAN WELDING SOCIETY, “Standard Welding Terms and Definitions”. AWS A3.0M/A3.0:2010, Miami, USA, 2010.] 2. CONCEITO DE SOLDAGEM 2 - CONCEITO DE SOLDAGEM � Coalescência é o fenômeno físico de crescimento duma gotícula de líquido pela incorporação à sua massa de outras gotículas. 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 23 “Operação que visa obter a união de duas ou mais peças, assegurando na junta a continuidade metálica das propriedades físicas e químicas.” [MARQUES, P. V.; MODENESI, P. J.; BRACARENSE, A. Q., “Terminologia e Simbologia da Soldagem ”. In: Soldagem fundamentos e tecnologia, 3 ed., capítulo 2, Belo Horizonte, MG, Editora UFMG, 2009.] 2. CONCEITO DE SOLDAGEM 2 - CONCEITO DE SOLDAGEM “É um processo de união de materiais que produz a coalescência dos mesmos através do aquecimento a temperatura de soldagem.” 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 24 “Operação que tem por objetivo a união de duas ou mais peças, assegurando entre elas uma perfeita continuidade metálica e mantendo, por conseqüência, suas propriedades.” 2. CONCEITO DE SOLDAGEM � A soldagem pode ser realizada COM ou SEM adição de material ao que se quer unir; � Esta operação pode ser realizada pela: - aplicação de calor até ser obtida a fusão dos materiais, - pela aplicação de pressão ou - pela aplicação de calor e pressão simultaneamente. 2. DEFINIÇÃO DE SOLDAGEM 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 25 2 - CONCEITO DE SOLDAGEM 2 - CONCEITO DE SOLDAGEM 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 26 3 - DIFERENÇA ENTRE SOLDAGEM DE UNIÃO E DE REVESTIMENTO � Na soldagem de união, o que se pretende é a união mais homogênea possível entre duas peças a serem unidas. � Com a soldagem de revestimento, pretende-se somar novas características às já existentes no material, tais como: dureza, resistência ao desgaste, resistência à corrosão. 3.1 – Soldagem de União � O metal de adição, quando necessário, deve ser semelhante ao das peças, garantindo, dessa forma, a continuidadedas propriedades em todo o conjunto, tais como: dureza, resistência mecânica, etc. 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 27 � Com a soldagem de revestimento, pretende-se somar novas características às já existentes no material, tais como: dureza, resistência ao desgaste, resistência à corrosão. 3.2 – Soldagem de Revestimento 3.2 – Soldagem de Revestimento 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 28 � O metal de adição deve possuir as propriedades desejadas e o revestimento pode ser efetuado de várias maneiras como, por exemplo, depositação de cordões, aspersão térmica, etc. 3.2 – Soldagem de Revestimento 4 - TIPOS DE ENERGIA � Para a soldagem ser realizada, torna-se necessário o fornecimento de uma determinada quantidade de energia. � Com ela obter-se-á, conforme o processo utilizado, o aquecimento e/ou deformação, ou a fusão dos materiais a serem unidos. � Três tipos de energia podem ser utilizadas para a soldagem: - Energia Mecânica - Energia Química - Energia Elétrica 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 29 4.1 - Fonte de Energia Mecânica � Nos processos de soldagem que utilizam esse tipo de energia, a união ocorre no estado sólido, ou seja, solda- se a frio ou a quente, entretanto, nunca se atinge a temperatura de fusão do metal. � A operação de soldagem baseia-se na aplicação de pressão capaz de deformar o material, “imprensando-o” contra outro. 4.1 - Fonte de Energia Mecânica � Essa deformação propicia um contato íntimo entre as superfícies dos materiais, ocorrendo, por conseqüência, a união. � O aumento da temperatura facilita a deformação e esse acréscimo de temperatura pode ser obtido de várias formas. 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 30 4.1 - Fonte de Energia Mecânica Cilindro de Impulsão Freio Motor Mandril Rotativo Mandril Estacionário Região soldada 4.2 - Fonte de Energia Química � Com esse tipo de fonte, o calor necessário à soldagem é obtido por meio de reações químicas entre gases ou sólidos e sempre ocorrerá a fusão dos metais. 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 31 4.2 - Fonte de Energia Elétrica � Nos processos de soldagem que utilizam esse tipo de energia, a união ocorre pela fusão dos materiais e o calor necessário é gerado pela utilização de um fluxo de elétrons e seus efeitos como: - o arco elétrico, - a resistência elétrica ou - a radiação eletromagnética. 4.2 - Fonte de Energia Elétrica � Quatro métodos de soldagem utilizam energia elétrica para produzir calor: Soldagem por - Arco Elétrico - Resistência Elétrica - Feixe de Elétrons - Raio Laser 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 32 4.2 - Fonte de Energia Elétrica � Soldagem Arco Elétrico 4.2 - Fonte de Energia Elétrica � Soldagem LASERSoldaPontoLaser.wmv 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 33 Pressão a Frio Difusão Atrito Forjamento Ultra-Som Explosão MECÂNICA Gás Mistura Exotérmica Hidrogênio Atômico QUÍMICA LASER Radiação Eletromagnética Resistência Elétrica Pontos Costura Projeção Topo Centelhamento Percussão Alta Frequência Eletro Escória Resistência Elétrica Eletrodo Revestido MIG/MAG TIG Arco Submerso Arame Tubular Eletrodo de Carvão Eletrogas Arco Plasma Arco Elétrico ELÉTRICA FONTE DE ENERGIA Feixe Eletrônico Pressão a Frio Difusão Atrito Forjamento Ultra-Som Explosão MECÂNICA Gás Mistura Exotérmica Hidrogênio Atômico QUÍMICA LASER Radiação Eletromagnética Resistência Elétrica Pontos Costura Projeção Topo Centelhamento Percussão Alta Frequência Eletro Escória Resistência Elétrica Revestido MIG/MAG TIG Arame Tubular Eletrodo de Carvão Eletrogas Arco Plasma Arco Elétrico ELÉTRICA FONTE DE ENERGIA Feixe Eletrônico Arco Submerso Eletrodo 14/08/2014 Mário Bittencourt – UNESA – 2014.2 34 Bibliografia � MARQUES, P. V.; MODENESI, P. J.; BRACARENSE, A. Q., “Terminologia e Simbologia da Soldagem ”. In: Soldagem fundamentos e tecnologia, 3 ed., capítulo 2, Belo Horizonte, MG, Editora UFMG, 2009.
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