Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Mário Bittencourt - UNESA – 2014.2 1 14/08/2014 Gases de Proteção para Soldagem Gases de Proteção para Soldagem Docente: Mário Bittencourt SUMÁRIOSUMÁRIO � Propriedades dos gases de proteção � Gases de proteção para soldagem � Eficácia do gás de proteção � Problemas relacionados ao gás de proteção Mário Bittencourt - UNESA – 2014.2 2 14/08/2014 GÁS DE PROTEÇÃOGÁS DE PROTEÇÃO � Gases, como outras formas de matéria, têm certas propriedades, e cada gás têm propriedades que os distinguem de outros gases. � A principal propriedade de um gás de proteção é a capacidade de proteger a poça de fusão da contaminação dos gases da atmosfera e � Promover uma atmosfera conveniente e ionizável para o arco elétrico. GÁS DE PROTEÇÃOGÁS DE PROTEÇÃO � Entretanto um gás que proporciona uma perfeita proteção contra o ar, não necessariamente é o melhor para o arco de soldagem. � Existem, além do custo, outras propriedades que são importantes e devem ser consideradas para a escolha do gás de proteção. � Densidade relativa, condutividade térmica, potencial de ionização. Mário Bittencourt - UNESA – 2014.2 3 14/08/2014 DENSIDADE RELATIVA AO ARDENSIDADE RELATIVA AO AR � Considera-se a densidade do ar igual a 1. � Um gás mais denso que o ar faz uma cobertura mais efetiva sobre a poça de fusão. � Gases mais leves que o ar tendem a subir para longe da área de solda e vazões maiores são necessárias, a menos que a soldagem seja sobre cabeça, é claro. DENSIDADE E DENSIDADE RELATIVA COMPARADA AO ARDENSIDADE E DENSIDADE RELATIVA COMPARADA AO AR at 15°C and 1b value Density kg/m3 Relative density to air Argon 1,669 1,37 He 0,167 0,14 CO2 1,849 1,44 O2 1,337 1,04 N2 1,17 0,91 H2 0,085 0,06 Mário Bittencourt - UNESA – 2014.2 4 14/08/2014 CONDUTIVIDADE TÉRMICACONDUTIVIDADE TÉRMICA � O calor do arco elétrico é inicialmente concentrado na coluna de arco entre o eletrodo e a peça. � A extensão do calor transferido para a zona de soldagem depende da condutividade térmica do gás de proteção CONDUTIVIDADE TÉRMICACONDUTIVIDADE TÉRMICA � Condutividade térmica BAIXA, o arco terá a região central mais quente, o calor não se espalha radialmente, resultando em uma penetração de formato de nariz. � Condutividade ALTA, distribuição do calor mais uniforme, espalhando-se radialmente no arco, resultando em uma penetração de formato de concha. Mário Bittencourt - UNESA – 2014.2 5 14/08/2014 CONDUTIVIDADE TÉRMICA CONDUTIVIDADE TÉRMICA ( W /c m ° C ) ( °C ) 0,04 0,08 0,12 0,16 H2 Ar 0 2000 4000 6000 8000 10000 CO2 He O2 PLASMAPLASMA � O plasma e suas funções são influenciados pelas propriedades físicas do gás de proteção, tais como: - energia de dissociação - energia de ionização - condutividade elétrica Mário Bittencourt - UNESA – 2014.2 6 14/08/2014 POTENCIAL DE IONIZAÇÃOPOTENCIAL DE IONIZAÇÃO � É a tensão necessária para remover um elétron da camada de um átomo. � A proximidade do elétron com o núcleo do átomo, determina se o potencial de ionização é ALTO ou BAIXO. Potencial de Ionização BAIXO Potencial de Ionização ALTO ARGÔNIO HÉLIO POTENCIAL DE IONIZAÇÃOPOTENCIAL DE IONIZAÇÃO BAIXO � O gás de proteção conduz melhor a energia elétrica, a abertura do arco elétrico é mais fácil e a estabilização é melhor. ALTO � A tensão do arco é mais alta para uma determinada corrente e comprimento de arco, e a energia produzida é, em parte, devida ao gás de proteção. Mário Bittencourt - UNESA – 2014.2 7 14/08/2014 Gas Dissociation energy Ionisation energy eV eV Ar -- 15,7 He -- 24,5 CO2 6,3 14,4 02 8,05 12,5 N2 9,76 15,8 H2 4,48 15,4 ENERGIA DE DISSOCIAÇÃO E IONIZAÇÃOENERGIA DE DISSOCIAÇÃO E IONIZAÇÃO 1 ( eV ) CONDUTIBILIDADE ELÉTRICA DO GÁS PLASMACONDUTIBILIDADE ELÉTRICA DO GÁS PLASMA 35 10 20 30 He N2 Ar 100 10 1 Temperature P=1 b 10 °K H2 He % CONDUTIVIDADE ELÉTRICA DO GÁS PLASMA Mário Bittencourt - UNESA – 2014.2 8 14/08/2014 TENSÃO DO ARCO X CORRENTE X GÁS PROTEÇÃOTENSÃO DO ARCO X CORRENTE X GÁS PROTEÇÃO 200 400 600 800 120 80 40 0 Amperage A Vo lta ge V N2 H2 He Ar TENSÃO DO ARCO x CORRENTE x GÁS DE PROTEÇÃO GASES DE PROTEÇÃO PARA SOLDAGASES DE PROTEÇÃO PARA SOLDA � INATIVOS ou INERTES Argônio Hélio � ATIVOS OXIDANTES Oxigênio Dióxido de Carbono � ATIVOS REDUTORES Hidrogênio � PARCIALMENTE INERTES Nitrogênio Mário Bittencourt - UNESA – 2014.2 9 14/08/2014 GASES DE PROTEÇÃO PARA SOLDA INFLUENCIAMGASES DE PROTEÇÃO PARA SOLDA INFLUENCIAM � Quantidade de respingos e fumos de soldagem GASES DE PROTEÇÃO PARA SOLDA INFLUENCIAMGASES DE PROTEÇÃO PARA SOLDA INFLUENCIAM � Tipo de transferência da gota metálica para a poça de fusão. Mário Bittencourt - UNESA – 2014.2 10 14/08/2014 GASES DE PROTEÇÃO PARA SOLDA INFLUENCIAMGASES DE PROTEÇÃO PARA SOLDA INFLUENCIAM � Geometria do cordão e o formato da penetração � Velocidade de soldagem � Custos de soldagem GASES DE PROTEÇÃO PARA SOLDA INFLUENCIAMGASES DE PROTEÇÃO PARA SOLDA INFLUENCIAM � Aspecto do cordão de solda. � Queima de elementos de liga e propriedades mecânicas. Mário Bittencourt - UNESA – 2014.2 11 14/08/2014 ESCOLHA DO GÁS DE PROTEÇÀOESCOLHA DO GÁS DE PROTEÇÀO � Devem ser considerados os seguintes fatores: 1. Processo de solda 2. Material de base 3. Estabilidade do arco elétrico 4. Transferência metálica 6. Velocidade de solda 7. Espessura da chapa 8. Penetração 9. Geometria do cordão 10.Acabamento GASES UTILIZADOS NA SOLDAGEM DE ALUMÍNIOGASES UTILIZADOS NA SOLDAGEM DE ALUMÍNIO � O alumínio é sensível ao oxigênio, e inclusões de óxido de alumínio, que é mais pesado que o alumínio em fusão, podem ser obtidas. � O alumínio é sensível ao hidrogênio, causando porosidade. � Gases utilizados: INERTES - ARGÔNIO ou HÉLIO - MISTURAS DE ARGÔNIO + HÉLIO Mário Bittencourt - UNESA – 2014.2 12 14/08/2014 PROPRIEDADES GERAISPROPRIEDADES GERAIS Gas Argon Helium CO2 Oxygen Nitrogen Hydrogen Symbol Ar He CO2 O2 N2 H2 Purity % 99,99 99,99 99,7 99,5 99,5 99,5 Dew point 1b,°C -50 -50 -35 -35 -50 -50 Chem. reaction in welding inert inert oxydising oxydising low reactive reducing Baixa condutividade térmica, resultando em penetração na forma de “nariz”. Gás pesado, que tende a formar uma cobertura mais efetiva sobre a área de solda. É ionizado facilmente, com boa ignição e estabilidade de arco. Muito leve, se dissipa rapidamente, vazões altas são necessárias. Ignição difícil e estabilidade ruim do arco elétrico. Arco mais quente. Alta condutividade, resultando em uma penetração tipo “concha”. 1,39 15,7 eV 0,015 0,14 24,6 eV 0,130 AR G ÔN IO H ÉL IO ARGÔNIO x HÉLIO COMO GÁS DE PROTEÇÃOARGÔNIO x HÉLIO COMO GÁS DE PROTEÇÃO Densidade relativa Condutividade térmica1Potencial ionização 1(cm³/0C/sec) Mário Bittencourt - UNESA – 2014.2 13 14/08/2014 EFICÁCIA DO GÁS DE PROTEÇÃOEFICÁCIA DO GÁS DE PROTEÇÃO � Depende de uma série de fatores, incluindo: - Peso específico do gás - Fluxo (vazão) - Tipo de junta - Diâmetro do bocal - Comprimento do arco - Distância do arame à peça - Superfície da peça PROBLEMAS RELACIONADOS AO GÁS DE PROTEÇÃOPROBLEMAS RELACIONADOS AO GÁS DE PROTEÇÃO � GÁS DE PROTEÇÃO - adequado ao processo. � BOCAL COM RESPINGOS- os respingos no bocal alteram o fluxo de gás, provocando turbulência e aspiração de ar. � POSIÇÃO DO BOCAL À PEÇA - o bocal deve conduzir a proteção gasosa a poça de fusão, de forma eficiente. AR ** * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * ** * * * * * * * Mário Bittencourt - UNESA – 2014.2 14 14/08/2014 PROBLEMAS RELACIONADOS AO GÁS DE PROTEÇÃOPROBLEMAS RELACIONADOS AO GÁS DE PROTEÇÃO � CORRENTES DE AR - deslocam a proteção gasosa causando porosidade. � LARGURA EXCESSIVA DA POÇA DE FUSÃO - utilizar bocal adequado a largura da poça de fusão e, se possível reduzir o seu tamanho. AR ANTEPARO PROBLEMAS RELACIONADOS AO GÁS DE PROTEÇÃOPROBLEMAS RELACIONADOS AO GÁS DE PROTEÇÃO � FLUXO DE GÁS ALTO - cria turbulência, arrastando contaminação para a área de solda � FLUXO DE GÁS BAIXO - proteção insuficiente � POSIÇÃO DO BOCAL À PEÇA - o bocal deve conduzir a proteção gasosa a poça de fusão, de forma eficiente AR ** * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * ***** * * * * * * * * * * Mário Bittencourt - UNESA – 2014.2 15 14/08/2014 VAZÃO DO GÁS DE PROTEÇÃOVAZÃO DO GÁS DE PROTEÇÃO � A vazão de gás de proteção deve ser estabelecida em função do deslocamento de ar, do tamanho do bocal e da dimensão da poça de fusão. � Uma medida pratica é utilizar o fluxo de gás de proteção (litros/minuto), igual ao diâmetro do bocal da tocha em mm. � Ex.: diâmetro bocal 20mm vazão 20 litros/minuto GÁS LENSGÁS LENS � É uma espécie de filtro metálico, fabricado em aço inoxidável, instalado na tocha TIG. � Reduz a turbulência do fluxo de gás e melhora a proteção gasosa para maiores distâncias entre o bocal a peça de trabalho. Mário Bittencourt - UNESA – 2014.2 16 14/08/2014 PROBLEMAS RELACIONADOS AO GÁS DE PROTEÇÃOPROBLEMAS RELACIONADOS AO GÁS DE PROTEÇÃO � VAZAMENTO EM TUBULAÇÕES E ACESSÓRIOS - verificar sempre mangueiras, reguladores de pressão e conexões para evitar aspiração de ar através de vazamentos. � VAZAMENTO NAS TOCHAS - qualquer saída de gases, é também uma entrada de impurezas. BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIA � MARQUES, P. V.; MODENESI, P. J.; BRACARENSE, A. Q., “Soldagem TIG”. In: Soldagem fundamentos e tecnologia, 3 ed., capítulo 13, Belo Horizonte, MG, Editora UFMG, 2009. � MARQUES, P. V.; MODENESI, P. J.; BRACARENSE, A. Q., “Soldagem MIG/MAG e com Arame Tubular”. In: Soldagem fundamentos e tecnologia, 3 ed., capítulo 15, Belo Horizonte, MG, Editora UFMG, 2009.
Compartilhar