Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 1 Fundamentos do Processo Arco Submerso Docente: Mário Bittencourt Sumário 1. Descrição do Processo 2. Instalação ARCO SUBMERSO 3. Arame Eletrodo 4. Fluxo 5. Princípio de Operação 6. Taxa de Deposição 7. Arco Submerso Twin-arc 8. Arco Submerso Tandem-arc 9. Arco Submerso com Fita 10. Equipamento de Proteção 11. Vantagens e Limitações 12. Posicionadores 13. Bibliografia 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 2 � A soldagem ARCO SUBMERSO é um processo automático de soldagem por arco elétrico. � O calor necessário para a soldagem provém do arco elétrico que é estabelecido entre um arame eletrodo, alimentado continuamente, e a peça, sob um material granular fusível (fluxo). 1.Descrição do Processo 1.Descrição do Processo 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 3 � O nome do processo esta relacionado a característica do arco elétrico estar submerso em um fluxo granulado. � Também é conhecido pela sigla internacional SAW, que significa “Submerged Arc Welding”, ou seja Soldagem a Arco Submerso. 1.Descrição do Processo � O calor gerado pelo arco elétrico funde o arame, o metal de base e o fluxo granulado, depositando metal na junta e formando uma escória. � A poça de fusão é protegida da contaminação do ar da atmosfera por uma cobertura de material granular fusível, comumente chamada fluxo. � Não há faíscas, luminosidade ou respingos. 1.Descrição do Processo 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 4 DIREÇÃO DE SOLDAGEM ARAME ELETRODO TUBO DE CONTATO ESCÓRIA FUNDIDA ESCÓRIA SOLIDIFICADA METAL SOLDA SOLIDIFICADO ARCO ELÉTRICO 1.Descrição do Processo METAL SOLDA FUNDIDO FLUXO GRANULAR 1.Descrição do Processo 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 5 � O metal de solda tem um ponto de fusão maior que o da escória e, logicamente, se solidifica primeiro. � A escória permanece sobre o metal depositado, protegendo-o contra a contaminação do ar da atmosfera e auxiliando o controle do ciclo térmico de soldagem. 1.Descrição do Processo � O processo não é utilizado em pequenas espessuras, e somente pode ser empregado nas posições plana e horizontal. � Normalmente, utiliza-se o processo por arco submerso quando há necessidade de produção de grande quantidade de soldas. 1.Descrição do Processo 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 6 2.Instalação ARCO SUBMERSO ALIMENTADOR DE FLUXO BOBINA DE ARAME-ELETRODO ALIMENTADOR DE ARAME FONTE DE ENERGIA TOCHA POSICIONADOR � As fontes de energia utilizadas no processo ARCO SUBMERSO são do tipo tensão constante. � Fornecem uma curva tensão-corrente conjugada com uma velocidade constante de alimentação do arame. 2.1. Fonte de Energia 2 1 Fonte: GERDAU 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 7 � O equipamento de soldagem fornece a energia necessária para fundir o arame eletrodo e o fluxo. � Esta energia tem dois componentes: - a energia que esta contida no arco elétrico - a energia de aquecimento do arame eletrodo por efeito Joule 2.1. Fonte de Energia � O arame eletrodo e o fluxo são alimentados continuamente. � A intensidade de corrente é estabelecida pela velocidade de alimentação do arame. � A energia necessária pode ser fornecida em CA ou CC. 2.1. Fonte de Energia ALIMENTADOR DE ARAME 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 8 � No cabeçote de soldagem se agrupam a tocha de soldagem, o alimentador de arame, alimentador do fluxo, o painel de controle e o sistema de deslocamento da tocha. � Este conjunto possibilita que a soldagem seja automatizada. 2.2. Cabeçote de Soldagem ALIMENTADOR DE FLUXO PAINEL DE CONTROLE TOCHA DE SOLDAGEM DESLOCAMENTO DA TOCHA ALIMENTADOR DE ARAME � Tem a função de estabelecer o arco elétrico e fornecer metal de adição. � Elementos de liga, normalmente, são adicionados através do eletrodo. � Os eletrodos para soldagem a arco submerso são classificados pela AWS- 5.17 � Uma camada superficial de cobre é colocada nos arames, para evitar a corrosão durante a sua armazenagem, e também melhorar o contato elétrico 3. Arame Eletrodo 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 9 � A soldagem a ARCO SUBMRSO automático normalmente emprega eletrodos de diâmetros 1,6 a 6,0mm. 3. Arame Eletrodo 3.1. Classificação do Arame Eletrodo 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 10 3.1. Classificação do Arame Eletrodo � As propriedades mecânicas da junta soldada, obtidas no processo ARCO SUBMERSO, são devidas as características do metal de base e da combinação eletrodo-fluxo. 3.1. Classificação do Arame Eletrodo 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 11 � Sua função é proteger o arco elétrico, o metal fundido e ainda formar uma escória que controla o resfriamento do cordão de solda. � Normalmente, o fluxo é alimentado por gravidade, e, em alguns equipamentos, um aspirador recolhe novamente o fluxo que não se fundiu, para reaproveitá-lo. 4. Fluxo � A proteção de fluxo leva vantagem sobre a proteção gasosa, quando a soldagem é feita em locais onde haja correntes de ar, pois a atmosfera formada pelo gás pode ser deslocada. � Porém, o fluxo limita a utilização do processo às posições plana e horizontal. 4. Fluxo 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 12 � Estabilizar o arco elétrico � Formar escória para proteger o metal de solda líquido contra a ação da atmosfera � Atuar como desoxidante do metal de solda líquido � Isolante térmico, concentrando o calor (parte não fundida do fluxo) � Adicionar elementos de liga. � Controlar o acabamento e a geometria do cordão de solda. 4.1. Funções do Fluxo � De acordo com o método de fabricação, os fluxos podem ser: AGLOMERADOS ou FUNDIDOS. 4.2. Fabricação do Fluxo Fluxos Aglomerados Fluxos Fundidos 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 13 � Os fluxos aglomerados são constituídos de compostos minerais finamente moídos, como óxidos de manganês, silício, alumínio, titânio, zircônio ou cálcio e desoxidantes como ferro-silicio, ferro-manganês ou ligas similares. � A estes ingredientes é adicionado um agente aglomerante, normalmente silicato de sódio ou potássio. � O produto agregado e granular é finalmente sinterizado em temperaturas da ordem de 600 a 900ºC. 4.2.1. Fluxo Aglomerado Vantagens � Permite o uso de desoxidantes e adição de elementos de liga � Camada de fluxo mais espessa na zona de solda � A escória destaca-se facilmente � Baixo custo de fabricação Limitações � São higroscópicos. � A poça de solda pode evoluir gases 4.2.1. Fluxo Aglomerado 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 14 � Os fluxos fundidos são constituídos dos mesmos compostos minerais e desoxidantes dos fluxos aglomerados. � Estes ingredientes são então fundidos em forno para formar um “vidro metálico”. � Após o resfriamento, o vidro é então reduzido a partículas granuladas, cujas dimensões são as requeridas para assegurar características apropriadas de soldagem. 4.2.2. Fluxo Fundido Vantagens � Homogeneidade química excelente � A poça de solda não evolui gases � Não são higroscópicos Limitações � Não se pode adicionar elementos de liga � Custo de fabricação elevado 4.2.2. Fluxo Fundido 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 15 4.3. Classificação Fluxos Aglomerados � AWS A5.17 e A5.23 classifica os fluxos aglomerados como: - Ativos - Neutros - Ligados 4.3.1. Fluxos Ativos � Contem adições consideráveis de Mn e Si � Elevada resistênciaa porosidade e trincas causadas por contaminantes no metal base ou em sua superfície � Produção Seriada: baixo nível de defeitos e elevada qualidade da solda. 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 16 Cuidados em Soldas Multipasse: � Teores elevados de Mn e Si no metal de solda. � Aumenta resistência reduz tenacidade do metal de solda. � Espessura abaixo de 25 mm. Principal Uso: � Soldagem em passe único ou em dois passes (rodas, botijões, perfis, caldeiraria leve) 4.3.1. Fluxos Ativos 4.3.2. Fluxos Neutros � Poucas alterações na composição do metal de solda em relação ao arame utilizado. � Sensíveis a porosidade e trincas � Necessitam boa limpeza da chapa � Excelente tenacidade a baixa temperatura do metal de solda 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 17 Principais usos � Soldagem multipasse, sem limite de espessura � Tanques, vasos de pressão, plataformas offshore e navios � Soldagem aços alta resistência temperados e revenidos � Soldagem de aços baixa-liga (Cr-Mo, Mn-Mo, Ni, etc) � Enchimento de rolos de lingotamento contínuo. 4.3.2. Fluxos Neutros Principais usos � Soldagem multipasse, sem limite de espessura � Tanques, vasos de pressão, plataformas offshore e navios � Enchimento de rolos de lingotamento contínuo � Soldagem aços alta resistência e aços baixa-liga 4.3.2. Fluxos Neutros 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 18 4.3.3. Fluxos Ligados � Adicionam elementos de liga (C, Cr, Mo, Ni, V, etc) ao metal de solda. � Usados com arames baixo carbono para produzir metal de solda ligado � Cuidados especiais com os parâmetros de soldagem: o teor de elementos de liga na solda será função do consumo específico de fluxo. Principal Aplicação � Soldagem de revestimento duro � Recuperação de partes rodantes de tratores. � Revestimento de rolos de lingotamento contínuo. � Revestimento inox em aços carbono. 4.3.3. Fluxos Ligados 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 19 4.4. Granulometria dos Fluxos � Grãos entre malhas ABNT 12 e 60. Fluxo Muito Grosso � Provoca luminosidade excessiva do arco � Gera instabilidade do arco: Fluxo Muito Fino � Tende a abafar a solda, evitando o escape dos gases � Provoca poros e mordeduras F X X X E XXX Designa um fluxo Indica a condição de tratamento térmico dos corpos-de-prova para a execução dos testes: a letra “A” refere-se à condição de como soldado, e a letra “P”, à condição de tratado termicamente após a soldagem, estão indicados na norma SFA 5.17 Indica a resistência mínima à tração (em incrementos de 69Mpa – 10.000PSI – do metal de solda depositado de acordo com as condições de soldagem estipulados nesta especificação, resultante da combinação do fluxo com uma determinada classificação de eletrodo). Indica a menor temperatura na qual a resistência ao impacto do metal de solda depositado, em referência, igual a ou excede 27J(20ft.ibf). Designa um eletrodo Classificação do eletrodo utilizado para obtenção do metal de solda depositado, em referência. 4.5. Classificação dos Fluxos 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 20 4.5. Classificação dos Fluxos 4.5. Classificação dos Fluxos 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 21 4.5. Classificação dos Fluxos 4.6. Espessura da Camada de Fluxo Esta variável muitas vezes não é observada Camada de fluxo pequena � Luminosidade excessiva do arco � Provoca porosidade Camada de fluxo excessiva � Má aparência do cordão de solda � Chanfros profundos: altera o formato do cordão e prejudica a soltura de escória 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 22 Resultado desejado � Camada de fluxo apenas o suficiente para cobrir o arco � No ponto que o eletrodo penetra o fluxo, observa-se apenas reflexos da luz do arco 4.6. Espessura da Camada de Fluxo 4.7. Manuseio do Fluxo � SECAGEM: 250 a 350ºC por 1 a 2 horas. � CONSERVAÇÃO DA SECAGEM: em estufa entre 100 e 150ºC � Necessário para uso com fluxos neutros 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 23 RECIRCULAÇÃO DO FUXO � A parte do fluxo que não se funde pode ser utilizada � A recirculação pode ser feita manualmente ou através de aspirador � A recirculação e manuseio faz que os grãos se quebrem, afinando o fluxo e formando pó � É considerado uma boa prática, adicionar fluxo novo ao recirculado 4.7. Manuseio do Fluxo CONSUMO DE FLUXO � Consumo real de fluxo aproximadamente igual ao consumo real de arame � Parâmetros de soldagem alteram o consumo de fluxo � Sempre há perdas de fluxo durante a recirculação 4.7. Manuseio do Fluxo MAIOR TENSÃO ARCO MAIOR CONSUMO DE FLUXO 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 24 � A junta preparada por esse processo, precisa estar munida de um meio de impedir que o metal líquido vaze através do chanfro durante a soldagem. � Esse meio é conhecido como suporte, que pode ser uma camada de fluxo ou um passe de solda executado por um processo manual. 5. Preparação da Junta SUPORTE DE PASSE DE SOLDA SUPORTE FLUXO � No 1 - Junta preparada com suporte de fluxo para soldagem a arco submerso. � No 2 - Junta preparada com suporte de passe de solda para soldagem a arco submerso SUPORTESUPORTE DE PASSE DE SOLDA No 1 No 2 5. Preparação da Junta 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 25 � Pode-se também optar pela colocação de um cobre- junta (tira metálica), conforme pode ser observado na figura abaixo. JUNTA PREPARADA, COM COBRE-JUNTA, PARA SOLDAGEM A ARCO SUBMERSO COBRE-JUNTA 5. Preparação da Junta � O processo fornece alta taxa de deposição e penetração. � Isto é conseguido pelas altas correntes que podem ser utilizadas, devido a pequena distância entre o fim do eletrodo e o seu contato elétrico. 6. Taxa de Deposição 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 26 � Sempre maior na posição plana. Efeito da gravidade mantém o metal fundido na junta. � Aumenta com a corrente de soldagem. � Processos com 2 ou mais arames aumentam substancialmente a taxa de deposição. Eletrodo Revestido 1,0 a 3,0 kg/hr MIG-MAG 2,0 a 6,0 kg/hr. Arco Submerso 5,0 a 12,0 kg/hr. Twin-arc 10,0 a 25,0 kg/hr Tandem-arc 12 a 30 kg/hr 6. Taxa de Deposição � Mantendo todas as outras variáveis constantes, o aumento do diâmetro do eletrodo: - Aumenta a largura do cordão - Diminui a densidade de corrente - Diminui a penetração - Diminui a taxa de deposição � Entretanto, utilizando eletrodos mais grossos, aumenta a capacidade de suportar maiores correntes e obter-se uma taxa de deposição mais elevada. 6. Taxa de Deposição 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 27 7. Arco Submerso Twin-arc � Dois arames soldando simultaneamente. � São acoplados ao mesmo cabeçote, e uma única fonte de energia. Arames paralelos à direção de soldagem: � Soldas com baixa penetração e diluição. � Soldas de Revestimento. Arames transversais à direção de soldagem: � Soldas com boa penetração � Soldagem de fabricação 7. Arco Submerso Twin-arc 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 28 8. Arco Submerso Tandem-arc � Arcos múltiplos � Utiliza 2 ou 3 arames soldando simultaneamente (um atrás do outro). � Utiliza cabeçotes e fontes de energia independentes. � Forma-se uma única poça de solda 1º arame: penetração 2º arame: enchimento 3º arame: acabamento 8. Arco Submerso Tandem-arc 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 29 8. Arco Submerso Tandem-arc 9. Arco Submerso com Fita � Utiliza uma fita como eletrodo de soldagem (largura de 30 a 120mm; espessura 0,4 a 0,6mm) � Empregado em soldagem de revestimento. FONTE DE ENERGIA 14/08/2014 Mário Bittencourt- UNESA - 2014.2 30 10. Equipamentos de Proteção � O arco elétrico e a poça de fusão sob um fluxo, evita as projeções metálicas e a emissão de raios prejudiciais à vista e à pele. � Daí não haver necessidade de roupas especiais, nem máscara, mas óculos com filtros escuros devem ser utilizados para proteção contra clarões em uma eventual falta de fluxo. � As luvas são necessárias para proteção individual. � Pode produzir fumaça e gases tóxicos pela fusão do fluxo, por isso é conveniente ter uma ventilação adequada no local de soldagem. 10. Equipamentos de Proteção 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 31 10. Equipamentos de Proteção 11. Vantagens � Elevado rendimento � Não há perdas por projeção (respingos) � Bom acabamento � Elevada corrente e velocidade de soldagem. � Elevada Taxa de Deposição � Automação permite elevado fator de trabalho � Soldas com boa ductilidade, uniformidade e tenacidade (resistência ao impacto) 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 32 11.1. Limitações � Não solda fora da posição plana ou horizontal. � Não é usado na soldagem de campo. � Espessura a ser soldada. 12. Posicionadores � São dispositivos mecânicos que suportam e movimentam as peças para a posição desejada. � Função fundamental no SAW, pois o processo exigem soldagem na posição plana ou horizontal � O uso de posicionadores garantem para o Processo Arco Submerso: - alta taxa de deposição - elevado fator de operação - elevada reprodutibilidade das soldas - baixo índice de defeitos 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 33 12. Posicionadores 12. Posicionadores 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 34 12. Posicionadores 12. Posicionadores 14/08/2014 Mário Bittencourt - UNESA - 2014.2 35 13. Bibliografia � MARQUES, P. V.; MODENESI, P. J.; BRACARENSE, A. Q., “Soldagem a Arco Submerso”. In: Soldagem fundamentos e tecnologia, 3 ed., capítulo 16, Belo Horizonte, MG, Editora UFMG, 2009.
Compartilhar