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Aula 9_Arco Submerso

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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.

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