Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Mário Bittencourt – 2016.1 1 Fundamentos do Processo MIG/MAG Docente: Mário Bittencourt Sumário Descrição do processo Instalação MIG/MAG Transferência metálica Efeito “PINCH” Variáveis de soldagem Vantagens e limitações do processo Descontinuidades relativas ao processo Mário Bittencourt – 2016.1 2 “Operação que tem por objetivo a união de duas peças (ou mais), produzida por aquecimento até uma temperatura adequada, com ou sem a utilização de pressão e/ou material de adição, assegurando entre as peças uma perfeita continuidade metálica e mantendo, por conseqüência, suas propriedades.” Definição de Soldagem Descrição do Processo No processo MIG/MAG o calor necessário para a soldagem provém do arco elétrico que é estabelecido entre um arame eletrodo sólido, alimentado continuamente com velocidade controlada, e a peça a ser soldada. A poça de fusão e o arame fundido são protegidos da contaminação da atmosfera por uma cortina gasosa. É considerado um processo de soldagem semi- automático. Mário Bittencourt – 2016.1 3 Arame Eletrodo Sólido A abreviação MIG/MAG esta relacionada ao gás de proteção utilizado. M etal M etal I nert A ctive G as G as Também é conhecido pela sigla internacional GMAW, que significa “Gas Metal Arc Welding”, ou seja Soldagem a Arco com Proteção Gasosa e Eletrodo Metálico. Descrição do Processo Mário Bittencourt – 2016.1 4 Descrição do Processo Regulador de vazão Arame MIG Alimentador de arame Tocha MIG Fonte de energia Gás de proteção Peça de trabalho Descrição do Processo Mário Bittencourt – 2016.1 5 A transferência metálica para poça de fusão ocorre no arco elétrico. O contato elétrico é do tipo deslizante. PROCESSO TIG Descrição do Processo PROCESSO MIG/MAG Descrição do Processo A transferência metálica para poça de fusão ocorre no arco elétrico. Mário Bittencourt – 2016.1 6 Descrição do Processo O processo não gera escória, apresentando na superfície do cordão soldado silicato de manganês, reação entre o óxidos de silício e de manganês, quando da utilização de gases ativos (SiO2 + MnO > SiO3Mn). Descrição do Processo O silicato de manganês possui ponto de fusão e densidade inferior ao metal de solda, permanecendo na superfície do cordão de solda. Em soldagem multipasse não é necessário, na maioria das vezes, retirar esta “escória” formada nos cordões anteriores Mário Bittencourt – 2016.1 7 Instalação MIG/MAG Instalação MIG/MAG Fonte de Energia para Soldagem 1. Ligação à rede elétrica 2. Retificador de corrente para soldagem Arame Eletrodo 3. Bobina (carretel) do arame eletrodo 4. Aparelho alimentador do arame eletrodo Gás de Proteção 5. Cilindro para gás de proteção 6. Válvula redutora de pressão com indicador de vazão 7. Válvula solenóide do gás de proteção Mário Bittencourt – 2016.1 8 Instalação MIG/MAG Multicabo 8. Cabo de comando da tocha ou pistola 9. Arame eletrodo 10. Condutor do gás de proteção 11. Condutor da corrente para soldagem Tocha de Soldagem 12. Tocha ou Pistola com interruptor Conexão com a Peça 13. Cabo-obra (cabo de ligação à peça de trabalho) com grampo Fonte de Energia Fonte de Energia Mário Bittencourt – 2016.1 9 A unidade de alimentação do arame e a fonte de energia estão conjugadas de modo a fornecer uma a auto-regulagem para o comprimento do arco. Equipamento de Soldagem O arame eletrodo é alimentado continuamente e a fonte de energia fornece o calor necessária para fundir o metal de base e o arame, alimentado a uma velocidade constante. Equipamento de Soldagem Mário Bittencourt – 2016.1 10 O equipamento de soldagem fornece a energia necessária para criar a poça de fusão no material de base e fundir o arame eletrodo. Esta energia tem dois componentes: - a energia que esta contida no arco elétrico - a energia de aquecimento do arame eletrodo por efeito Joule Fonte de Energia Fonte de energia de tensão constante. Fornece uma curva tensão-corrente conjugada com uma velocidade constante de alimentação do arame. 2 1 Fonte: GERDAU Fonte de Energia Mário Bittencourt – 2016.1 11 Equipamento de Soldagem Fonte de Energia Mário Bittencourt – 2016.1 12 Alimentador de Arame Eletrodo Alimentação do Arame Existem vários tipos de sistemas propulsores para a devida alimentação do arame na poça de fusão. A adequada e contínua alimentação é fundamental para se obterem cordões sem falhas e com bom acabamento. Considerando a dificuldade de se empurrar o arame eletrodo a grandes distâncias, devido ao atrito dos conduítes, existem sistemas que permitem a soldagem em locais afastados da fonte de energia. Alimentação do Arame Mário Bittencourt – 2016.1 13 Alimentação do Arame Alimentador no interior ou externo à fonte de energia, ambos empurrando o arame eletrodo. Alimentação do Arame Alimentador na própria tocha de soldagem (empurrando o arame) e alimentador na fonte (empurrando) + sistema puxador na tocha (puxando o arame). Mário Bittencourt – 2016.1 14 Alimentação do Arame 1. Bobina (carretel) do arame eletrodo 2. Bico-guia de alimentação do arame eletrodo 3. Rolo alimentador do arame eletrodo 4. Rolo de pressão 5. Bico-guia de entrada do arame eletrodo para o conduíte Alimentação do Arame Sistema de alimentação com DOIS ou QUATRO roletes. Mário Bittencourt – 2016.1 15 Roldanas de alimentação com ranhura prismática para arames eletrodo de aço. Roldanas de alimentação com ranhuras semicirculares para arames eletrodo de alumínio. Alimentação do Arame Alimentação do Arame Roldanas de alimentação ranhuradas para arames tubulares. Mário Bittencourt – 2016.1 16 Ø ARAME As pistas das roldanas de alimentação dos arames eletrodos devem ser de acordo com o diâmetro do eletrodo. Alimentação do Arame Regulagem da pressão dos rolos de alimentação. Alimentação do Arame Mário Bittencourt – 2016.1 17 Tocha de Soldagem e Multicabo Multicabo Tocha de Soldagem Tocha ou Pistola de Soldagem Mário Bittencourt – 2016.1 18 Tocha ou Pistola de Soldagem 6 5 7 9 8 9 2 3 13 10 1 4 11 9 13 12 11 Tocha ou Pistola de Soldagem Mário Bittencourt – 2016.1 19 Tocha ou Pistola de Soldagem Tocha com sistema de ASPIRAÇÃO DE FUMOS. Tocha ou Pistola de Soldagem Tocha com antepara de proteção, antes do porta-bico para evitar a convecção e irradiação do calor para a mão do soldador na soldagem de alumínio (aumenta produtividade). Mário Bittencourt – 2016.1 20 Tocha ou Pistola de Soldagem Tocha com sistema PUSH PULL. Tocha ou Pistola de Soldagem (para alumínio) Tocha com rolo de arame e alimentador de arame acoplados Mário Bittencourt – 2016.1 21 Tocha dotada de dispositivo eletrônico capaz de analisar e controlar parâmetros do processo. Tochaou Pistola de Soldagem Interagindo em tempo real com o soldador, alertando-o caso este utilize parâmetros fora da variabilidade do processo e bloqueando a máquina caso sejam atingidos valores considerados críticos. Fonte: https://www.sumig.com Tocha ou Pistola de Soldagem Fonte: https://www.sumig.com FILME Mário Bittencourt – 2016.1 22 Tocha DUPLO ARAME. Com estas tochas podem-se alcançar altas velocidades de soldagem com altas taxas de deposição. Tocha ou Pistola de Soldagem Processo MIG/MAG Duplo Arame FILME Mário Bittencourt – 2016.1 23 Os tubos de contato são normalmente tubos de cobre estirados e encruados a frio, com um orifício por onde passa o eletrodo. Tubo de Contato O bico de contato é um componente vital no sistema de soldagem MIG/MAG. Ele desempenha duas funções: - guia o arame eletrodo e garante a sua centralização permanente no gás de proteção e, - transfere a energia elétrica ao eletrodo quando este passa através do orifício. Tubo de Contato Mário Bittencourt – 2016.1 24 6 1. Tocha 2. Isolamento 3. Difusor de gás 4. TUBO DE CONTATO 5. ARAME ELETRODO 6. Bocal Tubo de Contato O seu orifício deve ser grande o suficiente para permitir o livre movimento do eletrodo e pequeno o suficiente para servir como guia, bem como propiciar uma boa transferência de corrente. Qualquer falha na transferência da corrente, mesmo que momentaneamente, provoca sérios distúrbios no arco elétrico. Isto pode ocorrer se o arame, ao passar pelo tubo de contato, estiver muito retilíneo a ponto de não mais fornecer pressão de contato suficiente entre ele e o tubo. Tubo de Contato Mário Bittencourt – 2016.1 25 Tubo de Contato Disponível em: http://binzel-abicor.com . Acesso em: 30 maio 2013. Os bicos menores são os mais usuais na soldagem dos aços, porque eles restringem a absorção da corrente a um local específico, o qual é desejável quando aproveita- se o aquecimento por resistência na extensão do eletrodo (stickout). Entretanto, o mesmo não acontece na soldagem do alumínio, pois este é um bom condutor elétrico e o aquecimento por resistência é pouco significativo. Tubo de Contato Mário Bittencourt – 2016.1 26 Na soldagem de alumínio, os tubos de contato menores não propiciam pontos de contato suficiente para que haja uma boa transferência de corrente. Desta forma, pode haver a formação de um arco elétrico entre o tubo de contato e o arame (burnback). Tubo de Contato Escolha do conduíte. Conduíte Mário Bittencourt – 2016.1 27 Escolha do conduíte. Conduíte Disponível em: http://binzel-abicor.com . Acesso em: 30 maio 2013. Yes! No! Instalação do Conduíte Mário Bittencourt – 2016.1 28 Posição correta da guia (conduíte), em relação ao bico de contato. Conduíte Existem diferentes tipos e tamanhos de bocais, adequados as diversas necessidades de utilização. Bocal Garrafa Cônico Cilíndrico Mário Bittencourt – 2016.1 29 Bocal Disponível em: http://binzel-abicor.com . Acesso em: 30 maio 2013. Fixação Cabo Terra Fixação Cabo Terra Mário Bittencourt – 2016.1 30 Fixação Cabo Terra Correto fechamento do circuito elétrico Cabos de solda e conexões devem ser dimensionados para a corrente máxima do equipamento e o correspondente Fator de Trabalho e a distância máxima de operação. Fixação Cabo Terra Mário Bittencourt – 2016.1 31 Cabos de soldagem em relação a corrente de soldagem e o comprimento dos cabos. Fixação Cabo Terra Fixação Cabo Terra Mário Bittencourt – 2016.1 32 Fixação Cabo Terra Arame Eletrodo ou Arame MIG Arame Eletrodo ou Arame MIG / MAG Mário Bittencourt – 2016.1 33 Um dos fatores mais importantes para ser considerado na soldagem GMAW é a seleção correta do arame eletrodo. Arame Eletrodo ou Arame MIG /MAG Este arame combinado com o gás de proteção produz o depósito químico que determina as propriedades físicas e mecânicas do cordão de solda. preparação superficial de um fio máquina; trefilação, com redução na faixa de 60%, lubrificação seca com sabão; retrefilação, com redução na faixa de 85%; decapagem química e neutralização; Etapas Fabricação Arame Eletrodo de Aço Baixo Carbono Mário Bittencourt – 2016.1 34 cobreamento eletrolítico e polimento; redução por trefilação da ordem de 10%, com lubrificação úmida; reenrolamento do material, embalagem e armazenamento para despacho. Etapas Fabricação Arame Eletrodo de Aço Baixo Carbono Durante a fabricação dos arames além dos controles da composição e pureza, as características de resistência a tração, dureza, rigidez, estado superficial e a geometria do arame, que influenciam no processo de soldagem, devem ser também acompanhadas. A variação dessas características entre diferentes bobinas de arame pode provocar alimentação errática do arame, prejudicando o processo de soldagem. Arame Eletrodo ou Arame MIG /MAG Mário Bittencourt – 2016.1 35 O CAST e o HELIX são duas medidas utilizadas para avaliar o correto enrolamento/desenrolamento do arame eletrodo no carretel. O desenrolamento errático dificulta a alimentação do arame e pode gerar problemas de contato elétrico. Arame Eletrodo ou Arame MIG /MAG Diâmetro do CAST 400 à1200mm Altura do HELIX não exceder 25 mm Os arames são disponíveis nos diâmetros de 0,6-0,8-1,0-1,2-1,6 mm e em diversos tipos de embalagens. São classificados de acordo com as especificações da norma americana AWS Filler Metal Specifications by Material and Welding Process. Arame Eletrodo ou Arame MIG /MAG Mário Bittencourt – 2016.1 36 Diversos tipos de embalagens. Arame Eletrodo ou Arame MIG /MAG Mário Bittencourt – 2016.1 37 Classificação AWS AWS X1 X2 S X3 COMPOSIÇÃO QUÍMICA SÓLIDO RESISTÊNCIA A TRAÇÃO ARAME OU VARETA NORMA - AMERICAN WELDING SOCIETY Arame Eletrodo ou Arame MIG /MAG Exemplo classificação AWS A5.18 para aço carbono: AWS ER 70 S 6 0,15%C 1,15%Si 1,85%Mn (S-P-Cu) valores máximos SÓLIDO RESISTÊNCIA A TRAÇÃO MÍNIMA 70.000 psi ARAME OU VARETA AMERICAN WELDING SOCIETY Arame Eletrodo ou Arame MIG /MAG Mário Bittencourt – 2016.1 38 MARCA COMERCIAL NORMA APLICADA Arame Eletrodo ou Arame MIG /MAG Segundo a AWS são cinco os fatores que influenciam na escolha de um arame eletrodo para a soldagem GMAW: - Metal de base; - Propriedades mecânicas requeridas pelo cordão de solda; - Tipo de serviço e aplicações específicas requeridas; - Modo pretendido de transferência do metal; - Gás de proteção utilizado; Arame Eletrodo ou Arame MIG /MAG Mário Bittencourt – 2016.1 39 Gás de Proteção Gases de Proteção Podem ser agrupados em quatro grupos: Inertes: Argônio, Hélio Parcialmente inertes: Nitrogênio Ativos (oxidantes): Oxigênio, Gás Carbônico Redutores: Hidrogênio Gases de Proteção Mário Bittencourt – 2016.1 40 Gases de Proteção Gas ArgonHelium 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 Gases de Proteção Propriedades gerais dos gases: Mário Bittencourt – 2016.1 41 Protegem a poça de fusão da contaminação atmosférica e promovem uma atmosfera conveniente e ionizável para o arco elétrico. Gases 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. Gases de Proteção Mário Bittencourt – 2016.1 42 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. Densidade Relativa 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 Densidade Relativa ao AR Mário Bittencourt – 2016.1 43 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 Térmica Condutividade térmica BAIXA, o arco terá a região central mais quente, o calor não se espalha radialmente no arco, 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. Condutividade Térmica Mário Bittencourt – 2016.1 44 Condutividade Térmica 0,04 0,08 0,12 0,16 H2 Ar 0 2000 4000 6000 8000 10000 °C T H E R M A L C O N D U C T IV IT Y I N W /c m °C CO2 He O2 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 Ionização Mário Bittencourt – 2016.1 45 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. Potencial de Ionização 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 1 ( eV ) Potencial de Ionização Mário Bittencourt – 2016.1 46 3 5 10 20 30 He N2 Ar 100 10 1 Temperature P=1 b 10 °K H2 He % Condutibilidade Elétrica do Gás Plasma 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 térmica, resultando em uma penetração tipo “concha”. 1,39 15,7 eV 0,015 0,14 24,6 eV 0,130 A R G Ô N IO H É L IO Densidade relativa Condutividade térmica1 Potencial ionização 1(cm³/0C/sec) Comparação Gases de Proteção Mário Bittencourt – 2016.1 47 Gases de Proteção Classificação ISO 14175 Símbolo 1) Composição em volume (%) A (plicação Típica Observação Grupo Número de Identificação Oxidante Inerte Redutor Não reativo CO2 O2 Ar He H2 N2 R 1 2 Balanço 2) Balanço 2) >0 a 15 >15 a 35 TIG, soldagem plasma, corte plasma, gás de purga Redutor I 1 2 3 100 Balanço 100 >0 a 95 MIG, TIG, soldagem plasma, gás de purga Inerte M1 1 2 3 4 >0 a 5 >0 a 5 >0 a 5 >0 a 3 >0 a 3 Balanço 2) Balanço 2) Balanço 2) Balanço 2) >0 a 5 MAG Levemente oxidante M2 1 2 3 4 >5 a 25 >0 a 5 >5 a 25 >3 a 10 >3 a 10 >0 a 8 Balanço 2) Balanço 2) Balanço 2) Balanço 2) Fortemente oxidante M3 1 2 3 >25 a 50 >5 a 50 >10 a 15 >8 a 15 Balanço 2) Balanço 2) Balanço 2) C 1 2 >0 a 30 F 1 2 >0 a 50 100 Balanço Corte plasma e gás de purga Não reativo Redutor 1) Para componentes que não estejam listados nos grupos desta tabela, a mistura é considerada como especial, e o prefixo S deverá ser utilizado. 2) Balanço refere-se ao gás que completa a mistura. velocidade e custos da soldagem queima de elementos de liga e propriedades mecânicas Gases de Proteção Os gases de proteção influenciam: quantidade de respingos e fumos metálicos tipo de transferência metálica aspecto e geometria do cordão de solda Mário Bittencourt – 2016.1 48 Sua escolha depende: processo de soldagem material de base espessura da chapa estabilidade do arco elétrico tipo de transferência desejado penetração e geometria do cordão velocidade de soldagem acabamento Gases de Proteção Depende de uma série de fatores, incluindo: - Peso específico do gás - Fluxo (vazão) - Tipo de junta - Diâmetro do bocal - Comprimento do arco - Superfície da peça Eficácia do Gás de Proteção Mário Bittencourt – 2016.1 49 A vazão de gás de proteção deve ser estabelecida em função de: deslocamento de ar, do tamanho do bocal e da dimensão da poça de fusão. Vazão do Gás de Proteção Vazão do Gás de Proteção O slide a seguir mostra um exemplo de gráfico que é utilizado para determinar a vazão de gás de proteção necessária, em função da intensidade da corrente e do tipo de material que deverá ser protegido. Neste gráfico, o valor de vazão irá indicar o diâmetro do bocal que garantirá uma adequada velocidade para o gás de proteção. Mário Bittencourt – 2016.1 50 Utilização de gráficos Ø Bocal (mm) F o n te : D V SCorrente (A) Alumínio Aço Modo prático: Vazão (l/min.) = Ø Bocal (mm) Vazão do Gás de Proteção Estas vazões são empíricas e devem ser adequadas em função de características próprias do tipo de junta, velocidade de soldagem, tamanho da poça de fusão, tipo de gás, posição de soldagem, etc. A utilização de uma vazão de gás excessiva, em um bocal com pequeno diâmetro, acarretará numa velocidade de saída tão alta que o fluxo gasoso deixa de ser laminar, e entra em regime turbilhonar, ocasionando o arraste de ar atmosférico para a poça de fusão. Vazão do Gás de Proteção Mário Bittencourt – 2016.1 51 Divergências podem apresentar-se em virtude dos seguintes itens: 1. dimensão da poça de fusão 2. zona afetada pelo calor 3. velocidade de soldagem 4. movimento da tocha 5. tipo de junta Vazão do Gás de Proteção Transferência Metálica Transferência Metálica Mário Bittencourt – 2016.1 52 BOCAL GÁS DE PROTEÇÃO CORRENTE ELÉTRICA ARAME MIG POÇA DE FUSÃO TRANSFERÊNCIA METÁLICA TUBO DE CONTATO CORDÃO DE SOLDA Transferência Metálica Transferência Metálica No processo GMAW a deposição do metal de solda é realizada através transferência de “gotas”de metal através da coluna do arco. O tamanho,forma e freqüência desta deposição caracteriza um determinado tipo de transferência metálica. Mário Bittencourt – 2016.1 53 Transferência Metálica A gravidade e o efeito “PINCH” (forças eletromagnéticas) são as forças mais consideradas numa descrição simples do mecanismo de transferência. A expansão dos gases gerados pelas elevadas temperaturas do arco elétrico (aproximadamente 6000ºC) e a tensão superficial do material, influenciam também na transferência metálica. Efeito PINCH É um estrangulamento momentâneo da gota líquida na extremidade do arame que ocorre em função dos efeitos eletro-magnéticos da corrente. Mário Bittencourt – 2016.1 54 Tipos de Transferência Tipos de transferência mais comuns: CURTO CIRCUITO GLOBULAR SPRAY Depende de fatores, tais como: tipo de gás de proteção material e diâmetro do arame ajuste da corrente e tensão VARIÁVEIS DE SOLDAGEM Neste tipo de transferência ocorrem curto-circuito intermitentes entre uma grande gota do metal de adição que toca o metal de base. Apresenta a taxa de alimentação do arame excedendo muito pouco a taxa de fusão. Utiliza regulagens com menores faixas de corrente e tensão. Transferência Curto-circuito Mário Bittencourt – 2016.1 55 Transferência Curto-circuito Inicia-se a formação da gota A gota avança em direção ao metal base A gota entra contato com a poça de fusão causando um curto-circuito O circuito é interrompido e inicia-se a formação de uma nova gota Principais Características: Solidificação rápida da poça de fusão. Indicado para a soldagem de seções finas e soldagem fora de posição (sobre cabeça). Pequena distorção das peças soldadas. Transferência Curto-circuito Mário Bittencourt – 2016.1 56 Neste tipo de transferência, gotas com diâmetro maior do que o do arame transferem-se (geralmente com alguns curto-circuito). Apresentam trajetória irregular. Densidade de corrente e tensão relativamente baixas, mas maiores do que na transferência por curto-circuito. Transferência Globular respingos respingos Transferência Globular Mário Bittencourt – 2016.1 57 Transferência por gotas pequenas, na direção axial do eletrodo, em maior quantidade e menor tamanho que nos outros modos de transferência. São necessários valores altos de tensão e corrente, associados com o tipo adequado de gás de proteção. Transferência Spray o arco elétrico não extingue Transferência Spray Mário Bittencourt – 2016.1 58 Principais Características: Apresenta alta taxa de deposição, com grande penetração e diluição conveniente para peças espessas e na posição plana. Transferência Spray Controlam a geometria do cordão, acabamento, estabilidade do arco e a taxa de deposição. Variáveis de Soldagem São determinadas em função do metal de base, posição de soldagem, tipo de transferência metálica desejada, taxa de deposição, etc. Mário Bittencourt – 2016.1 59 As principais variáveis do processo são: Intensidade da Corrente (I) Tensão do Arco (V) Stickout Velocidade de soldagem Ângulo da tocha Variáveis de Soldagem Intensidade da Corrente (A) A corrente controla a penetração. Está diretamente ligada à velocidade de alimentação do arame. Aumento na velocidade de alimentação do arame provoca aumento da corrente. Influência da variação da velocidade de alimentação do arame para uma tensão fixa: CORRENTE BAIXA MENOR PENETRAÇÃO CORRENTE ALTA MAIOR PENETRAÇÃO Mário Bittencourt – 2016.1 60 Intensidade da Corrente (A) Controla o comprimento do arco. Controla a largura e altura do cordão de solda. Influência da variação da tensão com velocidade alimentação arame fixa: Tensão do Arco (V) TENSÃO ALTA CORDÃO LARGO E BAIXO TENSÃO BAIXA CORDÃO ESTREITO E ALTO Mário Bittencourt – 2016.1 61 Velocidade de Soldagem Influência direta sobre a penetração e acabamento do cordão de solda. Controla taxa de deposição de material. ALTA falta de deposição cordão estreito falta de penetração baixa resistência. BAIXA excesso deposição cordão largo e alto calor concentrado empenos mordeduras. Velocidade de Soldagem Mário Bittencourt – 2016.1 62 Extensão Livre do Arame Extensão livre do arame é a parte do arame que conduz a corrente elétrica. Utiliza-se o termo STICKOUT, mas este NÃO é um termo padronizado. A tensão do arco elétrico é diretamente dependente do comprimento do arco. Comprimento Arco Elétrico Extensão Livre do Arame Tubo de Contato Bocal Arame MIG Poça de Fusão Extensão Livre do Arame Mário Bittencourt – 2016.1 63 Maior penetração Poucos respingos Menor aquecimento do arame pelo efeito Joule Menor penetração Muitos respingos Maior aquecimento do arame pelo efeito Joule Mesmo comprimento do arco elétrico para variações da distância do bico de contato para a peça, afastando a tocha. Extensão Livre do Arame Ângulo da Tocha É a posição que a tocha de soldagem é segurada em relação à junta soldada. O posicionamento da tocha (ou pistola) afeta a penetração, a quantidade de respingos, a estabilidade do arco, o perfil do cordão e a largura do cordão. A posição é usualmente descrita por duas direções: - o ângulo relativo ao comprimento do cordão de solda - o ângulo relativo às chapas Mário Bittencourt – 2016.1 64 Ângulo da Tocha O ângulo relativo ao comprimento do cordão de solda é definido por dois ângulos: - ângulo longitudinal (negativo), quando a solda é “empurrada” (forehand) e - ângulo transversal (positivo), quando a solda é “puxada” (backhand). Ângulo da Tocha ângulo longitudinal (negativo) em relação ao cordão de solda, quando a solda é “empurrada” (forehand) Mário Bittencourt – 2016.1 65 Ânguloda Tocha O método “empurrando” (forehand) a tocha é posicionada de tal forma que o arame esta sendo alimentado no mesmo sentido ao da direção do deslocamento do arco elétrico. Deslocamento do Arco Elétrico Alimentação Arame O metal de adição esta sendo depositado na junta a ser soldada. Ângulo da Tocha - ângulo transversal (positivo) em relação ao cordão de solda, quando a solda é “puxada” (backhand). Mário Bittencourt – 2016.1 66 Ângulo da Tocha O método “puxando” (backhand) significa que a tocha é posicionada de tal forma que o arame esta sendo alimentado em sentido oposto ao da direção do deslocamento do arco elétrico. Deslocamento do Arco Elétrico Alimentação Arame O metal de adição esta sendo depositado na solda previamente depositada. Ângulo da Tocha Deve ser notado que a modificação na direção da soldagem não é necessária para fazer a soldagem “puxando” ou “empurrando” bastando um reverso no posicionamento longitudinal da tocha. SENTIDO DA SOLDAGEM “empurrando” (forehand) “puxando” (backhand) Mário Bittencourt – 2016.1 67 Vantagem do Processo Versatilidade Facilidade de operação e automação Alta taxa de deposição (produtividade) Fácil estocagem e manuseio dos consumíveis Baixo custo Qualidade Baixo “heat imput” Vantagem do Processo Versatilidade, podendo realizar brazagem utilizando um arame eletrodo de menor ponto de fusão do que o metal de base - MIG Brazing. Muito utilizado na indústria automobilística nas uniões que requerem baixa deformação (baixo heat input) e de chapas revestidas com zinco (danos menores ao revestimento). Mário Bittencourt – 2016.1 68 Vantagem do Processo Versatilidade, podendo ser utilizado em processos hibridos - LASER-MIG. Vantagem do Processo Facilidade de operação e automação Mário Bittencourt – 2016.1 69 Vantagem do Processo Facilidade de operação e automação Vantagem do Processo Facilidade de operação e automação Mário Bittencourt – 2016.1 70 Vantagem do Processo Facilidade de operação e automação FILME Equipamento mais complexo Aplicações ao ar livre mais limitadas Acesso difícil, pelo formato da tocha Velocidade de resfriamento elevada com possibilidades de trincas Limitações do Processo Mário Bittencourt – 2016.1 71 Descontinuidades Relativas ao Processo Porosidade Falta de fusão Problemas na alimentação do arame Respingos Arco elétrico instável Vazio formado pelo aprisionamento de gás durante a solidificação. Pode ser esférico ou cilindrico (alongado). Porosidade Mário Bittencourt – 2016.1 72 CAUSA: Corrente de ar que impede a proteção completa da poça de fusão do gás de proteção SOLUÇÃO: Proteger o posto de soldagem da corrente de ar AR Porosidade - Proteção Gasosa Insuficiente CAUSA: Vazão insuficiente do gás de proteção SOLUÇÃO: Aumentar a vazão do gás para valores adequados Porosidade - Proteção Gasosa Insuficiente Mário Bittencourt – 2016.1 73 CAUSA: Vazão excessiva do gás de proteção, provocando turbilhonamento do gás SOLUÇÃO: Diminuir a vazão do gás de proteção para valores adequados AR AR Porosidade - Proteção Gasosa Insuficiente Vazão Excessiva Porosidade - Proteção Gasosa Insuficiente Mário Bittencourt – 2016.1 74 CAUSA: Obstrução do bico de contato/bocal por acúmulo de respingos, provocando turbulência do gás SOLUÇÃO: Manter o bico e o bocal livre de respingos Porosidade - Proteção Gasosa Insuficiente CAUSA: Tocha muito inclinada. SOLUÇÃO: Posicionar corretamente a tocha. AR Porosidade - Proteção Gasosa Insuficiente Mário Bittencourt – 2016.1 75 CAUSA: Afastamento demasiado entre a tocha e a peça. SOLUÇÃO: Utilizar distância adequada entre a tocha e a peça. Porosidade - Proteção Gasosa Insuficiente CAUSA: Desalinhamento do bico de contato em relação ao bocal e a poça de fusão. SOLUÇÃO: Realizar manutenção adequada nas tochas, centralizando corretamente o bico de contato/bocal. Porosidade - Proteção Gasosa Insuficiente Mário Bittencourt – 2016.1 76 VAZAMENTO EM TUBULAÇÕES: • verificar sempre mangueiras e conexões para evitar aspiração de ar pelo furo. VAZAMENTO NAS TOCHAS: • qualquer saída de gases, é também uma entrada de impurezas. Porosidade – Contaminação Gás de Proteção * * * * * * * * * * * * * * * * * * * IMPUREZAS NAS CHAPAS: • graxas, umidade, óleo, carepa, oxidação, pintura e sujeira, causam poros. ARAME OU GUIAS SUJOS: • não soldar com arames sujos de graxas, resíduos ou umidade • limpar a guia com ar comprimido na troca do rolo de arame. Porosidade – Contaminação Poça de Fusão Mário Bittencourt – 2016.1 77 COMPOSIÇÃO DO ARAME: adequada ao metal base. GÁS DE PROTEÇÃO: adequado ao processo. Porosidade – Especificações Inadequadas Falta de Fusão É uma descontinuidade caracterizada pelo não coalescimento de parte do cordão na lateral do chanfro ou entre cordões na soldagem multipasse. Mário Bittencourt – 2016.1 78 CAUSA: Passe de raiz com convexidade excessiva. SOLUÇÃO: Esmerilhar o passe de raiz obtendo certa concavidade em sua superfície, antes de executar o novo cordão. Falta de Fusão – Regulagem de Parâmetros CAUSA: Soldagem muito rápida ou taxa de deposição muito alta. SOLUÇÃO: Diminuir a velocidade de avanço ou diminuir a taxa de deposição. O arco elétrico não alcança as faces do chanfro e não chega à superfície do metal de base, impedindo uma fusão perfeita. Falta de Fusão – Regulagem de Parâmetros Mário Bittencourt – 2016.1 79 CAUSA: Na soldagem em posição vertical descendente, o metal de adição fundido ultra- passa a poça de fusão. SOLUÇÃO: Aumentar a velocidade de avanço da tocha; diminuir a taxa de deposição. Falta de Fusão – Regulagem de Parâmetros CAUSA: Excessiva inclinação da tocha, empurrando o metal de adição fundido para a frente da poça de fusão. SOLUÇÃO: Diminuir a inclinação da tocha. Falta de Fusão – Regulagem de Parâmetros Mário Bittencourt – 2016.1 80 CAUSA: Posição da tocha fora do centro do chanfro. SOLUÇÃO: Alinhar a tocha no centro do chanfro. O arco elétrico funde somente um dos membros da junta. Falta de Fusão – Posicionamento Incorreto Tocha CAUSA: Tocha muito inclinada para um dos membros da junta. SOLUÇÃO: Corrigir o ângulo de trabalho da tocha (900). Falta de Fusão – Posicionamento Incorreto Tocha Mário Bittencourt – 2016.1 81 CAUSA: Espaço insuficiente para colocar a tocha em posição correta. SOLUÇÃO: Utilizar outro processo de soldagem ou, se possível, alterar a geometria da junta. Falta de Fusão – Posicionamento Incorreto Tocha CAUSA: Frenagem muito frouxa ou muito forte. CONSEQUÊNCIAS: O arame escapa do carretel; alimentação insatisfatória. SOLUÇÃO: Regular o freio para que o carretel desbobine sem agarrar ou ganhar velocidade. Alimentação de Arame – Bobina do Arame Mário Bittencourt – 2016.1 82 CAUSAS: Canaleta grande (escolha inadequada ou canaleta desgastada), ou muito apertada. CONSEQUÊNCIA: canaleta grande,ocorre deslizamento do rolo alimentador do arame; alimentação irregular. canaleta apertada, o arame é deformado; alimentação é dificultada. Alimentação de Arame – Perfil Rolo Alimentador CAUSA: Pressão excessiva ou insuficiente. CONSEQUÊNCIA: pressão excessiva deforma o arame, deixando-o oval, arrancando a camada de cobre, contribuindo para entupir o conduíte. Desgaste excessivo do bico de contato. pressão insuficiente o arame patina nos roletes e não entra no conduíte. Alimentação irregular. Alimentação de Arame – Pressão do Rolo Alimentador Mário Bittencourt – 2016.1 83 CAUSA: Distância até as roldanas ou diâmetro do furo do bico grande. Furo do bico muito grande. CONSEQUÊNCIA: • Estrangulamento do arame eletrodo; • Alimentação irregular. • Atrito excessivo: dificuldades na alimentação. Alimentação de Arame – Guia de Entrada do Arame CAUSA: Conduíte muito curto ou longo demais. CONSEQUÊNCIA: conduíte curto sobra espaço entre os pontos da guia, onde o arame agarra. Alimentação irregular. conduíte longo a guia fica curvada, dificultando a passagem do arame. Dificuldades de alimentação. Alimentação de Arame – Conduíte Mário Bittencourt – 2016.1 84 CAUSA: Furo grande por erro de escolha ou desgaste. Furo pequeno. Bico de contato mal fixado ou frouxo. CONSEQUÊNCIA: furo muito grande o local de contato elétrico é instável furo muito pequeno o atrito é excessivo e a alimentação do arame é dificultada mal fixado aumenta resistência por mau contato, provocando aquecimento e desgaste elevado: arco elétrico instável. Alimentação de Arame – Bico de Contato CAUSA: Curvas muito fechadas e estrangulamento dos condutores. CONSEQUÊNCIAS: Atrito elevado do arame no cabo condutor, dificultando a alimentação. SOLUÇÃO: Endireitar os cabos e evitar que façam curvas muito acentuadas. Alimentação de Arame – Cabo da Tocha Dobrado Mário Bittencourt – 2016.1 85 CAUSA: Poeira, limalha de cobre e esmeril, obstruem o conduíte e dificultam a alimentação do arame. SOLUÇÃO: Limpar a guia com ar comprimido quando ocorre a troca da bobina de arame. Alimentação de Arame – Guia Arame Obstruído Respingos Partículas metálicas expelidas durante a soldagem por fusão e que não fazem parte da solda. Podem ficar aderidas nas adjacências da solda ou não. Mário Bittencourt – 2016.1 86 Respingos Normalmente, o respingo, não é considerado um defeito sério, a não ser que sua presença interfira nas operações subsequentes. Os respingos em excesso, também podem ser um indicativo de que o processo não está estável. SUJEIRA NO METAL BASE: impurezas (tintas, óxidos, graxas, etc) provocam isolamento entre o arame e o metal de base, causando instabilidade do arco e maior taxa de respingos. Respingos Mário Bittencourt – 2016.1 87 DISTÂNCIA EXCESSIVA BOCAL / PEÇA: bocal afastado leva a um maior comprimento do arame e diminuição da corrente. A tensão aumenta e o arco começa a “pipocar”. Respingos provoca instabilidade e flutuações no arco, aumentando a taxa de respingos. TENSÃO MUITO ELEVADA: tensão alta aumenta o comprimento do arco, aumentando os respingos. ALTURA EXCESSIVA DE ARCO: BICO DE CONTATO: bicos danificados dificultam o contato do arame, criando instabilidade no arco. MAL CONTATO ENTRE CABOS E PEÇAS: limpar as superfícies a serem contatadas a fim de evitar instabilidade no arco. BOCAL: os respingos aderidos ao bocal dificultam o avanço do arame, provocam turbilhão no gás de proteção, resultando em instabilidade do arco. VAZÃO DE GÁS EXCESSIVA: provoca turbulência e flutuações no arco elétrico. Respingos Mário Bittencourt – 2016.1 88 CONTROLE INADEQUADO DA INDUTÂNCIA: indutância alta diminui o número de respingos, porém seu volume aumenta e eles passam a agarrar na peça. indutância baixa aumenta o número de respingos, porém seu volume é bem menor e eles não ficam agarrados na peça, soltando-se com facilidade. Respingos AVANÇO DO ARAME ALTO OU BAIXO EM RELAÇÃO À TENSÃO DO ARCO: • avanço alto, provoca a ocorrência de curtos-circuitos constantes, espalhando o metal da poça de fusão e aumentando os respingos. • avanço baixo, provoca instabilidade e dificuldade de manutenção do arco elétrico. POSIÇÃO DA TOCHA: não inclinar muito a tocha e procurar manter, onde for possível, o arco mais perpendicular à linha de solda. Respingos Mário Bittencourt – 2016.1 89 SUPERFÍCIE SUJA, OXIDADA OU PINTADA: causam o isolamento que impede a passagem de corrente. MAU CONTATO: todas as conexões devem estar firmes. Cabos frouxos, ou mau contato entre as conexões provocam arco irregular. Arco Instável Arco Instável ARAME OXIDADO, SUJO OU ÚMIDO: utilizar exclusivamente arames limpos e secos. Mário Bittencourt – 2016.1 90 DISTÂNCIA EXCESSIVA BICO DE CONTATO PEÇA: provoca aquecimento do arame, impedindo-o de manter a coluna do arco na posição desejada. MOVIMENTOS BRUSCOS COM A TOCHA: evitar movimentos repentinos, pois estes impedem a estabilidade do arco. Arco Instável BICO DE CONTATO GASTO: bico muito gasto não permite um bom contato elétrico, além de contribuir para movimentação do arame na saída da tocha. Arco Instável Mário Bittencourt – 2016.1 91 SILVA, F. J. G., Tecnologia da soldadura, 1 ed., Porto, PRT, Editora Publindústria, 2014. SENAI-SP, Soldagem, 1 ed., São Paulo, SP, Editora SENAI-SP, 2013. WAINER, E.; BRANDI, S.; MELLO, F., Soldagem: processos e metalurgia, São Paulo, SP, Editora Blucher, 2013. MARQUES, P. V.; MODENESI, P. J.; BRACARENSE, A. Q., Soldagem fundamentos e tecnologia, 3 ed., Belo Horizonte, MG, Editora UFMG, 2009. AMERICAN WELDING SOCIETY, Gas Metal Arc Welding. In: Welding Handbook, 9 ed., v.2, chapter 4, Miami, USA, 2004. AMERICAN SOCIETY FOR METALS, Gas Metal Arc Welding - MIG Welding. In: Metals Handbook, 8 ed., v. 6, chapter 1, Ohio, USA, 1981. Bibliografia INTERNATIONAL ORGANIZATION for STANDARDIZATION, Welding consumables - Shielding gases for arc welding and cutting. ISO/DIS 14175, Switzerland, 1995. CRAMER, H., BAUM, L. e DUDZIAK, M., Uma revisão dos métodos de soldagem a arco com gás de proteção e as transições entre materiais. In: Corte e Conformação de Metais, pp 44-57, BR, junho 2013. GONZÁLEZ, A.M.R. e DUTRA, J.C., Análise e desenvolvimento do processo MIG/MAG duplo arame com potencial único. In: XXV Encontro Nacional de Tecnologia da Soldagem, Belo Horizonte, MG, setembro 1999. Bibliografia
Compartilhar