Baixe o app para aproveitar ainda mais
Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original
Professor Allan Da Silva Maia Disciplina PROCESSOS DE SOLDAGEM 1 HISTÓRICO CLASSIFICAÇÃO 2 Definição de soldagem Operação que visa obter a união de duas ou mais peças, assegurando na junta a continuidade das propriedades físicas e químicas necessárias ao seu desempenho. 3 Projetos de uniões simplificadas Redução do peso da estrutura soldada em relação ao peso de estruturas rebitadas e parafusadas Obtenção de estruturas estanques Eficiência mecânica da junta Importância 4 Vantagem Podemos unir dois materiais parafusando, rebitando e colando. Porém, a grande vantagem da soldagem é a possibilidade de obter uma união em que os materiais têm uma continuidade não só na aparência externa, mas também nas suas características e propriedades mecânicas e químicas, relacionadas à sua estrutura interna. 5 Soldabilidade A capacidade de um material ser soldado nas condições de fabricação impostas por uma estrutura específica projetada de forma adequada e de se comportar adequadamente em serviço A maioria das ligas metálicas são soldáveis, mas, certamente, algumas são muito mais difíceis de serem soldadas por um dado processo que outros 6 O principal fator que afeta a soldabilidade dos materiais é a sua composição química. Outro fator importante é a capacidade de formar a série contínua de soluções sólidas entre um metal e outro. Assim, devemos saber como as diferentes ligas metálicas se comportam diante dos diversos processos de soldagem. Soldabilidade – fatores que afetam Se o material a ser soldado exigir muitos cuidados, tais como: Controle de temperatura de aquecimento e de interpasse, ou tratamento térmico após a soldagem, por exemplo, dizemos que o material tem baixa soldabilidade. Por outro lado, se o material exigir poucos cuidados, dizemos que o material tem boa soldabilidade. Soldabilidade – Alta ou baixa? Soldabilidade Antes da década de 1880, a soldagem era realizada apenas na forja do ferreiro. Desde então a marcha da industrialização e duas guerras mundiais influenciaram o rápido desenvolvimento da soldagem moderna. Os métodos de soldagem básicos – soldagem por resistência, soldagem a gás e soldagem a arco – foram todos inventados antes da Primeira Guerra Mundial. Definição de soldagem 10 A primeira patente de um processo de soldagem, obtida na Inglaterra por Nikolas Bernados e Stanislav Olszewsky em 1885, foi baseada em um arco elétrico estabelecido entre um eletrodo de carvão e a peça a ser soldada Por volta de 1890, N. G. Slavianoff, na Rússia, e Charles Coffin, nos Estados Unidos, desenvolveram independentemente a soldagem a arco com eletrodo metálico nu Histórico 11 Histórico Sistema para soldagem a arco com eletrodo de carvão de acordo com a patente de Bernados. 12 Histórico 13 Em 1907, Oscar Kjellberg (Suécia) patenteia o processo de soldagem a arco com eletrodo revestido Em sua forma original, este revestimento era constituído de uma camada de cal, cuja função era unicamente estabilizar o arco Histórico 14 Histórico 15 Histórico Breve histórico da soldagem Préhistoria – idade media Soldagem por forjamentoImportância estratégica 1809 Arco elétrico 1885 1º Patente Inglesa 1890 Eletrodo Nu 1907 Eletrodo Revestido 1926 Processo de soldagem TIG 1948 MIG 1953 MAG 1954 ARAME TUBULAR 1957 PLASMA 1960 LASER Atualmente são mais de 50 processos usados industrialmente 16 Histórico 17 Histórico 18 Histórico 19 Arco elétrico Um arco elétrico pode ser definido como um feixe de descargas elétricas formadas entre dois eletrodos e mantidas pela formação de um meio condutor gasoso chamado plasma 20 Arco elétrico A expressão soldagem a arco elétrico se aplica a um grande número de processos de soldagem que utilizam o arco elétrico como fonte de calor 21 Classificação Soldagem por fusão A soldagem por fusão inclui a maioria dos processos mais versáteis usados atualmente. 22 Classificação 23 Classificação 24 Soldagem por pressão ou deformação Este primeiro grupo inclui os processos de soldagem por ultra-som, por fricção, por forjamento, por resistência elétrica, por difusão, por explosão, entre outros Os processos de soldagem por resistência, apresentam características intermediárias entre os processos de soldagem por fusão e por deformação Classificação 25 Classificação (a) Soldagem por pontos (b) Soldagem por costura. Para unir duas chapas de 0,8mm de espessura, trabalha-se com uma corrente de aproximadamente 1500A e uma força de 300kg. O aquecimento das peças a serem unidas facilita a ligação entre as partes. 26 Classificação 27 Brasagem (fases sólida-líquida) processo no qual as partes são unidas por meio de uma liga metálica de baixo ponto de fusão, não havendo fusão do metal base Como consequência, o processo é realizado a uma temperatura na qual as peças sendo unidas não sofrem nenhuma fusão Classificação 28 classificação 29 PROCESSOS DE SOLDAGEM Arco elétrico = fusão por corrente elétrica entre os metais MMA - Manual metal adition (Solda elétrica) MIG - Metal Inert Gas MAG - Metal Active Gas ( consumo) TIG - Tungstênio Inert Gas 30 PROCESSOS DE SOLDAGEM Maçarico = chama Oxiacetilênica ( temp. - acetileno+O2 ou ar ) : Solda (adição de metal com fusão) Oxicorte (corte de chapa por oxidação) GLP ( temp. - butano/propano +O2 ou ar ) : Solda Brasagem: Fusão de metal ou ligas com baixo PF: “Solda” de componentes eletrônicos com liga de Pb-Sn 31 PROCESSOS DE SOLDAGEM Maçarico = chama 32 ELETRODO REVESTIDO 17/10/2017 33 33 DEFINIÇÃO É um processo de soldagem por fusão a arco elétrico que utiliza um eletrodo consumível, no qual o calor necessário para a soldagem provem da energia liberada pelo arco formado entre a peça a ser soldada e o referido eletrodo 17/10/2017 34 34 PROCESSOS DE SOLDAGEM 35 O eletrodo consiste em um arame de material com propriedades mecânicas, físicas e químicas compatíveis com as do metal base a ser soldado coberto com um revestimento fundente. ELETRODO 17/10/2017 36 36 ELETRODO 17/10/2017 37 37 ELETRODO 17/10/2017 38 38 Os eletrodos revestidos são constituídos de uma alma metálica rodeada de um revestimento composto de matérias orgânicas e/ou minerais, de dosagens bem definidas REVESTIMENTO 17/10/2017 39 Proteger o arco contra o Oxigênio e Nitrogênio do ar Reduzir a velocidade de solidificação Facilitar a abertura e estabilizar o arco Introduzir elementos de liga no material depositado e desoxidar o metal de solda 39 Facilitar a soldagem nas diversas posições de trabalho Servir de guia às gotas em fusão em direção ao banho Constituir-se em isolante elétrico na soldagem em chanfros estreitos ou de difícil acesso FUNÇÕES DO REVESTIMENTO 17/10/2017 40 40 Em função de sua formulação química e do caráter da escória, os revestimentos dos eletrodos podem ser classificados em diferentes tipos: revestimento oxidante revestimento básico revestimento ácido revestimento rutílico revestimento celulósico TIPOS DE REVESTIMENTO 17/10/2017 41 41 TIPOS DE REVESTIMENTO Revestimento Oxidante Este revestimento é constituído principalmente de óxido de Ferro e Manganês produz uma escória oxidante, abundante e de fácil destacabilidade apresentam uma baixa penetração Atualmente, a utilização desta forma de revestimento está em decréscimo 17/10/2017 42 42 Revestimento Ácido Este revestimento é constituído principalmente de óxido de Ferro, Manganês e sílica Produz uma escória ácida, abundante e porosa e também de fácil remoção Apresenta penetração média e alta taxa de fusão TIPOS DE REVESTIMENTO 17/10/2017 43 43 Revestimento rutílico consumível de uso geral; revestimento apresenta até 50% de rutilo (TiO2); média penetração; escória de rápida solidificação, facilmente destacável; requer ressecagem a uma temperatura relativamente baixa, para que o metal de solda não apresente porosidades grosseiras. TIPOS DE REVESTIMENTO 17/10/2017 44 44 Revestimento celulósico elevada produção de gases resultantes da combustão dos materiais orgânicos (principalmente a celulose); não devem ser ressecados; a atmosfera redutora formada protege o metal fundido; alta penetração; pouca escória, facilmente destacável; muito utilizado em tubulações na progressão descendente; TIPOS DE REVESTIMENTO 17/10/2017 45 45 TIPOS DE REVESTIMENTO Revestimento Básico Este revestimento contém grandes quantidades de carbonatos (de Cálcio ou outro material) e fluorita A penetração é média e o cordão apresenta boas propriedades mecânicas Este é o revestimento mais higroscópico de todos 17/10/2017 46 46 EQUIPAMENTOS O equipamento de soldagem consiste na fonte de energia, no porta eletrodos, terminal terra e nos cabos e conexões 17/10/2017 47 47 EQUIPAMENTOS Porta eletrodos Os porta-eletrodos servem para a fixação e energização do eletrodo É fundamental a correta fixação e boa isolação dos cabos para que os riscos de choque sejam minimizados O porta-eletrodos (ou tenaz) conecta o cabo de solda e conduz a corrente de soldagem até o eletrodo 17/10/2017 48 48 EQUIPAMENTOS Porta eletrodos Os porta-eletrodos servem para a fixação e energização do eletrodo O porta-eletrodos (ou tenaz) conecta o cabo de solda e conduz a corrente de soldagem até o eletrodo 17/10/2017 49 49 EQUIPAMENTOS Terminal Terra O terminal terra conecta o cabo terra à peça Fazendo parte do circuito de soldagem, o terminal terra deve ser capaz de suportar correntes de soldagem sem superaquecer devido à resistência elétrica 17/10/2017 50 50 EQUIPAMENTOS Cabos de Solda Os cabos transportam a corrente elétrica da fonte de energia para possibilitar a Soldagem. cabo de soldagem cabo de retorno O diâmetro do cabo deve ser suficiente para conduzir a corrente elétrica com um mínimo de queda de tensão (perdas) 17/10/2017 51 51 EQUIPAMENTOS Cabos de Solda Os diâmetros dos cabos dependem basicamente dos seguintes aspectos: Corrente de soldagem Ciclo de trabalho do equipamento comprimento total dos cabos do circuito fadiga do operador 17/10/2017 52 52 17/10/2017 53 53 Corrente de soldagem Ciclo de trabalho Diâmetro do cabo (mm) em função de seu comprimento (m) (A) (%) 0-15 15-30 30-46 46-61 61-76 100 20 4 5 6 6.5 7.5 180 20-30 5 5 6 6.5 7.5 200 60 6.5 6.5 6.5 7.5 8 200 50 6 6 6.5 7.5 8 250 30 6 6 6.5 7.5 8 300 60 8 8 8 9 10 400 60 9 9 9 10 12 500 60 9 9 9 10 12 600 60 9 9 9 12 2 X 10 17/10/2017 54 54 EQUIPAMENTOS Fontes de Energia A corrente de soldagem determina a quantidade de calor proveniente do arco elétrico e, desde que ele permaneça relativamente constante, os cordões de solda serão uniformes em tamanho e em forma corrente alternada (CA) corrente contínua (CC) 17/10/2017 55 55 EQUIPAMENTOS 17/10/2017 56 56 Equipamentos 57 EFEITOS DA POLARIDADE 58 EQUIPAMENTOS Outros Equipamentos As ferramentas de limpeza são a picadeira, a escova de aço e a lixadeira 17/10/2017 59 59 SELEÇÃO DO ELETRODO 17/10/2017 60 60 SELEÇÃO DO ELETRODO Qual é o melhor eletrodo para determinado trabalho? Quais as posições de trabalho? Quais as exigências que este eletrodo tem que atender? 17/10/2017 61 61 SELEÇÃO DO ELETRODO A AWS - American Welding Society criou um padrão para a identificação dos eletrodos revestidos que é aceito, ou pelo menos conhecido, em quase todo o mundo 17/10/2017 62 62 Protetor auricular TABELA ESPECIFICAÇÕES AWS PARA ELETRODOS REVESTIDOS REF. AWS Eletrodos para: A 5.1 Aços ao Carbono A 5.3 Alumínio e suas ligas A 5.4 Aços inoxidáveis A 5.5 Aços baixa liga A 5.6 Cobre e suas ligas A 5.11 Níquel e suas ligas A 5.13 Revestimento (alma sólida) A 5.15 Ferros fundidos A 5.21 revestimento (alma tubular com carbonetos de Tungstênio 17/10/2017 63 63 17/10/2017 64 64 17/10/2017 65 65 17/10/2017 66 66 SELEÇÃO DO ELETRODO Tipo do metal de base A soldagem de aços carbono ou aços de baixo carbono (teor de carbono inferior a 0,30%) com eletrodos revestidos de alma de aço doce não apresenta problemas na medida em que a resistência à tração do metal de solda normalmente excede a resistência à tração do metal de base. 17/10/2017 67 67 SELEÇÃO DO ELETRODO Posição de soldagem a posição de soldagem determinará se será empregado um eletrodo para soldagem em todas as posições ou outro para posições plana e horizontal. Equipamento disponível a escolha do eletrodo dependerá dos equipamentos CA ou CC disponíveis. 17/10/2017 68 68 SELEÇÃO DO ELETRODO Espessura da chapa durante a soldagem de chapas finas devem ser empregados eletrodos de baixa penetração. Custos da soldagem os principais fatores que afetam os custos da soldagem são a mão de obra, a taxa de deposição, a eficiência de deposição e o custo dos eletrodos. 17/10/2017 69 69 SELEÇÃO DO ELETRODO AWS 5.1 Eletrodos para aço ao carbono 17/10/2017 70 70 SELEÇÃO DO ELETRODO E XX (X) Y Z Eletrodo Revestido E XX (X) Y Z Indica resistência do material a tração X1000 psi E6013 E7018 17/10/2017 71 71 SLEÇÃO DO ELETRODO E XX (X) Y Z Número que indica a posição de soldagem 1 = Todas as posições de soldagem 2 = Posição plana e horizontal 3 = Posição somente plana 17/10/2017 72 72 SELEÇÃO DO ELETRODO E XX (X) Y Z Número que indica tipo de revestimento e corrente Xx10 rev. Celulósico (sódio) cc+ Xx20 rev. Ácido cc- Xxy1 rev. Celulósico(potássio)cc+ ca Xxy2 rev. Rutílico (sódio) cc- ca Xxy3 rev. Rutílico (potássio) cc- cc+ ca Xxy4 rev. Rutílico (pó de ferro) cc- cc+ ca Xxy5 rev. Básico (sódio) cc+ Xxy6 rev. Básico (potássio) cc+ ca Xxy7 rev. Ácido (pó de ferro) cc- ca Xxy8 rev. Básico (pó de ferro) cc+ ca 17/10/2017 73 73 17/10/2017 74 74 17/10/2017 75 SELEÇÃO DO ELETRODO Verifique o metal de base a ser soldado Aço carbono, aço inox, aço liga, ferro fundido, alumínio, magnésio, níquel, cobre, etc. Verifique a composição química do metal de base Aço comum: teor de carbono (baixo, doce, médio ou alto teor) Verifique as propriedades mecânicas do metal de base e do metal de adição Limite de resistência, dureza, limite de escoamento, alongamento, ensaio de impacto 75 17/10/2017 76 SELEÇÃO DO ELETRODO Verifique a espessura do material a ser soldado Diâmetro do eletrodo Verifique as características da fonte de energia Tipo de corrente Faixa de amperagem Fator de trabalho Verifique a posição de soldagem 76 17/10/2017 77 SELEÇÃO DO ELETRODO Tipo de corrente (CA/AC ou CC/DC) Definida pela escolha do eletrodo Ajustada em função da espessura do material Polaridade Definida pela escolha do eletrodo Ajustada em função da espessura do material Valor da amperagem Diâmetro e tipo do eletrodo Espessura da peça a ser soldada Tipo de corrente e polaridade 77 MANUTENÇÃO DOS ELETRODOS Caso não sejam tomados os adequados cuidados no armazenamento e manuseio, os eletrodos revestidos podem se danificar Parte ou todo o revestimento pode se danificar, principalmente nos casos de dobra ou choque do eletrodo 17/10/2017 78 78 A umidade em excesso no revestimento dos eletrodos (principalmente os básicos), é de uma forma geral, prejudicial a soldagem Ela pode levar a instabilidade do arco, formação de respingos e porosidades principalmente no início do cordão e a fragilização e fissuração pelo Hidrogênio O período máximo que se recomenda para que um eletrodo permaneça fora da estufa é duas horas 17/10/2017 79 MANUTENÇÃO DOS ELETRODOS 79 17/10/2017 80 MANUTENÇÃO DOS ELETRODOS 80 17/10/2017 81 MANUTENÇÃO DOS ELETRODOS 81 CONSERVAÇÃO 17/10/2017 82 82 RESSECAGEM 17/10/2017 83 83 SEGURANÇA NA SOLDAGEM 84 Capacetes ou mascara 85 classificação 86 Radiação do arco 87 Radiação do arco 88 gorro 89 Óculos de segurança 90 avental 91 mangote 92 perneiras 93 Botas de segurança 94 Filtro ou lente 95 Terminologia 96 Terminologia 97 Junta Região entre duas peças que serão unidas terminologia 98 Chanfro Corte efetuado na junta para possibilitar/facilitar a soldagem em toda a sua espessura. terminologia 99 Chanfro Corte efetuado na junta para possibilitar/facilitar a soldagem em toda a sua espessura. terminologia 100 Raiz Passe: Região mais profunda de uma junta soldada que corresponde ao 1º passe região mais propensas a descontinuidades na soldagem. Face: Superfície oposta a raiz da solda. Camada: Conjuntos de passes realizados em uma mesma altura em um chanfro. Reforço: Altura máxima alcançada pelo excesso de metal de adição medido a partir da superfície do metal a ser soldado. Margem: Linha de encontro entre a face da solda e a superfície do metal de base. terminologia 101 terminologia 102 terminologia 103 terminologia 104 terminologia 105 Posição de soldagem 106 Posição de soldagem 107 Posição de soldagem 108 EFEITOS TÉRMICOS 109 Efeitos da soldagem A microestrutura é afetada pela soldagem por causa de seus efeitos térmicos ou mecânicos, ou ambos, mas as alterações ficam confinadas à região da solda. As alterações metalúrgicas na região local do metal de base (chamada de zona termicamente afetada) podem ter um profundo efeito no desempenho em serviço de uma junta soldada. Fluxo de calor O calor influencia diretamente: – nas transformações metalúrgicas e – nos fenômenos mecânicos que ocorrem na zona de solda. Esses efeitos são consequência: – dos ciclos térmicos e – das temperaturas Fluxo de calor 113 Fluxo de calor 113 Ciclos térmicos e repartição térmica Efeitos da soldagem Assim, para que uma soldagem ocorra de forma a atender as características desejadas é necessário se controlar variáveis tais como: Calor fornecido na região da solda. Temperatura alcançada na região da solda. Fusão. Metais adicionados na região da solda. Gases que entram em contato com a solda. Elementos químicos adicionados à poça de fusão. Solidificação. Velocidade de resfriamento Solidificação de junta soldada A martensita forma-se realmente durante o resfriamento da solda e da zona termicamente afetada. RESFRIAMENTO FORA DAS CONDIÇÕES DE EQUILÍBRIO 117 Zonas de uma junta soldada Zona fundida (ZF): Constituída pelo metal de solda, que é a soma da parte fundida do metal de base e do metal de adição; Zona termicamente afetada (ZTA): Região do metal de base que tem sua estrutura e/ou suas propriedades alteradas pelo calor de soldagem Zonas de uma junta soldada Zona fundida Zona afetada pelo calor Metal de base Zonas de uma junta soldada Metal de base(Chapa) (Tratamento termomecânico) Solidificação (Micro-segregação) Tratamento térmico (Transformação de fase) Efeitos da soldagem A microestrutura é afetada pela soldagem por causa de seus efeitos térmicos ou mecânicos, ou ambos, mas as alterações ficam confinadas à região da solda. As alterações metalúrgicas na região local do metal de base (chamada de zona termicamente afetada) podem ter um profundo efeito no desempenho em serviço de uma junta soldada. Fluxo de calor O fluxo de calor na soldagem pode ser dividido, de maneira simplificada, em duas etapas básicas: Fornecimento de calor à junta Dissipação deste calor pela peça Fluxo de calor Fatores que influencia a dissipação do calor pela peça Geometria da junta; Espessura da junta; Energia de soldagem e temperatura inicial. Fluxo de calor Causam variações dimensionais e alterações microestruturais localizadas que podem resultar em efeitos indesejáveis, tais como: Tensões residuais e distorção; Deterioração de propriedades mecânicas (dutilidade, tenacidade, resistência mecânica, etc); Formação de trincas; Deterioração de propriedades físicas, químicas, etc. Pré aquecimento Objetivo principal Reduzir a velocidade de resfriamento Efeito Evita formação de uma microestrutura frágil (Martensita) Aumenta a difusão do hidrogênio Diminuem as tensões de contração Alto grau de restrição - aumenta as tensões se o pré aquecimento for localizado, aumentando a possibilidade de fissuração Desvantagem de aumentar a extensão da ZAT Pré-aquecimento 125 Temperatura de pré-aquecimento Efeitos térmicos caracterizada por um aquecimento localizado das peças, permanecendo o restante destas em temperaturas muito inferiores. As regiões aquecidas tendem a se dilatar, mas esta dilatação é restringida pelas partes adjacentes submetidas a temperaturas menores, o que resulta em tensões internas que tendem a apresentar mudanças permanentes de forma e de dimensões Efeitos térmicos Tensões residuais não são visíveis diretamente, mas afetam o comportamento da junta soldada em diferentes aspectos Levando à formação de trincas Mudanças na resposta à fadiga À tendência à fratura frágil à corrosão Efeitos térmicos Tensões residuais são aquelas que permanecem na peça quando todas as suas solicitações externas são removidas. Peças submetidas a diferentes processamentos térmicos ou mecânicos Fundição Soldagem Laminação Forjamento Usinagem Dobramento Têmpera Etc. Efeitos térmicos Uma das principais causas de seu aparecimento é a ocorrência de deformações plásticas não uniformes Tensões Residuais em Soldas: Se um objeto for aquecido e resfriado de modo uniforme e não existirem restrições às suas variações dimensionais, estas não resultam em efeitos mecânicos importantes no objeto, isto é, após o ciclo térmico, o objeto não deverá apresentar nem tensões residuais nem distorções. Efeitos térmicos Efeitos térmicos caracterizada por Efeitos térmicos caracterizada por Efeitos térmicos Este estado de tensão tende a dificultar a deformação plástica da região da solda podendo favorecer o desenvolvimento de rupturas localizadas (trincas). A distribuição de tensões residuais em um componente soldado é afetada por diversos fatores Efeitos térmicos caracterizada por Efeitos térmicos caracterizada por Trinca a Frio por Hidrogênio Normalmente ocorre na zona Afetada Termicamente Descontinuidade Qualquer interrupção da estrutura típica (ou esperada) de uma junta soldada. Pode-se considerar, como descontinuidade, a falta de homogeneidade de características físicas, mecânicas ou metalúrgicas do material ou da solda. Defeito = descontinuidade que atingiu um valor (ou porcentagem) acima do permitido por norma e precisa ser reparado. Descontinuidade Classificação das descontinuidades Dimensionais Distorções Dimensões incorretas da solda Perfil incorreto da solda Estruturais Porosidade Inclusões de escória Falta de fusão Falta de penetração Mordedura trincas Propriedades inadequadas Propriedades mecânicas Propriedades químicas Descontinuidade Descontinuidades dimensionais Distorções – alterações nas dimensões devido a deformações plásticas ocasionadas pelo aquecimento não uniforme e localizados durante a soldagem. Causa: soldagem em excesso, soldagem em juntas livres, seleção incorreta do chanfro e da sequencia de soldagem. Como evitar: diminuir a quantidade de calor e metal depositado, utilização de dispositivos de fixação, martelamento entre passes, escolha correta do chanfro e da sequencia de soldagem Descontinuidades dimensionais Dimensões incorretas – Dimensões fora das tolerâncias configuram defeitos de soldagem, pois não atendem as especificações de resistência mecânica e à tração. Descontinuidades dimensionais Perfil incorretas – Variações geométricas bruscas que agem como concentradores de tensão, facilitam o aprisionamento de escória e leva a acumulo de resíduos. Causa: manipulação incorreta do eletrodo, parâmetros de soldagem incorretos e instabilidade no processo Descontinuidades dimensionais Formato incorreto – posicionamento inadequado ou problemas de distorção podem levar a juntas com formato incorreto. Descontinuidades dimensionais Descontinuidade estruturais Porosidade – formada pela evolução de gases, na parte posterior da poça de fusão, durante a solidificação da solda. Descontinuidade Causa: umidade ou contaminação de óleo, graxas, ferrugens, etc. corrente ou tensão de soldagem excessiva, correntes de ar durante a soldagem. energia de soldagem baixa; consumível (diâmetro excessivo para a geometria do chanfro; umidade no revestimento do consumível; metal de adição contaminado); metal de base inadequado (teor elevado de carbono ou oxigênio residual; teor de enxofre elevado no aço); procedimento de soldagem incorreto (arco instável; mistura gasosa inadequada; pré-aquecimento ausente ou com temperatura insuficiente; tensão do arco excessiva; superfície da chapa contaminada; corrente de ar na lateral). Descontinuidade Descontinuidade Inclusões de escória – termo que descreve partículas de óxido e outros sólidos não metálicos aprisionados entre passes de solda ou entre a solda e o metal de base. Descontinuidade Causa: manipulação incorreta do eletrodo e remoção parcial da escória entre passes de solda. Fatores que influenciam na ocorrência energia de soldagem (corrente de soldagem baixa para eletrodos com escória bastante viscosa); consumível (diâmetro excessivo para a geometria do chanfro; consumível com escória muito viscosa; consumível em má condição); Descontinuidade Causa: manipulação incorreta do eletrodo e remoção parcial da escória entre passes de solda. projeto da junta inadequado (tipo do chanfro, ângulo do chanfro; abertura da raiz) metal de base com teores elevados de silício, manganês e alumínio. procedimento de soldagem incorreto (arco instável; ângulo de trabalho; ângulo de ataque do arco elétrico; acabamento do cordão convexo; reforço excessivo; não remoção da escória. Descontinuidade Falta de fusão – Ausência de união por fusão entre passes adjacentes de solda ou entre a solda e o metal de base. Descontinuidade Causa: energia de soldagem insuficiente para fundir a região do chanfro onde está sendo realizado o cordão, falta de limpeza e manipulação incorreta do eletrodo. Fatores que influenciam na ocorrência: energia de soldagem baixa; consumível (diâmetro excessivo para a geometria do chanfro ou com pouca penetração) aliado a um projeto da junta inadequado procedimento de soldagem incorreto (posição de soldagem; desalinhamento entre as partes; chapa contaminada (óleo, graxa, pintura ou oxidação superficial); escória do passe anterior; falta de goivagem do passe de raiz) Descontinuidade Falta de penetração – termo que descreve a falha em se fundir e encher completamente a raiz da junta. Descontinuidade Causa: manipulação incorreta do eletrodo, junta mal projetada, corrente insuficiente, velocidade muito alta e diâmetro de eletrodo muito grande. Fatores que influenciam na ocorrência: energia de soldagem baixa; consumível (diâmetro excessivo para a geometria do chanfro ou com pouca penetração); projeto da junta inadequado (tipo do chanfro; ângulo do chanfro; abertura de raiz). procedimento de soldagem incorreto (posição de soldagem; desalinhamento entre as partes; chapa contaminada (óleo, graxa, pintura ou oxidação superficial); escória do passe anterior; Descontinuidade Descontinuidade Mordedura – reentrância agudas formadas pela ação do calor do arco. Atua como concentrador de tensão Causa: manipulação incorreta do eletrodo, comprimento excessivo do arco, corrente ou velocidades de soldagem muito elevadas. DESCONTINUIDADES Defeitos de cratera - Se a fonte de calor for repentinamente removida, a poça fundida solidifica com um vazio que é denominado cratera. A cratera está sujeita a conter trincas de solidificação na forma de estrela. Descontinuidade Trinca – são consideradas, em geral, as descontinuidades mais graves em uma junta soldada por serem fortes concentradores de tensão. Descontinuidade Causa: atuação de tensões de tração (tensões transientes, residuais ou externas) sobre um material incapaz de resistir devido a problemas de fragilização. Fatores que influenciam na ocorrência energia de soldagem elevada; consumível especificado erroneamente (diâmetro excessivo); teor de ferrita pequeno (menor que 2% para aços inoxidáveis); metal de base com composição química incorreta (teores elevados de enxofre e fósforo); Descontinuidade Fatores que influenciam na ocorrência projeto da junta inadequado (tipo do chanfro, ângulo do chanfro; abertura da raiz; restrição elevada da junta); procedimento de soldagem incorreto (formato do cordão inadequado = cordão estreito e com grande penetração; falta de pré-aquecimento; deposição de cordões extensos e largos; técnica de soldagem que aumenta as tensões residuais; desalinhamento entre as partes; excesso de restrição na junta) Descontinuidade Descontinuidade 164 Trinca a Frio por Hidrogênio Normalmente ocorre na zona Afetada Termicamente Fragilização por hidrogênio Fragilização por hidrogênio Fatores que influenciam na ocorrência energia de soldagem baixa; consumível especificado erroneamente(diâmetro pequeno; consumível com teor de hidrogênio elevado); projeto da junta inadequado (tipo do chanfro; ângulo do chanfro); metal de base (teor muito elevado de carbono; espessura excessiva); Fragilização por hidrogênio Fatores que influenciam na ocorrência procedimento de soldagem incorreto (ausência ou temperatura de pré-aquecimento insuficiente; ausência de controle da temperatura inter-passe; ausência de pós-aquecimento para aliviar as tensões e diminuir o teor de hidrogênio dissolvido no material; ausência de tratamento térmico pós-soldagem de alívio de tensões; goivagem do passe de raiz; superfície da chapa contaminada). Descontinuidade Descontinuidades e defeitos em uma junta topo-a-topo (1b) Porosidade agrupada (1d) Porosidade tipo “pipe” (2) Inclusão de escória (3) Falta de fusão (4) Falta de penetração (5) Mordedura (6) Deposição insuficiente (7) Sobreposição (8) Laminação (9) Delaminação (10) Dobra (12a) Trinca longitudinal (12b) Trinca transversal (12c) Trinca na cratera (12e) Trinca na margem (12f) Trinca de raiz (12g) Trinca na ZAC Descontinuidade Descontinuidades e defeitos em uma junta de canto em ângulo (1b) Porosidade agrupada (2) Inclusão de escória (3) Falta de fusão (4) Falta de penetração (5) Mordedura (6) Deposição insuficiente (7) Sobreposição (8) Laminação (9) Delaminação (10) Dobra (11) Trinca lamelar (12a) Trinca longitudinal (12b) Trinca transversal (12c) Trinca na cratera (12e) Trinca na margem (12f) Trinca de raiz (12g) Trinca na ZAC CORROSÃ0O A corrosão atua provocando mudanças, não somente visuais nos materiais, mas também em suas propriedades mecânicas e físicas. O corpo que sofre corrosão geralmente apresenta perda de material e de resistência. CORROSÃO CORROSÃO galvânica; em frestas; por pites; intergranular; por lixívia seletiva; erosão-corrosão corrosão sob tensão. Em metais ela pode assumir uma das seguintes designações: CORROSÃO São aqueles que deixam algum sinal na peça ou corpo de prova submetido ao ensaio, mesmo que estes não fiquem inutilizados: Tração; Compressão; Cisalhamento; Dobramento; Flexão; Embutimento; Torção; Dureza; Fluência; Fadiga; Impacto. Ensaios destrutivos São aqueles que após sua realização não deixam nenhuma marca ou sinal e, por consequência, nunca inutilizam a peça ou corpo de prova. Visual; Partículas magnéticas; Ultra-som; Radiografia industrial; Líquidos penetrantes; Ensaios não destrutivos ESCOLHA DO ENSAIO MIG/MAG 177 PROCESSOS DE SOLDAGEM É um processo de soldagem em que o aquecimento é realizado por um arco elétrico estabelecido entre um eletrodo consumível sem revestimento, e a peça de trabalho. A proteção do arco e da região de solda contra a contaminação da atmosfera, é feita por um gás, ou uma mistura de gases. Proteção gasosa feita por gás inerte (MIG) ou ativo (MAG) Uso de eletrodo de metálico consumível alimentado automaticamente 178 PROCESSOS DE SOLDAGEM Indicada para a soldagem de todos os metais (aço carbono, aço inox, aço liga, alumínio, cobre, níquel, etc.) e em todas posições de soldagem 179 PROCESSOS DE SOLDAGEM 180 PROCESSOS DE SOLDAGEM Solda peças com espessura acima de 0,76mm Ótimo acabamento (dispensa a limpeza) Elevada produtividade (alta taxa de deposição) e baixo custo Permite o preenchimento de grandes aberturas e vazios (reparos) Exige menor habilidade do soldador 181 PROCESSOS DE SOLDAGEM Uso da polaridade reversa (eletrodo positivo). A polaridade direta raramente é utilizada Faixa de corrente: 50 a 600A Faixa de voltagem: 15 a 32V Gases mais utilizados: argônio (inerte) e dióxido de carbono (ativo) Alimentação contínua e em velocidade constante (ajustável) do eletrodo (arame) 182 PROCESSOS DE SOLDAGEM Vantagens Aplica-se a materiais ferrosos e não ferrosos Alta taxa de deposição do metal de adição em comparação com outros processos O processo é de fácil automatização O processo não apresenta escoria exceto com o uso de CO2 É aplicável em todas as posições de soldagem Apresenta baixos níveis de hidrogênio 183 PROCESSOS DE SOLDAGEM Desvantagens Apresenta investimentos iniciais com equipamentos mais caros Grande sensibilidade a correntes de ar Exige profissionais melhores treinados para operação dos equipamentos Apresenta custos maiores com gases de proteção 184 PROCESSOS DE SOLDAGEM Equipamento Fonte de energia (transformador/retificador) Alimentador do arame Cilindro de gás com regulador Tocha de soldagem (pistola) 185 PROCESSOS DE SOLDAGEM Equipamento 186 PROCESSOS DE SOLDAGEM Equipamento 187 PROCESSOS DE SOLDAGEM Tocha Sistema de refrigeração da tocha (água) para elevadas amperagens (>150A) Bico de contato em cobre permitindo uso de arame sólido ou tubular Diferentes modelos (reta ou curva) para diferentes aplicações 188 PROCESSOS DE SOLDAGEM Tocha 189 PROCESSOS DE SOLDAGEM Tocha 190 PROCESSOS DE SOLDAGEM Medidores de pressão e reguladores de vazão Regulador de pressão e medidor de vazão Dispositivo acoplado ao cilindro com gases de referência que permite a verificação da pressão (conteúdo existente dentro do cilindro) e regula a saída dos gases em uma determinada unidade de tempo Fluxômetro de bocal Dispositivo utilizado para aferir a vazão do gás 191 PROCESSOS DE SOLDAGEM Fonte de Energia Fonte composta de transformador e retificador, normalmente eletrônica Fornece um valor ajustável de corrente elétrica (contínua) e uma tensão constante Possui um ignitor para abertura e extinção do arco e controles para ajustagem do processo Faixa de operação: 5 a 10A (mínima) e 200 a 500A (máxima) Possui um alimentador de arame interno ou externo. A velocidade de alimentação do arame determinará o valor da corrente 192 PROCESSOS DE SOLDAGEM Máquina de Soldagem MIG/MAG B 450 FATOR DE TRABALHO (%) 100% – 60% - 40% 400A - 430A - 450A sem – 6min - 4min intervalo intervalo intervalo 4 min 6 min MAQUINA DE SOLDA LAB-320 FATOR DE TRABALHO (%) 100% – 80% - 60% 250A - 280A - 320A sem - 8min - 6min intervalo intervalo intervalo 2min 4min 193 PROCESSOS DE SOLDAGEM Consumíveis Gás de proteção (inerte e ativo) Inerte: Argônio, Hélio e Nitrogênio (puros ou em misturas) Ativo: Dióxido de Carbono (puro ou em misturas), Oxigênio, Hidrogênio e Nitrogênio (em misturas) Arame-eletrodo Arame metálico sem revestimento (Aço Carbono, Aço Inoxidável, Cobre, Alumínio, Níquel, Titânio e Magnésio) Arame tubular metálico preenchido com fluxo não metálico (soldagem por arame tubular) 194 PROCESSOS DE SOLDAGEM Consumíveis 195 PROCESSOS DE SOLDAGEM Consumíveis 196 PROCESSOS DE SOLDAGEM Consumíveis Norma AWS 70S-6 197 PROCESSOS DE SOLDAGEM Consumíveis Especificação Materiais AWS - A 5.10 Alumínio e suas ligas AWS - A 5.7 Cobre e suas ligas AWS - A 5.9 Aço inóx e aços com alto Cr AWS - A 5.14 Níquel e suas ligas AWS - A 5.16 Titânio e suas ligas AWS - A 5.18 Aço Carbono e baixa liga AWS - A 5.19 Magnésio e suas ligas 198 PROCESSOS DE SOLDAGEM Gases de proteção Os gases afetam as características do arco, a transferência de metal, a qualidade e a metalurgia da solda, alguns parâmetros de soldagem (corrente, velocidade, junta, chanfro e posição) A escolha do gás de proteção se dará em função de: metal de base, custo, disponibilidade, metal de adição, corrente de soldagem 199 TABELA - GASES E MISTURAS UTILIZADOS NA SOLDAGEM MIG MAG Gás ou mistura Comportamento químico Aplicações Argônio (Ar) inerte quase todos metais (- aço) Hélio (He) inerte Al, Mg, Cu e suas ligas Ar + 20 a 50 % He inerte ídem He (melhor que 100% He) Nitrogênio (N2) inerte Cobre e suas ligas Ar + 20 a 30 % N2 inerte ídem N2 (melhor que 100% N2) Ar + 1 a 2 % O2 ligeiram. oxidante aços inóx e alg. ligas Cu Ar + 3 a 5 % O2 oxidante aços Carb. e alguns b. liga CO2 oxidante aços Carb. e alguns b. liga Ar + 20 a 50 % CO2 oxidante div. aços - transf. c. circ Ar + CO2 + O2 oxidante diversos aços PROCESSOS DE SOLDAGEM Gases de proteção inativos Argônio (Ar) Melhor proteção, arco mais estável Menor consumo e custo, solda mais limpa com AC Utilizado preferencialmente em metais não ferrosos Hélio (He) Maior penetração e velocidade Maior consumo e custo mais elevado Utilizado em metais não ferrosos (preferencialmente Alumínio e Cobre) e peças de maior espessura 201 PROCESSOS DE SOLDAGEM Gases de proteção inativos Característica Argônio Hélio Condutividade térmica Baixa Elevada Tensão do arco Menor Maior Calor gerado no arco Menor Maior Aplicações Chapas finas Metais de baixa condutividade térmica Chapas grossas Metais de elevada condutividade térmica Penetração central Maior que nas laterais Menor Largura do cordão Mais estreito Mais largo Transferência metálica Todos os tipos Globular ou curto-circuito Estabilidade do arco Boa instável Velocidade de soldagem Menor Maior Efeito de limpeza na soldagem de alumínio e suas ligas Maior Menor Custo/volume de gás Menor Maior Peso em relação ao ar 398% a mais 14% do ar 202 PROCESSOS DE SOLDAGEM Gases de proteção ativos Gás carbônico ou dióxido de carbono (CO2) Baixo custo, indicado para solda de metais ferrosos (aço carbono e inoxidável) Arco mais estável e maior quantidade de calor produzida Não permite a transferência por aerosol (spray) Maior penetração da solda Exige elementos desoxidantes (Silício e Manganês) na composição química do arame 203 PROCESSOS DE SOLDAGEM 204 PROCESSOS DE SOLDAGEM 205 PROCESSOS DE SOLDAGEM Tipos de corrente Corrente contínua polaridade direta (-): Utilizada para soldagem de metais não ferrosos, sobretudo alumínio e magnésio Corrente contínua polaridade reversa (+): utilizada para soldar aço, aço inoxidável, níquel, cobre, aço cromo-molibdênio Corrente pulsada: utilizada para soldar chapas mais finas com transferência por aerosol e arames de maior diâmetro 206 Esquemas dos perfis e penetração dos cordões de solda em função dos gases utilizados 207 TIG 208 PROCESSOS DE SOLDAGEM A sigla TIG corresponde às iniciais das palavras inglesas "Tungsten Inert Gas", que indica uma soldagem com gás inerte e eletrodo de tungstênio 209 PROCESSOS DE SOLDAGEM A soldagem TIG pode ser utilizada em uniões que requeiram peças soldadas de altíssima qualidade e na soldagem de metais altamente sensíveis a oxidação (como p. ex.: titânio e alumínio). Seu uso mais frequente é em aços resistentes ao calor, aços inoxidáveis e alumínio. 210 PROCESSOS DE SOLDAGEM 211 PROCESSOS DE SOLDAGEM A proteção do eletrodo e da zona da solda é feita por um gás inerte, normalmente o argônio, ou mistura de gases inertes (Ar e He). Metal de adição pode ser utilizado ou não. 212 PROCESSOS DE SOLDAGEM 213 PROCESSOS DE SOLDAGEM 214 PROCESSOS DE SOLDAGEM É considerada como um dos processos de soldagem a arco que permite um melhor controle das condições operacionais. Permite a execução de soldas de alta qualidade e excelente acabamento, particularmente em juntas de pequena espessura (inferior a 10 mm e mais comumente entre 0,2 e 3 mm). A soldagem GTAW é mais utilizada para aços ligados, aços inoxidáveis e ligas não ferrosas. Um uso comum, para aços estruturais, é a execução de passes de raiz na soldagem de tubulações, com os outros passes sendo realizados com outro processo 215 PROCESSOS DE SOLDAGEM Fonte de energia (transformador/retificador) Ignitor Eletrodo não consumível de Tungstênio Tocha de soldagem (pistola) 216 PROCESSOS DE SOLDAGEM Gás de proteção Mangueiras Sistema de refrigeração da tocha (para elevadas amperagens, >150A) Vareta de material de adição (material específico ou o próprio metal de base) 217 PROCESSOS DE SOLDAGEM Fonte composta de transformador e retificador, normalmente eletrônica Fornece um valor constante e ajustável de corrente elétrica Trabalha com corrente contínua, alternada e pulsada Possui um ignitor para abertura e extinção do arco e controles para ajustagem do processo Faixa de operação: 5 a 10A (mínima) e 200 a 500A (máxima) 218 PROCESSOS DE SOLDAGEM Corrente alternada (TIG AC): Utilizada para soldagem de metais não ferrosos, sobretudo alumínio e magnésio Corrente contínua (TIG DC): Polaridade direta (-) ou reversa (+). Utilizada para soldar aço, aço inoxidável, níquel, cobre, aço cromo-molibdênio 219 PROCESSOS DE SOLDAGEM 220 PROCESSOS DE SOLDAGEM Ponta verde (puro): é o eletrodo considerado o "comum" e também é o mais barato deles. Contém 99,50% de tungstênio. Forma pequena bola após o uso. Indicado para soldagem de alumínio e magnésio. Excelente estabilidade de arco com TIG AC. Não deve ser usado em TIG DC. 221 PROCESSOS DE SOLDAGEM 222 PROCESSOS DE SOLDAGEM Ponta vermelha (1,7 e 2,2% Tório): mais utilizado, preferidos por causa da excelente vida útil e facilidade de uso (abertura do arco e alta amperagem). Opera muito abaixo da temperatura de fusão (baixo desgaste e baixo risco de contaminação). Ideal para soldagem de aço carbono, aço inoxidável, níquel e titânio. 223 PROCESSOS DE SOLDAGEM Ponta cinza (1,80 e 2,20% Cério): melhor para TIG DC baixa amperagem ou TIG AC. Fácil abertura de arco indicado para solda de tubos, pequenas peças e chapas finas de aço carbono, aço inoxidável, titânio. Não é indicado para altas amperagens. Outros: Ponta dourada e azul (Lantânio): versátil (TIG AC e DC), excelente para aço inoxidável (fonte pulsada). Ponta marrom e branca (Zircônio): somente para TIG AC, usado para ferro, aço e aço inoxidável. 224 PROCESSOS DE SOLDAGEM 225 PROCESSOS DE SOLDAGEM Dispensada para eletrodos com diâmetro menor que 1,6 mm Afiação do eletrodo 226 PROCESSOS DE SOLDAGEM Regulagem da corrente 227 PROCESSOS DE SOLDAGEM 228 PROCESSOS DE SOLDAGEM Gás de proteção Argônio (Ar ou SG-A) Melhor proteção, arco mais estável Menor consumo e custo, solda mais limpa com AC Hélio (He ou SG-He) Maior penetração e velocidade Maior consumo e custo mais elevado Mistura de Argônio e Hélio (SG-AHe-XX) 229 PROCESSOS DE SOLDAGEM Gás de proteção 230 PROCESSOS DE SOLDAGEM Pode ser utilizado vareta (manual) ou arame (automatizada) Normatizado pela AWS Metal de adição 231 PROCESSOS DE SOLDAGEM Metal de adição, aço carbono 232 PROCESSOS DE SOLDAGEM Técnica de soldagem Regulagens do equipamento (parâmetros de soldagem) Preparação da peça (limpeza, chanfros, fixação, pré-aquecimento) Vazão do gás e abertura do arco (contato ou centelha) Movimentação da tocha (angulação e velocidade) Posicionamento e movimentação da vareta de metal de adição (dentro da poça e da nuvem de gás) Extinção do arco e fechamento do gás Limpeza e acabamento Posições de soldagem 233 PROCESSOS DE SOLDAGEM Regulagem do equipamento Escolha, afiação e montagem do eletrodo (ponta verde, vermelha, etc.) Escolha do gás de proteção (Ar, He, mistura) e conexão do cilindro e regulador de pressão Escolha da vareta de solda Regulagem da amperagem e tipo de corrente (AC, DC-, DC+ ou pulsada) Seleção do modo de operação (2T ou 4T) Seleção da forma de abertura do arco (centelha ou contato) 234 PROCESSOS DE SOLDAGEM Regulagem do equipamento Seleção da rampa de corrente para extinção Regulagem do tempo de pós-fluxo 235 Vantagens Excelente controle da poça de fusão. Permite soldagem sem o uso de metal de adição. Permite mecanização e automação do processo. Usado para soldar a maioria dos metais. Produz soldas de alta qualidade e excelente acabamento. Gera pouco ou nenhum respingo. Exige pouca ou nenhuma limpeza após a soldagem. Permite a soldagem em qualquer posição. Menor aquecimento da peça soldada Baixa sensibilização à corrosão intergranular Ausência de respingos Pode ser automatizado PROCESSOS DE SOLDAGEM Limitações Produtividade relativamente baixa. Custo de consumíveis e equipamento é relativamente elevado. Dificuldade de utilização em presença de corrente de ar. Inadequado para soldagem de chapas de mais de 6 mm. Processo depende da habilidade do soldador, quando não automatizado PROCESSOS DE SOLDAGEM Aplicações Soldagem de precisão ou de elevada qualidade. Soldagem de peças de pequena espessura e tubulações de pequeno diâmetro. Execução do passe de raiz em tubulações. Soldagem de ligas especiais, não ferrosas e materiais exóticos. PROCESSOS DE SOLDAGEM
Compartilhar