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Mário Bittencourt – 2017.2 1 Introdução a União de Materiais e Tipos de Fonte de Energia Docente: Mário Bittencourt SUMÁRIO 1 - União de Componentes Metálicos 1.1. União por Soldagem 2 - Conceito de Soldagem 3 - Diferença entre Soldagem de União e Revestimento 3.1 - Soldagem de União 3.2 - Soldagem de Revestimento 4 - Tipos de Fonte de Energia 4.1 - Fonte de Energia Mecânica 4.2 - Fonte de Energia Química 4.3 - Fonte de Energia Elétrica Mário Bittencourt – 2017.2 2 1 - UNIÃO DE COMPONENTES METÁLICOS A união de componentes metálicos é um trabalho de grande importância, sendo impossível admitirmos a construção de um navio, por exemplo, a partir de único bloco de material. 1 - UNIÃO DE COMPONENTES METÁLICOS Essa construção começa com o corte e união de componentes, que formam sub-conjuntos. Mário Bittencourt – 2017.2 3 1 - UNIÃO DE COMPONENTES METÁLICOS Estes são unidos entre si, formando grandes conjuntos ou blocos de montagem. Com a união destes blocos temos, finalmente, toda a estrutura do navio edificada. 1 - UNIÃO DE COMPONENTES METÁLICOS Mário Bittencourt – 2017.2 4 Mário Bittencourt – 2017.2 5 Mário Bittencourt – 2017.2 6 Mário Bittencourt – 2017.2 7 Mário Bittencourt – 2017.2 8 Mário Bittencourt – 2017.2 9 Mário Bittencourt – 2017.2 10 1 - UNIÃO DE COMPONENTES METÁLICOS A união de componentes pode ser realizada de diversas formas, assim classificadas: União por encaixe a quente. União através de parafusos. União através de rebites. Uniões com possibilidades de Remoção União através de colagem. União através de brasagem. União através de soldagem. Uniões Fixas União por Parafuso 1 - UNIÃO DE COMPONENTES METÁLICOS Mário Bittencourt – 2017.2 11 União por Rebite 1 - UNIÃO DE COMPONENTES METÁLICOS União por Colagem 1 - UNIÃO DE COMPONENTES METÁLICOS Mário Bittencourt – 2017.2 12 União por Colagem 1 - UNIÃO DE COMPONENTES METÁLICOS União por Brasagem 1 - UNIÃO DE COMPONENTES METÁLICOS Mário Bittencourt – 2017.2 13 União por Brasagem 1 - UNIÃO DE COMPONENTES METÁLICOS 1 - UNIÃO DE COMPONENTES METÁLICOS União por Soldagem Mário Bittencourt – 2017.2 14 1 - UNIÃO DE COMPONENTES METÁLICOS União por Soldagem A soldagem pode hoje, ser considerada como um dos mais importantes processos de fabricação. Sua utilização é imprescindível na construção de qualquer tipo de estrutura metálica, vasos de pressão, dutos, navios, etc. Por suas características únicas, a soldagem possibilita a realização de projetos com maior economia de material e tempo. 1.1 - UNIÃO POR SOLDAGEM Mário Bittencourt – 2017.2 15 Pode ainda ser usada na manutenção de peças ou equipamentos, permitindo prolongar de maneira considerável a vida útil destes componentes, restituindo ou, até, melhorando suas características originais. Os processos de soldagem foram se diversificando e passam por um processo contínuo de desenvolvimento, visando atender aos mais variados tipos de obras e materiais empregados. 1.1 - UNIÃO POR SOLDAGEM SOLDAGEM DE ALUMÍNIO 1.2 - APLICAÇÕES Mário Bittencourt – 2017.2 16 CONSTRUÇÃO DE PLATAFORMAS OFFSHORE 1.2 - APLICAÇÕES CONSTRUÇÃO DE PLATAFORMAS OFFSHORE (FIXA) 1.2 - APLICAÇÕES Mário Bittencourt – 2017.2 17 SOLDAGEM DE DUTOS 1.2 - APLICAÇÕES SOLDAGEM DE DUTOS 1.2 - APLICAÇÕES Mário Bittencourt – 2017.2 18 SOLDAGEM DE DUTOS 1.2 - APLICAÇÕES INDÚSTRIA NAVAL 1.2 - APLICAÇÕES Mário Bittencourt – 2017.2 19 INDÚSTRIA NAVAL 1.2 - APLICAÇÕES Lançamento da Transpetro, em 30/06/11, no Estaleiro Mauá, em Niterói. SOLDAGEM DE ESTRUTURAS METÁLICAS 1.2 - APLICAÇÕES Mário Bittencourt – 2017.2 20 SOLDAGEM DE ESTRUTURAS METÁLICAS 1.2 - APLICAÇÕES SOLDAGEM DE ESTRUTURAS METÁLICAS 1.2 - APLICAÇÕES Mário Bittencourt – 2017.2 21 SOLDAGEM DE TANQUES 1.2 - APLICAÇÕES 1.2 - APLICAÇÕES SOLDAGEM DE TANQUES Mário Bittencourt – 2017.2 22 SOLDAGEM DE LIGAS ESPECIAIS 1.2 - APLICAÇÕES A união apresenta o mesmo valor de resistência mecânica do metal base. Os esforços se apresentam com melhor distribuição (não há concentração de tensões). Há considerável redução de peso na união. Há economia no tempo de fabricação. 1.3 - VANTAGENS Mário Bittencourt – 2017.2 23 Não podem ser desmontadas. Podem ocorrer tensões e deformações. Algumas soldas exigem acabamento posterior. Exige mão de obra especializada. 1.3 - DESVANTAGENS REPRESENTAÇÃO DE 2 PARTES (1 e 2) DE UM CONJUNTO A SER UNIDO POR SOLDA REPRESENTAÇÃO DAS PARTES 1 e 2 UNIDAS POR SOLDA 1 2 1 2 Observe, nas figuras abaixo, as duas partes de um conjunto por soldar e, ao lado, o conjunto já unido por solda. SOLDA 2. CONCEITO DE SOLDAGEM Mário Bittencourt – 2017.2 24 2. CONCEITO DE SOLDAGEM Duas partes a serem soldadas Junta soldada Metal de adição Eletrodo Metal de base Penetração Gás de proteção Arco elétrico Poça de fusão 2. CONCEITO DE SOLDAGEM Mário Bittencourt – 2017.2 25 “Processo de união de materiais usado para obter a coalescência localizada de metais e não-metais, produzida por aquecimento até uma temperatura adequada, com ou sem a utilização de pressão e/ou material de adição.” [AMERICAN WELDING SOCIETY, “Standard Welding Terms and Definitions”. AWS A3.0M/A3.0:2010, Miami, USA, 2010.] 2. CONCEITO DE SOLDAGEM 2 - CONCEITO DE SOLDAGEM Coalescência é o fenômeno físico de crescimento duma gotícula de líquido pela incorporação à sua massa de outras gotículas. Mário Bittencourt – 2017.2 26 “Operação que visa obter a união de duas ou mais peças, assegurando na junta a continuidade metálica das propriedades físicas e químicas.” [MARQUES, P. V.; MODENESI, P. J.; BRACARENSE, A. Q., “Terminologia e Simbologia da Soldagem ”. In: Soldagem fundamentos e tecnologia, 3 ed., capítulo 2, Belo Horizonte, MG, Editora UFMG, 2009.] 2. CONCEITO DE SOLDAGEM 2 - CONCEITO DE SOLDAGEM “É um processo de união de materiais que produz a coalescência dos mesmos através do aquecimento a temperatura de soldagem.” Mário Bittencourt – 2017.2 27 “Operação que tem por objetivo a união de duas ou mais peças, assegurando entre elas uma perfeita continuidade metálica e mantendo, por conseqüência, suas propriedades.” 2. CONCEITO DE SOLDAGEM “Operação que tem por objetivo a união de duas ou mais peças, produzida por aquecimento (calor) 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 Mário Bittencourt – 2017.2 28 A soldagem pode ser realizada COM ou SEM adição de material ao que se quer unir; Esta operação pode ser realizada pela: - aplicação de calor até ser obtida a fusão dos materiais, - pela aplicação de pressão ou - pela aplicação de calor e pressão simultaneamente. 2. DEFINIÇÃO DE SOLDAGEM 2 - CONCEITO DE SOLDAGEM Mário Bittencourt – 2017.2 29 2 - CONCEITO DE SOLDAGEM 3 - DIFERENÇA ENTRE SOLDAGEM DE UNIÃO E DE REVESTIMENTO Na soldagem de união, o que se pretende é a união mais homogêneapossível entre duas peças a serem unidas. Com a soldagem de revestimento, pretende-se somar novas características às já existentes no material, tais como: dureza, resistência ao desgaste, resistência à corrosão. Mário Bittencourt – 2017.2 30 3.1 – Soldagem de União O metal de adição, quando necessário, deve ser semelhante ao das peças, garantindo, dessa forma, a continuidade das propriedades em todo o conjunto, tais como: dureza, resistência mecânica, etc. Com a soldagem de revestimento, pretende-se somar novas características às já existentes no material, tais como: dureza, resistência ao desgaste, resistência à corrosão. 3.2 – Soldagem de Revestimento Mário Bittencourt – 2017.2 31 3.2 – Soldagem de Revestimento O metal de adição deve possuir as propriedades desejadas e o revestimento pode ser efetuado de várias maneiras como, por exemplo, depositação de cordões, aspersão térmica, etc. 3.2 – Soldagem de Revestimento Mário Bittencourt – 2017.2 32 4 - TIPOS DE ENERGIA Para a soldagem ser realizada, torna-se necessário o fornecimento de uma determinada quantidade de energia. Com ela obter-se-á, conforme o processo utilizado, o aquecimento e/ou deformação, ou a fusão dos materiais a serem unidos. Três tipos de energia podem ser utilizadas para a soldagem: - Energia Mecânica - Energia Química - Energia Elétrica 4.1 - Fonte de Energia Mecânica Nos processos de soldagem que utilizam esse tipo de energia, a união ocorre no estado sólido, ou seja, solda- se a frio ou a quente, entretanto, nunca se atinge a temperatura de fusão do metal. A operação de soldagem baseia-se na aplicação de pressão capaz de deformar o material, “imprensando-o” contra outro. Mário Bittencourt – 2017.2 33 4.1 - Fonte de Energia Mecânica Essa deformação propicia um contato íntimo entre as superfícies dos materiais, ocorrendo, por conseqüência, a união. O aumento da temperatura facilita a deformação e esse acréscimo de temperatura pode ser obtido de várias formas. 4.1 - Fonte de Energia Mecânica Cilindro de Impulsão Freio Motor Mandril Rotativo Mandril Estacionário Região soldada Mário Bittencourt – 2017.2 34 4.1 - Fonte de Energia Mecânica 4.1 - Fonte de Energia Mecânica Mário Bittencourt – 2017.2 35 4.2 - Fonte de Energia Química Com esse tipo de fonte, o calor necessário à soldagem é obtido por meio de reações químicas entre gases ou sólidos e sempre ocorrerá a fusão dos metais. 4.2 - Fonte de Energia Elétrica Nos processos de soldagem que utilizam esse tipo de energia, a união ocorre pela fusão dos materiais e o calor necessário é gerado pela utilização de um fluxo de elétrons e seus efeitos como: - o arco elétrico, - a resistência elétrica ou - a radiação eletromagnética. Mário Bittencourt – 2017.2 36 4.2 - Fonte de Energia Elétrica Quatro métodos de soldagem utilizam energia elétrica para produzir calor: Soldagem por - Arco Elétrico - Resistência Elétrica - Feixe de Elétrons - Raio Laser 4.2 - Fonte de Energia Elétrica Soldagem Arco Elétrico Mário Bittencourt – 2017.2 37 4.2 - Fonte de Energia Elétrica Soldagem LASERSoldaPontoLaser.wmv Pressão a Frio Difusão Atrito Forjamento Ultra-Som Explosão MECÂNICA Gás Mistura Exotérmica Hidrogênio Atômico QUÍMICA LASER Radiação Eletromagnética Resistência Elétrica Pontos Costura Projeção Topo Centelhamento Percussão Alta Frequência Eletro Escória Resistência Elétrica Eletrodo Revestido MIG/MAG TIG Arco Submerso Arame Tubular Eletrodo de Carvão Eletrogas Arco Plasma Arco Elétrico ELÉTRICA FONTE DE ENERGIA Feixe Eletrônico Mário Bittencourt – 2017.2 38 Pressão a Frio Difusão Atrito Forjamento Ultra-Som Explosão MECÂNICA Gás Mistura Exotérmica Hidrogênio Atômico QUÍMICA LASER Radiação Eletromagnética Resistência Elétrica Pontos Costura Projeção Topo Centelhamento Percussão Alta Frequência Eletro Escória Resistência Elétrica Revestido MIG/MAG TIG Arame Tubular Eletrodo de Carvão Eletrogas Arco Plasma Arco Elétrico ELÉTRICA FONTE DE ENERGIA Feixe Eletrônico Arco Submerso Eletrodo Bibliografia SILVA, F. J. G., Tecnologia da soldadura, 1 ed., Porto, PRT, Editora Publindústria, 2014. WAINER, E.; BRANDI, S.; MELLO, F., Soldagem: processos e metalurgia, São Paulo, SP, Editora Blucher, 2013. SENAI-SP, Soldagem, 1 ed., São Paulo, SP, Editora SENAI-SP, 2013. MARQUES, P. V.; MODENESI, P. J.; BRACARENSE, A. Q., Soldagem fundamentos e tecnologia, 3 ed., Belo Horizonte, MG, Editora UFMG, 2009.
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