T13 Soldagem em fase sólida (1)

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PS: V1 28/06/18 T13
Nome: Nathália da Glória Silva
 Clarissa de Souza	
Tema: Soldagem em fase sólida
A soldagem em fase sólida é um tipo de processo de soldagem onde a união das peças não ocorre por fusão, mas sim sobre aplicação de energia mecânica para realizar a aproximação da estrutura dos materiais, visando gerar calor e atração atômica. Esse calor gerado pelos movimentos mecânicos facilita a deformação plástica do material e acelera a troca de posição dos átomos na região de interface de união, caracterizando o processo difusional. 
Esse processo também é conhecido como soldagem por pressão, sendo a pressão e a temperatura dois parâmetros interdependentes. Isso porque quanto maior a temperatura de soldagem, portanto que essa seja menor do que a temperatura de fusão do material base, menor é a pressão necessária para se obter a união desejada.
 Nesse trabalho vamos abordar os seguintes tipos de soldagem : 
Laminação
Forjamento
Fricção
Ultrassom
Explosão
Laminação
A laminação é um processo de soldagem que consiste na laminação conjunta das chapas, visando à produção de chapas bi metálica. Esse processo pode ser realizado a temperatura ambiente.
Forjamento
O Forge Welding (FOW) , também conhecido como soldagem por forjamento, é uma das técnicas pioneiras e mais simples usadas na união de metais. Esse processo consiste na aplicação de golpes na peça (forças de compressão) enquanto a mesma está sobre uma elevada temperatura. Isso porque o metal é mais maleável sobre essa condição, facilitando sua deformação. Nesse processo deve-se tomar o cuidado para não atingir a temperatura de fusão do metal, pois se isso acontecer o processo deixa de ser uma soldagem em fase sólida e passa a ser uma soldagem com fusão.
O processo pode ser classificado como forjamento em matriz aberta (livre) ou forjamento em matriz fechada. O primeiro geralmente é usado na fabricação de peças grandes e de formato sem complexidade, para componentes que necessitam de pouca quantidade, e para fazer a pré-formação de peças que irão passar por outro processo posteriormente, como eixos de navios, eixos de turbinas, ganchos, correntes, âncoras, alavancas, ferramentas agrícolas, entre outros; e consiste na conformação do material entre matrizes planas ( ou matrizes de formato simples) que não se tocam. Já o forjamento de matriz fechada, consiste na conformação sob alta pressão do material em duas metades de matrizes que contém o formato que se deseja conferir a peça. Uma diferença entre esses os dois é que no segundo as peças possuem tolerâncias dimensionais menores do que no primeiro. Na primeira imagem tem-se um exemplo de matriz aberta, enquanto a segunda imagem mostra um exemplo de matriz fechada.
Esse processo pode variar em relação a temperatura, forjamento a quente e forjamento a frio; ou em relação ao tipo de equipamento utilizado para forjar, uso de prensas ou de martelos. No forjamento a quente, além dos esforços mecânicos tem-se a exposição da superfície do ferramental a elevadas temperaturas ao longo da operação. Nesse caso, é necessário que o material da ferramenta tenha propriedades específicas para que amassamentos, desgaste a quente e trincas geradas por fadiga térmica e/ou mecânica sejam evitas, visando prolongar sua vida útil.
Quando se utiliza o martelo de forja ( queda) a deformação do material ocorre por meio de golpes contínuos em sua superfície. Esse equipamento produz deformação preferencialmente nas camadas superficiais. Já ao se utilizar a prensa, o material é submetido a uma pressão contínua e em baixa velocidade, alcançando suas camadas mais profundas. Comparando-se os equipamentos, o segundo produz uma peça com deformação mais regular do que o primeiro.
Em vias gerais qualquer material que seja conformável pode ser forjados, sendo os mais utilizados o ligas de alumínio, ligas de cobre , ligas de magnésio, ligas de níquel e suas superligas como Waspalloy e Astralloy, aços comuns e suas ligas, aços estruturais, aços para cementação e beneficiamento, aços inoxidáveis ferríticos e austeníticos e aços ferramentas. 
 	Uma das vantagens desse processo é a redução da perda de material da matéria prima , pois quase não ocorre produção de sucata. Em outros processos convencionais as perdas podem chegar a 74% do volume do material, enquanto que em peças forjadas essas perdas podem ser reduzidas em até 6%. Outra vantagem é que por ser um processo simples e que não exige equipamentos sofisticados, a produção é econômica. Além disso, permite uma boa precisão dimensional, boas propriedade mecânicas, microestrutura homogênea, peças livres de defeitos como a porosidade e com um fibramento favorável às propriedades mecânicas exigidas dependendo de cada componente. Após esse processo geralmente as peças passam pela usinagem, visando dar o acabamento final da peça.
Aplicações :
Antigamente o processo de forjamento era realizado por ferreiros na fabricação de espadas, utensílios de cozinha, ferragens, ferramentas manuais e armas afiadas. Após a Revolução Industrial, as peças forjadas são amplamente utilizadas em mecanismos e máquinas onde o componente requer alta resistência, incluindo a indústria automotiva, além de setores como cutelaria, instrumentos cirúrgicos e eletro ferragens.
 	
 
 	Faqueiro Rolo De Aço Forjado Eixo 
Peças forjadas em latão
 Peças forjadas da empresa Taurus que Coroa e pinhão D/Tras 5.29 forjado Toyota
utiliza a tecnologia Metal Injection Molding 
 
 
 	Flange forjado Bocal forjado
Peças para setor automotivo
Tesoura Goldman Fox Laser - Reta Forjada Bisturi operacional 
Fricção
O processo de soldagem por fricção (Friction Welding – FW) , também conhecida como soldagem por atrito, consiste na geração de calor por meio do atrito entre a ferramenta de soldagem e as peças. A solda ocorre coma associação da elevada temperatura com a aplicação de pressão. Na imagem a seguir , tem o princípio básico de funcionamento desse processo (a) a peça é colocada em rotação, (b) inicia-se a força de compressão, (c) início da formação da solda e (d) solda completa 
Há duas variações do processo em relação a geração de energia, por arraste contínuo ( fricção convencional - russa) e por inércia( soldagem por inércia - americana) . Em ambos os processos os materiais que serão soldados são fixados nas garras do equipamento. Enquanto no primeiro uma das peças é acelerada por meio de uma unidade motora, a peça que está parada é deslocada até tocar na peça que gira. O atrito resultante do contato das superfícies das peças gera o aquecimento das mesmas. Já na soldagem por fricção inercial uma das peças é acoplada ao volante rotacional acumulando energia cinética. Quando o volante atinge a velocidade de soldagem, o mesmo é desacoplado da unidade motora e a peça que está parada começa a ser deslocada até entrar em contato com a peça em rotação enquanto a pressão é aplicada a mesma. A tabela a seguir mostra a comparação entre esse dois processos em relação a seus parâmetros.
Uma vantagem desse processo é sua flexibilidade em relação a gama de materiais que podem ser soldados. Isso porque é possível soldar materiais de difícil solubilidade por fusão (aços de médio e alto teor de carbono) e materiais incompatíveis como aço e alumínio, aço e cobre , alumínio e magnésio, entre outros. Além disso, as junções possuem alta resistência mecânica o que permite ser aplicado estruturalmente; não gera fumo ou vaporestóxicos; geralmente despensa o tratamento técnico após a soldagem, já que nesse processo a microestrutura do material é preservada, não gera distorções na junta soldada, sendo as mesmas de excelente qualidade e o equipamento é automático, dispensando a necessidade de mão de obra altamente qualificada. 
É importante ressaltar que os materiais a serem soldados devem apresentar boa capacidade de forjamento a quente e baixa capacidade de lubrificação. Além disso, como esse processo é baseado no atrito, materiais que tem baixo coeficiente de atrito não podem ser soldados por fricção, como ferro fundido e bronze.
Aplicações:
Indústria aeronáutica: Nas aeronaves o processo de soldagem por fricção é uma alternativa ao processo de rebitagem, pois possibilita a redução do peso das estruturas e maior produtividade.
	Indústria automobilística: principalmente juntas em alumínio 
	Uma nova versão desse processo é capaz de otimizar o tempo e reduzir os custos com a fabricação de peças mais fortes e leves.Na produção da porta de um carro, por exemplo, pode-se obter uma estrutura 62% mais leve e 25% mais barata. Essa nova técnica é utilizada para unir chapas de alumínio de espessuras diferentes, permitindo a produção de autopeças mais leves e mantendo a força necessária. Esse processo ,desenvolvido pela Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), é dez vezes mais rápido do que as atuais técnicas de soldagem por fricção, alcançando uma velocidade de produção que atende aos requisitos de alto volume da montagem de veículos 
https://estudogeral.sib.uc.pt/handle/10316/20569	
http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0104-92242011000400010&script=sci_arttext&tlng=es
Ultrassom 
O processo de soldagem por ultrassom ( Ultrasonic Welding – USW), consiste na união das peças por meio da aplicação localizada de vibrações mecânicas na faixa ultrassônica concomitante com a pressão que é feita sob a mesma. 
Nesse processo, utiliza-se um gerador de energia elétrica que alimenta os transdutores piezelétricos. Esses transformadores são responsáveis por transformar a energia elétrica em vibrações que são transferidos para a peça pelo senotrodo. Essas vibrações e a pressão são aplicadas concomitantemente à peça, gerando uma deformação elastoplástica. A soldagem ocorre quando as rugosidades são eliminadas pelas tensões de corte, permitindo que as superfícies se toquem completamente. A imagem a seguir mostra o esquema do processo:
Esse processo permite a solda de metais, de materiais termoplásticos amorfor ou semicristalinos , materiais não terrosos, vidros, cerâmicos . Além disso,solda materiais similares e não similares, como alumínio-cobre, níquel-berílio, soldagem de latão estanho com lâminas de cobre e com espessuras entre 0,1mm e 0,2mm nos transformadores.. 
Aplicações:
- Soldagem de juntas sobrepostas de materiais dúcteis de pequenas espessuras.;
- Soldagem de contatos de semicondutores que são resistentes a temperatura, como fios de alumínio, fios de ouro com silício;
- Soldagem de contatos em ligações entre semicondutores e transistores e conexões elétricas; 
- Indústria automobilística ( laterais de porta, solda de grade) 
- Indústria de autopeças (painéis, para-choques);
-União de componentes telefônicos, de microcomputadores e costura de produtos sintéticos
- Setor de informática; 
- Confecção / têxteis , como lingeries, máscaras e sapatilhas hospitalares;
- Fabricação de brinquedos;
- Fabricação de embalagens; 
 Setor Informática
 Confecção / texteis
 Fabricação de brinquedos
 Fabricação de embalagens
Indústria automobilística / Indústria de autopeças
 
Explosão
O processo de soldagem pro explosão ( Explosive Welding – EXW)
Algumas vantagens desse processo é que os metais que são soldados mantêm suas propriedades individuais, é um processo rápido (pode durar na faixa de 6s-10s), pode ser utilizado em superfícies de grandes dimensões, geração de pequena camada de intermetálicos, a limpeza das superfícies não é necessária , a menos da carepa em chapas de aço laminadas a quente).
Em contrapartida, algumas desvantagens desse processo são a necessidade de ser ter um ambiente adequado e suficientemente distante de grandes centros por ser um processo que utiliza explosivos, a dificuldade do transporte, compra, uso e armazenamento do explosivo por ser um produto considerado perigoso, na soldagem de materiais de aço carbono e baixa
é necessário que após o processo seja realizado um alívio de tensões, pois os mesmos sofrem endurecimento.
Aplicações:
Esse processo é utilizado na soldagem de chapas de grandes dimensões, no revestimento de chapas de até 6 metros de comprimento, chapas cladeadas para a indústria (naval ,química, alimentícia, petroquímica, papel e celulose) , em reatores nucleares, na soldagem de pequenos componentes eletrônicos, na fabricação de materiais compósitos e na soldagem de tubos em espelho para trocadores de calor e caldeiras.. 
Sua principal aplicação é no revestimento de superfícies grandes para realizar a soldagem entre chapas de aço inoxidável e chapas de aço carbono e de baixa liga, cobre e alumínio; níquel, alumínio, titânio e tântalo com aço.
Referências:
http://esperancaforjados.com.br/automotivo.php
 http://www.vedax.ind.br/flange-em-aco-inox.php
http://pt.sushaforgedwheels.com/forged-wheels/2-piece-forged-wheels/
http://mmborges.com/processos/Conformacao/cont_html/Forjamento.htm
https://sistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/5840793/LOM3004/Aula4CM.pdf
https://portuguese.alibaba.com/product-detail/scalpers-bergmann-dieffenbach-operating- knives-scalpel-forged-eye-instruments-ear-ent-set-surgical-instruments-dental-supplies-143725695.html
http://mmborges.com/processos/Uniao/uniao%20termica%20-%20soldagem.htm
http://www.bibliotecadigital.ufmg.br/dspace/bitstream/handle/1843/BUOS-ASFG3Q/disserta__o__soldagem_por_fric__o_convencional_entre_a_liga_de_alum_nio__6351_t6_e_o_a_o_sae_1020.pdf?sequence=1
http://mtc-m16d.sid.inpe.br/col/sid.inpe.br/mtc-m19@80/2010/03.05.23.42/doc/publicacao.pdf
http://www.hpconsultoria.com.br/nova-solda-vai-aumentar-conteudo-de-aluminio-nos-carros/
http://www.infosolda.com.br/biblioteca-digital/livros-senai/processos/197-soldagem-por-ultra-som.html
http://www.klmsoldas.com.br/
http://www.infosolda.com.br/biblioteca-digital/livros-senai/processos/195-soldagem-por-explosao.html
http://www.ebah.com.br/content/ABAAABXPcAG/processo-soldagem-por-explosao