Metalurgia da Soldagem

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Metalurgia de Soldagem
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Corte a Oxigênio
O corte a oxigênio (Oxyfuel Gas Cutting, OFC) é um processo de corte térmico que utiliza um jato de oxigênio puro para oxidar o metal de base e remover a mistura, no estado líquido, de óxidos e do material base da região do corte. O processo é usado basicamente para ligas de ferro, principalmente aços carbono e aços de baixa liga, podendo ser usado, também, para ligas de titânio. O processo serve para aços de baixo carbono, para cortar chapas de até 300 mm de espessura.
(Corte em chapa de 2 mm)
O processo é iniciado apenas com as chamas que aquecem a região de início do corte até sua temperatura de ignição (em torno de 870 °C), quando então o jato de oxigênio é ligado tendo início a ação do corte .
Características do corte OFC:
Pode cortar aço mais rapidamente que os processos usuais de remoção mecânica de material.
Pode cortar com formatos e espessuras difíceis de serem trabalhadas
Equipamento de baixo custo
Equipamento manual pode ser portátil e de fácil uso
Direção de corte pode ser mudada rapidamente
Pode ser usado para abertura de chanfros para soldagem
Tolerância dimensional é pior que a de vários processos mecânicos
Processo limitado ao corte de aços
Gera fumaça e fagulhas quentes que podem representar problemas de saúde e segurança 
Corte a Plasma
O corte a plasma (Plasma Arc Cutting, PAC) é realizado com um jato de plasma de alta velocidade obtido de forma similar ao processo de soldagem a plasma. Um fluxo suplementar de gás (CO2, ar, nitrogênio, oxigênio, ou mesmo, de água) pode ser usado para resfriar e aumentar a constrição (restrição) do arco. Em sistemas de grande porte, o corte pode ser realizado sob uma pequena camada de água para reduzir seus efeitos ambientais (elevada geração de fumaça, radiação e ruídos).
O Processo pode cortar praticamente todos os metais e peças de pequena espessura de aço de baixo carbono, e podem ser cortadas mais rapidamente do que o OFC. O processo pode iniciar o corte imediatamente, não necessitando do pré aquecimento inicial até a temperatura de ignição como em outros processos.
Características:
Equipamento com custo elevado
Comum em instalações de grande porte para corte mecanizado ou automático
Alto nível de ruído, fumaça e radiação
Não necessita ser aquecido até a temperatura de ignição
Corte a Laser
O corte a laser (Laser Beam Cutting, LBC) é baseado na ação de um feixe de luz coerente concentrado sobre a peça. A elevada densidade de energia utilizada possibilita a fusão e vaporização do material na região sendo atingida pelo laser o que leva à remoção de material e à ação de corte. Muitos sistemas trabalham com um jato de gás auxiliar para facilitar a expulsão de material da região de corte. O gás pode ser inerte, para gerar uma superfície de corte limpa e suave, ou ser reativo para aumentar a velocidade do corte.
Características:
Capacidade de cortar qualquer metal e diversos materiais não metálicos independente de sua dureza
Espessura de corte e região afetada pelo calor do corte mais finas do que qualquer outro processo de corte térmico
Elevada velocidade de corte
Facilmente adaptável para sistemas controlados por computador
Equipamento de elevado custo (US$ 100.000 a US$ 1.000.000)
Corte de alta precisão
Processo de Aspersão Térmica
Aspersão térmica, “spray” térmico ou metalização (Thermal Spraying, THSP) é um processo no qual um material metálico ou não metálico é aquecido até sua fusão ou amolecimento, e então, acelerado na forma atomizada de encontro a um substrato para formar um revestimento sobre este. O material pode estar inicialmente em forma de pó, arame ou vareta. O aquecimento pode ser feito por uma chama, arco ou arco-plasma. Ao se chocarem com a superfície do substrato, as partículas se achatam, assumindo uma forma lenticular (lamelas), aderindo ao substrato e às partículas adjacentes e se resfriam formando o revestimento.
A aplicação de diversas camadas permite a formação de um revestimento de espessura desejada, em geral inferior a 1 mm.
A aspersão térmica é amplamente usada para a restauração da dimensão de peças desgastadas ou para modificar as características superficiais de um componente como melhor resistência a corrosão, melhor resistência ao desgaste mecânico e etc. Existem 4 variações principais do processo de aspersão térmica baseadas na forma de aquecimento e aceleração das partículas:
Aspersão por chama (Flame Spraying, FLSP)
Aspersão por plasma (Plasma Spraying, PSP)
Aspersão por arco (Arc Spraying, ASP)
Aspersão por detonação de chama (Detonation Flame Spraying)
Os três primeiros processos utilizam, respectivamente, uma chama oxi-combustível, um plasma não transferido e um arco entre dois arames do material. Na aspersão por detonação de chama, ocorrem pequenas detonações de uma mistura de oxigênio com acetileno, aquecendo e projetando as cargas do material contra o substrato.
Normas e Qualificação em Soldagem
No caso específico das operações de soldagem, a realização de soldas inadequadas durante a fabricação de certos tipos de estruturas ou equipamentos, tais como navios, pontes, oleodutos, componentes automotivos e vasos de pressão, pode resultar em sérios acidentes com perdas materiais e, eventualmente, humanas e danos ao meio ambiente. Para minimizar a chance destas ocorrências e garantir uma maior uniformidade, controle e rastreabilidade do processo, as operações de soldagem para diversas aplicações e diversos outros aspectos ligados à soldagem são regulados por diferentes códigos e especificações. Como exemplo de códigos e especificações importantes ligados à soldagem pode-se citar: 
ASME Boiler and Pressure Vessel Code (vasos de pressão), 
 API STD 1104, Standard for Welding Pipelines and Related Facilities (tubulações e dutos na área de petróleo), 
 AWS D1.1, Structural Welding Code - Steel (estruturas soldadas de aço carbono e de baixa liga), 
 AWS D1.2, Structural Welding Code - Aluminum 
 DNV, Rules for Design, Construction and Inspecion of Offshore Structures (estruturas marítimas de aço), 
 Especificações diferentes de associações como a International Organization for Standardization (ISO), American Welding Society (AWS), British Standard Society (BS), Deustches Institute fur Normung (DIN), Association Francaise de Normalisation (NF), Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), etc.
Estes códigos e especificações podem cobrir as mais diferentes etapas de soldagem incluindo, por exemplo, a especificação de material (metal de base e consumíveis), projeto e preparação da junta, fabricação de estruturas e equipamentos, qualificações de procedimento e de operador, procedimentos de inspeção e avaliação de descontinuidades. A Especificação de Procedimento de Soldagem (EPS) é um documento no qual os valores permitidos de diversas variáveis do processo estão registrados para serem adotados, pelo soldador ou operador de soldagem, durante a fabricação de uma dada junta soldada.
Na soldagem a arco, variáveis do procedimento que podem fazer parte de uma EPS incluem, por exemplo, a composição, classe e espessura do(s) metal(is) base, processo(s) de soldagem, tipos de consumíveis e suas características, projeto da junta, posição de soldagem, temperatura de pré-aquecimento e entre passes, corrente, tensão e velocidade de soldagem, aporte térmico, número aproximado de passes, técnica operatória e características do tratamento térmico após a soldagem (quando usado). Naturalmente, a forma exata de uma dada Especificação de Procedimento de Soldagem e as variáveis por ela consideradas dependem do processo de soldagem (ou brasagem) usado e da norma técnica que está sendo aplicada.
Os testes que serão realizados na qualificação de uma EPS, assim como o seu número, dimensões e posição no corpo de prova, dependem da aplicação, da norma considerada e de eventuais exigências de contrato (figura 2). Como testes, que podem ser requeridos, pode-se citar:
Ensaio de dobramento, 
 Ensaio de tração, 
 Ensaio de impacto (ou outro ensaio para determinação de tenacidade), 
 Ensaio de dureza, 
 Macrografia, 
Ensaios não destrutivos (por exemplo, radiografia)
Testes de corrosão. 
Segundo o código ASME, as variáveis que determinam a qualificação de um soldador são: 
 Processo de soldagem, 
Tipo de junta, 
 Posição de soldagem, 
 Tipo de eletrodo, 
 Espessura da junta, e 
 Situação da raiz.
Ensaios comumente usados na qualificação de soldador (ou operador) incluem, por exemplo, a inspeção visual da junta, ensaio de dobramento, macrografia, radiografia e ensaios práticos de fratura. Os resultados dos testes de qualificação são colocados em um documento chamado Registro de Teste de Qualificação de Soldador.
As qualificações de procedimento de soldagem e de soldador (ou operador) fazem parte do sistema de garantia da qualidade em soldagem. Este controle engloba diversas outras atividades apresentando uma maior ou menor complexidade em função de cada empresa, seus objetivos e clientes e do serviço particular. Em geral, três etapas podem ser consideradas: 
1. Controle antes da soldagem, que abrange, por exemplo, a análise do projeto, credenciamento de fornecedores ou controle da recepção de material (metal de base e consumíveis), qualificação de procedimento e de soldadores, calibração e manutenção de equipamentos de soldagem e auxiliares. 
2. Controle durante a soldagem, que inclui o controle dos materiais usados (ex.: controle da armazenagem e utilização de eletrodos básicos), da preparação, montagem e ponteamento das juntas e da execução da soldagem. 
3. Controle após soldagem, que pode ser realizado através de inspeções não destrutivas e de ensaios destrutivos de componentes selecionados por amostragem ou de corpos de prova soldados juntamente com a peça.