Soldagem de peças zincadas

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Soldagem de peças zincadas
problemas e soluções
Antonio Jovencio Junior 14210814
Roberto de Lima 14210663
Saulo Rossi dos Santos 14110229
 
O Zinco
É um metal de coloração branca azulada
O ar seco não o ataca, porém, na presença de umidade, forma uma capa superficial de óxido ou carbonato básico que isola o metal e o protege da corrosão.
O metal apresenta uma grande resistência à deformação plástica a frio que diminui com o aquecimento, obrigando a laminá-lo acima dos 100 °C.
A principal utilização do zinco é:
Ligas de alumínio, cobre e bronze
Revestimentos
Fundidos e laminados
O Zinco
Ponto de fusão – 420 ºC.
Ponto de ebulição – 907°C.
Na sua queima surge uma chama vermelha e libera uma fumaça de branca do óxido formado.
Reduzido a pó, constitui material explosivo e pode explodir em chamas caso armazenado em locais úmidos.
Atualmente os minérios são transformados em óxido de zinco, este é reduzido com carvão e o zinco obtido é destilado para purificação. 
Zinco Laminado
O zinco laminado pode ser produzido com chapa, tira, arame ou vareta
Forno de Indução Máquina Hazelett Laminação
Aplicação
Telhas
Paredes e placas 
Calhas
Fita de vedação
Soldabilidade de zinco laminado
O zinco laminado é melhor soldado em condições controladas.
Controlar a entrada de calor para evitar recristalização.
Chapas menores que 1 mm são flangeadas e lapidadas e soldando sem metal de adição
Preparação da superfície a ser soldada
As juntas devem ser limpas e raspadas mecanicamente
Esmerilhamento
Usinagem e polimento
Soldabilidade de zinco laminado
Soldagem á arco – problemas e soluções
Processo de soldagem – GTAW
Produz uma penetração uniforme.
Facilidade em controlar a entrada de calor.
Menores tensões com o Argônio.
Pulsação de corrente de alta frequência ajuda na estabilidade.
Após a soldagem verificar se há contaminação do vapor de zinco no eletrodo de tungstênio ( Alto fluxo de gás).
Não é utilizado o processo GMAW.
Soldabilidade de zinco laminado
Soldagem Oxicombustível
Utiliza-se um tipo pequeno de ponta da tocha.
Vareta com maior diâmetro diminui tendência de sobreaquecimento.
A solda deve ser realizada em ângulos.
Técnicas de empurrar e puxar são utilizadas
Soldabilidade de zinco laminado
Soldagem por resistência
Utiliza-se soldagem por pontos e por costura.
A pressão do eletrodo e a corrente são elevadas.
Não são recomendados eletrodos de liga de cobre.
Zinco Fundido
As ligas fundidas de zinco tem em sua composição Alumínio e Cobre.
São produzidas por fundição sob pressão.
Devido a excelente fluidez, a tolerância de acabamento é mínima não precisando de retrabalho.
Aplicações
Peças automotivas
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Soldabilidade de zinco fundido
Soldagem á arco – problemas e soluções
As mesmas precauções devem ser tomadas nesta soldagem.
Controlar a contaminação do eletrodo.
Controlar o superaquecimento da peça.
Fixar e alinhar a junta cuidadosamente.
O fluxo de gás deve ser aumentado se houver película de zinco.
Soldabilidade de zinco fundido
Soldabilidade de zinco fundido
Soldagem Oxicombustível
Utilizado para soldar carcaças fundidas de liga de zinco tão fina quanto 0.8 mm.
Realizar a limpeza na superfície da peça.
Deve ter um pré-aquecimento de 120°C.
Um metal de adição da composição da liga AC-43A (3% Cu, 4% Al) é frequentemente utilizado porque tem um ponto de fusão baixo; No entanto, a liga ZA-8 (1% Cu, 8,5% AI) oferece uma articulação com maior resistência.
Utiliza-se uma vareta de adição ou pá pequena para quebrar e raspar o óxido superficial.
Soldabilidade de zinco fundido
Soldagem por resistência
Remover a película de alta resistência.
São necessários ​​os eletrodos de cobre reforçados com óxido de alumínio da Liga CDA 15760.
Para espessuras menores, a corrente de solda indicada deve ser reduzida em 10%.
Motivo de aplicação
O zinco é resistente a corrosão.
Expectativa de durabilidade mais de 100 anos.
Corrosão menor que 1 mícron por ano, mesmo com matéria orgânica em decomposição.
Função do revestimento de zinco é se sacrificar em prol do metal base
Corrosão 
É um fenômeno natural, definida como a “deterioração de um material, usualmente um metal, resultante de reações químicas ou eletroquímicas com seu ambiente.
Processo corrosivo
Principais formas de corrosão
A corrosão se apresenta de muitas formas distintas. Do mesmo modo, são várias as tentativas de classificação. As mais comuns são as seguintes:
 Natureza do agente corrosivo. 
Mecanismo de corrosão. 
 Aparência do metal corroído. 
Principais formas de corrosão
Principais formas de corrosão
A corrosão metálica pode ocorrer em diferentes formas.
Principais formas de corrosão
Corrosão uniforme (e corrosão atmosférica)
A corrosão uniforme é a forma mais comum e a que traz mais custos à sociedade. 
A corrosão atmosférica é a mais importante forma de corrosão uniforme. 
Galvanização ou Zincagem 
É o processo de aplicação de uma camada protetora de zinco ou ligas de zinco a uma superfície de aço ou ferro de modo a evitar a corrosão destes. 
Principais processos de galvanização 
Eletrogalvanização ou Galvanização Eletrolítica 
Galvanização por imersão a quente
Principais processos de galvanização 
Galvanização por imersão a quente
Chamada também de galvanização a fogo, é um processo de aplicação de revestimentos de zinco em componentes de aço ou ferro fundido pela imersão do componente em um banho de zinco fundido. 
Processos unitários existentes em uma linha de galvanização a quente
Ilustração das camadas de Zn/Fe formadas.
Espessura do revestimento
A espessura do revestimento é influenciada por vários fatores, incluindo a dimensão e a espessura do componente e o preparo de superfície empregado anteriormente. Espessuras maiores podem ser obtidas por dois métodos distintos, descritos a seguir.
Rugosidade superficial do componente
Galvanização de aços reativos
Espessura do revestimento
Rugosidade superficial do componente
Esse é o meio mais comum para a obtenção de revestimentos mais espessos. O jateamento abrasivo, padrão comercial (Sa 2), com partículas angulares de aço (tamanho G24), cria uma rugosidade superficial que aumenta a área do aço em contato com o zinco líquido. 
Espessura do revestimento
Galvanização de aços reativos
Uma camada galvanizada mais espessa será obtida se o componente a ser galvanizado for produzido em um aço reativo. Os constituintes do aço que têm maior influência na reação ferro/zinco são o silício, que é frequentemente adicionado ao aço como desoxidante durante sua produção, e o fósforo. 
Como o zinco protege contra a corrosão?
Quando expostos ao ar e à água, o ferro e o aço oxidam. Então, a camada de zinco fornecerá a proteção.
As principais vantagens da galvanização a quente: 
Custo inicial competitivo;
Pequena manutenção/custo menor em longo prazo;
Vida longa;
Preparo superficial;
Aderência;
Contaminação ambiental;
As principais vantagens da galvanização a quente: 
Velocidade na aplicação do revestimento;
Proteção uniforme;
Proteção de sacrifício em áreas danificadas.
Principais limitações da galvanização a quente: 
A galvanização por imersão a quente não pode ser feita no canteiro de obras;
A coloração do zinco somente pode ser alterada através da pintura;
As dimensões dos componentes ou estrutura a galvanizar são limitadas pelas dimensões da cuba de zinco líquido;
Principais limitações da galvanização a quente: 
A alta temperatura do banho pode causar distorções em certos componentes;
A soldagem decomponentes de aço galvanizados por imersão a quente pode demandar procedimentos diferentes daqueles demandados pelos aços não revestidos.
Outros tipos de deposição de revestimento
Deposição Física de Vapor (PVD)
Deposição por Vapor Químico (CVD)
Aplicações
Solda por Resistência Elétrica
RSW – Resistance Spot Welding.
Inventada em 1877 por Elihu Thomson. 
Consiste em pressão, tempo e corrente.
 A fusão é dada por efeito Joule
Solda por Resistência Elétrica
Intensidade de corrente
Tempo de soldagem
Pressão entre os eletrodos
Impulsos
Pré e pós pressão
Pré e pós aquecimento 
Parâmetros de soldagem
RSW em peças zincadas
Problemas
Desgaste prematuro dos eletrodos
Formação de ligas de Cu-Zn nos eletrodos 
Instabilidade no processo 
Geração de fumos de óxidos de zinco
Estudo de caso 
Qualidade nos pontos de solda em chapas galvanizadas.
Teve como objetivo analisar os parâmetros controláveis de soldagem.
Propor um modo alternativo de monitoramento da qualidade dos pontos de solda de forma não destrutiva, em tempo real e de baixo custo de implementação, com base na leitura do deslocamento do eletrodo. 
Estudo de caso 
Adaptar o processo de soldagem RSW para a implementação de um sistema de detecção de deslocamento. 
 Princípio de monitoramento da qualidade com base no deslocamento do eletrodo.
Estudo de caso 
Teste de deslocamento do eletrodo
Estudo de caso 
Regiões de deslocamento típicas em aços galvanizados. 
Fonte: Geden (1986).
Estudo de caso 
Gráfico da curva de deslocamento
Estudo de caso 
Conclusões
O pré aquecimento gera um efeito positivo nas chapas galvanizadas, melhorando as características de qualidade. 
Valores mais elevados de corrente e tempos de ciclo reduzidos proporcionaram resultados mais satisfatórios, garantindo o tipo de rompimento desejado, maiores níveis de força e menores níveis de indentação. 
Estudo de caso 
Conclusões
Pode-se verificar que a qualidade dos pontos de solda estão relacionados com os parâmetros do deslocamento do eletrodo durante a soldagem.
Uma oscilação na expansão térmica causada pela queima do revestimento nas chapas galvanizadas foi verificada nas curvas de deslocamento. Esta ocorre antes da fusão do metal e pode ser utilizada como parâmetro de controle de qualidade 
Estudo de caso 02
Laser Spot Weld
Processo de união de chapas que não permite acesso dos dois lados da chapa.
Para reduzir massa de carrocerias de automóveis. 
Não forma ligas de Cu-Zn no eletrodo.
Dependendo da regulagem dos parâmetros, os pontos de solda ficam furados, devido aos vapores de zinco saírem pela lentilha de solda. 
Estudo de caso 02
Laser Spot Weld
A folga entre as chapas é um fator importante para esse tipo de soldagem.
 O tempo de corrente é variável essencial para a qualidade do ponto.
Estudo de caso 03
Mig Brazing
Processo de solda ao arco elétrico (MIG), usando um metal de adição a base de cobre, não ocorrendo a fusão do metal de base.
Solda aços comuns, galvanizados e aluminizados.
Ocorre somente a fusão do metal de adição que por difusão se ligará ao metal de base
Como gás de proteção usa – se Argônio, hélio ou mistura destes. 
Estudo de caso 03
Mig Brazing
Ligas como SG-CuSi3 e SG-CuAl8 são frequentemente usadas.
Não necessita do uso de fluxos de brazagem.
Pode – se soldar com velocidades de até 
 300cm/min com um arco curto e estável.
Estudo de caso 04
Aspersão Térmica
 Aspersão térmica consiste em pequenas partículas usadas como revestimento.
Pode ser metálicos ou não metálico, e depositadas sobre uma superfície previamente preparada, na condição fundida ou semifundida.
 O calor necessário para a operação é gerado numa pistola de metalização e pode vir da queima de um gás combustível através do processo por chama a gás (flame spray) ou por um arco elétrico (arc spray).
Estudo de caso 04
Aspersão Térmica
 
Estudo de caso 04
Tipos de Aspersão Térmica
Estudo de caso 04
Aspersão Térmica a frio
 As ligas para Aspersão Térmica são fornecidas em pó ou arame.
As ligas a frio (pó ou arame) atingem no processo de aplicação no máximo 250°C.
São utilizadas para revestir e recuperar peças que não podem ser aquecidas, como eixos, cilindros e chapas finas.
A ligação se faz de forma mecânica, sem união metalúrgica.
Estudo de caso 04
Aspersão Térmica Flame Spray
 As ligas a quente (pó) atingem temperaturas de 860 a 1100°C
A ligação do pó fundido com a peça se faz por difusão
Pode ser usado pó ou arame.
Estudo de caso 04
Aspersão Térmica Arc Spray
 O arco elétrico é obtido no bico de uma pistola onde chegam dois arames do material de deposição.
O arco elétrico é aberto e ar comprimido faz o metal fundido ser pulverizado contra a peça a ser revestida. 
É um processo a frio
que faz com que a peça 
não sobreaqueça.
Estudo de caso 04
Aspersão Térmica PTA
Plasma Transferred Arc
O arco plasma é comprimido e passa através de um orifício.
Isso aumenta consideravelmente a densidade, a energia e a temperatura do arco elétrico.
A liga em pó a ser aplicada é conduzida até a coluna do arco plasma, onde é fundida e projetada sob a proteção de um gás inerte.
Estudo de caso 04
Aspersão Térmica HVOF
 High Velocity Oxi Fuel
Produz revestimentos metálicos de alta densidade acrescidos de Carbonetos de Tungstênio.
Garante revestimentos espessos.
Estudo de caso 04
Aspersão Térmica
Estudo de caso 04
Aplicações em peças zincadas
Conforme ABNT 6323/1990, que trata de Galvanização por imersão a quente.
É usada para reparar áreas onde a galvanização não pode revestir, partes que tiveram que sofrer cortes ou qualquer ação que desbaste e principalmente nas áreas de emendas com solda.
Segurança
O vapor de zinco se mistura com o oxigênio formando ZnO.
O ZnO é inalado, absorvido e eliminado no corpo humano, sem efeitos crônicos.
Exposição a curto prazo em concentrações excessivas pode causar febres como os outros fumos de soldagem.
Segurança
Alguns revestimentos têm chumbo em sua composição, este chumbo inalado gera agravos à saúde.
 Devem ser usados máscaras, extratores de fumos, etc. 
Dúvidas ?