Soldagem por Fusão: Processo de Eletrodo Revestido

Prévia do material em texto

RELATÓRIO SOLDAGEM 
ARIELA SABRINA BARCARO / UNOESC JOAÇABA 
 
1 INTRODUÇÃO 
Nos últimos anos a soldagem vem sendo empregada largamente na indústria, 
com o desenvolvimento dos processos e da tecnologia avançada. A solda pode ser 
definida como uma união de peças metálicas, cujas superfícies se tornaram plásticas, por 
ação de calor ou de pressão, ou mesmo de ambos. Poderá ou não ser empregado metal de 
adição para se executar efetivamente a união. 
Com o desenvolvimento tecnológico da soldagem mais soluções são 
apresentadas, e assim, cooperando para que em uma mesma atividade existam outros 
processos. Ao invés de um processo excluir o outro, todos continuam sendo utilizados, 
direcionando a melhor aplicabilidade de cada operação, e dependendo das necessidades 
ou dificuldades específicas. Hoje, são utilizados na indústria: eletrodo revestido, 
MIG/MAG e TIG. 
Porém para definir qual processo você deve utilizar, é importante conhecer quais 
as características de cada um, para encontrar vantagens e desvantagens entre eles. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
A história da soldagem mostra que desde as mais remotas épocas, muitos 
artefatos já eram confeccionados utilizando recursos de brasagem, tendo sido descobertos 
alguns com mais de 4000 anos; a soldagem por forjamento também tem sido utilizada há 
mais de 3000 anos. A técnica da moderna soldagem começou a ser moldada a partir da 
descoberta do arco elétrico, bem como também a sintetização do gás Acetileno no século 
passado, o que permitiu que se iniciassem alguns processos de fabricação de peças, 
utilizando estes novos recursos. 
Um grande número de diferentes processos utilizados na fabricação e 
recuperação de peças e estruturas é abrangido pelo termo soldagem. A soldagem é 
considerada como um método de união de peças, porém muitos processos de soldagem 
ou variações destes são usados para a deposição de material de adição sobre a superfície 
a ser recuperada ou unida. 
Os processos de soldagem se dividem em dois grupos: soldagem por fusão ou 
soldagem por deformação. 
2.1 SOLDAGEM POR FUSÃO 
A soldagem por fusão consiste na aplicação localizada de calor na região de 
união até a sua fusão e a do metal de adição, destruindo as superfícies de contato e 
produzindo a união pela solidificação do metal fundido. 
Como podemos observar a soldagem por fusão se divide em: 
 
2.2.1 PROCESSOS DE SOLDAGEM POR FUSÃO 
2.2.1.1 SOLDAGEM POR ELETRODO REVESTIDO 
O processo de soldagem por arco elétrico com um eletrodo revestido, consiste 
basicamente na abertura e manutenção de um arco elétrico entre o eletrodo e a peça a ser 
soldada. 
O eletrodo é formado por um núcleo metálico (alma), revestido por uma camada 
de minerais (argila, fluoretos, carbonatos) e outros materiais (celulose, ferro e etc) com 
diametros em torno de 2mm a 8mm. O arco funde simultaneamente o eletrodo e a peça. 
A alma do eletrodo conduz a corrente elétrica e serve como material de adição. O 
revestimentos gera escória formada pela queima de alguns componentes do revestimento 
e gases que protegem da atmosfera a região sendo soldada e estabilizam o arco. 
 
Figura 1- Ilustração eletrodo revestido 
A intensidade de corrente necessária para a fusão do eletrodo varia conforme 
uma série de fatores. Correntes que ultrapassam as faixas recomendadas pelo fabricante 
podem danificar o revestimento e ocasionara perda de resistência mecânica da junta, além 
de permitir a formação de respingos; no entanto, eletrodos com revestimentos espessos 
sem substâncias orgânicas podem suportar valores maiores de corrente. O melhor modo 
de saber qual a corrente adequada a um dado eletrodo é consultar as instruções do 
fabricante. 
O equipamento para solda com eletrodo revestido consiste em: uma fonte de 
energia (máquina de solda), porta eletrodo, cabos, e equipamentos de segurança como 
máscara, luvas e avental. Para iniciar a solda, a parte não revestida do eletrodo é fixada 
no porta eletrodo e o arco inicia-se quando se toca ligeiramente o eletrodo sob a peça a 
ser soldada, na sequencia o soldador segue manualmente a linha da junta de solda. 
 
Figura 2- Soldagem por eletrodo revestido 
 
O calor produzido pelo arco elétrico é suficiente para fundir o metal de base, a 
alma do eletrodo e o revestimento. Quando as gotas de metal fundido são transferidas 
através do arco para a poça de fusão, são protegidas da atmosfera pelos gases produzidos 
durante a decomposição do revestimento. A escória líquida flutua em direção à superfície 
da poça de fusão, onde protege o metal de solda da atmosfera durante a solidificação. 
As vantagens de se fazer uma junta soldada com eletrodo são: 
 Processo de soldagem de baixo investimento; 
 Não há necessidade de suprimentos de gases; 
 Flexibilidade de aplicação; 
 Equipamentos podem ser usados também em outros processos. 
 
SELEÇÃO DE ELETRODOS REVESTIDOS PARA AÇOS CARBONO 
Muitos fatores devem ser considerados quando se seleciona o eletrodo adequado 
para uma determinada aplicação. Alguns itens a serem considerados são: 
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. No entanto, a composição 
química do metal de base também é importante. Soldas realizadas em aços de usinagem 
fácil que tenham um teor relativamente alto de enxofre serão porosas a menos que sejam 
feitas com um eletrodo de baixo hidrogênio como o E7018. Algumas vezes são 
encontrados aços fora de faixa ou aços carbono de composição química duvidosa. Nesses 
casos a melhor escolha seria um eletrodo revestido de baixo hidrogênio. 
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. 
Correntes de soldagem mais altas e, portanto, maiores taxas de deposição são possíveis 
durante a soldagem nas posições plana ou horizontal. Sempre que possível, a peça deve 
ser posicionada levando-se em consideração a facilidade de soldagem a maior velocidade 
de soldagem. 
Equipamento disponível: a escolha do eletrodo dependerá dos equipamentos CA 
ou CC disponíveis. Se ambos os equipamentos estiverem disponíveis, considere os 
seguintes fatos gerais: - para uma penetração mais profunda empregue CC+ - para uma 
penetração menos profunda e maior taxa de deposição empregue CC- - para ficar livre de 
sopro magnético aplique CA 
 Espessura da chapa: durante a soldagem de chapas finas devem ser empregados 
eletrodos de baixa penetração. Chapas mais espessas podem necessitar de um eletrodo 
com penetração profunda. Muitas chapas grossas podem necessitar de eletrodos de 
penetração profunda para o passe de raiz, e de um eletrodo de mais alta taxa de deposição 
para os passes subsequentes. 
Montagem: alguns eletrodos são mais adequados que outros no fechamento de 
aberturas das peças a serem soldadas. Alguns fabricantes de eletrodos produzem 
consumíveis especialmente formulados para montagens deficientes. 
 Custos da soldagem: os principais fatores que afetam os custos da soldagem são 
a mão de obra e indiretos, a taxa de deposição, a eficiência de deposição e o custo dos 
eletrodos. 
 
2.2 SOLDAGEM MIG/MAG 
Na soldagem ao arco elétrico com gás de proteção (GMAW - Gas Metal Arc 
Welding), também conhecida como soldagem MIG/MAG (MIG/Metal Inert Gas e 
MAG/Metal Active Gas), um arco elétrico é estabelecido entre a peça e um consumível 
na forma de arame. O arco funde continuamente o arame à medida que este é alimentado 
à poça de fusão. O metal de solda é protegido da atmosfera pelo fluxo de um gás (ou 
mistura de gases) inerte ou ativo. 
 
Figura 3 - Soldagem MIG/MAG 
 
Quando o arame consumível entra em contatocom o metal base, temos o 
fechamento do circuito e a circulação de corrente elétrica entre o polo positivo e o polo 
negativo, os metais são aquecidos até a temperatura de fusão e o resultado é a chamada 
"poça de fusão" que efetua a junção dos metais ali presentes. Parte desta poça de fusão é 
composta pelo arame consumível ou metal de adição, e parte é composta pelo resultado 
da fusão entre o arame e o metal de base, o que é chamado de diluição. Após o 
resfriamento desta poça de fusão temos a união entre estes metais. 
O processo de soldagem funciona com corrente contínua (CC). Essa 
configuração é conhecida como polaridade reversa. São comumente empregadas 
correntes de soldagem de 50A até mais que 600A e tensões de soldagem de 15V até 32 
V. Um arco elétrico autocorrigido e estável é obtido com o uso de uma fonte de tensão 
constante e com um alimentador de arame de velocidade constante. Essa tensão determina 
o comprimento do arco. Quando ocorre uma variação brusca da velocidade de 
alimentação do arame, ou uma mudança momentânea da tensão do arco, a fonte aumenta 
ou diminui abruptamente a corrente (e, portanto, a taxa de fusão do arame) dependendo 
da mudança no comprimento do arco. 
A seleção do gás correto para sua aplicação, é crítico para a qualidade final da 
solda. O critério de escolha usado, inclui as seguintes características, mas não está 
restrito a elas: 
 Tipo de metal base a ser soldado 
 Alguma característica especial do material depositado após a soldagem 
 Espessura do material a ser soldado e o design da solda 
 Modo de transferência do material 
 Posição de soldagem 
 Tipo de penetração necessária para a solda 
 Aparência final da solda 
 Custo 
Para a soldagem de aços em geral, precisamos de um gás de característica inerte, 
pois precisamos proteger a poça de solda, para que enquanto o material estiver sendo 
depositado, ele não reaja com nada à sua volta. A opção tradicional neste caso é o gás 
chamado de mistura, que se compõe normalmente de 75% de CO2 e 25% de argônio. Em 
situações específicas, pode se utilizar este gás em proporções diferentes. O gás é 
comercializado por metro cúbico (m3) em cilindros de alta pressão, normalmente com 
capacidade para 3, 7 ou 10 m3. 
Já para o processo MAG é necessário um gás ativo, que reage na poça de solda 
durante a soldagem, e o gás utilizado é o CO2 principalmente por questões de custo. Este 
gás é vendido por kg em cilindros de alta pressão, sendo que o tamanho padrão para a 
indústria são cilindros com capacidade de 25 kg. 
O processo de soldagem MIG/MAG proporciona muitas vantagens na soldagem 
manual e automática dos metais para aplicações de alta e baixa produção. De um modeo 
geral pode-se dizer que suas principais vantagens são: 
 Alta taxa de deposição e alto fator de trabalho do soldador; 
 Grande versatilidade, quanto ao tipo de material e espessuras aplicáveis, 
Não existência de fluxos de soldagem e, consequentemente, ausência de 
operações de remoção de escória e exigência de menor habilidade do soldador, 
quando comparada à soldagem com eletrodos revestidos. 
 altas velocidades de soldagem; menos distorção das peças; 
 largas aberturas preenchidas ou amanteigadas facilmente, tornando certos tipos de 
soldagem de reparo mais eficientes; 
 Não há perda de ponto como no eletrodo revestido. 
 
 
2.3 SOLDAGEM TIG 
O processo de soldagem TIG ou Gas Tungsten Arc Welding (GTAW), como é 
mais conhecido atualmente, é um processo de soldagem a arco elétrico que utiliza um 
arco entre um eletrodo não consumível de tungstênio e a poça de soldagem. Conforme 
pode-se notar pela figura abaixo, a poça de soldagem, o eletrodo e parte do cordão são 
protegidos através do gás de proteção que é soprado pelo bocal da tocha. 
 
Figura 4 - Ilustração soldagem TIG 
 
No processo, pode-se utilizar adição ou não (solda autógena), e seu grande 
desenvolvimento deveu-se à necessidade de disponibilidade de processos eficientes de 
soldagem para materiais difíceis, como o alumínio e magnésio, notadamente na indústria 
da aviação no começo da Segunda grande guerra mundial. Assim, com o seu 
aperfeiçoamento, surgiu um processo de alta qualidade e relativo baixo custo. 
A fonte de soldagem fornece corrente (amperagem) constante podendo ser 
contínua ou alternada. Com corrente contínua deve-se utilizar a polaridade direta, isto é, 
o eletrodo conectado no polo negativo e a peça no polo positivo. O valor e tipo da corrente 
dependem da espessura e tipo de metal base a ser soldado. Na fonte, além do controle do 
valor da corrente de soldagem, temos o pré fluxo de gás que determina o intervalo de 
tempo entre o início da vazão e a ignição do arco elétrico (protegendo o eletrodo na 
abertura do arco elétrico ), o pós fluxo que determina o intervalo de tempo entre a extinção 
do arco e o fim da vazão de gás (protegendo a poça de fusão e o eletrodo, ainda quentes, 
da oxidação no final da operação de soldagem) e a intensidade da corrente de alta 
frequência (utilizada para ignitar o arco elétrico e estabilizar o arco com corrente 
alternada). 
 Os equipamentos utilizados para a soldagem TIG são: 
 Fonte de energia elétrica; 
 Tocha de soldagem; 
 Fonte de gás protetor; 
 Dispositivo para abertura de arco; 
 Cabos e mangueiras. 
No processo GTAW os eletrodos não são consumíveis e tem o papel de servir como um 
dos terminais do arco que irá gerar o calor para o processo. Ao aproximar-se da sua 
temperatura de fusão (3410), o tungstênio torna-se termoiônico, como uma fonte 
disponível de elétrons. Ele alcança esta temperatura através de aquecimento por 
resistência e, caso não houvesse um forte efeito de resfriamento pela saída dos elétrons 
de sua extremidade, esta ponta poderia fundir-se. Os eletrodos são classificados com base 
em sua composição química, como na tabela abaixo