09 Aula_PFI_Soldagem com Gás

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Processos de Fabricação I
Soldagem com Gás
(Oxy-Fuel Gas Welding - OFW)
INTRODUÇÃO
A soldagem à gás oxi-combustível (Oxy-Fuel Gas Welding – OFW), ou simplesmente
soldagem a gás, é um processo no qual a coalescência (união) dos metais é feita pela fusão com
uma chama de um gás combustível e oxigênio. O metal de adição, se usado, também é fundido
durante a operação.
O gás combustível e o oxigênio são combinados em proporções corretas, a depender da
aplicação, em uma câmara de mistura e produzem a chama que sai na ponta de um maçarico.
Seu principal destaque é que se pode exercer um excelente controle sobre a entrada de
calor e a temperatura das peças que estão sendo soldadas. Isso deve-se ao controle
independente da fonte de calor e da alimentação do metal de adição.
Bastante utilizado na solda de chapas finas e pequenos tubos, assim como na
manutenção destes equipamentos.
INTRODUÇÃO
INTRODUÇÃO
Fica perceptível que estamos falando sobre uma
soldagem que NÃO utiliza o princípio do arco elétrico, tão
utilizado e comentado durante as nossas aulas.
Nesse caso, a energia (calor) vem da combustão do gás
misturado com oxigênio, com a ajuda de um acendedor de
chama. A proteção é feita pelos gases resultantes da queima.
O tamanho do cordão, a forma e viscosidade da poça de
fusão também podem ser controlados. Equipamentos muito
espessos ou grandes demais podem ser soldados, porém não
será economicamente viável ao comparar com outros processos
do mercado.
Vantagens
• Excelente controle sobre o calor (temperatura) aplicado a peça, assim como sobre o cordão de
solda e a poça de fusão;
• Baixo custo e versatilidade dos maçaricos e bicos;
• Equipamentos mais baratos que TIG, MIG, Plasma e comparável a ER;
• Equipamento prático e fácil locomoção (roldanas);
• Não necessita de energia elétrica (locais de difícil acesso da rede);
• Permite o corte (Oxicorte), assim como Brasagem e uso pra Tratamentos Térmicos;
INTRODUÇÃO
Desvantagens
• Bastante prejudicial ao operador (soldador) – fumos e gases poluentes;
• Habilidade do soldador para o controle da chama (temperatura, posição e direção);
• O soldador pode precisar manipular o maçarico com 1 mão e a vareta de adição com outra;
• Cordão de solda mais grosseiro que as tradicionais;
• Velocidade de solda reduzida;
• Grande ZTA - afeta mais as propriedades da peça soldada;
• Maior índice de acidentes;
INTRODUÇÃO
EQUIPAMENTOS
O equipamento básico resume-se em:
• Cilindros de oxigênio e gás combustível (normalmente Acetileno);
• Maçarico;
• Bicos;
• Reguladores de pressão;
• Válvula contra retorno;
• Mangueiras;
• Acendedor de chama (centelhador);
• EPI’s (óculos, luva e macacão);
EQUIPAMENTOS
EQUIPAMENTOS
Cilindros de oxigênio e gás combustível
• Condicionam os gases;
• Cilindro de oxigênio geralmente é preto e armazena
em alta pressão (200 bar);
• Cilindro do gás combustível, normalmente acetileno,
é vermelho e tem uma menor pressão (15-20 bar);
• O acetileno é normalmente dissolvido em acetona
devido a sua instabilidade em alta pressão;
• Os cilindros devem estar sempre em pé,
principalmente o de gás combustível, para evitar
vazamento;
EQUIPAMENTOS
Cilindros de oxigênio e gás combustível
• O acetileno pode ser fornecido por geradores através
de reação química, a partir do carbureto de cálcio
(𝑪𝒂𝑪𝟐);
• Além do acetileno, podem ser utilizados outros
gases, com diferentes temperaturas de combustão;
• Existem alguns poucos maçaricos que trabalham com
ar atmosférico;
𝟐 𝟐
EQUIPAMENTOS
Regulador de gás
• Controlam a pressão do gás;
• Reduzem a pressão alta do gás do cilindro para a
pressão de aplicação (trabalho) do maçarico;
• Mantem a pressão constante durante a solda;
• Diferente rosca para cada gás;
Válvula de retenção (contra retorno)
• Colocadas em cada linha (mangueira) especifica;
• Evitam o retorno dos gases (oxigênio e acetileno) ou
refluxo da chama;
• Se a velocidade da chama superar a do fluxo de
gás, ela poderia adentrar na mangueira (explosão);
• Devem ser frequentemente limpas e checadas.
Mangueiras
• Borracha reforçada
• Código fixo de cores;
• Acetileno (gás combustível) – vermelho;
• Outro gás combustível – preta;
• Oxigênio (comburente) – verde;
• Conexões diferentes
• Acetileno (gás combustível) – rosca esquerda (anti horário);
• Oxigênio (comburente) – rosca direita (horário);
• Tudo isso é para evitar erros com misturas indevidas e
“flashbacks” (retornos), já que os gases só devem ser
misturados logo antes de formar a chama (combustão – câmara);
EQUIPAMENTOS
Maçarico
• Tem a função de fornecer e controlar a chama,
tanto para solda como para corte, brasagem ou T.T.;
• Ele é dividido em três partes:
• Válvulas de controle;
• Punho e conexões;
• Misturador;
• Bico.
• Controle independente de cada gás;
• Os gases passam pelas válvulas de controle na
quantidade determinada, são misturados, e saem pelo
bico, que produz um jato em forma de cone;
• A chama é acesa mecanicamente por um centelhador.
EQUIPAMENTOS
Maçarico – bico e punho
• Existem diversos tipos de bicos e punhos, a
depender da aplicação;
• Punhos são usados com diversos misturadores e
bicos, assim como bicos especiais, como aqueles
para corte e tratamento térmico (aquecimento);
• São feitos de metais não ferrosos, principalmente o
cobre (Cu), para evitar superaquecimento;
• O bico facilita o soldador direcionar melhor a chama;
• O bico deve ser limpo e as vedações checadas
regularmente;
• Nunca devem ser usados para mover a peça.
EQUIPAMENTOS
Maçarico – misturador
• Mistura completa dos gases;
• Assegurar uma combustão suave;
• Divididos em 2 tipos:
• Pressão positiva (média pressão)
• Acetileno entre 0,14 e 1,0 bar;
• Oxigênio entre 0,14 e 1,7 bar;
• Proporção controlada;
• Injetores (baixa pressão);
• Acetileno no máximo 0,14 bar;
• Oxigênio entre 0,14 e 2,75 bar;
• Proporção fixa;
• As variações de pressão dependem dos tipos de bicos;
EQUIPAMENTOS
Maçarico – misturador pressão positiva
EQUIPAMENTOS
• Oxigênio entra pelo canal central e o gás combustível através de canais angulares;
• A mistura é inicialmente turbulenta com aumento de pressão;
• Torna-se laminar ao adentrar ao bico;
Maçarico – misturador injetor
EQUIPAMENTOS
• Princípio do Tubo de Venturi para escoar melhor o gás;
• Oxigênio entra pelo central a alta velocidade e baixa pressão, cruzando os canais angulares com gás
combustível na restrição do tubo de Venturi, causando aumento de pressão para a mistura.
Maçarico – misturador
EQUIPAMENTOS
CHAMA OXIACETILÊNICA
• Grande responsável pelo calor (energia) da solda
para fundir o metal de base (e adição);
• Depende diretamente da qualidade do bico para
formar um cone de qualidade;
• É importante um fluxo laminar após o misturador
para a estabilidade da chama;
• Quanto maior a velocidade do fluxo (centro), maior o
alcance da chama. Nos cantos, temos mais atrito,
logo menor alcance. Por isso o formato de cone;
• Facilmente controlada pelas válvulas do maçarico;
• A variação entre as proporções de oxigênio e
acetileno geram diferentes tipos de chamas;
CHAMA OXIACETILÊNICA
CHAMA OXIACETILÊNICA
• Redutora
• Excesso de Carbono (combustível) – Maior dureza
na solda;
• Temperatura mais baixa;
• Aço alto carbono, FoFo, Ligas de Pb, Al e Zn;
• Neutra
• Proporções iguais;
• Mais usada pois não afeta composição;
• Aços em geral;
• Oxidante
• Excesso de Oxigênio;
• Maior temperatura e aparência mais “suja” da solda;
• Aço inox, Latão e Bronze– previne a perda de
elementos de liga por evaporação.
• Redutora – cone grande e bem definido
• Neutra – cone pequeno e bem definido
• Oxidante – cone dissolvido no oxigênio
CONSUMÍVEIS
• O comburente geralmente vai ser Oxigênio(𝑂 );
• O gás combustível deve apresentar algumas características:
• Alta temperatura na chama;
• Alta velocidade/taxa de propagação da chama;
• Calor suficiente para solda;
• Inércia química da chamacom os metais de base e adição;
• O Acetileno (𝐶 𝐻 ) é aquele que melhor apresenta elas;
Gases
CONSUMÍVEIS
• Gravidade Específica
• Gases com G.E. < 1 acumulam no teto; G.E. > 1 acumula em áreas baixas;
• Volume Específico
• Volume de gás por quilo (kg);
• Estequiometria
• Quantidade de 𝑂 necessário para combustão completa.
• Temperatura da chama = tabelada para chama Neutra;
Gases
CONSUMÍVEIS
• Velocidade de Combustão
• Taxa de propagação (queima) da chama;
• Varia com a proporção (razão) entre o comburente (oxigênio) e o
combustível;
• Para o Acetileno, as velocidades são diferentes para a mistura
estequiométrica (ideal) e a mistura neutra (50% de cada).
Gases
CONSUMÍVEIS
• Intensidade de Combustão
• Considera a velocidade de queima da chama, o
aquecimento da mistura e a área do cone da chama;
• As intensidades são diferentes para a mistura
estequiométrica (ideal) e a mistura neutra (50% de
cada).
Gases
CONSUMÍVEIS
• O consumo dos gases depende diretamente da espessura da peça a ser soldada;
• Consequentemente, depende do tipo de bico;
• Influencia diretamente na velocidade de solda.
Gases
CONSUMÍVEIS
• Gás incolor e inodoro, comercialmente produzido pela eletrólise da água ou liquefação do ar
atmosférico;
• Armazenado em alta pressão (200 bar) em cilindros pretos;
• Suas principais funções na solda são:
• Aumento da temperatura da chama;
• Aceleração das reações na solda;
• É o responsável pela queima do combustível;
Oxigênio ( 𝟐)
CONSUMÍVEIS
• É sempre armazenado em cilindros vermelhos, em pressões entre 15-20 bar, dissolvido em acetona
devido a sua instabilidade em alta pressão;
• É produzido a partir do carbureto de cálcio (𝑪𝒂𝑪𝟐);
• Seu maior uso em relação aos outros gases combustíveis (Metano, Propano, Hidrogênio) é devido a
sua excelente relação entre temperatura e velocidade de propagação da chama;
• A combustão pelo oxigênio é uma reação exotérmica, responsável pelo calor necessário para a
solda;
Acetileno ( 𝟐 𝟐)
CONSUMÍVEIS
• As propriedades devem corresponder à do metal de base (peça soldada), apesar de em algumas
manutenções mais grosseiras ser utilizado metais diferentes;
• São normalmente em forma de varetas;
• Devem ser de boa qualidade, livres de porosidades e impurezas;
• Podem ser usadas com ou sem adição de fluxo;
• Baixo custo e bom rendimento.
Metal de adição
CONSUMÍVEIS
• Adequado para cada tipo de metal de solda. Geralmente são em forma de pó ou pasta. Baixo custo;
• Devem ser aplicados sobre a peça de forma correta, evitando dificultar a visualização do local de
solda;
• Principais funções:
• Eliminar os óxidos da superfície do metal base e evitar a formação de novos;
• Melhorar penetração e rendimento do metal de adição;
• Proteger o cordão durante o resfriamento.
• Ao mais comuns são:
• Boratos (Na, K e Li) e Fluoboratos (Na e K) – desoxidação;
• Fluoretos e Cloretos (Na, K e Li) – capilaridade, principalmente em Al (fumos tóxicos);
Fluxos
TÉCNICAS DE SOLDAGEM
• Por ser um tipo de soldagem com vareta de adição, as duas técnicas básicas são aquelas vistas na MIG:
• Soldagem forehand (para frente / a esquerda) = a vareta de adição vai a frente da chama e o maçarico
aponta para o metal de base frio;
• Calor mais uniforme e melhor mistura do metal na poça;
• Cordões mais uniformes, maior velocidade de solda e custo mais baixo;
• Peças de menor espessura (< 5 mm);
• Soldagem backhand (para trás / a direita) = a vareta segue a chama e o maçarico aponta para a solda.
• Peças mais espessas (> 5 mm);
• Mais rápida para os mais espessos;
• Maior penetração, maior concentração de calor e cordões mais estreitos.
TÉCNICAS DE SOLDAGEM
Princípios operacionais
• O maçarico é responsável pela mistura dos gases, assim como aplicação da chama no local desejado;
• Existem diversos bicos a depender da aplicação (maiores e menores chamas);
• Quanto mais próximo o cone de trabalho da chama estiver da peça, mais calor é transmitido;
• A chama depende diretamente do fluxo de gás. Um fluxo muito baixo não soldará, e um muito alto tornará
difícil de manusear e pode causar acidentes.
Ajuste da chama
• Redutora, Neutra ou Oxidante;
• Ajuste pelos fluxos de cada gás;
• O ajuste geralmente é feito partindo de uma chama com excesso de Acetileno (Redutora);
TÉCNICAS DE SOLDAGEM
Qualidade da solda
• Descontinuidades aparentes (inspeção visual) e internas (ensaios);
• Penetração completa = raiz de espessura, velocidade de solda, tipo de maçarico e manipulação da vareta de
adição corretos;
• Descontinuidades comuns: penetração incompleta, mordeduras, sobreposição de solda, porosidade, ruptura,
inclusões, etc.
Segurança
• Fundamental o treinamento prévio do operador;
• Recomendações do fabricante;
• Cuidado com óleos e graxas, pois eles reagem facilmente com oxigênio (explosões);
• Armazenamento do acetileno deve ser em ambiente arejado e sem presença de calor (altamente inflamável);
• Cuidado com Cu, Hg e Au, pois são explosivos com acetileno.
TÉCNICAS DE SOLDAGEM
OXICORTE
• Com uma simples adaptação do maçarico, o processo pode ser utilizado para
corte, principalmente de chapas de pequena, média e larga espessura;
• Maçaricos de corte possuem dois fluxos de oxigênio:
• Um é controlado por uma válvula, e em conjunto com o fluxo de acetileno,
compõe a mistura que forma a chama de aquecimento;
• O segundo, acionado por um gatilho, separado, acrescenta mais oxigênio à
mistura dos gases, para formar uma chama altamente oxidante (altíssima)
temperatura, que vai efetuar o corte.
• Os bicos de corte são diferentes e servem para
conservar separadas as misturas dos gases de pré-
aquecimento do O2 de corte, assim como direcionar
para a superfície a ser cortada;
OXICORTE
OXICORTE
• No corte, o metal é primeiramente aquecido pela mistura de gases até a temperatura de reação com o
oxigênio (coloração laranja/vermelho), porém abaixo da temperatura de fusão;
• Ex: Aço – entre 700 e 900 º C ( P.F. = 1.400 º C);
• Em seguida, o jato de oxigênio puro é acionado e posiciona-se a chama bem próxima da área pré-
aquecida, desencadeando uma reação química exotérmica entre o oxigênio e o metal aquecido, formando
óxido de ferro (escória), que é deslocado pela força do jato dos gases e abrindo espaço para a
penetração da chama produzindo o corte no metal.
• O corte pode ser feito de forma manual, o que vai depender bastante da habilidade do operador para um
resultado satisfatório (não grosseiro);
• O mais comum são as máquinas de corte controladas/mecanizadas, como carrinhos (tartarugas),
sistemas automatizados e robotizados.
OXICORTE
• A capacidade / velocidade de corte depende diretamente da pureza do segundo fluxo de oxigênio (O2);
• Essa relação é exponencial, logo, uma pequena diferença na pureza, prejudica bastante na velocidade
de corte.
OXICORTE
• Os principais defeitos (descontinuidades) no oxicorte são:
• Defeitos nas arestas (cantos) e faces;
• Ondulação das faces;
• Profundidade excessiva ou desuniforme;
• Indentações;
• Corte incompleto;
• Defeito por escória;
• Defeito por trincas;
APLICAÇÕES
• Em geral, é uma soldagem mais utilizada em manutenção do que em produção;
• Solda metais ferrosos e não ferrosos. Aços de alta liga ou alto carbono precisam de T.T. após a
solda, e isso pode limitar as aplicações;
• Funilaria automotiva é o principal mercado;
• Usado também para outros processos mecânicos, como corte (oxicorte), desempeno,
brasagem e tratamentos térmicos;
• O oxicorte é hoje tão utilizado, ou até mais utilizado, que a própria soldagem, devido a
automatização.
APLICAÇÕES
APLICAÇÕES
• Soldagem de manutenção de chaparia veicular (manual);
APLICAÇÕES
• Corte de peça de aço em grande espessura (semi automático);
APLICAÇÕES
• Corte de chapas (totalmente automatizado);
REVISÃO
Telecurso 2000 – Soldagem à gás
https://www.youtube.com/watch?v=SOArWlACQ7c
1. Explique o que é a soldagem à gás, especialmentea oxiacetilênica.
2. Quais as principais vantagens da solda oxiacetilênica?
3. E quais as desvantagens?
4. Quais os equipamentos utilizados?
5. Detalhe o condicionamento dos gases utilizados.
EXERCÍCIOS
Controle sobre o calor (temperatura) da chama, baixo custo, versatilidade, equipamento prático e relativamente barato, 
fácil de locomover, não utiliza energia elétrica, e permite outros processos além da solda.
Prejudicial ao operador (fumos e gases), necessita habilidade do operador para controle, cordão mais grosseiro, baixa 
velocidade de solda, grande ZTA e maior número de acidentes.
Cilindros dos gases, maçarico, válvulas (reguladora e retentora), mangueiras, acendedor e EPI’s.
O oxigênio é sempre armazenado a maior pressão e em cilindros pretos. O gás combustível, geralmente acetileno, vai 
em cilindros vermelhos, misturado a acetona (instabilidade) e com uma pressão menor. O cilindro deve sempre estar 
em pé para evitar vazamentos e guardados em ambientes ventilados, assim como livres de calor e comburentes.
É um método de soldagem por fusão utilizando uma chama feita da combustão de um gás combustível (acetileno) e 
oxigênio. Pode ser usado ou não metal de adição. A proporção entre os gases depende da aplicação. Muito usada para 
solda e manutenção de chapas finas e pequenos tubos devido ao seu bom controle de calor.
6. Qual a importância das válvulas reguladoras e de retenção?
7. Quais as principais características do maçarico?
8. Comente sobre a chama oxiacetilênica e seus tipos.
9. Por que o acetileno é o gás combustível mais utilizado? Cite características.
EXERCÍCIOS
Ele é responsável por fornecer e controlar a chama. É fundamental mantê-lo revisado. É dividido em punho, conexões, 
misturador, bico e válvulas. Permite controlar independentemente o fluxo de cada gás. A chama é acesa por um 
centelhador. Bicos e punhos dependem da aplicação e são feitos de cobre, geralmente. 
É a fornecedora do calor para a solda. Depende diretamente do tipo de bico, do fluxo de gases e da suas proporções. 
Uma chama redutora (rica em acetileno) é mais fria e usada em aço de alto carbono e ferro fundido (maior dureza). 
Chama neutra é a mais comum (não afeta composição) e é usada em aços gerais. A chama oxidante tem excesso de 
oxigênio e fornece maior temperatura, porém com uma solda mais “suja/feia”, sendo usada em aço inox e bronze.
Porque ele é o que apresenta melhor relação temperatura e velocidade de propagação da chama. É um gás instável em 
alta pressão, e por isso é armazenado dissolvido em acetona. Fácil acesso e custo relativamente baixo.
O regulador controla a pressão do gás e regula para a pressão de aplicação. As válvulas retentoras evitam em cada 
linha o retorno dos gases e o refluxo da chama. Elas devem ter manutenção frequente.
10. Comente sobre o uso de metal de adição e fluxo na solda oxiacetilênica.
11. O que é o oxicorte? O que muda em relação a solda?
12. Quais as principais aplicações da solda oxiacetilênica?
EXERCÍCIOS
É o uso da chama oxiacetilênica para cortar peças de metal. É utilizado um adaptador para corte no maçarico e bicos de 
corte, que adicionam um fluxo de oxigênio separado, responsável pelo corte (maior temperatura). A peça é pré 
aquecida pela mistura de gases até uma temperatura alta porém inferior ao P.F., e depois o jato de oxigênio puro é 
adicionado para realizar o corte.
Solda e principalmente manutenção de metais ferrosos e não ferrosos, principalmente na funilaria de automóveis. 
Atualmente o oxicorte praticamente superou a solda, tendo mais aplicação na indústria, devido a presença de melhores 
técnicas de soldagem, principalmente aquelas de solda a arco elétrico.
Eles são de uso facultativo e dependem do tipo de aplicação. As varetas de adição são normalmente do mesmo 
material ou material próximo da peça soldada. Os fluxos são em pasta ou pó e ajudam na solda (penetração, 
desoxidação, proteção). São materiais relativamente baratos.