Relatório Soldagem

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Engenharia Mecânica
Relatório de Soldagem Por Arco Elétrico
Eletrodo Revestido
Sapucaia do Sul, Novembro de 2018.
1.0 Objetivo
O objetivo do presente trabalho é analisar a soldagem realizada em duas chapas de aço no qual foi realizado uma junta topo com chanfro em V a 45º. O processo de soldagem foi realizado no laboratório de solda do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Sapucaia do Sul, durante o período de Outubro e posterior análise metalográfica, ataque químico e análise microscópica, durante o período de Novembro, no qual estará sendo analisadas as descontinuidades frequentes numa operação de soldagem. Durante a realização das atividades, os alunos foram orientados a utilização dos EPI´S corretamente, além de instruções de trabalho pelo professor Diego Wermuth e o estagiário Tiago Damian, sendo assim, possível a realização das atividades com segurança, visando o aprendizado contínuo dos alunos.
2.0 Fundamentos teóricos
A soldagem é um processo que vai muito além de uma união de materiais, ela étambém aceita como meio de aplicação de depósitos de materiais sobre peças e chapas. A soldagem é sem dúvida o meio mais barato, importante e versátil, deste modo proporcionando flexibilidade em projetos, reduzindo custos e sendo também utilizados em recuperação e manutenção de manufaturados.
Existem dois tipos de classificação de soldagem, a primeira seria por fusão onde a solubilização ocorre na fase líquida. A partir disso existe várias ramificações, que se incluem os processos a chama como a oxi-acetilênica, oxi-hidrica, oxi-GLP e a arco encoberto e descoberto com os processos eletrodos auto protetores, MIG/MAG e TIG. A segunda por pressão, onde ocorre a solubilização na fase sólida e ramifica-se para forja a resistência elétrica, indução, ultrassom e a atrito. Sendo nesse momento, dado um enfoque maior pelo primeiro processo por fusão de arco elétrico com eletrodo revestido.
O sucesso considerável do processo de soldagem na área industrial está associado a diversos fatores e, em particular, com a sua relativa simplicidade operacional, a soldagem garante também que o material soldado apresente continuidade, não apenas na aparência externa, mas também em suas características e propriedades mecânicas e químicas, relacionadas à estrutura interna.
Neste relatório será abordado e analisar com maior interesse o efeito da solda a arco elétrico por eletrodo revestido. Este processo foi utilizada para união da peça à ser analisada. Há diversos defeitos relacionados com este processo de soldagem tais como: falta de penetração da solda, porosidade, trincas, falta de fusão e mordedura.
Falta de penetração é a ausência de profundidade da solda na peça. Geralmente ocorre devido a uma baixa corrente de soldagem, podendo ser corrigida simplesmente aumento dessa corrente. Outras causas podem ser angulação incorreta da porta eletrodos e baixa velocidade de soldagem. A falta de fusão é a ausência de fusão entre o metal de solda e peça a ser soldada. A causa mais comum para este defeito é uma baixa velocidade de soldagem, consequência de uma técnica de soldagem deficiente.Outro inconveniente é o uso de uma junta de solda muito larga, o metal de solda fundirá sem fundir as paredes da peça. Mesmo sendo possível soldar sobre óxido de ferro (ferrugem), o excesso do mesmo pode causa falta de fusão na soldagem.
Mordedura é um baixo relevo das bordas do cordão de solda (entalhe do metal de base ao longo das bordas do cordão). É muito comum em juntas sobrepostas, ocorrendo, porém em juntas de topo e em ângulo.Esse defeito é causado principalmente por: alta velocidade da soldagem (a solidificação será extremamente alta e as forças de tensão superficial arrastarão o metal fundido para o centro do cordão), tensão do arco em níveis excessivos (que influenciará no comprimento do arco, que deve ser mantido curto para evitar mordeduras, aumentar a penetração e, consequentemente, garantir a integridade da solda) e correntes de soldagem excessivas.
Porosidade é o aprisionamento de gases dentro do cordão após a solidificação. A porosidade pode estar espalhada aleatoriamente pelo cordão ou concentrada no centro do mesmo. Acontece devido à contaminação por ar atmosférico (contaminação proveniente do excesso ou escassez de
gás de proteção, ou correntes de ar excessivas, que arrastarão o gás da região da poça), excesso de oxidação na peça utilizada (fonte de oxigênio e umidade), presença de sujeira. Outros inconvenientes são taxa de solidificação muito alta, velocidade de soldagem alta e valores de corrente muito baixos.
Trincas longitudinais são fissuras que ocorrem em sentido longitudinal da peça, no sentido do cordão, e podem ocorrer a quente ou a frio. Trincas a quente, que ocorrem em temperaturas elevadas onde o cordão de solda ainda está se solidificando totalmente, são resultantes da escolha de arames de solda incorretos e/ou circunstância que deixem o cordão de solda com superfície excessivamente côncava, e trincas a frio, onde o cordão já se encontra totalmente solidificado, ocorrem quando a seção transversal é muito pequena para suportar as tensões atuantes ou devido à presença de hidrogênio.
2.1 Solda a arco elétrico
Pode ser definido como um feixe de descargas elétricas formadas entre dois eletrodos e mantidas pela formação de um meio condutor gasoso chamado atmosfera de proteção. As vantagens do uso de um arco voltaico são inúmeras, uma delas seria como fonte de concentração de calor que permite obter elevadas temperaturas em um mínimo espaço, ocorrendo assim, uma limitação na zona de influência calorífica.
O arco elétrico está incluído dentro do processo de soldagem por fusão onde ocorre a fusão tanto do metal de adição quanto do metal de base. A energia é aplicada para produzir calor capaz de fundir o material de base. Sendo assim a solubilização ocorre na fase líquida.
Os esquemas abaixo mostram os processos de soldagem por arco elétrico em suas diferentes formas, eletrodo revestido, MIG-MAG, TIG e plasma.
Figura 1: Esquema do Processo de Soldagem com Eletrodo Revestido.
Figura 2: Esquema do Processo de Soldagem com arame tubular com gás de proteção
Figura 3: Demonstração do Arco Elétrico Atuando no processo MIG/MAG
Figura 4: Esquema do processo de soldagem TIG.
Figura 5: Esquema mostrando os componentes da tocha plasma
2.1.1 Soldagem com Eletrodo Revestido
Devido a sua versatilidade, principalmente para soldagem em aços, este é o processo mais usado de soldagem a arco. Utiliza um eletrodo consumível, no qual o calor necessário para fusão do metal, provem da energia liberada do arco formado entre a peça a ser soldada e o eletrodo referido. O revestimento do eletrodo serve como proteção da poça de fusão, que é obtida através da fusão por meio dos gases gerados pela decomposição do revestimento.
O material de base no percurso do arco é fundido,formando uma poça de metal fundido, transferindo à poça de fusão na forma de glóbulos de metal fundido.
O comprimento do arco deve ser o menor possível, variando entre 3 e 4 mm, a fim de reduzir as chances de os glóbulos do metal de fusão entrarem em contato com o ar ambiente, podendo absorver oxigênio e nitrogênio e assim causar efeitos desfavoráveis nas propriedades mecânicas do material depositado.
A taxa de deposição dos processos de soldagem é definida como a
quantidade de eletrodo (em peso) depositado por unidade de tempo. Esta taxa
de deposição depende de variáveis de soldagem tais como: diâmetro do eletrodo, composição química, extensão do eletrodo e corrente de soldagem.
Parâmetros de tensão e corrente de soldagem:
Fonte: Soldagem – Material de apoio do professor Diego Pacheco Wermuth de Agosto de 2018.
3.0 Descrição da Prática
No final do mês de Outubro, os alunos de soldagem realizaram a separação do material a ser soldado, o material separado por mim no determinado momento possuía um tamanho aproximado de 60x40x10mm, sendo assim fomos instruídos para a realizaçãoda preparação do material para recebimento da solda. Foi realizado chanfro de aproximadamente 45º no moto esmeril de bancada, após receber esta preparação fomos orientados sobre os métodos de segurança, manuseio e preparação para realização da soldagem com eletrodo revestido uma soldagem de topo para preenchimento dos 45º de chanfro. O eletrodo utilizado foi o 2,5mm e a corrente adequada para varia de 30 a 80 A, utilizamos uma corrente de aproximadamente 75A, na presente pratica realizamos a soldagem de topo que será analisada neste relatório e uma soldagem em material disponibilizado pelo professor para que pudéssemos aprimorar a nossa prática de soldagem, porém não serão analisados resultados desta prática. Também é importante destacar a importância da retirada correta da escória, para uma melhor qualidade da solda e preenchimento adequado da seção a ser soldada evitando assim porosidades e outros defeitos que podem ocorrer neste tipo de processo.
Foto 1 –Solda topo com chanfro 		Foto 2 – Vista superior do
a 45º vista superior solda				lado oposto da solda
Após a soldagem foi necessário o resfriamento da peça, o corte da mesma via serra manual de tamanho aproximado 20x15x10mm (Foto 3), para não alteração da zona termicamente afetada e a microestrutura da amostra.
 
Foto 3 e 4 – amostra corte manual de tamanho aproximado 20x15x10mm
Após o corte da peça, fomos direcionados para o laboratório de metalografia onde iniciou-se o processo metalográfico, para este procedimento de análise, é necessário a realização da operação que tem por objetivo eliminar riscos e marcas mais profundas da superfície (lixamento), dando um acabamento a esta superfície, preparando-a para o polimento. A técnica de lixamento manual consiste em se lixar a amostra sucessivamente com lixas de granulometria cada vez menor, mudando-se de direção (90°) em cada lixa subseqüente até desaparecerem os traços da lixa anterior.Então o plano de interesse da amostra é lixada em lixas de tipo “lixa d’água”, fixada em uma base (Foto 4), com o fluxo de água contínuo, inicialmente com uma granulometria de
100, 200, 400, 600, 800 e 1200.
Foto 5- suporte para lixamento manual
O processo de lixamento iniciou-se com a lixa 100, após a mesma é realizado um giro de 90º onde se continua lixando a superfície a ser estudada, porem mudando a direção dos planos na lixa, sendo assim a cada troca de lixa era trocado a posição até que os riscos do lixamento anterior desaparecessem e ficasse apenas os riscos do lixamento atual, deste modo polindo a superfície da amostra, sempre lembrando que é necessário limpar com água a cada troca de lixa para não contaminar a nova lixa com os resíduos das lixas anteriores até a lixa 1200, depois desse processo iniciou-se o polimento na máquina semi-automática giratória de feltro (Foto 5), esta operação visa um acabamento superficial polido isento de marcas, utilizei para este fim abrasivo alumina. Antes de realizar o polimento foi realizada uma limpeza em água corrente na superfície da amostra, de modo a deixá-la isentam de traços abrasivos, poeiras, algodão e outros.
Foto 6 - Máquina de semi-automática giratória de feltro
Com a peça corretamente polida, iniciou-se o processo de ataque da superfície por imersão, onde a superfície polida é mergulhada no reagente no caso o nital de 1 a 5% (ácido nítrico) (Foto 6).
Foto 7 – Ataque de superfície por imersão em reagente nital.
Após o ataque do reagente foi realizado uma limpeza com álcool na peça e secado com secador para não deixar nenhuma gotícula de água, ou reagente agredir a superfície da peça.
Foto 8– Amostra polida e já atacada e seca.
Equipamentos e materiais utilizados
2 pedaços de material metálico;
Moto esmeril de bancada;
Serra manual;
Máquina de solda completa (fonte, cabos, porta eletrodo e garra terra);
Eletrodo revestido de 2,5mm;
Suporte para lixa;
Lixas 100, 200, 400, 600, 800 e 1200;
Máquina de semi-automática giratória de feltro
Reagente nital;
Pinça;
Vidraria para ataque de reagente;
Secador;
Algodão;
Álcool;
Computador;
Microscópio;
Equipamentos de uso individual
Luva de raspa;
Jaleco;
Peneira de raspa;
Avental de raspa;
Óculos de proteção;
Máscara de solda;
Computador;
Microscópio;
Procedimentos
Escolha peça a ser soldada;
Preparação peça para recebimento de solda;
Soldagem por arco elétrico;
Preparação da amostra;
Metalográfica;
Polimento;
Ataque com reagente;
Analise microscopia;
Analise de solda e microestrutura;
0.4 Análise da solda
Deste modo a peça corretamente preparada, utilizamos um microscópio ótico para análise das microestruturas, defeitos, ZTA.
Infelizmente, a câmera do microscópio estava com sujeira em sua lente, o que impossibilitou que tirássemos fotos com maior qualidade pelo método computacional. Desta forma, optamos por tirar fotos diretamente do próprio microscópio.
Abaixo fotos emitidas através do microscópio ótico:
 
Foto 9 e 10 – É possível identificar uma superfície com algumas imperfeições no polimento.
Nota-se vários riscos no polimento..
Foto 11 e 12 – É possível identificar outro defeito nestas fotos, a inclusão de escória que ficou
aprisionada na solda de maneira isolada.
 (
Zona não afetada pelo calor
)
 (
ZTA
) 
Foto 13 e 14 – Nestas Fotos observa-se a transição da Zona não afetada termicamente
para a zona termicamente afetada (ZTA).
Foto 14– Nesta foto temos uma imagem da solda. 100% solda.
.
5.0 Conclusão
É possível observar que a solda apresentou primeiramente as deficiências de polimento na amostra polida. A falta de prática no processo de polimento afetou a qualidade da amostra. Já em relação a própria solda, podemos observar umainclusão de escória de forma isolada que em sua origem, não pode ter ocorrido se não pela falta de prática do soldador. Entretanto, de modo geral, foi realizado um processo de soldagem eficiente ao que se propôs, pois na amostra, podemos constatar que houve uma boa penetração durante a solda, sem mordeduras e uma boa deposição de material e apenas um defeito encontrado na amostra.
6.0 Referências Bibliográficas
http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0104-92242011000400007
Acessado em 20 de junho de 2018.
Rohde, Regis Almir - METALOGRAFIA PREPARAÇÃO DE AMOSTRAS
COLPAERT, HUBERTUS – METALOGRAFIA DOS PRODUTOS SIDERURGICOS COMUNS
http://qacademico.ifsul.edu.br/UPLOADS/MATERIAIS_AULAS/367195-Processos_de_Soldagem_-aula_9-10.pdf. acessado em Novembro 2018.