Avaliação aula 10 - Paulo Teixeira

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ 
SETOR DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
 
 
 
Avaliação - Aula 10. Plasma e Laser. Prof. Hélio Padilha 
 
 
Nome: Paulo Dã Nascimento Teixeira data: 19/07/2021 
 
1. Defina o processo de soldagem a plasma. 
R: O processo de soldagem a arco com plasma, é um processo de soldagem que 
produz coalescência dos metais, pelo aquecimento com um arco constrito entre o 
eletrodo e a peça de trabalho, ou entre o eletrodo e o bocal constrito da tocha. A 
proteção é obtida do gás quente e ionizado, proveniente da tocha. Este é usualmente 
suprido por uma fonte auxiliar de gás de proteção. O gás de proteção deve ser uma gá 
inerte ou uma mistura de gases inertes. O metal de adição pode ou não ser usado. 
 
2. Quais são as principais diferenças entre os processos TIG e plasma? 
R: O processo de soldagem a plasma (PAW) é similar ao processo TIG. O arco 
elétrico é formado entre o eletrodo, geralmente feito de tungstênio sinterizado, e a 
peça. A principal diferença do processo de soldagem a plasma em relaçao ao TIG é 
que o eletrodo fica posicionado dentro de um bocal de liga de cobre, podendo separar 
o gás de plasma e o gás de proteção. O plasma é então forçado através de um bocal 
de cobre de furo fino que comprime o arco e o plasma sai do orifício em altas 
velocidades (aproximando-se da velocidade do som) e com uma temperatura que se 
aproxima dos 30.000°C. O processo de soldagem a plasma é um avanço em relação 
ao processo TIG. 
 
3. Quais as funções dos gases no processo plasma? Quais são os gases mais 
empregados? 
R: Um dos dois fluxos de gases, frequentemente argônio, sai do bocal constritor e 
rodeia o eletrodo, sob a forma de um jato altamente aquecido, chamado plasma; o 
outro passa por um bocal externo, concêntrico ao bocal constritor, e funciona como 
proteção; este gás pode ser inerte ou uma mistura de gases inertes. Como plasma, o 
argônio tem sido o preferido na soldagem com baixas correntes em razão de seu 
maior potencial de ionização. Ele promove melhor limpeza das camadas de óxidos de 
metais reativos e facilita a abertura do arco elétrico 
Argônio, hélio, mistura de argônio e hélio e mistura de argônio e hidrogênio são os 
gases mais utilizados. 
 
4. O que é a constrição do arco e quais são seus objetivos? 
R: A constrição do arco pode produzir altas densidades de corrente e uma grande 
concentração de energia. As altas densidades de correntes resultam em maiores 
temperaturas do arco do plasma. As maiores vantagens do arco com plasma são a 
sua estabilidade direcional e focalização proporcionados pela constrição, e a sua 
relativa insensibilidade com as variações do standoff. 
 
5. Quais são os principais eletrodos empregados no processo de soldagem a plasma? 
R: O eletrodo utilizado no processo por arco plasma é de tungstênio com adição de 
tório ou zircônio. Para cortes em alta velocidade tem-se utilizado um eletrodo de 
tungstênio com adição de óxido de lantânio, de vida mais longa que os anteriores. O 
eletrodo deve ter uma ponta absolutamente simétrica e concêntrica, com um ângulo 
que varia entre 20 e 60 graus. 
 
6. Quais são as principais vantagens e limitações do processo de soldagem a plasma? 
R: Vantagens: maior concentração de energia e densidade de corrente, 
consequentemente, menores distorções, maiores velocidades de soldagem e maiores 
penetrações, maior estabilidade do arco em baixos níveis de corrente, permitindo a 
soldagem de finas espessuras (a partir de 0.05 mm) o arco é mais "homogêneo" e de 
maior extensão, permitindo melhor visibilidade operacional, maior constância da poça 
de fusão e menor sensibilidade a variações no comprimento do arco. menor 
probabilidade de contaminação do cordão por inclusões de tungstênio e de 
contaminação do eletrodo pelo material de adição uma vez que o mesmo encontra-se 
dentro do bocal. 
Limitações: necessário grande conhecimento do processo, a tocha utilizada é de difícil 
construção, pequena tolerância para desalinhamento de juntas de solda, difícil 
manuseia das tochas se comparar com GTAW. 
 
7. Descreva brevemente o princípio de funcionamento de um laser. 
 
R: A soldagem a laser é um processo de soldagem com alta densidade energética o 
qual através dela é possível obter uma penetração rápida, profunda, com pequena ou 
nenhuma zona termicamente afetada (ZTA) além de um cordão limpo e de alta 
qualidade. Esta técnica de soldagem pode ser aplicada para soldar diferentes 
espessuras de chapas e/ou lâminas, em materiais similares/dissimilares além de 
diferentes superfícies de materiais. O laser a gás contém átomos e moléculas. A 
transição estimulada ocorre em átomos entre estados eletrônicos e em moléculas 
entre os estados rotacional, vibracional ou eletrônico. Os lasers que se utilizam deste 
tipo de descarga gasosa podem ser descritos como: laser hélio-neon; laser por vapor 
metálico, laser por íons de argônio, laser excimer; laser por nitrogênio; laser a gás 
oticamente bombeado e o laser por CO2. 
 
8. Quais são os dois modos principais de soldagem a laser? Explique brevemente. 
R: A soldagem a laser pode ser conduzida de dois diferentes modos. O primeiro modo 
refere-se à soldagem por condução em que as condições de processamento são tais 
que a poça de fusão permanece preservada. Neste modo a transferência de energia 
para o interior do material (profundidade) ocorre essencialmente por condução. Já o 
segundo e mais importante modo de soldagem refere-se à soldagem por penetração 
ou “keyhole, cujas condições de processamento com o laser criam o chamado 
“keyhole” na poça de fusão. 
 
9. Como é caracterizado o modo híbrido Laser-GMAW? 
R: Processo caracterizado pela adição de metal em forma de arame, através do qual é 
gerado um arco elétrico. Nesse processo temos grandes penetrações devido ao key-
hole e um alargamento na poça de fusão provocado pelo arco elétrico que também 
intensifica o plasma gerado pelo laser, gerando uma maior eficiência térmica do 
processo. 
 
10. O que é o processo Remote Laser Welding? 
R: A soldagem a laser remota é "remota", pois o cabeçote do laser usa um 
afastamento maior que 150 mm para que o feixe se desloque do cabeçote até o ponto 
em que é focalizado na peça. As fibras ópticas são usadas para canalizar o feixe de 
laser para uma ferramenta na extremidade do braço da cabeça do laser - aumentando 
muito a flexibilidade do movimento do robô, minimizando a interferência e evitando 
danos dispendiosos devido a uma colisão.