Fundamentos e Tecnologia. Método de união de metais São divididos em dois grupos, na ação de...

Fundamentos e TecnologiaFundamentos e Tecnologia

Método de união de metais

São divididos em dois grupos, na ação de forças:

Macroscópicas

Microscópicas

Método de união móvel

Enquadram a parafusagem e a rebitagem. Sendo que a resistência da junta se dá à resistência ao cisalhamento do parafuso ou rebite mais as forças de atrito entre as partes.

Método de união permanente

Enquadram as uniões conseguidas pela aproximação dos átomos ou moléculas das peças a serem unidas, ou destes e de um material intermediário adicionado á junta, até distâncias suficientemente pequenas para a formação de ligações metálicas (Van der Walls).

O que é a soldagem?

Processo de união de metais por fusão.

Operação que visa obter a união de duas ou mais peças, assegurando na junta a continuidade da propriedades físicas e químicas.

Processos convencionais de soldagem

Importância da soldagem

É o mais importante processo de união de metais utilizado industrialmente.

Tem importância na indústria desde micro-eletrônica até a fabricação de navios e outras estruturas com centenas ou milhares de toneladas de peso.

Soldagem de tubulações

Soldagem de tubulações

Soldagem submarina

Detalhe de solda em cruzetas

Reparo em tubulação submersa

Terminologia Solda (Weld) Soldador (Welder) Soldagem (Welding) Eletrodo de soldagem (Consumível) Chanfro (Groove) Bisel (Bevel) Cobrejunta Fluxo (Flux) ZTA

Terminologia Junta (Joint) Vareta de solda (Wire) Descontinuidade (Crack) Passe (Weld bead) Metal de base/adição (Filler metal) Alicate de eletrodo (Electrode Holder) Escama de solda (Welding slag) Soldagem sobrecabeça

(Overhead Welding)

Terminologia

SMAW (Shielded Metal Arc Welding) SAW (Submerged Arc Welding) GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) MIG (Metal Inert Gas) MAG (Metal Active Gas) UWW (Underwater Welding) ESW (Eletroslag Welding)

Principais tipos

Soldagem com eletrodo revestido (SMAW) Soldagem com arco submerso (SAW) Soldagem TIG (GTAW) Soldagem MIG/MAG (GMAW) Soldagem por eletroescória Soldagem eletro-gás Soldagem à gás Soldagem com arame tubular

Consumíveis de soldagem

Acetileno Argônio Hélio Propano Oxigênio Varetas / Eletrodos / Arames Fluxos (Fundentes)

Gases de proteção Gases inertes Não reagem com o metal líquido da

poça de fusão.

ARGÔNIO utilizado para pequenas espessuras (aço, alumínio, cobre, titânio, e zircônio)

HÉLIO utilizado para grandes espessuras (alumínio e cobre)

Gases de proteção Gases reativos (Ativos e Redutores) Reagem com o metal líquido da poça de

fusão.

CO2 utilizado junto com o argônio e o oxigênio para proteger a poça de fusão do ar atmosférico.

NITROGÊNIO é um gás redutor e é ocasio-nalmente utilizado combinado com outros gases.

Eletrodos (Varetas) Composto de duas partes:

Alma: Aço de baixo carbono onde estão presentes elemento para a estabilização do arco e formação da escória

Revestimento: Silicato de sódio e potássio atuam na abertura do arco, formação de fumos densos e refinam a estrutura do metal depositado.

Eletrodos de aço carbono

Metal de adição (SMAW)

Tipos de revestimentos

Ácidos : Óxido de ferro, e elementos à base de sílica.

Celulósico: Materiais orgânicos a base de celulose.

Rutílico: Alta porcentagem de dióxido de titânio.

Básico: Elementos calcários (Carbonato de cálcio)

Funções do eletrodo

Função elétrica

Função física e mecânica

Função metalúrgica

Funções elétricas do eletrodo Revestimento

O revestimento é um mau condutor de eletricidade, isolando a alma do eletrodo

Possuem silicatos de Na e K que ionizam a atmosfera do arco. Uma atmosfera ionizada facilita a passagem de corrente elétrica.

Funções físicas e mecânicas

Fornece gases para a formação da atmosfera protetora das gotículas do metal de adição

O revestimento funde e depois se solidifica sobre o cordão de solda(escória) protegendo o cordão de solda da oxidação.

Função metalúrgica

Contribui com elementos de liga que melhoram as propriedades do cordão de solda.

Soldagem com eletrodo revestido

Soldagem com eletrodo revestido

Sucesso na soldagem

O soldador deve controlar:

Comprimento do arco Ângulo de trabalho e de deslocamento Velocidade de deslocamento Amperagem Velocidade de mergulho

Posições de soldagem

Ângulos de trabalho

Ataque em ziguezague

Direcionamento do eletrodo

Características dos cordões de solda

Formas de transferência do metal de adição

Soldagem com eletrodo revestido (SMAW)

União de metais pelo aquecimento oriundo de um arco elétrico entre um eletrodo revestido e o metal de base, na junta a ser soldada.

Equipamentos de soldagem a eletrodo revestido

Fonte de energia (AC/DC) Polaridade Direta / Inversa Cabos de soldagem Porta eletrodo Grampo (Conector Terra)

Fonte de energia Corrente contínua (DC-) Polaridade direta:

A peça é ligada ao pólo positivo e o eletrodo é ligado ao negativo.

(bombardeio de elétrons na peça)

Corrente contínua (DC+) Polaridade inver-sa: A peça é ligada ao pólo negativo e o eletrodo é ligado ao positivo.

(bombardeio de elétrons no eletrodo)

Máquinas de Solda

Características elétricas

Corrente alternada (AC) Corrente contínua (DC) Tensão de 15 a 30 Volts Corrente de 60 a 300 A

Acessórios de soldagem

Cabos de soldagem Porta eletrodo, alicate de eletrodo Grampo (conector terra) Estufas para armazenamento

Estufa de armazenamento de eletrodos

Vantagens do processo de soldagem com eletrodo revestido

É o processo mais simples e usado Boa resistência da solda Baixo custo Amplamente utilizada:

Indústria mecânicaIndústria navalEdifíciosAutomobilística

Vantagens do processo de soldagem com eletrodo revestido

Montagem com rapidez, segurança e economia.

Pode-se soldar peças de espessuras inferiores a 1mm até estruturas navais.

Pode ser executada em diferentes lugares até debaixo de lâminas d’água.

Juntas comuns de soldagem

Simbologia da soldagem segundo a norma AWS

Descontinuidades na solda

Trincas Fissuras Porosidade Falta de fusão Penetração deficiente

Trinca longitudinal

Trinca de cratera

Porosidades

Falta de fusão

Penetração deficiente

Soldagem MIG MAG

Fundamentos do processo MIG MAG

Utiliza o calor de um arco elétrico entre um eletrodo nú alimentado de maneira contínua e o metal de base.

MIG (Metal Inert Gas)

MAG (Metal Active Gas)

Esquema processo MIG MAG

Esquema processo MIG MAG

Características elétricas

Corrente contínua CC Arame pólo positivo e metal base

negativo Correntes de soldagem de 50 a 600 A Tensões de soldagem de 15 a 32 Volts

Função dos gases inertes e ativos Protegem a poça de fusão dos gases

atmosféricos

Nitrogênio reduz a ductilidade e tenacidade

Vapor d´água (H2O) causa porosidades no cordão de solda

Oxigênio combina-se com o carbono formando CO causando fissurações

Gases inertes

Usados principalmente na soldagem de metais não ferrosos

(Alumínio, Magnésio e Titânio)

Argônio Hélio Argônio + 1% de Oxigênio Argônio + 3% de Oxigênio

Gases ativos Utilizados na soldagem de metais

ferrosos

CO2 CO2 + 5 a 10 % de Oxigênio Argônio + 15 a 30% de CO2 Argônio + 5 a 15% de Oxigênio Argônio + 25 a 30% de Nitrogênio

Arame eletrodo (AWS)

Cobre e suas ligas Aço inoxidável Alumínio e suas ligas Níquel e suas ligas Titânio e suas ligas Magnésio e suas ligas Soldagem de ferro fundido Soldagem de zircônio

Transferência do metal de adição soldagem MIG MAG

Vantagens

Taxa de deposição maior que a soldagem com eletrodo revestido.

Menos gás e fumaça na soldagem Utilizada em metais ferrosos / não

ferrosos Não há a remoção de escória Aplicação em todas as posições Solda uma faixa ampla de espessuras.

Desvantagens

Risco de ocorrência de falta de fusão Grande emissão de radiação ultravioleta Alto custo dos equipamentos

Equipamentos de solda MIG MAG

Tocha MIG MAG

Soldagem com arco submerso (SAW) Une o metal pelo aquecimento destes

com um arco elétrico, entre um eletrodo nú e um metal base. O arco está submerso e coberto por uma camada de material granular fusível (fluxo).

Processo automático e semi-automático controlados pela alimentação do arame e pela fonte de energia.

Esquema soldagem a arco submerso (SAW)

Características elétricas

Tensão variável de gerador CC ou retificador

Tensão contínua de gerador CC ou retificador

Soldagem numa faixa de 400 a 1500 A

Fluxo

Características similares ao do revestimento na soldagem por eletrodo revestido. Alteram a composição química da solda e influenciam as propriedades mecânicas.

Aplicações da soldagem (SAW)

Aços carbono até 0,29% Aços carbonos tratados termicamente Aços de baixa liga Aços cromo molibdênio Aços inoxidáveis Níquel e suas ligas

Vantagens

Alta qualidade da solda Taxa de deposição extremamente alta Pouca fumaça Nenhum arco de soldagem visível Automatizável

Desvantagens

Podem ocorrer descontinuidades do tipo:

Falta de fusão Falta de penetração Mordeduras Porosidades Trincas

Soldagem TIG

É a união de metais pelo aquecimento destes com um arco entre um eletrodo de tungstênio não consumível e a peça.

Esquema processo TIG

Gases inertes

Argônio e Hélio Não interagem com a poça de fusão Protegem a atmosfera de soldagem Ionizam a atmosfera de soldagem

facilitando a abertura do arco Ajudam a expelir o H2O do ar

atmosférico

Eletrodo de tungstênio (W)

Tungstênio puro EWP Tungstênio com 1 a 2 % de tório EWTh-1 Tungstênio com 0,14 a 0,4% de Zircônio EWZr

Aplicação da soldagem TIG

Adequado para espessuras finas Tubos de metais ferrosos e não ferrosos Tubulações de aço inoxidável União de chapas de aço

Vantagens da soldagem TIG

Processo semi-automático Soldagem de alta qualidade Solda as maiorias dos metais Solta pouca fumaça Solda em diversas posições

Soldagem MIG MAG

Usa o calor de um arco elétrico entre um eletrodo nu alimentado de modo contínuo e o metal de base.

Soldagem MIG MAG

Gases inertes

Argônio e Hélio Não interagem com a poça de fusão Protegem a atmosfera de soldagem Ionizam a atmosfera de soldagem

facilitando a abertura do arco Ajudam a expelir o H2O do ar

atmosférico

Gases ativos

CO2 e Nitrogênio Reagem com a poça de fusão podendo

modificar as propriedades do metal de adição.

Pode ser utilizado em combinação com o argônio.

Função dos gases na soldagem MIG MAG

Protege a poça de fusão do ar atmosférico

Ajuda a orientar o arco na soldagem Influi no tipo de transferência do metal

de adição.

Equipamentos de soldagem MIG MAG

Pistola de soldagem Suprimento de energia Suprimento de gás Sistema de acionamento de arame Sistema de refrigeração a água

Equipamentos de soldagem MIG MAG

Tocha MIG MAG típica

Transferência do metal de adição

Vantagens da soldagem MIG MAG

Cordão de solda de alta qualidade Taxa de deposição maior do que a

soldagem SMAW Menos gás e fumaça na soldagem Não há necessidade de remoção de

escória.

Aplicações da soldagem MIG MAG

Solda a maioria dos metais ferrosos e não ferrosos

Deposição de revestimentos superficiais Aplicação a partir de 0,5 mm

Site para ajuda

https://sites.google.com/site/tecnologiamecanicacedup/home