INTRODUÇÃO À SOLDAGEM

Soldagem (Sugestão)Histórico da soldagem, Métodos de união de metais, Processos de soldagem por fusão e pressão/deformação, Processo de brasagem, processos de corte térmico, Terminologia de soldagem, Fluxo de calor em soldagem, Influências metalúrgicas do fluxo de Calor, Soldagem dos aços transformáveis, Soldagem dos aços inoxidáveis, soldagem de ligas não ferrosas, Comportamento de soldas em serviço. Bibliografia Básica:MARQUES, P. V.; MODENES .P. J.; BRACARENSE A. Q. Soldagem: Fundamentos e Tecnologia. 2. ed. Minas Gerais: UFMG, 2007. SOCOTTI, Américo; PONOMAREV, Vladimir. Soldagem MIG/MAG: melhor entendimento, melhor desempenho. São Paulo: Artliber, 2008. WAINER, Emilio. Soldagem: processos e metalurgia. Edgard Blucher. 2012.SENAI. Soldagem. São Paulo: Senai. 2013. Bibliografia Complementar:ADAMIAN, R. ; ALMENDRA, E. R. Físico-Química - Uma Aplicação aos Materiais. 1. ed. Rio de Janeiro: COPPE - UFRJ, 2003.SILVA, A. L. V.; MEI, P. R. Aços e Ligas Especiais. 2. ed. São Paulo: Edgard Blucher, 2006.MACHADO, Ivan Guerra. Soldagem e Técnicas Conexas. Rio de Janeiro: Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem (FBTS), 2007.LIMA, Carlos Camello. Aspersão térmica: fundamentos e aplicações. 2.ed.. São Paulo: Artliber, 2007.

 Avaliações no semestre:

Prova 1 neste semestre será aplicada nos moldes da costumeira.

Prova 2: será marcada pela IES. As datas limites serão:

o   Exercício 1: data limite para digitação das notas, frequência e conteúdo ministrado no portal: 01/abril/2015.

o   Exercício 2: data limite para digitação das notas, frequência e conteúdo ministrado no portal: 07/Maio/2015.

o   Prova 1: serão aplicadas entre 18 a 29 de maio, data limite para digitação das notas, frequência e conteúdo ministrado no portal: 08/jun/15.

o   Prova 2: serão aplicadas entre 18 a 30 de junho, data limite para digitação das notas, frequência e conteúdo ministrado no portal: 03/jul/15.

o   Dias 13,14 e 15/jul: exames finais.

Encerramento do semestre: 15/jul/15.

Recesso: de 15 a 30/jul.

Início do segundo semestre letivo: 31/jul.

Dias uteis de aulas 06/02 – Não houve alunos presentes13/02 - Não houve alunos presentes20/02 - Recesso27/02 - Viagem a trabalho06/03 -13/03 -20/03 -27/03 – Exercício 110/04 -17/04 -24/04 - Exercício 2 08/05 -15/05 -22/05 - Viagem a trabalho29/05 - Prova 112/06 -19/06 -26/06 - Prova 203/07 -10/07 -

Proposta avaliação06/02 – Não houve alunos presentes13/02 - Não houve alunos presentes20/02 - Recesso27/02 - Falta Professor06/03 -13/03 -20/03 -27/03 - Exercício 1 – 10p10/04 -17/04 -24/04 - Exercício 2 – 10p08/05 -15/05 -22/05 -29/05 - Prova 112/06 -19/06 -26/06 - Prova 203/07 -10/07 -

06/02 – Não houve alunos presentes13/02 - Não houve alunos presentes20/02 - Recesso27/02 - Falta Professor06/03 – Aula mais 2,5 de perguntas13/03 - Aula mais 2,5 de perguntas20/03 - Aula mais 2,5 de perguntas27/03 - Aula mais 2,5 de perguntas10/04 - Seminário17/04 - Seminário24/04 - Exercício 2 – 10p08/05 - Seminário15/05 - Seminário22/05 - Falta Professor29/05 - Prova 1- Nota seminários12/06 - Aula 19/06 - Aula26/06 - Prova 203/07 - 10/07 -

Conteúdos •Apresentação da disciplina e critérios de avaliação •Importância do estudo da Soldagem •Fundamentos dos processos de fabricação industrial •Fundamentos dos processos de união •Classificação dos processos de soldagem •Conceitos básicos de soldagem

Onde buscar informações sobre a área de soldagem?

Associação Brasileira de Soldagem - ABS (www.abs-soldagem.org.br) American Welding Society - AWS (www.aws.org/) Infosolda (www.infosolda.com.br/) The International Institute of Welding - IIW (www.iiw-iis.org/) University Cambridge (www.msm.cam.ac.uk/) The Welding Institute and Welding & Joining Society - TWI (www.twi.co.uk/) PATON Eletric Welding Institute (www.paton.kiev.ua/eng/inst/inst.html) ASM (http://asmcommunity.asminternational.org/portal/site/asm/) Edison Welding Institute - EWI (www.ewi.org/) Labsolda UFSC (www.labsolda.ufsc.br) Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais da UFMG (www.demet.ufmg.br) Graco – UnB (www.graco.unb.br/) Laprosolda – UFU (www.mecanica.ufu.br/Laboratorios/laprosolda/index.html) Welding and Joining Institute – Aachen (www.isf-aachen.de/eng/index_en.html)

A disciplina apresenta inicialmente conceitos gerais de soldagem, permitindo a compreensão da sua utilização em relação a outros processos de fabricação, em especial aos processos união. Mostra as diferentes formas de classificações dos processos de soldagem. Apresenta as dificuldades físicas que impedem ou dificultam o processo de união.

Apresentação

Importância e critérios de seleção O processo de união é aplicável sempre que a produção/recuperação de um componente não possa ser feita por um processo de fabricação “mais simples” (laminação, forjamento, fundição, outros). É um processo indispensável às indústrias de manufatura, montagem, automobilística, naval, outras.

Quais os critérios que definem os potenciais processos de união?

A montagem ou a manutenção de uma planta industrial demanda a aplicação de diferentes processos de união.

a)Funcional (grau de permanência, tipo de carga e resistência); b) Técnico (tipo de material, projeto da junta e condições de operação); c) Espacial (espessura, área, peso, complexidade de formas e posições de montagem); d) Econômico (quantidade a ser produzida, facilidade de automação, disponibilidade do equipamento).

Aplicações Áreas de aplicação e importância econômica da indústria / setor de soldagem

Naval

Química/Petroquímica

Montagem e/ou recuperação metálica

Processos de união Quais os processos de união utilizados industrialmente? -Soldagem (soldagem/brasagem); -Colagem (adesão); -União mecânica (fixação/união/ligação mecânica).

Fonte: Suranaree University of Technology

Classificação dos processos de soldagem

Soldagem por fusão: Processo no qual as partes são fundidas por meio de energia elétrica ou

química, sem aplicação de pressão.

Soldagem por pressão: Processo no qual as partes são coalescidas e pressionadas uma contra a

outra.

Brasagem: Processo no qual as partes são unidas por meio de uma liga metálica de

baixo ponto de fusão. Neste método, não há fusão do metal de base.

E o que vem a ser soldagem?

-Processo que visa a união localizada de materiais, similares ou não, de forma permanente, baseada na ação de forças em escala atômica semelhantes às existentes no interior do material e é a forma mais importante de união permanente de peças usadas industrialmente (Wikipédia). -Processo metalúrgico de união de metais ou ligas metálicas,devendo os materiais estarem em seu estado fundido ou pastoso. -Operação que visa obter a união de duas ou mais peças, assegurando na junta a continuidade das propriedades físicas e químicas. -Processo de união de entre duas partes metálicas, usando uma fonte de calor, com ou sem aplicação de pressão (Wainer, 2002). -União localizada de metais ou não-metais, produzida ou pelo aquecimentos dos metais até a temperatura de soldagem, com ou sem a aplicação de pressão, ou pela aplicação de pressão somente, com ou sem uso de metal de adição (AWS, 1987).

Conceituação de soldagem

Projeto de estrutura soldada – união/revestimento (critérios) Objetivos: a) Executar funções almejadas; b) Garantir segurança e confiabilidade; c) Garantir capacidade de fabricação (configuração), inspeção, transporte e operação com menor custo. Por sua vez, o custo final do componente compreende:

i.Custo do Projeto; ii.Custo dos Materiais; iii.Custo da Fabricação; iv.Custo da Montagem; v.Custo da Operação; vi.Custo da Inspeção; vii.Custo de Manutenção; viii.Custo de Reparo.

Observação: Um conjunto soldado deve apresentar um formato apropriado para transferir a aplicação das cargas, resistir ao meio e permitir fabricação por um determinado processo de soldagem.

Critérios envolvidos na construção de uma estrutura soldada

Evolução dos processos de soldagem

Formação de uma junta soldada

De uma forma simplificada, uma peça metálica é formada por um grande número de átomos dispostos em um arranjo espacial característico

Formação de uma junta soldada

A energia dos átomos da superfície do material poderia ser levada a condições dos átomos do interior da estrutura cristalina, bastaria aproximar duas peças metálicas a uma distancia suficientemente pequena para formar uma ligação permanente.

Aproximação de superfícies

Formação de uma junta soldada

• Dois métodos principais são utilizados para superar estes obstáculos, os quais originam os dois grandes grupos de processos de soldagem

Soldagem por pressão Soldagem por fusão

Apesar das falhas não ocorrerem em grande numero e sua frequência ser bastante baixa do ponto de vista estatístico, a ocorrência das mesmas abriu um novo campo de investigação relacionado aos aspectos físicos e metalúrgicos envolvidos na analise de uma falha.

Terminologia de soldagem

Terminologia

Avanços

Apesar de importantíssimo, teve seu maior avanço nos últimos 100 anos.

Os avanços na metalurgia obrigam a soldagem a procurar novas técnicas e materiais que sejam compatíveis com as novas ligas criadas.

Vantagem

Podemos unir dois materiais parafusando, rebitando e colando.

Porém, a grande vantagem da soldagem é a possibilidade de obter uma união em que os materiais têm uma continuidade não só na aparência externa, mas também nas suas características e propriedades mecânicas e químicas, relacionadas à sua estrutura interna.

Fatores imprescindíveisCalor e/ou pressão.

O calor é necessário porque grande parte dos processos de soldagem envolve a fusão dos materiais, ou do material de adição, no local da solda.

Mesmo quando se usa pressão e, às vezes, o ponto de fusão não é atingido, o aquecimento facilita a plasticidade do metal e favorece a ação da pressão para a união dos metais.

Propriedade imprescindível na soldagem - Soldabilidade

Pouco adianta desenvolver um novo material sem que ele possibilite alcançar boa soldabilidade. Por isso, os processos de soldagem estão em contínua evolução.

Soldabilidade é a facilidade que os materiais têm de se unirem por meio de soldagem e de formar em uma série contínua de soluções sólidas coesas, mantendo as propriedades mecânicas dos materiais originais.

Soldabilidade - definição

Soldabilidade – fatores que a afetam

O principal fator que afeta a soldabilidade dos materiais é a sua composição química.

Assim, devemos saber como as diferentes ligas metálicas se comportam diante dos diversos processos de soldagem.

Soldabilidade – alta ou baixa?

Se o material a ser soldado exigir muitos cuidados, tais como:Controle de temperatura de aquecimento e de interpasse, ou tratamento térmico após a soldagem, por exemplo, dizemos que o material tem baixa soldabilidade.

Por outro lado, se o material exigir poucos cuidados, dizemos que o material tem boa soldabilidade.

Soldabilidade

Denomina-se junta a região onde as peças serão unidas por soldagem;

Aberturas ou sulcos na superfície da peça ou peças a serem unidas e que determinam o espaço para conter a solda recebem o nome de chanfro;

Juntas

Chanfros em diferentes tipos de junta

Principais elementos de um chanfro

Face da raiz ou nariz (s): Parte não chanfrada de um componente da junta;

Abertura da raiz, folga ou fresta (f): Menor distância entre as peças a soldar;

Ângulo de abertura da junta ou ângulo de bisel (β): Ângulo da parte chanfrada de um dos elementos da junta;

Ângulo de chanfro (α): Soma dos ângulos de bisel dos componentes da junta.

Zonas de uma junta soldadaCobre-junta ou mata-junta: Peça colocada na parte

inferior da solda (raiz) que tem por finalidade conter o metal fundido durante a execução da soldagem;

Zona fundida (ZF): Constituída pelo metal de solda, que é a soma da parte fundida do metal de base e do metal de adição;

Zona termicamente afetada (ZTA): Região do metal de base que tem sua estrutura e/ou suas propriedades alteradas pelo calor de soldagem

Passe de solda: Formado por um deslocamento da poça de fusão na região da junta;

Passe

Posições de soldagem

Simbologia da Soldagem

Processos de soldagem

Soldagem por fusão

Soldagem a arco elétrico

O metal fundido do eletrodo é transferido através do arco até a poça de fusão do metal de base, formando assim o metal de solda depositado;

Uma escória, que é formada do revestimento do eletrodo e das impurezas do metal de base, flutua para a superfície e cobre o depósito, protegendo esse depósito da contaminação atmosférica e também controlando a taxa de resfriamento. O metal de adição vem da alma metálica do eletrodo (arame) e do revestimento;

A soldagem com eletrodo revestido é o processo de soldagem mais utilizado devido à simplicidade do equipamento, à resistência e qualidade das soldas e baixo custo, solda a maioria dos metais.

Soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido (SMAW)

Soldagem com eletrodo revestido (SMAW)

Equipamento de Soldagem

Fonte de energiaCorrente alternada;Corrente contínua – polaridade direta (CC-);Corrente contínua – polaridade inversa (CC+).

Cabos de SoldagemConectar o alicate de eletrodo e o grampo à fonte de energia.

Alicate de eletrodoAlicate que permite ao soldador controlar e segurar o eletrodo.

GrampoDispositivo para conectar o cabo terra à peça a ser soldada.

Classificação AWS dos eletrodos para soldagem de aços carbono e aços de baixa liga

Características do processo

Taxa de deposição: 1 a 5 Kg/h;Espessuras soldadas: > 2mm;Posições: Todas (Depende do revestimento)Tipos de Juntas: Todas;Diluição: de 10 a 30%Faixa de corrente: 75 a 300 A.

Aplicações típicas na indústria do petróleo

Soldagem da maioria dos metais e ligas empregadas em caldeiraria, tubulação, estruturas e revestimentos.

Vantagens

Baixo custo;Versatilidade;Operação em locais de difícil acesso.

Limitações

Lento devido à baixa taxa de deposição e necessidade de remoção de escória;

Requer habilidade manual do soldador.

Segurança

Emissão de radiações visíveis e ultravioletas;Risco de choques elétricos;Queimaduras;Projeções;Gases (atmosfera protetora).

Exercicios