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CALDEIRARIAMódulo
Soldagem
SENAI – CFP “ALVIMAR CARNEIRO DE REZENDE”
SENAI-CFP “Alvimar Carneiro de Rezende”Via Sócrates Marianni Bittencourt, 711 – CINCO
CONTAGEM – MG – Cep. 32010-010Tel. 31-3352-2384 – E-mail: [email protected]
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Presidente da FIEMGRobson Braga de Andrade
Gestor do SENAIPetrônio Machado Zica
Diretor Regional do SENAI eSuperintendente de Conhecimento e TecnologiaAlexandre Magno Leão dos Santos
Gerente de Educação e TecnologiaEdmar Fernando de Alcântara
Elaboração
Unidade OperacionalCentro de Formação Profissional Alvimar Carneiro de Rezende
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SSuummáárriioo
1. Introdução .........................................................................................................72. Noções de Eletricidade .....................................................................................82.1. Corrente Elétrica .............................................................................................. 82.2. Eletromagnetismo ............................................................................................ 92.3. Tensão Elétrica ................................................................................................ 92.4. Resistência Elétrica ....................................................................................... 102.5. Lei de Ohm .................................................................................................... 112.6. Circuito Elétrico.............................................................................................. 112.6.1. Circuito hidráulica ......................................................................................122.6.2. Circuito de soldagem .................................................................................122.7. Tipos de Correntes ........................................................................................ 132.7.1. Corrente Contínua .....................................................................................132.7.2. Corrente Alternada ....................................................................................133. Fontes de Corrente para Soldagem ................................................................153.1. Transformador ............................................................................................... 153.2. Retificador...................................................................................................... 173.3. Gerador.......................................................................................................... 193.4. Tensão de Circuito Aberto e Tensão de Trabalho ......................................... 203.5. Polaridade...................................................................................................... 213.6. Curvas Características das Fontes de Corrente ............................................ 223.6.1. Curva Tombante (corrente constante) .......................................................223.6.2. Curva de Tensão Constante ......................................................................224. O Arco Elétrico de Soldagem ..........................................................................254.1. Características Elétricas ................................................................................ 254.2. Características Térmicas ............................................................................... 264.3. Características Magnéticas............................................................................ 264.4. Sopro Magnético............................................................................................ 275. Terminologia de Soldagem .............................................................................296. O Processo de Soldagem com Eletrodos Revestidos...................................................416.1. O Eletrodo Revestido..................................................................................... 416.1.1. Principais Funções do Revestimento do Eletrodo .....................................426.1.2. Principais Tipos de Revestimento..............................................................426.1.3. Classificação dos Eletrodos.......................................................................446.1.4. Cuidados com o Eletrodo ..........................................................................486.2. Equipamentos ................................................................................................ 506.2.1. Estufa para armazenamento......................................................................506.2.2. Estufa para secagem.................................................................................506.2.3. Estufa para manutenção da secagem .......................................................516.2.4. Estufa portátil para manutenção da secagem............................................516.2.5. Porta eletrodos ..........................................................................................526.2.6. Cabos ........................................................................................................526.2.7. Ligação dos cabos de solda na peça.........................................................54
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6.3. Posto de Trabalho.......................................................................................... 547. Gases para soldagem .....................................................................................557.1. Introdução...................................................................................................... 657.2. Gases técnicos .............................................................................................. 657.3. Classificação dos gases ................................................................................ 667.3.1. Corrente Contínua ........................................ Erro! Indicador não definido.7.3.2. Oxigênio.....................................................................................................667.3.3. Conexão - Cilindro de acetileno.................................................................667.3.4. Cilindro de oxigênio ...................................................................................678. Equipamentos para soldagem.........................................................................698.1. Regulador de pressão de um estágio ............................................................ 698.2. Operação inicial do regulador de pressão ..................................................... 708.3. Utilização de dispositivo de segurança em instalações com cilindros ........... 708.4. Função da válvula de segurança unidirecional .............................................. 728.5. Montagem de uma válvula de segurança unidirecional em um
Regulador de Pressão .................................................................................... 728.6. Mangueiras para oxigênio e acetileno, segundo a norma DIN 8541.............. 738.6.1. Instalação de mangueiras para o oxigênio e acetileno, segundo a norma DIN 8542 ......................................................................748.6.2. União de mangueiras.................................................................................748.7. Maçarico para soldar (tipo injetor)..................... Erro! Indicador não definido.8.8. Retrocesso da chama .................................................................................... 758.9. Combate a incêndio ....................................................................................... 769. Técnica de soldagem e regulagem de chama.................................................779.1. Chama oxiacetilênica (chama de soldagem) ................................................. 779.2. Estágios da combustão de uma chama oxiacetilênica................................... 789.3. Proporção da mistura e tipos de chama ........................................................ 789.4. Regulagem de uma chama para soldar ......................................................... 799.5. Ângulo de inclinação do maçarico e do metal de adição
em uma soldagem à esquerda........................................................................ 799.6. Ângulo de inclinação do maçarico e do metal de adição
em uma soldagem à direita............................................................................ 8010. Metais de base e consumíveis ........................................................................8210.1. Vareta de aço-carbono cobreado para soldagem oxiacetilênica -
especificação AWS A5-2-69 .......................................................................... 8211. Segurança e higiene no trabalho e prevenção de acidentes...........................8411.1. Introdução....................................................... Erro! Indicador não definido.11.2. Equipamentos de proteção individual (EPI) ................................................. 8411.3. Liberação de substâncias poluentes pela soldagem oxicombustível ........... 8511.4. Princípio da fabricação do acetileno ............... Erro! Indicador não definido.11.5. Armazenagem do acetileno em cilindros de açoErro! Indicador não definido.11.5.1.Propriedades da massa porosa .................... Erro! Indicador não definido.
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11.5.2.Função dos meios de dissolução.................. Erro! Indicador não definido.11.6. Perigos no manuseio do acetileno - desintegração do acetilenoErro! Indicador não definido.11.6.1.Causas da desintegração do acetileno......... Erro! Indicador não definido.11.6.2.Comportamento em caso de desintegração do acetilenoErro! Indicadornão definido.11.7. Princípio da fabricação do oxigênio ................ Erro! Indicador não definido.11.8. Perigos no manuseio do oxigênio ................... Erro! Indicador não definido.11.8.1.Incêndio no equipamento ............................. Erro! Indicador não definido.11.8.2.Concentração de oxigênio no ar ................... Erro! Indicador não definido.11.9. Perigos de incêndio ........................................ Erro! Indicador não definido.11.9.1.Quedas de fagulha ....................................... Erro! Indicador não definido.11.9.2.Chama secundária........................................ Erro! Indicador não definido.11.10. Soldagem e corte em recipientes e ambientes confinadosErro! Indicador não definido.11.11. Ilustrações sobre a correta manipulação de cilindros de gásErro! Indicador não definido.12. Soldabilidade dos Aços ...................................................................................8812.1. Soldabilidade dos Aços-Carbono Comuns .................................................. 8812.2. Soldabilidade dos Aços Inoxidáveis............................................................. 8912.2.1.Aços Austeníticos ......................................................................................8912.2.2.Aços Ferríticos...........................................................................................8912.2.3.Aços Martensíticos ....................................................................................8913. Endurecimento na soldagem...........................................................................9013.1. Junta de Topo .............................................................................................. 9013.2. Solda em ângulo junta sobreposta............................................................... 9013.3. Pontos de abertura de arco ou pontos de solda .......................................... 9114. Descontinuidades na Soldagem......................................................................9214.1. Tipos de Descontinuidades.......................................................................... 9214.2. Causas e Soluções ...................................................................................... 9914.2.1.Dificuldade na abertura do arco.................................................................9914.2.2.Dificuldade em manter o arco aberto.........................................................9914.2.3.Projeções...................................................................................................9914.2.4.Aquecimento exagerado do eletrodo .......................................................10014.2.5.Má aparência da cordão ..........................................................................10015. Segurança e Higiene na Soldagem.................................................................5515.1. Fatores de Risco.......................................................................................... 5515.2. Equipamento de Proteção Individual ........................................................... 5815.2.1.Proteção Ocular e Facial ...........................................................................5815.2.2.Vestuário de Proteção ...............................................................................5915.2.3.Equipamentos de Proteção Respiratória ...................................................6215.3. Ambiente de Soldagem................................................................................ 6315.3.1.Layout........................................................................................................6315.3.2.Iluminação .................................................................................................6315.3.3.Ventilação..................................................................................................6315.3.4.Exaustão....................................................................................................6416. Deformações de peças metálicas .................................................................10416.1. Conceito..................................................................................................... 104
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16.2. Causas....................................................................................................... 10416.3. Deformação pela contração....................................................................... 10416.3.1.Contração em juntas soldadas ................................................................10416.3.2.Ordem de grandeza das contrações........................................................10516.3.3.Efeitos da contração ................................................................................10616.4. Tensões internas na soldagem.................................................................. 10716.4.1.Medidas contra tensões internas na soldagem........................................10816.5. Medidas contra deformação....................................................................... 10816.5.1.Causas das deformações acentuadas.....................................................11016.5.2.Como evitar deformação acentuada nas juntas soldadas de topo ..........11016.5.3.Viga duplo “T” soldada.............................................................................11116.6. Montagem ajustada incorretamente........................................................... 11216.6.1.Caixa isolada com reforços laterais .............. Erro! Indicador não definido.16.7. Deformações causadas por contração em chapas oxicortadas.......................... 11216.7.1.Medidas para evitar deformações pelo oxicorte ......................................11316.7.2.Deformação perimétrica em peças raiadas oxicortadas devido à contração...................................................................................11416.8. Deformação na preparação ......................................................................... 11416.9. Defeitos apresentados em chapas dobradas devido a tensões perimétricas
causadas por oxicorte. .................................................................................. 11516.9.1.Característica das deformações em discos de chapas finas oxicortadas ou dilatação por cisalhamento ...................... Erro! Indicador não definido.16.10. Defeitos causados pela dilatação devido ao corte pelo processo de
cisalhamento.................................................................................................. 11616.11. Desempeno a quente ................................................................................ 11616.11.1. Técnicas de aplicação do calor para desempeno a quente ..................11616.11.2. Chapa oxicortada ou cisalhada.............................................................11716.11.3. Desempeno a quente com barras estreitas ..........................................11816.12. Perfis soldados ou trefilados ...................................................................... 11816.12.1. Perfil “I” soldado....................................................................................11816.12.2. Perfil “l” com reforços soldados numa só aba .......................................11916.13. Desempeno das laterais de caixas com reforços soldadosErro! Indicador não definido.16.14. Métodos de aplicação do calor................................................................... 12016.14.1. Forças de contração .............................................................................12116.14.2. Curvar vigas de perfil “U” ......................................................................12116.14.3. Graduar a extensão de curvatura .........................................................12216.15. Desempeno a quente de disco de chapas oxicortadas............................... 12316.16. Desempeno de disco de chapas a frio ....................................................... 12316.16.1. Desempeno manual de chapas finas oxicortadas (<3/16”) ...................12316.16.2. Desempeno manual de barras e fitas de chapas..................................12416.16.3. Desempeno manual de trefilados .........................................................12416.17. Desempeno à máquina ............................................................................. 125
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AApprreesseennttaaççããoo
“Muda a forma de trabalhar, agir, sentir, pensar na chamada sociedade doconhecimento.”
Peter Drucker
O ingresso na sociedade da informação exige mudanças profundas em todos osperfis profissionais, especialmente naqueles diretamente envolvidos na produção,coleta, disseminação e uso da informação.
O SENAI, maior rede privada de educação profissional do país,sabe disso , e,consciente do seu papel formativo , educa o trabalhador sob a égide do conceitoda competência: "formar o profissional com responsabilidade no processoprodutivo, com iniciativa na resolução de problemas, com conhecimentostécnicos aprofundados, flexibilidade e criatividade, empreendedorismo econsciência da necessidade de educação continuada.”
Vivemos numa sociedade da informação. O conhecimento , na sua área tecnoló-gica, amplia-se e se multiplica a cada dia. Uma constante atualização se faz ne-cessária. Para o SENAI, cuidar do seu acervo bibliográfico, da sua infovia, daconexão de suas escolas à rede mundial de informações - internet - é tão impor-tante quanto zelar pela produção de material didático.
Isto porque, nos embates diários,instrutores e alunos , nas diversas oficinas elaboratórios do SENAI, fazem com que as informações, contidas nos materiaisdidáticos, tomem sentido e se concretizem em múltiplos conhecimentos.
O SENAI deseja , por meio dos diversos materiais didáticos, aguçar a sua curio-sidade, responder às suas demandas de informações e construir links entre osdiversos conhecimentos, tão importantes para sua formação continuada !
Gerência de Educação e Tecnologia
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11.. IInnttrroodduuççããoo
O estudo da soldagem tornou-se de extrema importância a todos aqueles queexercem funções técnicas na indústria, seja como fator de produção ou comode manutenção. Este material trata da soldagem ao arco elétrico com eletrodorevestido e procurará mostrar de forma clara e objetiva as várias questões liga-das a esse processo. Visando constituir-se num ponto de partida para aquelesque desejem estudar a matéria.
No princípio, a soldagem ao arco elétrico era usada somente em operaçõesonde se exigia pequena responsabilidade, em recuperações de peças quebra-das, que não tinham funções importantes em serviço, e em operação de en-chimento de peças danificadas. Não se passou muito tempo desde o início dautilização da soldagem em pequenos reparos até o atual desenvolvimento tec-nológico que se encontram os processos de soldagem e cujo desenvolvimentoé incessante. Em conseqüência, as concepções de componentes mecânicospassaram a incluir a soldagem, no lugar de outras técnicas, como a união porrebites e a fundição.
A soldagem com eletrodos revestidos é um dos processos de soldagem maisusados, devido à simplicidade do equipamento, à qualidade das soldas, e dobaixo custo dos equipamentos e dos consumíveis. Ele tem grande flexibilidadee solda a maioria dos metais numa grande faixa de espessuras. Com este pro-cesso pode-se soldar em quase todos os lugares e em condições extremas.
A soldagem com eletrodos revestidos é aplicada extensivamente em fabricaçãoe manutenção industrial, estruturas metálicas diversas, construção naval, car-ros, caminhões, comportas e outros conjuntos soldados.
Com este trabalho, espera-se que novos caminhos para outras ações seme-lhantes possam ser abertos, demonstrando uma estreita ligação entre o SENAIe outras instituições e empresas na busca pela formação de mão-de-obra dealto nível.
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22.. NNooççõõeess ddee EElleettrriicciiddaaddee
Existem diversos tipos de processos de soldagem, mas sabemos que algunsdeles são mais utilizados devido à suas características, como, flexibilidade emtermos de aplicações, custo e facilidade de treinamento de mão-de-obra. Osprocessos que utilizam o arco voltaico (arco elétrico de soldagem) como fontede energia para fusão dos materiais, estão entre os mais utilizados na indústrianos dias de hoje. Por isso é necessário um conhecimento básico sobre temasrelacionados com a energia elétrica.
2.1. Corrente Elétrica
Corrente elétrica é a movimentação ordenada de elétrons que passam atravésde um condutor.
Intensidade da Corrente Elétrica
A intensidade da corrente elétrica é o número de elétrons que passam numadeterminada área do condutor num determinado intervalo de tempo. A intensi-dade de corrente elétrica é expressa na unidade de medida Ampère (A).
Corrente Elétrica Convencional
Considera-se a corrente como sendo formada por cargas positivas, ou seja,elas se movimentam no sentido contrário ao sentido de movimento dos elé-trons. Em outras palavras, a corrente elétrica que se usa (convencional) temsentido contrário ao movimento real dos elétrons.
Corrente Real – Os elétrons se movimentam do pólo negativo para o positivo.Corrente Convencional – O sentido da corrente é do pólo positivo para o negativo.
o oo o
o o E VAVB
VACorrente elétrica
VB > VA
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2.2. Eletromagnetismo
O eletromagnetismo consiste na atuação conjunta de fenômenos elétricos emagnéticos, e tem grande importância nos equipamentos de soldagem queutilizam energia elétrica para a geração de calor para fusão dos materiais aserem soldados
Campo Magnético
O campo magnético é identificado pelas “linhas de campo”
O imã e a atração de metais: Polaridade e linhas de campo:
Pólos diferentes: força de atraçãoPólos iguais: força de repulsão
Atração Repulsão
Campo Magnético criado por Corrente Elétrica
A passagem de corrente elétrica por um condutor gera um campo magnéticoque é circular ao condutor. A regra da mão direita serve para identificar a ori-entação desse campo magnético gerado.
Observação do fenômeno pela bússola: Regra da Mão Direita:
2.3. Tensão Elétrica
È a força que impulsiona os elétrons para formar a corrente elétrica. Existindoassim a diferença de potencial entre dois corpos (positivo e negativo).
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Conclusão: Carga negativa move-se do potencial menor para o maior.
Carga +q colocada no ponto B:Movimento da carga em direçãoao ponto A.
Conclusão: Carga positiva move-se do potencial maior para o menor:
A diferença de potencial (ddp) é necessária para que haja condução de eletricidade.
2.4. Resistência Elétrica
Qualquer oposição à passagem de corrente elétrica.
Característica elétrica dosmateriais que representa aoposição à passagem dacorrente elétrica.
Os elétrons têm dificuldade de semovimentarem pela estrutura atô-mica dos materiais.
Efeito Joule
Aumento de temperatura do materialresistivo devido ao choque dos elé-trons com os átomos.
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2.5. Lei de Ohm
A resistência é um bipolo passivo, pois con-some energia elétrica, provocando queda depotencial no circuito.
Experimento:1 2
1 2
... n
n
VV VI I I
= = =
Constante ≡ resistência elétrica
2.6. Circuito Elétrico
A força motriz da corrente elétrica é obtida sob a forma de tensão (V), por meioda fonte de corrente elétrica, em volt.
V = RxI R = V . I
I = V . R
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A corrente elétrica é obtida por meio de elétrons no condutor elétrico. A intensi-dade de corrente (I), em ampère, é equivalente a um determinado número deelétrons por segundo. Ela cresce com o aumento de tensão.
A resistência elétrica R, em (Ohm), é obtida por meio de um condutor elétricocom baixo valor de condutividade elétrica, por exemplo, o arco elétrico.
Todos os tipos de resistência elétrica provocam uma queda na intensidade decorrente.
Comparação:
Figura 2.1: Comparação entre circuito elétrico e hidráulico
2.6.1. Circuito hidráulica
A força motriz do fluxo hidráulico pode ser obtida por meio de pressão dabomba. O volume circulante é o fluxo no tubo condutor. Ele cresse com o au-mento da pressão. O estreitamento obtido por meio de um registro de água etodas as outras resistências à tubulação reduzem o fluxo de água, aumentandoa pressão.
2.6.2. Circuito de soldagem
O arco elétrico é a principal resistência neste tipo de circuito, determinando osvalores da corrente de soldagem e da tensão do arco elétrico.
Nos cabos de solda se encontram resistências de valores muito pequenos.
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2.7. Tipos de Correntes
2.7.1. Corrente Contínua
Corrente contínua é uma corrente elétrica que flui no mesmo sentido e nor-malmente com a mesma força.
Para a soldagem a corrente contínua é muito importante, porque para certosprocessos de soldagem a arco elétrico somente a corrente contínua pode serusada.
Nota: A corrente contínua não é praticamente usada no consumo público.
2.7.2. Corrente Alternada
Corrente alternada é uma corrente elétrica que alterna permanentemente suadireção e força. Sua direção muda 120 vezes por segundo: isso significa 60períodos (ou ciclos) por segundo, chamados de 60 Hz (hertz).
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Nota: A corrente alternada é largamente usada para o consumo público; e atensão usada nos prédios, casas, etc, é de 110 ou 220 volts.
Corrente Alternada Trifásica
É uma corrente elétrica formada por três ondas defasadas de corrente alterna-da de 60Hz (Hertz). A corrente alternada trifásica é usada principalmente noabastecimento de rede elétrica onde são ligados aparelhos de grande consumode energia, como, por exemplo, máquinas de soldar.
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33.. FFoonntteess ddee CCoorrrreennttee ppaarraa SSoollddaaggeemm
3.1. Transformador
Os transformadores são as mais simples entre as fontes de energia para sol-dagem. São constituídos por dois enrolamentos que são denominados enrola-mentos primário e secundário. Para uma identificação grosseira, o enrolamentoprimário é aquele que é constituído por muitas espiras de fio fino, enquanto queo enrolamento secundário é aquele que é constituído por poucas espiras de fiogrosso. O transformador produz corrente alternada (fig 3.1).
Figura 3.1: Transformador
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Regulagem da Corrente no Transformador de Soldagem
Por meio de um interruptor gradual, altera-se o número de espiras no primárioe com isso a relação entre o primário e o secundário (fig 3.2).
Figura 3.2: Regulagem do transformador pelo interruptor gradual
Mediante o movimento do núcleo de dispersão, para dentro ou para fora, alte-ra-se o fluxo magnético no secundário.
Figura 3.3: Regulagem do transformador pelo núcleo de dispersão
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3.2. Retificador
Os transformadores retificadores, apesar de serem equipamentos desenvolvi-dos para fornecer uma corrente retificada muito semelhante à corrente contí-nua, podem, desde que o fabricante ofereça a opção de desligar o retificador,ser utilizados para corrente alternada (fig 3.4).
Estes equipamentos são monofásicos, ou trifásicos com bobina de equilíbrio. Abobina de equilíbrio é uma bobina complementar que permite utilizar os trêsfios da rede trifásica para alimentar a bobina monofásica. Os equipamentosdeste grupo, equilibram naturalmente a carga sobre a rede elétrica e são de umpreço ligeiramente inferior às fontes de corrente contínua.
O transformador-retificador é composto de um transformador trifásico onde acorrente alternada do secundário é retificada por um conjunto de retificadores.Podemos definir o retificador como sendo um dispositivo que permite a passa-gem de corrente somente em um único sentido. Isto fará com que a correntefornecida seja uma corrente alternada retificada, ligeiramente ondulada e apre-sentando propriedades de soldagem praticamente idênticas as da correntecontínua.
Estes aparelhos são uma das melhores soluções como fonte de energia parasoldagem, e são os que absorvem menor corrente no primário, dando com istoum bom equilíbrio a rede. Os postos trifásicos equilibram naturalmente a cargana rede, e devido a serem postos estáticos, sua manutenção é mínima.
Figura 3.4: Retificador
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Princípio da Corrente Alternada Retificada
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3.3. Gerador
Os geradores são constituídos por um motor e um gerador, a grande maioriadas vezes num bloco único (fig 3.5).
Quando este motor é elétrico, esta fonte é a de construção mais elaborada,necessitando de mais manutenção que as outras devido a ter peças que tra-balham em rotações na faixa de 3000 rpm. Nestas condições, esta fonte tam-bém é a de maior custo inicial, e do ponto de vista da soldagem manual, sãomenos interessantes que as máquinas anteriormente descritas.
A grande vantagem destes aparelhos é quando não se tem disponibilidade deenergia elétrica, uma vez que o motor citado como componente deste equipa-mento não precisa ser necessariamente elétrico, podendo ser um motor decombustão normal (gasolina, óleo, etc). O gerador com motor elétrico, a gasoli-na, a diesel ou a álcool produz corrente contínua.
Figura 3.5: Gerador
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3.4. Tensão de Circuito Aberto e Tensão de Trabalho
Circuito Aberto Tensão Vmáximo
Intensidade de corrente I: zero
Curto-Circuito(momento de abertura do arco)
Tensão VQuase 0V
Intensidade de corrente I:muito alta
Durante a Soldagem Tensão de trabalho estárelacionada com 1. Na
maioria dos casos, entre20 e 30V.
Intensidade de cor-rente I:
oscila em torno deum valor fixado.
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3.5. Polaridade
Os pólos onde se ligam os eletrodos e a peça, num processo com correntecontínua, tem grande influência no arco elétrico e na qualidade do cordão desolda. Podendo ser polaridade direta (fig 3.6) e polaridade inversa (fig 3.7).
Figura 3.6: Polaridade direta (CC −−−− )
Figura 3.7: Polaridade inversa (CC ++++ )
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( SMAW ) Eletrodo Revestido( GTAW ) Tig( SAW ) Arco Submerso
3.6. Curvas Características das Fontes de Corrente
3.6.1. Curva Tombante (corrente constante)
Em soldagem manual a arco elétrico, as Curvas Características apresentam-secom acentuada inclinação. Considera-se a seguinte vantagem: Tanto para arcoscurtos, quanto para longos, a variação da intensidade da corrente é pequena.
Isso significa que o soldador poderá utilizar um arco longo ou curto. A variaçãoda intensidade da corrente elétrica é pequena em relação às maiores variaçõesde tensão.
3.6.2. Curva de Tensão Constante
Em processos de soldagem de metais sob atmosfera de gases de proteção, acurva característica da fonte de corrente apresenta-se com pequena inclinação(valor de tensão quase constante).
Considera-se a seguinte vantagem: A variação da intensidade da corrente paraarcos longos ou curtos é grande em relação à tensão.
Assim, os aparelhos de soldagem têm condições de reajustar automaticamente(regulagem interna) o comprimento do arco, anteriormente ajustado para umcerto valor.
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3.6.3. Curva Controlada Eletronicamente (corrente constante)
dente
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As fontes de corrente, controladas eletronicamente, oferecem curvas tomban-tes com várias características que, diante das modificações de comprimentode arco, mantêm praticamente constante a intensidade de corrente.
Todas as fontes de corrente para soldagem TIG podem, também, ser utilizadaspara soldagem com eletrodo revestido. Já as fontes de corrente para soldagema arco submerso (SAW ) trabalham com intensidade de corrente mais eleva-das.
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44.. OO AArrccoo EEllééttrriiccoo ddee SSoollddaaggeemm
O arco elétrico de soldagem (arco voltaico) consiste numa descarga elétricaestabelecida entre um eletrodo e a peça (fig 4.1). Esta descarga elétrica ésustentada através de um gás e produz energia suficiente para a fusão dosmetais que se deseja soldar.
Figura 4.1: O arco elétrico de soldagem
4.1. Características Elétricas
O arco elétrico de soldagem pode ser caracterizado pela tensão (diferença depotencial) entre suas extremidades e pela corrente elétrica que circula entre asmesmas.
A parte visível e brilhante do arco constitui a coluna de Plasma, as regiões maisextremas do arco, chamamos de regiões de queda anódica e catódica, pode-mos dizer que o arco é estabelecido entre o ânodo (pólo negativo) e o cátodo(pólo positivo). As maiores temperaturas ocorrem nas regiões de queda anódi-ca e catódica (fig 4.2).
Figura 4.2: Queda de tensão no arco
Soldagem____________________________________________________________
____________________________________________________________
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A tensão entre as extremidades do arco, necessárias para manter a descargaelétrica, varia principalmente com a distância entre os eletrodos, chamada decomprimento do arco, com a geometria e material dos eletrodos, tipo de gás nacoluna de plasma e corrente que atravessa.
A polaridade dos eletrodos também influencia significativamente a estabilidadedo arco. Esta estabilidade é importante, tanto do ponto de vista operacional,quanto da qualidade da solda. Arcos mais instáveis são mais difíceis de seremcontrolados pelo solador, que precisa de mais habilidade para mantê-lo acesoe executar a solda de maneira adequada.
4.2. Características Térmicas
O arco elétrico é muito eficiente na transformação de energia elétrica em ener-gia térmica. O calor gerado pelo arco pode ser determinado por seus parâme-tros elétricos. Altas temperaturas podem ser atingidas pelo arco elétrico (fig4.3).
Figura 4.3: Isotermas no arco elétrico
4.3. Características Magnéticas
O arco de soldagem é um condutor de corrente elétrica e assim gera camposmagnéticos que interferem no seu próprio comportamento, em alguns aspectosde forma favorável e em outros de forma prejudicial.
Os principais efeitos com relação ao comportamento magnético do arco são:
Soldagem____________________________________________________________
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4.3.1. Força de Lorentz
Se um condutor percorrido por uma corrente elétrica (arco elétrico) é colocadonuma região onde exista um campo magnético ele sofre uma força, que nocaso do arco elétrico é sempre no sentido radial de fora parra dentro.4.3.2. Jato de plasma
Fluxo de gás no sentido eletrodo peça causado por uma diferença de pressãodevido aos efeitos magnéticos do arco. Esse efeito é responsável pela penetra-ção do cordão de solda e pela transferência do metal, sempre no sentido ele-trodo peça, independente do sentido da corrente elétrica.
4.3.3. Efeito Pinch
É o estrangulamento da parte fundida na ponta do eletrodo formando assimuma gota de metal que tende a ser transferida para a peça.
Figura 4.4: Efeito Pinch
4.4. Sopro Magnético
Como o arco elétrico está, como todo condutor de corrente elétrica, submetidoa um campo magnético, nos casos onde a distribuição homogênea do campomagnético é impedida, há um desvio do arco elétrico. As causas mais fre-qüentes de sopro magnético, especialmente no caso de corrente contínua são:
Soldagem naextremidade
da peça.
Soldagem____________________________________________________________
____________________________________________________________
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Soldagem aolado de peçasde grande es-
pessura.
Soldagem naproximidadedo grampo
Medidas contra o Sopro Magnético
• Alterar a inclinação do eletrodo (fig 4.5);• Ligar cabo-obra à extremidade da peça, ou trocar a ligação do cabo-obra
para outra posição;• Pontear em diversos pontos;• Aquecer a peça, quando existe um membro da junta mais espesso do que o
outro;• Utilizar corrente alternada no lugar de corrente contínua.
Figura 4.5: Mudança na inclinação do eletrodo
Soldagem____________________________________________________________
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55.. TTeerrmmiinnoollooggiiaa ddee SSoollddaaggeemm
Em soldagem, no que se refere à terminologia, é difícil a desvinculação dostermos técnicos da língua inglesa. Estes, sempre que possível, serão mencio-nados entre parêntesis para permitir um perfeito entendimento da matéria.
Os termos relacionados, a seguir, são apenas alguns dos mais usuais. Os ter-mos técnicos em língua inglesa e suas definições são encontrados numa abor-dagem mais complexa AWS A3.0.
As designações abreviadas dos processos de soldagem mais usuais, segundoa norma AWS, encontram-se na Tabela 5.1.
Tabela 5.1: Designação abreviada dos processos de soldagem - AWS A 3.0-89
DESIGNAÇÃO AWS PROCESSOS DE SOLDAGEM
EGWESWFCAWGMAWGTAWOAWOFWPAWRWSAWSMAWSW
Electrogas weldingElectroslag weldingFluxcored arc weldindGas metal arc weldingGas tungsten arc weldingOxyacetylene weldingOxyfuel gas weldingPlasma arc weldingResistance weldingSubmerged arc weldingShielded metal arc weldingSutd arc welding
Soldagem eletrogásSoldagem por eletro-escóriaSoldagem com arame tubularSoldagem MIG/MAGSoldagem TIGSoldagem oxiacetilênicaSoldagem a gásSoldagem a plasmaSoldagem por resistência elétricaSoldagem a arco submersoSoldagem com eletrodo revestidoSolda de pino
5.1.1. Junta (joint)
A soldagem é uma operação que visa à união de peças, chama-se junta a regi-ão onde as peças serão unidas (fig 5.1).
Soldagem____________________________________________________________
____________________________________________________________
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Figura 5.1a: Tipos de juntas
Figura 5.1b: Tipos de juntas
5.1.2. Junta de Topo
Figura 5.2: Tipos de junta de topo
5.1.3. Junta de aresta
Figura 5.3: Tipos de junta de aresta
5.1.4. Junta de ângulo
Junta de ângulo em quina
Soldagem____________________________________________________________
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Junta de ângulo em L Junta de ângulo em T
Junta de ângulo em ângulo
Figura 5.4: Tipos de junta em ângulo
5.1.5. Junta sobreposta
Figura 5.5: Tipos de junta de aresta
5.1.6. Tipos de chanfro
Chanfro (groove)
Soldagem____________________________________________________________
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planavertical ascen-
sobre-cabeçavertical descendente
Abertura ou sulco na superfície de uma peça ou entre dois componentes, quedetermina o espaço para conter a solda. Os principais tipos de chanfros são osseguintes: (Fig 5.6).
Chanfro em U (single – U – groove) Chanfro em duplo U (double – U – groove)
Chanfro em V (single – V – groove) Chanfro em duplo X (double – V – groove)
Chanfro em meio V (single - bevel - groove) Chanfro em K (double – bevel – groove)
Chanfro reto (square – groove)
Figura 5.6: Tipos de Chanfros
5.1.7. Posições de soldagem
Há quatro posições básicas de soldagem; a saber: plana, horizontal, vertical(ascendente ou descendente) e sobre-cabeça (fig 5.7).
.
Soldagem____________________________________________________________
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Figura 5.7: Posições de soldagemPosições de soldagem segundo o código ASME
A posição mais fácil para soldagem é a plana. Qualquer desvio desta posição,não sendo pequenas variações de inclinação, torna o sucesso da soldagemmuito mais difícil. Isto ocorre porque a força de gravidade não auxilia no posici-onamento do metal de solda (fig 5.8).
Soldagem em posição (outras que não a plana) freqüentemente se baseia nosefeitos da força do arco e da tensão superficial, portanto a posição de solda-gem pode afetar as propriedades mecânicas da solda e provocar a ocorrênciade defeitos.
Por simplicidade, as várias posições de soldagem são codificadas conformemostrado abaixo, por exemplo “3G”, solda de topo posição vertical ascendente.
Soldagem____________________________________________________________
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Figura 5.8: Posições de soldagem – ASMEÂngulo de deslocamento do eletrodo (travel angle)
Ou ângulo de inclinação do eletrodo é o ângulo formado entre o eixo do ele-trodo e uma linha referência perpendicular ao eixo da solda, localizado numplano determinado pelo eixo do eletrodo e o eixo da solda (Fig 5.9).
Ângulo de trabalho (work angle)
È o ângulo que um eletrodo faz com uma linha de referência posicionada per-pendicularmente à superfície da chapa, passando pelo centro do chanfro, loca-lizada em um plano perpendicular ao eixo da solda (Fig 5.9).
Figura 5.9: Ângulo de deslocamento e ângulo de trabalho
Camada (layer)
È a deposição de um ou mais passes consecutivos situados aproximadamentenum mesmo plano. (fig 5.10).
Seqüência de passes (joint buildup sequence)
Soldagem____________________________________________________________
____________________________________________________________
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É a ordem pela qual os passes de uma solda multi-passe são depositados comrelação à seção transversal da junta (fig 5.10).
Figura 5.10: Camada, cordão de solda ou passe e seqüência de passes.
Cobre-junta (backing)
È o material ou dispositivo colocado no lado posterior da junta, ou em ambosos lados (caso dos processos eletro-escória e eletrogás), cuja finalidade é su-portar o metal fundido durante a execução da soldagem. O material pode serparcialmente fundido, já que não precisa se fundir necessariamente durante asoldagem. O mesmo pode ser metálico ou não metálico. Exemplos de cobre-junta: Metal de base, cordão de solda, material granulado (fluxo), cobre, cerâ-mica, carvão (fig 5.11)
Figura 5.11: Cobre-junta, mata-junta ou backing
Diluição (dilution)
É a modificação na composição química de um metal de adição causado pelamistura do metal de base ou do metal de solda anterior. É medido pela percenta-gem do metal de base ou do metal de solda anterior no cordão de solda. (fig 5.12).
Soldagem____________________________________________________________
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Figura 5.12: Diluição
Dimensões da junta:
Soldagem____________________________________________________________
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Figura 5.13: Dimensões da juntaDimensões da solda:
Para se facilitar o entendimento e a transmissão de informações relativas aocordão de solda foram determinados os padrões de como se medir as dimen-sões da solda nas diversas geometrias. Algumas delas são apresentadas aseguir (fig 5.14, fig 5.15 e fig 5.16)
Soldagem____________________________________________________________
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Figura 5.14: Dimensões das soldas
Soldagem____________________________________________________________
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Figura 5.15: Dimensões das soldas
Figura 5.16: Dimensões da solda
Regiões da solda
Soldagem____________________________________________________________
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Figura 5.17: Face da solda, reforço da face e reforço da raiz
Soldagem____________________________________________________________
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66.. OO PPrroocceessssoo ddee SSoollddaaggeemm ccoomm EElleettrrooddooss RReevveessttiiddooss
O processo de soldagem ao arco elétrico com eletrodo revestido é um proces-so que produz a união entre metais pelo aquecimento e fusão destes com umarco elétrico estabelecido entre a ponta de um eletrodo metálico, revestido,consumível e a superfície do metal de base na junta que está sendo soldada. Ometal fundido do eletrodo é transferido através do arco elétrico até a poça defusão do metal de base, formando assim o metal de solda. Uma escória líquidade densidade menor do que a do metal líquido, que é formada do revestimentodo eletrodo e das impurezas do metal de base, sobrenada a poça de fusãoprotegendo-a da contaminação atmosférica. Uma vez solidificada, esta escóriacontrolará a taxa de resfriamento do metal de solda já solidificado (fig 7.1).
Figura 6.1: Processo de soldagem com eletrodos revestidos
6.1. O Eletrodo Revestido
Os eletrodos para soldagem elétrica podem ser nus ou revestidos. O eletrodonu é simplesmente uma vareta metálica de composição definida, que já foimuito utilizada no passado, tendo cedido lugar aos modernos eletrodos revesti-dos que são os consumíveis mais importantes neste processo de soldagem.
Tais eletrodos são constituídos pela alma metálica, revestida por um compostode materiais orgânicos e minerais de dosagem bem definida (fig 6.2).
O revestimento é um produto firmemente seguro a alma do eletrodo. O revesti-mento pode ser considerado como a parte principal do eletrodo, pois define osvários tipos de eletrodos e também, a segurança e estabilidade da soldagem.
Soldagem____________________________________________________________
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No revestimento podem ser introduzidos elementos de liga que passam para ometal depositado proporcionando juntas soldadas de boa qualidade.
Figura 6.2: Partes do eletrodo revestido
6.1.1. Principais Funções do Revestimento do Eletrodo
• Facilitar a abertura e a manutenção do arco;• Guiar o arco em uma direção definida;• Criar em volta do arco uma cortina gasosa, que protege o arco contra a
contaminação do ar atmosférico, prejudicial à solda;• Criar uma capa protetora (escória) sobre o metal fundido, atuando contra o
resfriamento rápido e favorecendo a formação de um cordão de solda regu-lar e uniforme;
• Introduzir elementos de liga no metal depositado;• Facilitar a soldagem nas diversas posições de trabalho;• Dar maior penetração e aumentar a velocidade de soldagem.
6.1.2. Principais Tipos de Revestimento
Os principais tipos de revestimento são: rutílico, básico, ácido, oxidante e celu-lósico.
a) Revestimento Rutílico:
Este revestimento (TiO2 – óxido de Titânio), e resulta numa escória abundante,densa e facilmente destacável (fig 7.3). Estes eletrodos caracterizam-se porserem de fácil manipulação, e por poderem ser utilizados em qualquer posição,exceto nos casos em que contenham um grande teor de pó de Ferro. Utilizadosem corrente contínua ou alternada produzirão um cordão de bom aspecto, po-rém com penetração média ou baixa. A resistência à fissuração a quente é re-
Soldagem____________________________________________________________
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lativamente baixa, e estes eletrodos são considerados de grande versatilidadee de uso geral.
Figura 6.3: Escória produzida pelo revestimento rutílico
b) Revestimento Básico:
Este revestimento contém grandes quantidades de carbonatos (de Cálcio ououtro material) e fluorita. Estes componentes são os responsáveis pela geraçãode escória com características básicas que, em adição com o dióxido de Car-bono gerado pela decomposição do carbonato, protege a solda com a atmosfe-ra. Esta escória exerce uma ação benéfica sobre a solda dessulfurando-a ereduzindo o risco de trincas de solidificação.
Este revestimento desde que armazenado e manuseado corretamente, produ-zirá soldas com baixos teores de hidrogênio minimizando com isto os proble-mas de fissuração e fragilização induzidos por este elemento. A penetração émedia e o cordão apresenta boas propriedades mecânicas, particularmente emrelação à tenacidade. Os eletrodos com este revestimento são indicados paraaplicações de alta responsabilidade, para soldagens de grandes espessuras ede elevado grau de travamento. Para além disso, é recomendado para solda-gem de aços de pior soldabilidade como por exemplo, os aços de alto teor deCarbono e/ou Enxofre ou aços de composição química desconhecida. Por ou-tro lado, este revestimento é o mais higroscópio de todos. Isto requererá cuida-dos especiais com o armazenamento e manuseio.
c) Revestimento Ácido:
Este revestimento é constituído principalmente de óxido de Ferro, Manganês esílica. Produz uma escória ácida, abundante e porosa e também de fácil remo-ção. Este eletrodo pode ser utilizado nos dois tipos de corrente, apresenta pe-netração média e alta taxa de fusão, causando por um lado uma poça de fusãovolumosa, e em conseqüência disto a limitação da aplicação as posições planae filete horizontal. As propriedades da solda são consideradas boas para diver-sas aplicações, embora sua resistência à formação de trincas de solidificaçãoseja baixa. Apresentam também uma boa aparência do cordão.
Soldagem____________________________________________________________
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d) Revestimento Oxidante:
Este revestimento é constituído principalmente de óxido de Ferro e Manganês.Produz uma escória oxidante, abundante e de fácil destacabilidade. Este ele-trodo pode ser utilizado nas correntes contínua ou alternada, e apresentamuma baixa penetração (fig 7.4). O metal depositado possui baixos teores deCarbono e Manganês e, embora os aspectos das soldagens produzidas emgeral sejam muito bons, não é o eletrodo adequado para aplicações de elevadorisco, Atualmente, a utilização desta forma de revestimento está em decrésci-mo.
Figura 6.4: Penetração do eletrodo com revestimento oxidante
e) Revestimento Celulósico:
Este revestimento contém grandes quantidades de material orgânico (como porexemplo celulose), cuja decomposição pelo arco gera grandes quantidades degases que protegem o metal líquido. A quantidade de escória produzida é pe-quena, o arco é muito violento causando grande volume de respingos e altapenetração, quando comparado a outros tipos de revestimento. O aspecto docordão produzido pelos eletrodos com este tipo de revestimento não é dosmelhores, apresentando escamas irregulares.
As características mecânicas da solda são consideradas boas, com exceção dapossibilidade de fragilização pelo Hidrogênio. Estes eletrodos são particular-mente recomendados para soldagem circunferencial de tubulações e na exe-cução de passes de raiz em geral (fig 7.5). Devido a sua elevada penetração eas grandes perdas por respingos, não são recomendados para o enchimentode chanfros.
Figura 6.5: Passe de raiz com eletrodo de revestimento celulósico
6.1.3. Classificação dos Eletrodos
Existem várias entidades que classificam os eletrodos para soldagem a arco.No Brasil, as classificações mais adotadas são as da ABNT e da AWS.
Soldagem____________________________________________________________
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ABNT = Associação Brasileira de Normas Técnicas.
AWS = American Welding Society (Associação Americana de Soldagem).
Nesta unidade, faz-se referência também a classificação segundo a normaDIN, bem como às especificações próprias dos vários fabricantes de eletrodos.Porém sempre tomando-se como referência as especificações equivalentesdas normas.Classificação ABNT
Os eletrodos são identificados por quatro algarismos, seguidos de uma letra.Os quatro algarismos básicos, identificadores do eletrodo, têm o seguinte signi-ficado:
Limite de resistência à tração da solda em quilograma forçapor milímetro quadrado (kgf/mm2).
O terceiro algarismo varia de 1 a 4 e indica a posição emque o eletrodo pode soldar, sendo que:1 – todas as posições;2 – todas as posições, com exceção da vertical;3 – posição plana e horizontal;4 – posição plana.
O quarto algarismo varia de 0 a 5 e indica, ao mesmo tem-po, a natureza da corrente e o grau de penetração da sola,sendo que:0 – corrente contínua ou alternada e grande penetração;1 – corrente contínua e média penetração;2 – corrente contínua ou alternada e media penetração;3 – corrente contínua e pequena penetração;4 – corrente contínua e pequena penetração;5 – corrente contínua ou alternada e pequena penetração.
4 8 1 2 - BAs letras A, B, C, O, R, T e V são utilizadas para indicar otipo de revestimento, sendo que:
A – ÁcidoB – BásicoC – CelulósicoO – OxidanteR – RutílicoT – TitânioV – Qualquer outro não mencionado anteriormente
Observação: Quanto à direita destas letras aparecer a letra “F”, é porqueexiste adição de pó de ferro no revestimento.
Soldagem____________________________________________________________
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Exemplo:
4 8 3 5 - B Frevestimento com adição de pó de ferro
revestimento do tipo básico
CA ou CC – pequena penetração
Soldagem nas posições plana e horizontal
48 kgf/mm2
Classificação AWS
Na classificação AWS, os eletrodos para aço doce ou de baixa liga são identifi-cados através de uma letra e quatro ou cinco algarismos. Para os de alta liga,complementa-se com letras e números ao final do símbolo. Encontram-se, noexemplo a seguir, o significado da letra e dos algarismos:
ProcessoResistência mecânica do material multiplicada pormil(103 lb/pol2 ou psi)Posição de soldagem(tabela 2)Tipo de revestimento(tabela 3)
E 3 7 1 2 - C 1Elementos de liga(tabela 4)
Normas AWS
Tabela 6.1: Posições de soldagem
Número Posições1234
TodasPlana e horizontal
PlanaVertical, plana, horizontal e
sobre-cabeça
Soldagem____________________________________________________________
____________________________________________________________
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Tabela 6.2: Revestimento do eletrodo e condições de soldagem
Identificação Revestimento Corrente PolaridadePosição 1
0Posição 2
012345678
celulósico, sódioácido, ferro óxidocelulósico, potás-
siorutílico, sódio
rutílico, potássiorutílico, pó de fer-
robásico, sódio
básico, potássioácido, pó de ferrobásico, pó de ferro
CCCC CACC CACC CACC CACC CACC CACC CACC CACC CA
++ –
+–––++
+ –+
Tabela 6.3: Elementos de liga em eletrodos
Letra final Elementos– A1– B1, – B2, – B3, – B4,– B5– C1, – D2– C3– D1, – D2– G
molibdêniocromo, molibdênioníquelníquel, cromo, molibdêniomolibdênio, pouco manganêsníquel, cromo, molibdênio, vanádio oumanganês
Exemplo de aplicação da norma AWS
Vareta para soldagem a arco elétrico manual
Limite de resistência à tração mínima, multiplicadapor mil e expressa em lb/pol2 ou psi = 60.000 lb/pol2
Posições em que o eletrodo pode soldar, sendo:1 – todas as posições.
Corrente continuaPolaridade (+)Revestimento celulósico
E - 6 0 1 0
A seguir, encontra-se a tabela com o significado dos dois últimos algarismos,segundo as normas AWS.
Soldagem____________________________________________________________
____________________________________________________________
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Tabela 6.4: Tipo de corrente e polaridade
Dois últimosalgarismos
Tipo decorrente Polaridade Revestimento
101112131415161820242728
CCCC ou CACC ou CACC ou CACC ou CACCCC ou CACC ou CACC ou CACC ou CACC ou CACC ou CA
Inversa (+)Inversa (+)Direta (–)Inversa / Direta (+ –)Inversa / Direta (+ –)Inversa (+)Inversa (+)Inversa (+)Direta (–)Inversa / Direta (+ –)Direta (–)Inversa (+)
CelulósicoCelulósicoRutílicoRutílicoRutílicoBásicoBásicoBásicoÁcidoRutílicoÁcidoBásico
Observação: No caso de o número ser composto de cinco algarismos, os trêsprimeiros indicam o limite de resistência à tração.Exemplos de classificação segundo a AWS
1. Eletrodo E-7018Resistência à tração = 70.000 lb/pol2
Posição de soldagem = todas as posiçõesTipo de soldagem = CA ou CC – Polaridade CC = Inversa (+)Revestimento básico
2. Eletrodo E-6020Resistência à tração = 60.000 lb/pol2
Posição de soldagem = plana e horizontal (filetes)Tipo de corrente = CC ou CARevestimento ácido
6.1.4. Cuidados com o Eletrodo
• No que tange ao manuseio e armazenamento dos eletrodos, à sua secageme respectiva manutenção, devem ser observados os seguintes aspectos:
• As embalagens devem ser consideradas como não estanques, para efeitode aplicação dos requisitos de secagem;
• Os eletrodos e varetas devem ser armazenados em estufas;
• Não devem ser utilizados materiais recém-chegados, para evitar-se a arma-zenagem prolongada dos lotes anteriores;
Soldagem____________________________________________________________
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• Os eletrodos devem ficar em prateleiras. Na estufa de secagem, em cama-das não superiores a 50 mm, e na manutenção, em camadas não superio-res a 150 mm;
• Devem ser seguidas as instruções do fabricante sobre temperaturas e tem-pos de secagem. Por exemplo para os eletrodos de baixo hidrogênio, se-gundo a AWS, é recomendada uma secagem a 350o, ± 30oC por uma hora,devendo ser mantidos em estufa se secagem em temperatura não inferior a150oC;
• Devem ser elaborados formulários para controle de secagem dos eletrodos.
Ressecagem:
A ressecagem deve ser feita em fornos adequados. Aplicável para eletrodosbásicos, para eletrodos de altíssimo rendimento, rutílicos, ferro fundido, inoxi-dáveis, quando necessário; para celulósicos esta deve ser evitada.
Manutenção:
A manutenção deve ser feita em estufas próprias com distribuição central e/ousetorial.
Para os locais de aplicação a distribuição pode ser feita utilizando os cochichosno inicio de cada período de trabalho.
Tabela 6.5: Armazenamento e ressecagem de eletrodos em estufas
Tipo de eletrodoTemperatura Efetiva no
Pacote de eletrodosoC
Tempo Real naTemperatura Efetiva
hBásicos
Altíssimo RendimentoRutílicos
Ferro fundidoInoxidáveis rutílicosInoxidáveis básicos
325 +– 25275 +– 2580 +– 1080 +– 10
275 +– 25225 +– 25
1,5 +– 0,51,5 +– 0,51,5 +– 0,51,5 +– 0,51,5 +– 0,51,5 +– 0,5
Tabela 6.6: Armazenamento de Eletrodos em cochichos
Tipo de eletrodo TemperaturaoC
BásicosAltíssimo RendimentoRutílicosFerro fundidoInoxidáveis
125 +– 25110 +– 1060 +– 1060 +– 10
110 +– 10
Soldagem____________________________________________________________
____________________________________________________________
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6.2. Equipamentos
6.2.1. Estufa para armazenamento
Pode ser um compartimento fechado de um almoxarifado, que deve conteraquecedores elétricos e ventiladores para circulação do ar quente entre as em-balagens.
A estufa deve manter uma temperatura de pelo menos 5oC acima da tempera-tura ambiente, porem nunca inferior a 20oC, e deve também estar dotada deestratos ou prateleiras para estocar as embalagens.
6.2.2. Estufa para secagem
É utilizada mais para a secagem de eletrodos revestidos de baixo hidrogênio.Deve dispor de aquecimento controlado, por meio de resistência elétrica, e derenovação do ar, por meio de conversão controlada.
Deve possuir pelo menos dois instrumentos controladores (termômetro e ter-mostato), assim como prateleiras furadas ou em forma de grade.
Para eletrodos revestidos de baixo hidrogênio, a estufa de secagem devemanter a temperatura até 400oC (fig. 6.6).
Figura 6.6: Estufa para secagem de eletrodos
Soldagem____________________________________________________________
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6.2.3. Estufa para manutenção da secagem
A estufa para manutenção da secagem é normalmente de menor porte que aanterior; deve atender aos mesmos requisitos de funcionamento que a estufapara secagem, exceto quando à temperatura, que deve atingir até 200oC. Asestufas de construção cilíndrica com circulação de ar permitem uniformizar adistribuição de calor, evitando-se que a umidade se concentre em cantos malventilados, como nas estufas de formato retangular ou quadrado (fig. ).
Figura 6.7: Estufa para Manutenção da Secagem
6.2.4. Estufa portátil para manutenção da secagem
Como as demais, deve dispor de aquecimento elétrico por meio de resistênciase ter condições de acompanhar cada soldador individualmente (fig. 7.8).
Figura 6.8: Estufa para Manutenção da Secagem (cochicho)
Para eletrodos revestidos de baixo hidrogênio, a estufa portátil deve manter atemperatura entre 60 e 100oC.
Soldagem____________________________________________________________
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O estado de conservação das estufas portáteis deve ser periodicamente verifi-cado, assim como o estado da conexão elétrica das estufas com a rede deenergia.
6.2.5. Porta eletrodos
Os porta-eletrodos servem para a fixação e energização do eletrodo (fig 7.8). Éfundamental a correta fixação e boa isolação dos cabos para que os riscos dechoque sejam minimizados. As garras devem estar sempre em bom estado deconservação, o que ajudará a evitar os problemas de superaquecimento e máfixação do eletrodo, podendo vir a soltar-se durante a soldagem.
Um porta-eletrodo é dimensionado para trabalhar em uma determinada faixa dediâmetros. Esta limitação vem não só da abertura máxima nas garras para en-caixar o eletrodo, como também, e principalmente, pela corrente máxima quepode conduzir.
Porta-Eletrodo Totalmente IsoladoSubstituir, imedia-tamente, qualquercomponente danifi-cado ou o porta-eletrodo, se neces-sário
Figura 6.9: Porta eletrodo6.2.6. Cabos
Os cabos transportam a corrente elétrica da fonte de energia ao porta-eletrodo(cabo de soldagem), e da peça de trabalho para a fonte de energia (cabo deretorno) para possibilitar a soldagem.
Os cabos podem ser de Cobre ou de Alumínio, devem apresentar grande flexi-bilidade de modo a facilitar o trabalho em locais de difícil acesso. É necessárioque os cabos sejam cobertos por uma camada de material isolante, que deveresistir entre outras coisas à abrasão, sujeira e um ligeiro aquecimento queserá normal devido a resistência à passagem da corrente elétrica.
Os diâmetros dos cabos dependem basicamente dos seguintes aspectos:
• Corrente de soldagem;
• Ciclo de trabalho do equipamento;
• Comprimento total dos cabos do circuito;
• Fadiga do operador.
Soldagem____________________________________________________________
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Estes quatro itens atuam de maneira antagônica. Enquanto que para os trêsprimeiros seria ideal o cabo com o maior diâmetro possível, (menor chance desuperaquecimento para os dois primeiros e menor perda de corrente para oterceiro) no último item é exatamente o oposto, pois ocorre aqui o mesmo quecom os porta-eletrodos, um cabo resistente a maiores valores de passagem decorrente é conseqüentemente mais robusto e por sua vez mais pesado cau-sando com isto maior fadiga ao soldador.
Para os cabos confeccionados em cobre, a tabela, a seguir, indica os diâme-tros recomendados em função da corrente, fator de trabalho e, principalmente,comprimento do cabo.
Tabela 6.7: Diâmetros recomendados para cabos em soldagem elétrica
Corrente desoldagem
Ciclo detrabalho
Diâmetro do cabo (mm) em função de seucomprimento (m)
(A) (%) 0 – 15 15 – 30 30 – 46 46 – 61 61 – 76100 20 4 5 6 6,5 7,5180 20 – 30 5 5 6 6,5 7,5200 60 6,5 6,5 6,5 7,5 8200 50 6 6 6,5 7,5 8250 30 6 6 6,5 7,5 8300 60 8 8 8 9 10400 60 9 9 9 10 12500 60 9 9 9 10 12600 60 9 9 9 12 2 X 10
Ligação de cabos de soldanas fontes de corrente Conexões (Alongar) para cabos de solda
Figura 6.9: Terminal para cabos desolda, brasado, prensado ou gram-
peado.
Figura 6.10: Terminal para cabos de soldaisolado por meio de borracha ou mangueira
sob pressão.
Soldagem____________________________________________________________
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6.2.7. Ligação dos cabos de solda na peça
É preciso garantir que a ligação dos cabos de solda na peça seja feita em su-perfícies de contato limpas e utilizar o grampo o mais próximo possível do localde soldagem. Exemplos de formas de ligação são mostrados na figura 7.11.
Figura 7.11: Exemplos de ligação de cabos de solda nas peças
6.3. Posto de Trabalho
O posto de soldagem deve estar organizado com suas ferramentas dispostasem locais seguros de receber a peça para ser soldada.
Figura 6.12: Posto de soldagem
� Fixador regulável� Exaustão� Mesa de solda� Paredes de proteção� Ferramentas (tenaz de fer-
reiro, escova de aço e pi-cadeira)
� Banco� Cabo-obra� Fixador do porta-eletrodo Cortina
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77.. SSeegguurraannççaa ee HHiiggiieennee nnaa SSoollddaaggeemm ccoomm EEllee--ttrrooddoo RReevveessttiiddoo
7.1. Fatores de Risco
Em uma operação de soldagem estão presentes vários fatores que, agindoisoladamente ou em conjunto, representam sério risco à saúde do trabalhador.Tais fatores como: calor, ruído, radiação, fumos, gases, fogo e eletricidade de-vem ser mantidos sob controle, exigindo medidas de proteção tanto individuaisquando ambientais, no sentido de proteger, não só o trabalhador envolvido di-retamente na operação, como, também, outras pessoas, máquinas, equipa-mentos e instalações. A inobservância a tais fatores pode conduzir à formaçãode um ambiente inseguro, com graves conseqüências, caso um acidente venhaa ocorrer, levando a prejuízos, mutilações ou até mesmo a perda de vidas.
Radiação
Durante a soldagem são gerados raios ultravioletas de alta intensidade, raiosinfravermelhos e radiação dentro do espectro visível da luz.
A radiação ultravioleta: A pele exposta à radiação ultravioleta, sofre queimadu-ras semelhantes às provocadas pelo sol, podendo provocar ulcerações e cân-cer de pele.A radiação infravermelha: Agindo sobre a pele, a radiação infravermelha provo-ca efeito de aquecimento. Se o tempo de exposição for prolongado, provocará,também, queimaduras.
Os olhos: Tanto os raios infravermelhos, ultravioletas e a radiação visível oca-sionam sérios danos aos olhos, tais como: conjuntivite, irritação das pálpebras,cegueira temporária e catarata. No caso de exposição prolongada ou repetida,os danos serão maiores, podendo ocorrer uma lesão permanente.
Calor
É um elemento sempre presente nas operações de soldagem ou corte. Estádiretamente ligado ao bem estar do soldador podendo causar, caso exceda olimite ideal para o ser humano, tonteira, enjôo, desidratação e desmaio. Seucontrole é fácil, dependendo apenas de uma boa ventilação do ambiente.
Ruído
Presente em operações de goivagem, preparação ou reparo de juntas com ouso de esmeril, deve ser controlado com o uso de protetores auriculares, pois aexposição continua leva à diminuição da capacidade auditiva, podendo levar àsurdez definitiva.
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Fumos e Gases
Os gases empregados nas operações de soldagem bem como os fumos ema-nados das peças ou consumíveis podem provocar riscos à saúde do soldador ede outros profissionais que trabalham na área, devido à presença de certoselementos químicos. Além disso, a fumaça desprendida durante a soldagempode conter partículas sólidas também prejudiciais à saúde (ver tabela 12.1).
Os efeitos da exposição aos fumos são: Tonteiras, náuseas, irritação dos olhose pele. Uma exposição constante, entretanto, pode conduzir a doenças crôni-cas tais como a siderose (acúmulo de ferro nos pulmões).
Tabela 7.1: Valores toleráveis e os efeitos de fumos e óxidos metálicos.
Elemento Valores Limites Toleráveis(mg/m3 /8 horas) Efeitos
Alumínio ND A, FCádmio 0,1 H, F, I, M*Cromo 1,0 I, N, BCobre 0,1 AFluoretos (fluxos) 2,5 O, L, IFerro 10,0 C, BChumbo 0,2 H, LMagnésio 15,0 AManganês 5,0 H, KNíquel 1,0 N, AVanádio 0,1 AZinco 5,0 BMonóxido de carbono 5,5 HÓxidos nitrosos – A, C, F, OOzônio 0,2 A, E, F
*2500 mg/m3 é FATAL ND – não determinadoInflamação do sistema respiratório e pulmão: dores de cabeça, letargia, irritação dos olhos, flui-do no pulmão;Febre devido ao fumo: sabor de metal, calafrios, sede, febre, dor muscular, fadiga, dor de ca-beça, náuseas, após 3 dias desaparecimento dos sintomas;Bronquite crônica;Distúrbios visuais;Crise de asma (quando em presença de elementos alérgicos);Edema pulmonar;Enfisema;Intoxicação;Gastrite (inflamação do estômago e intestino);Dispnéia (dificuldade de respiração, “falta de ar”);Manganismo (efeitos neurológicos semelhantes ao “Mal de Parkinson”);Anemia;Nefrite crônica (inflamação dos rins)Possibilidade de câncer;Aumento da densidade dos ossos e ligamentos
Soldagem____________________________________________________________
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A maioria dos gases de proteção não apresentam toxidade, porém podem pro-vocar asfixia por ocupar o lugar do oxigênio na atmosfera, cujos sintomas sãotonteira, inconsciência e morte.
A radiação ultravioleta, muito intensa nos processos TIG e MIG/MAG é capazde decompor desengraxantes utilizados na limpeza das peças, como o tricloro-etileno e o percioroetileno, ale, de ser grande auxiliar na formação do ozônio eóxidos nitrosos, responsáveis por irritação nos olhos e inflamações no nariz egarganta.
Eletricidade
A eletricidade, hoje presente na imensa maioria dos processos de soldagem e,ainda, nos processos de corte por fusão (corte a plasma). Se uma fonte externade eletricidade for “conectada” ao nosso corpo, esta certamente irá interferir emseu funcionamento (tabela 12.2).
Tabela 7.2: Efeitos do choque elétrico no organismo.
Intensidade da corrente Efeito
Até 5 mA Formigamento fraco
5 até 15 mA Formigamento forte
15 até 50 mA Espasmo muscular
50 até 80 mA Dificuldade de respiração, desmaios
8 mA até 5AFibrilação ventricular, parada cardíaca,
queimaduras de alto grau
Acima de 5A Morte
Esses efeitos são conseqüência da quantidade de eletricidade que percorre ocorpo humano, ou seja, dependem da intensidade de corrente elétrica, e esta éfunção da tensão aplicada e da resistência elétrica oferecida, obedecendo a leide Ohm.
ou
Portanto, para se trabalhar com segurança, devemos possuir a MAIOR RESIS-TÊNCIA POSSÍVEL e devemos trabalhar com a MENOR TENSÃO POSSÍVEL.
V = RxIFórmula 1
I = V / RFórmula 2
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7.2. Equipamento de Proteção Individual
Os equipamentos de proteção individual (EPI) são projetados com a finalidadede evitar ou amenizar lesões ou ainda doenças que possam ocorrer nas opera-ções de corte e soldagem ou outras inerentes ao ambiente em que a tarefa fordesenvolvida.
7.2.1. Proteção Ocular e Facial
Máscaras de soldador devem ser usadas pelos soldadores durante as opera-ções de corte e soldagem a arco elétrico, exceto par a soldagem a arco sub-merso.
As máscaras de soldador (fig 12.1) protegem a face, testa, pescoço e olhoscontra as radiações de energia emitidas diretamente pelo arco e contra salpi-cos provenientes da soldagem.
Os óculos são também indispensáveis ao equipamento do soldador, comotambém para todos aqueles que devem trabalhar próximos aos locais ondeessas atividades são desenvolvidas
Nas operações de corte e soldagem a gás, deve-se também usar óculos comlentes e filtros adequados para proteção.
Figura 7.1: Máscara de Soldagem
Lentes de Cobertura
Proteção dos filtros nos capacetes, máscaras e óculos, contra salpicos de sol-dagem e arranhões.As lâminas protetoras devem ser transparentes, de vidro ou plástico auto-extinguível, e não precisam ser resistentes ao impacto.
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Lentes Filtrantes
Absorção dos raios infravermelhos e ultravioletas, protegendo os olhos de le-sões que poderiam ser ocasionadas por estes raios. A redução da ação nocivadas radiações também diminui a intensidade da luz, o que faz com que o sol-dador não canse demasiadamente os seus olhos durante o trabalho. O uso deproteção em excesso, embora confira excelente proteção, dificulta a execuçãoda soldagem ou corte, assim o número da lente a ser usada deve ser escolhidade acordo com o nível de corrente que vai ser usada para soldar (tabela 12.3)ou de acordo com o processo de soldagem utilizado (tabela 12.4).
As máscaras de solda, óculos de proteção, assim como todo EPI necessáriopara um trabalho seguro deve ser de uso pessoal e intransferível, a menos quesejam submetidos a rigorosos critérios de limpeza, manutenção e desinfecção.
Tabela 7.3: Filtro em função da Corrente de soldagem
FILTRO Nº INTENSIDADE DE CORRENTEDE SOLDAGEM(A)
68101214
até 30de 30 até 75de 75 até 200
de 200 até 400acima de 400
Tabela 7.4: Seleção de lentes em função do processo de soldagem
PROCESSO/OPERAÇÃO DE SOLDAGEMSUGESTÃO PARA O NºDE LENTE FILTRANTE
Eletrodo revestido – diâmetro até 4 mmEletrodo revestido – diâmetro de 4,8 até 6,4 mmEletrodo revestido – diâmetro acima de 6,4 mmTIGMIG/MAGSoldagem a gás – espessuras até 3,2 mmSoldagem a gás – espessuras de 3,2 mm até 12,7 mmSoldagem a gás – espessuras acima de 12,7 mmCorte (leve) – espessuras até 25 mmCorte (médio) – espessuras de 25 até 150 mmCorte (pesado) – espessuras acima de 150 mm
1012141212
4 ou 55 ou 66 ou 83 ou 44 ou 55 ou 6
7.2.2. Vestuário de Proteção
O vestuário protetor mais apropriado para cada tipo de corte e soldagem é va-riável com a natureza, tamanho e localização do trabalho a ser desenvolvido.Estes vestuários devem ser utilizados a fim de proteger as áreas expostas do
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soldador de radiações de energia emitidas pelo arco, como também de salpicose faíscas provenientes da soldagem.
Figura 7.2: Vestuário de proteçãoLuvas
Todos os soldadores devem usar luvas em bom estado nas duas mãos. As lu-vas protegem as mãos contra queimaduras, principalmente aqueles resultantesde radiações emitidas pelo arco, e também evitam choques elétricos, em con-tatos eventuais com uma peça nua sob tensão (pó exemplo: no momento detroca de eletrodos).
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Para trabalhos leves, podem ser usadas luvas de raspa de couro, luvas de va-queta ou luvas de couro de porco. Para trabalhos pesados, devem ser usadosluvas de couro, ou outros materiais apropriados, resistentes ao fogo.Macacões, Casacos, Aventais, Mangas e Perneiras
Devem ser usados quando houver necessidade, em função do tipo de trabalhoe do processo de soldagem ou corte utilizado. Podem ser feitos de couro ou deoutro material resistente ao fogo, e proporcionam proteção adicional às áreasexpostas do corpo do soldador contra radiações e faíscas provenientes da sol-dagem ou corte. É sempre preferível que as partes do vestuário de proteçãosejam feitas de tecidos à base de amianto, pois este não se incendeia facil-mente e protege o soldador do calor emanado durante a soldagem ou corte. Asuperfície exterior das roupas deve estar totalmente isenta de óleo e graxa.
Devido aos salpicos e faíscas provenientes da soldagem e corte, que podemser arremessados causando lesões aos soldadores, é recomendável que ospunhos, golas e todas as aberturas do vestuário sejam bem abotoadas e todosos bolsos eliminados. As roupas devem ser escuras para reduzir a reflexão dasradiações para o rosto sob a máscara. As calças e os macacões não deverãoter bainhas.
Cuecas, meias e outras roupas feitas a partir de nylon ou poliéster, apesar denão queimarem tão facilmente quanto as de algodão, queimam-se e derretemformado uma plástica quente que adere à pele e causa sérias queimaduras.
Vestuário Tratado Quimicamente
São também utilizadas vestimentas de materiais tratados com retardadores defogo. Esta característica não é permanente e, após cada lavagem ou limpeza,as vestimentas devem sofrer um novo tratamento. É comum o tratamento quí-mico do amianto a fim de reduzir a sua combustibilidade.
Capuz ou Gorro Para a Cabeça
Durante as operações de corte ou soldagem, aumenta-se a probabilidade deocorrerem lesões e queimaduras na cabeça do soldador. Capuzes ou Gorrosdevem ser fabricados em couro ou outro material resistente ao fogo.
Botina
Todos os soldadores, operadores de solda e corte devem proteger seus pés,através do uso de botinas de segurança com biqueira de aço, solado injetado esem cadarços (fixação por elásticos laterais) como um EPI de uso obrigatório.
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Protetores Auriculares
Os protetores auriculares devem ser utilizados pelos soldadores nos lugaresdeterminados pelo setor de segurança no interior da fábrica. Tais protetorespodem ser do tipo “plugue de inserção” ou tipo “fone de ouvido” (concha).
7.2.3. Equipamentos de Proteção Respiratória
A utilização destes equipamentos se faz necessária quando ocorrem opera-ções de soldagem e corte em áreas confinadas, ou quando são usados pro-cessos e/ou materiais com alto teor tóxico, portanto, sempre nas ocasiões emque o oxigênio for deficiente ou houver acumulação de gases tóxicos. Umequipamento de respiração individual deve sempre ter uma boa manutenção equando for transferido de um trabalhador para outro, deve ser devidamentedesinfetado.
Em áreas confinadas, tais como: tanques, flares, esferas, silos, vasos em geral,dutos, pernas de jaqueta (plataformas de petróleo), etc., deve-se providenciar,obrigatoriamente exaustão local e ventilação geral para manter a concentraçãode gases tóxicos, fumos e poeiras abaixo das concentrações consideradas no-civas.
Se poluentes atmosféricos estiverem dentro dos limites de tolerância, ou por-que o trabalho é intermitente, ou por outras razões, os soldadores não preci-sam usar equipamentos de proteção respiratória. Se, por outro lado, houversuperação dos limites de tolerância estabelecidos, ou se houver deficiência deoxigênio, deverá ser previsto, obrigatoriamente, um sistema de “ar mandado”,com máscaras (respiradores) tipo queixo (especialmente fabricado em conjun-ção com a máscara de solda) ou um equipamento autônomo de proteção respi-ratória.
O “ar mandado” deverá ser limpo, sem contaminação (inclusive de óleo docompressor de ar), dando-se preferência a um ventilador externo que canalizeo ar por mangueiras adequadas.
Sob nenhuma hipótese poderá ser utilizado oxigênio para ventilar ou purificarqualquer ambiente, sob risco de uma explosão ambiental (utilizar ar comprimido).
Quando o corte ou solda envolver metais de base com cobertura contendoelementos como zinco, berílio, chumbo, cádmio e seus compostos, deverá ha-ver uma ventilação geral e exaustão local para manter os poluentes atmosféri-cos em concentração abaixo dos limites de tolerância estabelecidos.
Trabalhos de corte e soldagem ao ar livre envolvendo chumbo, mercúrio ecádmio devem ser feitos obrigatoriamente com sistemas de proteção (respira-dores com filtro).
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7.3. Ambiente de Soldagem
As operações de soldagem e corte, sempre que possível, devem ser realizadasem ambiente apropriado, especialmente projetado para oferecer a máximacondição de segurança, além de proporcionar conforto à pessoa que realiza atarefa. Quando a operação for realizada “no campo” deve-se procurar reprodu-zir as condições ideais, tanto quanto possível. Os aspectos abaixo apresenta-dos representam as condições mínimas para se ter um ambiente adequado eseguro.
7.3.1. Layout
As passagens e vias de fuga devem ser mantidas livres e desimpedidas.Equipamentos, cabos, mangueiras e demais anexos devem estar protegidoscontra o calor intenso e salpicos.Deve ser providenciada a instalação de anteparos de madeira ou lona, em for-ma de cortina, biombo ou cabina.Qualquer material combustível ou inflamável deve ser removido das oficinas desoldagem e corte, que deve estar provida de um sistema de combate a incên-dio. Em caso de impossibilidade de remoção, estes devem estar protegidos daschamas, centelhas e respingos de metal fundido.
7.3.2. Iluminação
O tipo de iluminação depende do tamanho e do layout da oficina e a práticatem demonstrado a viabilidade de lâmpadas tubulares fluorescente os mistas.Quando houver boxes, estes devem estar providos de iluminação individual. Aluz do dia, mais recomendada, ou artificial, devem incidir sobre a área de tra-balho vinda do alto e por trás, reduzindo o ofuscamento e produzir uma lumino-sidade uniforme.
O índice mínimo de iluminação é de 250 lux.
7.3.3. Ventilação
A ventilação natural é aceitável para operações em áreas não confinadas. Emoficinas de soldagem, para que ela ocorra de maneira efetiva, alguns pré-requisitos são necessários:
A ventilação transversal deve ser livre, sem bloqueios por paredes, divisóriasou outras barreiras;A altura do teto deve ser superior a 6 metros, necessária à criação de uma cor-rente de ar por convecção; A área de soldagem deve conter no mínimo 285 m3 de ar, para cada soldador.
Se a ventilação natural for insuficiente: Deve ser adotado um sistema mecânicocapaz de renovar, no mínimo, 57 m3 de ar, por minuto. Sua instalação deve ser
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planejada de modo a impedir a concentração de fumos em “zonas mortas” e ofluxo dos gases e fumos à face do soldador.
Tabela 7.5: Ventilação mínima requerida em função do diâmetro do eletrodo
DIÂMETRO DO ELETRODO
POLEGADAS MILÍMETROS
VENTILAÇÃO MÍNIMA REQUERIDA
(M3 /MIN, POR SOLDADOR)
3/16 ou menor 4,8 ou menor 571/4 6,4 100
3/8 9,5 128
7.3.4. Exaustão
Um sistema de ventilação pode controlar de forma global os níveis de poluiçãona área, não significando, com isso, que esteja sendo eficiente no local ondeesta poluição é gerada. Daí a necessidade da exaustão local, empregada pró-xima à fonte geradora para retirada dos elementos contaminantes antes mes-mo que estes atinjam a zona de respiração do soldador.
Tabela 7.6: Valores para uma exaustão adequada.
DIÂMETRO DO DUTOZONA DE SOLDAGEM DO
ARCO OU TOCHA (mm)FLUXO DE SOLDAGEM
(m3 / min) pol mm
100 até 150150 até 200200 até 250250 até 300
4,257,8
12,116,6
33 ½4 ½5 ½
7590
115140
Figura 7.3: Exaustão em ambiente fechado
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88.. OO PPrroocceessssoo ddee SSoollddaaggeemm OOxxiiggááss
8.1. Introdução
No processo de soldagem a gás, são utilizados gases combustíveis, como oacetileno, o propano, o GLP, o gás comburente, como o oxigênio.
Este capítulo sobre “gases para soldagem” é básico para que você possaacompanhar o desenvolvimento das aulas, apresentando tópicos, ilustrações,tabelas, exercícios e outros, que serão devidamente complementados e escla-recidos, para sua compreensão da importância dos gases no processo oxigás,quanto à classificação, características dos gases combustíveis, em combinaçãocom o oxigênio, princípio de fabricação e armazenagem dos mesmos.
8.2. Gases técnicos
TIPOS DE GASES
CARACTERÍSTICAS OXIGÊNIO ACETILENO PROPANO
COR DE IDENTIFICAÇÃO Preta Vermelha
COMBINAÇÃO 02 C2H2 C3H8
PESO EM RELAÇÃO AO AR Mais pesado Mais leve Mais pesado
CONSUMO
Cilindro coberto comcamada de gelo, nocaso de consumoexcessivo
LimitadoPressão máxima1,5 Bar
Cilindro cobertocom uma camadade gelo, no casode consumo ex-cessivo
EMPREGOGáscomburente
Gáscombustível
Gáscombustível
RISCOS
O aumento da quan-tidade no ar aumentaa velocidade dequeima; proibida apresença de óleo ede gordura
Explosivo emquantidades aci-ma de 2,4 vol. %em ar
Explosivo entre2,12% e 9,39% devol. no ar.Asfixia devida aodeslocamento doar puro.
Em geral, os gases utilizados na técnica de soldagem e corte são armazenadosem diferentes estados, em cilindros de alta pressão.
No caso de construção de cilindros para armazenar gases, devem-se seguir asexigências impostas pela norma.
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8.3. Classificação dos gases
São considerados gases para soldagem os que se utilizam na técnica de sol-dagem a gás
Acetileno (C2H2)Gases combustíveis Propano (C3H8)
Gás NaturalGases para soldagem
Oxigênio (02)
8.3.1. Gases combustíveis
Gases combustíveis são aqueles que, em combinação com o oxigênio (O2),queimam, produzindo calor, necessário para soldagem e oxicorte, brasagem,chamas para pré-aquecimento e desempeno.
8.3.2. Oxigênio
O oxigênio (O2) é um gás indispensável em qualquer combustão. É incolor, nãotóxico, inodoro e mais pesado que o ar. O método de obtenção mais emprega-do é a liquefação do ar. Não combustível, no entanto é indispensável em todacombustão.
Na presença do ar, aumenta a temperatura de combustão e a velocidade dequeima de materiais essencialmente combustíveis. Por causa do disso, deve-se evitar terminantemente a concentração de oxigênio no posto de trabalho,nunca utilizando oxigênio em serviços como ventilação, jateamento ou resfria-mento de peças. O oxigênio torna-se explosivo, quando em contato com partescobertas com óleo, gordura, etc., principalmente em alta pressão.O oxigênio é encontrado em seu estado normal na forma de gás.
CaC2 + H2O → C2H2 + OCaCarbureto água etileno óxido
de Cálcio de cálcio
8.3.3. Conexão - Cilindro de acetileno
RepresentaçãoCor de identificação: vermelhaConexão do regulador: conexão com
rosca à esquerda
Figura 8.1
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8.3.4. Cilindro de oxigênio
IdentificaçãoCor de identificação: preta ou verdeConexão do regulador: conexão com
rosca à direita
Exercícios
Assinale com um � a alternativa correta em cada uma das questões apresen-tadas a seguir:
1 - Qual dos gases combustíveis é mais pesado que o ar?a) � acetilenob) � propanoc) � gás naturald) � oxigênio
2 - Qual dos gases combustíveis, em combinação com o oxigênio, oferece maiorvelocidade de combustão?a) � acetilenob) � gás naturalc) � propanod) � nitrogênio
3 - Qual a temperatura de ignição mais baixa de uma chama resultante damistura acetileno-oxigênio?a) � 100°Cb) � 300°Cc) � 500°Cd) � 800°C
4 - Em que porcentagem o oxigênio é encontrado no ar?a) � 21%b) � 25%c) � 41%d) � 78%
5 - Qual das seguintes características não pertence ao oxigênio?a) � incolorb) � tóxicoc) � inodorod) � sem gosto
Figura 8.2
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6 - Quais são os tipos de chamas do processo oxigás?
7 - Além de soldar e cortar, para que serve o maçarico a oxigás
8 - Cite cinco nomes de metais.
Soldagem____________________________________________________________
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8.4. Equipamentos para soldagem
8.4.1. Regulador de pressão de um estágio
A função do regulador de pressão é receber uma alta pressão, como, porexemplo, a pressão do cilindro ou da rede de alimentação para uma pressão detrabalho já reduzida e constante.
Legenda Oxigênio Acetileno Propano
Letra de identificação O A P
Cor de identificação Preta Vermelha -
Conexão do cilindro Porca 3/4" com ros-ca à direita
Conexão tipoestribo
Conexão comrosca à esquerda
Conexão dasmangueiras
Porca com rosca àdireita
Porca 3/8” com ros-ca à esquerda
Porca com rosca àesquerda
Quando o regulador de pressão não estiver sendo utilizado, o diagrama deveestar aliviado, o que significa que o cone da válvula está fechado.
Figura 8.3
Soldagem____________________________________________________________
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8.4.2. Operação inicial do regulador de pressão
Fazer limpeza nas conexões com ar seco. Controlar as juntas de vedação; substituir por uma nova, em caso de avari-
as. A conexão, tipo estribo, deve estar correta e fortemente enroscada. Fazer teste de estanqueidade (com espuma de sabão).
8.4.3. Utilização de dispositivo de segurança em instalações com cilin-dros
A fixação adequada de cilindros de gás e das mangueiras, com correntes, bra-çadeiras ou outros instrumentos, torna-se indispensável em trabalhos de sol-dagem ou corte.
Na utilização de um maçarico tipo misturador, a situação exige maiores cuida-dos. Porém, no caso de um maçarico do tipo injetor, quando se efetuam traba-lhos rápidos e onde o soldador ou maçariqueiro tenha uma visão ampla daposição dos cilindros, a situação é menos perigosa.
Figura 8.4 - Conexão do Regulador de Pressão em um cilindro de gás cheio.
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Segurança em Regulador de Pressão
Válvula corta-fluxo (comandada por pressão ou temperatura) ou disposi-tivopara cilindro.
Dispositivos de segurança devem ser obrigatoriamente instalados nos punhosdo maçarico e nas mangueiras, assim como válvulas secas nos reguladores.
Figura 8.5
Figura 8.6
Soldagem____________________________________________________________
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8.4.4. Função da válvula de segurança unidirecional
A válvula de segurança unidirecional visa impedir:
a entrada do ar ou oxigênio no condutor do gás combustível; o retrocesso da chama na rede de abastecimento ou no cilindro de acetileno; o suprimento do gás combustível após o retrocesso da chama.
Nota:
Quando houver retrocesso de chama, com a interrupção do suprimento degás combustível, a válvula terá de ser removida e, após detectar e eliminar acausa do retrocesso, a mesma válvula terá de ser acionada, com o auxíliodo pino ativador.
Recomenda-se fazer limpeza de válvula e mangueira com ar comprimido(isento de óleo) ou nitrogênio, para eliminar resíduos da combustão, antesde recolocá-la em operação.
Montagem de uma válvula de segurança unidirecional em um Reguladorde Pressão
A figura abaixo, à esquerda, mostra a função exercida pela válvula, sob o fluxonormal do gás combustível (setas brancas) e quando ocorre o retrocesso (se-tas pretas), cortando automaticamente o suprimento do gás. À direita, umexemplo de uma válvula corretamente montada em um regulador de pressão.
Figura 8.7
Soldagem____________________________________________________________
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Dispositivo de segurança para mangueira
Dispositivo para punho do maçarico
Atenção: As instalações e dispositivos de segurança devem ser inspecionadosanualmente.
8.4.5. Mangueiras para oxigênio e acetileno, segundo a norma DIN 8541
Figura 8.8
Figura 8.9
Figura 8.10
Figura 8.11
Soldagem____________________________________________________________
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Instalação de mangueiras para o oxigênio e acetileno, segundo a normaDIN 8542
As peças utilizada na ligação de mangueiras, segundo norma DIN 8542, sãofabricadas de uma liga de cobre-zinco. Segundo a norma DIN 17660, a por-centagem de cobre desta liga não pode exceder 70%.
União de mangueiras
Para união de mangueiras com diâmetro interno suficiente para ligação combucha dupla, segundo a norma DIN 8542, ou para acoplamento, segundo anorma DIN 8544.
8.4.6. Maçarico para soldar (tipo injetor)
Figura 8.12
Figura 8.13
Figura 8.14
Soldagem____________________________________________________________
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____________________________________________________________
CALDEIRARIA
Atenção!
Usar bicos adequados. Observar as regras do serviço (tabelas, etc.). Estar atento para que as porcas e conexões estejam sempre apertadas. Fazer teste de sucção no equipamento.
8.5. Retrocesso da chama
No caso de retrocesso da chama, na soldagem a gás (assovio alto), deve-seproceder da seguinte forma:
1 - Fechar imediatamente a válvula de oxigênio;2 - Fechar imediatamente a válvula de gás combustível.
Equipamentos de soldagem e corte que tenham sofrido retrocesso de chamadevem ser resfriados em água, com a válvula de oxigênio aberta.
Observação
Os maçaricos para soldagem e corte trabalham corretamente, apenas quandoa ligação entre o punho e o bico está perfeitamente ajustada. A ajustagem éverificada pelo teste de sucção. Neste caso, apenas uma mangueira no maça-rico de soldagem está conectada. Quando as válvulas de oxigênio e gás estãoabertas, pode-se perceber um efeito de sucção na ligação das mangueiras.
Outros vazamentos no maçarico podem ser detectados, mergulhando-se oequipamento em água.
Conservação e manutenção de aparelhos de solda e cote oxicombustível
As peças de equipamentos de solda e corte oxicombustível devem perma-necer isentos de óleo e de qualquer outra substância gordurosa.
Os maçaricos e reguladores devem ser conservados limpos diariamente. Os equipamentos de solda e corte oxicombustível, com defeito e uma vez
reparados, podem ou não ser reutilizados. O bico do maçarico, uma vez obstruído, só poderá ser limpo através de
agulhas especiais ou soluções químicas.
Figura 8.15
Soldagem____________________________________________________________
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____________________________________________________________
CALDEIRARIA
A manutenção desses equipamentos só poderá ser executada por pessoalespecializado.
As peças de substituição devem ser originais.
8.6. Combate a incêndio
Um incêndio pode ser controlado quando uma das condições abaixo é eliminada:
1) oxigênio2) material combustível3) temperatura suficiente
A condição 1 é eliminada quando a alimentação do oxigênio é eliminada.Ex: fechar a válvula do oxigênio Abafar a chama ou material em combustão com cobertor ou usar outros meios de combate a incêndio (extintor de incêndio, por ex.)
A condição 2 é eliminada quando a alimentação do material combustível é eli-minada.Ex: fechar a válvula do gás combustível e afastar das proximidades do local doincêndio os materiais combustíveis.
A condição 3 é eliminada quando a dissipação do calor é maior do que o calorprovocado.Ex: dissipação do calor através de resfriamento com água.
Exercícios
Assinale com um � a alternativa correta em cada uma das questões apresen-tadas a seguir:
1 - O que identifica as porcas para conexão de mangueira para gases combus-tíveis?a) � são pintadas de vermelhob) � são pintadas de laranjac) � têm um entalhe característicod) � não têm entalhe
2 - Que tipo de rosca tem uma porca para conexão de mangueiras para gasescombustíveis?a) � rosca interna à direitab) � rosca interna à esquerdac) � rosca externa à direitad) � rosca externa à esquerda
3 - Em que peça do maçarico é instalado o injetor?a) � no punhob) � na extensão do maçaricoc) � no tubo misturador
Soldagem____________________________________________________________
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____________________________________________________________
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d) � no bico de soldar
4 - Que cor têm as mangueiras dos gases combustíveis?a) � vermelhab) � azulc) � laranjad) � amarela
5 - Que tipo de rosca tem uma conexão para ligação de cilindro de oxigênio?a) � conexão com rosca à esquerdab) � conexão com rosca à direitac) � conexão tipo estribod) � conexão tipo flexível
8.7. Técnica de soldagem e regulagem de chama
8.7.1. Chama oxiacetilênica (chama de soldagem)
Figura 8.16
Soldagem____________________________________________________________
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____________________________________________________________
CALDEIRARIA
8.7.2. Estágios da combustão de uma chama oxiacetilênica
8.7.3. Proporção da mistura e tipos de chama
Figura 8.17
Figura 8.18
Soldagem____________________________________________________________
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CALDEIRARIA
8.7.4. Regulagem de uma chama para soldar
Regulagem da chama de acordo com metais de base diferente
Regulagem da chama Excesso de acetileno Normal Excesso de oxigênio
Aço-carbono – + –
Ferro fundido + � –
Cobre – + –
Latão – – +
Alumínio + � –
Legenda+ bom� aceitável– ruim
8.7.5. Ângulo de inclinação do maçarico e do metal de adição em umasoldagem à esquerda
Soldagem à esquerda para aços de até 3 mm de espessura.
O ângulo de inclinação do maçarico e da vareta depende da posição e da téc-nica de trabalho aplicada.
Deslocamento do maçarico e do metal de adição
Figura 8.20
Figura 8.19
Soldagem____________________________________________________________
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Vantagens Desvantagens
Cordão de solda liso ou pouca rugosidade Grande perda de calor
Pouca introdução de calor Propicia avanço do poço de fusão sobre ometal não fundido
Recomendável para soldagem em espes-sura até 3mm Difícil para controlar a penetração da raiz
8.7.6. Ângulo de inclinação do maçarico e do metal de adição em umasoldagem à direita
Soldagem à direita em peças de aço com espessura acima de 3 mm.
O ângulo de inclinação do maçarico e da vareta depende da posição e da téc-nica de trabalho aplicada.
Deslocamento do maçarico e do metal de adição
Figura 8.21
Figura 8.22
Soldagem____________________________________________________________
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____________________________________________________________
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Vantagens Desvantagens
Introdução de calor concentrado Cordão de solda rugoso
Excelente para penetração da raiz Difícil aplicação em peça com espessuramenor que 3 mm
Velocidade de resfriamento pequena
Melhor proteção da peça de fusão
Exercícios
Assinale com um � a alternativa correta em cada uma das questões apresen-tadas a seguir:
1 - Qual a proporção da mistura do acetileno e oxigênio em uma chama neu-tra?a) � 1 : 1b) � 1 : 3c) � 2 : 4d) � 5 : 6
2 - Qual a proporção da combustão do acetileno para o oxigênio em uma cha-ma neutra para soldar?a) � 1 : 1b) � 1 : 2, 5c) � 2 : 3d) � 8 : 15
3 - Qual a temperatura de uma chama oxiacetilênica na zona de trabalho?a) � 1200°Cb) � 2500°Cc) � 3200°Cd) � 3800°C
4 - Qual a influência de uma chama com excesso de acetileno sobre aço?a) � endurecimento do açob) � amaciamento do açoc) � queima do açod) � porosidade no aço
5 - Qual o consumo total de litros de oxigênio, por hora, em uma chama neutrapara soldar uma chapa de aço de 4 mm de espessura?a) � 800b) � 1000c) � 1200d) � 2500
Soldagem____________________________________________________________
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6 - O que se entende por soldagem à direita?a) � o maçarico se desloca atrás da varetab) � o comprimento da vareta é feito com a mão esquerdac) � a vareta de solda se desloca atrás do maçaricod) � o sentido da soldagem é da direita para a esquerda
7 - A soldagem à direita é recomendada em material com espessura acima de:a) � 2mmb) � 3mmc) � 4mmd) � 5mm
8.8. Metais de base e consumíveis
8.8.1. Vareta de aço-carbono cobreado para soldagem oxiacetilênica - es-pecificação AWS A5-2-69
Esse tipo de consumível é classificado com base na resistência à tração dometal de solda depositado. A classificação de uma vareta de ferro cobreado ede aço-carbono tem a forma descrita abaixo:
���������������
�������������������������������������������������
Onde encontramos a seguinte legenda:
1 R - significa vareta ou arame
2 G - significa soldagem a gás
1+2 RG - designa vareta para a soldagem a gás
3 XX - dígitos, em número de dois algarismos, que indicam, aproximada-
mente, o limite mínimo de resistência à tração do metal de solda, em psi.
ExemploTABELA XVIII – PROPRIEDADES MECÂNICAS
ClassificaçãoAWS
Limite mínimo de resistênciaa tração (XSI)
RG 45 45
RG 60 60
RG 65 65
Soldagem____________________________________________________________
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Exercícios
Assinale com um � a alternativa correta em cada uma das questões apresen-tadas a seguir:
1 - Qual o valor limite do teor de carbono, para efeito de soldabilidade do aço-carbono comum?a) � 0,11%b) � 0,22%c) � 0,6%d) � 2,6%
2 - Qual a propriedade de um aço que aumenta com o aumento do teor de car-bono?a) � a soldabilidadeb) � a deformaçãoc) � a resistência à traçãod) � a resistência ao impacto
3 - Qual dos aços abaixo relacionados tem uma soldabilidade limitada?a) � St 37Cb) � St 44c) � St 50d) � St 52
4 - Qual a condição que provoca dureza na margem do cordão de solda?a) � o teor de carbono do metal de base abaixo de 0,22%b) � o resfriamento lento da peçac) � o resfriamento rápido da peçad) � o pré-aquecimento da peça
5 - O que significam os dígitos RG na classificação do consumível, segundo anorma AWS A5-2-69?a) � varetab) � soldagem a gásc) � resistência à traçãod) � vareta para soldagem a gás
6 - O que é considerado para a classificação de uma vareta para soldagem agás, segundo a norma de AWS A5-2-69?a) � a composição química da varetab) � o dobramento do metal de solda depositadoc) � a resistência à tração do metal de solda depositadod) � a resistência ao impacto do metal de solda depositado
Soldagem____________________________________________________________
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8.9. Prevenção de acidentes
Em todos os setores relacionados com o trabalho industrial, o profissional deveestar consciente de suas atividades bem como dos riscos decorrentes da utili-zação dos equipamentos manuseados.
É desejável, anda, que possa adotar medidas capazes de minimizar acidentes,permitindo o desempenho do trabalho e forma segura e eficaz.
Este capítulo se destina ao acompanhamento das aulas, quando haverá opor-tunidades de complementar o texto, apresentado sob forma de itens, ilustra-ções, sinóticos, tabelas e exercícios. Através dele são apresentados os perigosenvolvidos na soldagem a gás, descrevendo as principais medidas de seguran-ça que devem ser adotadas, no sentido de prevenir acidentes e, como tratá-los,caso ocorram.
8.9.1. Equipamentos de proteção individual (EPI)
PEÇAS DE EPI PROTEÇÃO CONTRA OBSERVAÇÃO
Vestimenta de proteção(casaco de couro)
RaiosRespingos
É proibido o uso de peçasde nylon ou peron em am-bientes confinados. Deveser usada vestimenta dedifícil combustão
Sapatos de segurançaRespingosGotas de metal fundidoQueda de peças
Os sapatos apropriadospara trabalhos industriaissão sapatos de segurança
Touca e/ou capacete deproteção
RespingosGotas de metal fundidoQueda de peças
De acordo com as condi-ções de trabalho, usar ca-pacete de segurança
Óculos de segurança RaiosRespingos
Só utilizar filtros normaliza-dos; por ex: 5.A.1 DIN4647
Avental de couroLuvas de ProteçãoPolainas de couro
RespingosEscórias quentes Em oxicorte
Protetor auricular Proteção contra ruídos
Acima de 90 dB, deve-seusar protetor auricular emforma de cápsula ou emalgodão
Soldagem____________________________________________________________
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8.9.2. Liberação de substâncias poluentes pela soldagem oxicombustível
DENOMINAÇÃO FORMAÇÃO PERIGO
Dióxido deCarbono (CO2)
Combustão do produto dachama
Não é tóxico normalmenteMais pesado que o ar
Monóxido deCarbono (CO)
Combustão com oxigênioimpuro
Altamente tóxicoProvoca náuseas, vômito e perdade consciência
Gases nitrosos(NO e NO2)
Liberado para o ar a tempe-raturas acima de 1000°C
Não tem cheiro, por isso é maisperigosoCausa irritação nas vias respirató-rias e até a morte por hidropsia(água nos pulmões)
Fumaça dozinco
Na soldagem de peças gal-vanizadas, zincadas Provoca a febre de zinco
VaporesNa queima de fluxos, materi-ais de revestimento e remo-vedores
Provocam paralisia e danos ao fí-gado e rins
Precaução contra materiais poluentes
Exaustão normalExaustão localizadaVentilação adequadaAr comprimido + máscara de proteção
Figura 8.23
Soldagem____________________________________________________________
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Exercícios
Assinale com um � a alternativa correta em cada uma das questões apresen-tadas a seguir:
1 - Na soldagem oxicombustível, conforme a norma DIN 4647, parte 1, o tipode filtro que se deve usar é:a) � 1 até 2b) � 2 até 3c) � 4 até 7d) � 8 até 9
2 - Qual é a medida imediata que é necessária em caso de incêndio em cilindrode acetileno?a) � resfriar o maçarico na águab) � dobrar a mangueira do gásc) � fechar as duas válvulas do maçaricod) � fechar imediatamente a válvula do cilindro de acetileno
3 - Na execução de uma soldagem dentro de um tanque, onde a ventilação éinadequada, qual é a primeira medida recomendada?a) � introduzir oxigêniob) � providenciar uma exaustão e uma entrada de ar fresco adequadac) � soldar com excesso de oxigênio na chamad) � trabalhar continuamente com máscara de proteção
4 - Quando se deve cumprir, em um local de soldagem, a obrigatoriedade douso de exaustão e ventilação?a) � sempre que a atmosfera estiver impregnada de elementos nocivos à saúdeb) � sempre que houver algum vazamento de gás no maçaricoc) � quando por perto do soldador não houver nenhuma pessoad) � após um longo período de soldagem em uma área confinada
5 - Quando ocorre a formação do dióxido de carbono?a) � quando se tem uma combustão completab) � quando não se tem uma combustão completac) � quando existe grande concentração de oxigênio no ard) � sempre que a acetona vazar no cilindro de acetileno
6 - Que medida se toma em relação a um cilindro que tenha sofrido incêndio?a) � reutilizar o cilindrob) � marcar o cilindro e retirá-lo para longe do local de trabalhoc) � utilizar o cilindro como sucatad) � pintar o cilindro com outra cor
Soldagem____________________________________________________________
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7 - O que não se deve fazer como meio para combater um incêndio?a) � impedir a alimentação do gás combustívelb) � impedir o acesso ao local da chamac) � impedir a alimentação do oxigêniod) � abrandar o calor com água fria
8 - O que não se deve ser usado para ventilar um posto de soldagem?a) � ventiladorb) � ar comprimidoc) � oxigêniod) � ar fresco
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99.. SSoollddaabbiilliiddaaddee ddooss AAççooss
A soldabilidade de um material expressa a facilidade deste material de ser sol-dado, ou seja, quanto maior a soldabilidade de um material, mais facilmenteeste material pode ser soldado.
9.1. Soldabilidade dos Aços-Carbono Comuns
Norma DIN 17100
Aços-carbono comuns e de baixa liga, segundo a norma DIN 17100, apresen-tam boa soldabilidade para teores de carbono até 0,22%.
Boa soldabilidade: St 37, St 44, St 52Soldabilidade limitada: St 50, St 60, St 70Soldabilidade restrita: St 33
Observações: Os aços que apresentam soldabilidade limitada podem apenasser soldados mediante autorização do responsável pela obra. Chapas finasapresentam sempre boa soldabilidade.
Carbono EquivalenteEmbora o carbono, no aço, seja o elemento de liga mais significativo, com rela-ção à soldabilidade, os efeitos de outros elementos de liga podem ser estima-
Soldagem____________________________________________________________
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dos mediante o valor de carbono equivalente (CE), em que o efeito da quanti-dade total de elementos de liga pode ser expresso.
% % %4
C Mn SiCE + ++ ++ ++ +====
9.2. Soldabilidade dos Aços Inoxidáveis
Os aços inoxidáveis são aços de alta liga que contém cromo (Cr) como princi-pal elemento de liga (mínimo de 11%) e usualmente níquel (Ni).
O aço que contém 11% ou mais de cromo é resistente à corrosão. Isso ocorreporque o cromo reage com o oxigênio, formando uma película fina e transpa-rente de óxido de cromo. Essa película fina protege a superfície do aço contraa corrosão.
9.2.1. Aços Austeníticos
Possuem boa soldabilidade, porque não sofrem mudanças em sua estruturadurante o aquecimento e resfriamento.
Contudo, deve-se observar a possibilidade de:
• o carbono dissolvido no material precipitar-se na forma de carbonetos decromo a temperaturas entre 500o e 900oC, baixando a resistência do aço àcorrosão;
• formação de trincas a quente, pela utilização de metal de adição inadequado;• formação de trincas de contração, pela utilização de alta energia de soldagem.
9.2.2. Aços Ferríticos
Sua soldabilidade é inferior à dos aços austeníticos. Deve-se observar a possi-bilidade de:
• Formação de trincas de contração, por alto grau de restrição da junta;• Formação de carbonetos de cromo, quando houver alto teor de cromo e de
carbono na liga;• Crescimento irreversível dos grãos na zona afetada pelo calor, tornando a
junta frágil.
9.2.3. Aços Martensíticos
Possuem soldabilidade nitidamente restrita, porque são aços temperáveis aoar. Como resultado, uma zona dura e frágil é formada pela soldagem. Assim, asoldagem de um aço martensítico deve ser efetuada com temperaturas de pre-aquecimento entre 200o e 300oC, e sem permitir que o material se resfrie du-rante a soldagem, seguida de pós-aquecimento de 650o a 750oC e resfriamentolento.
Soldagem____________________________________________________________
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1100.. EEnndduurreecciimmeennttoo nnaa ssoollddaaggeemm
Aquecendo-se o aço, acima de 723oC e fazendo-se um resfriamento brusco,obtém-se alta dureza.
O valor de dureza é influenciado:
1) pelo teor de carbono e2) pelo teor de elemento(s) de liga presente.
10.1. Junta de Topo
Figura 10.1: Endurecimento na soldagem – junta de topo
10.2. Solda em ângulo junta sobreposta
Figura 10.2: Endurecimento na soldagem – junta sobreposta
Soldagem____________________________________________________________
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10.3. Pontos de abertura de arco ou pontos de solda
Nos locais ou pontos de abertura de arco, ocorre uma taxa de transmissão decalor muito elevada. Por isso, nesses locais há um endurecimento.
Alta taxa de transmis-são de calor, nas dire-
ções da seta.
Figura 10.3: Pontos de abertura de arco
Soldagem____________________________________________________________
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1111.. DDeessccoonnttiinnuuiiddaaddeess nnaa SSoollddaaggeemm
Descontinuidade é a interrupção física causada em um material pela aberturade uma trinca ou pela presença de um segundo material: gás, inclusão de es-cória e de tungstênio.
As descontinuidades podem ser classificadas quanto à origem e à forma. Comrelação à origem, as descontinuidades podem ser geométricas (operacionais) emetalúrgicas. Com relação à forma, as descontinuidades podem ser planas evolumétricas.
É interessante notar que as descontinuidades geométricas geralmente são pla-nas, enquanto as descontinuidades metalúrgicas podem ser planas ou geomé-tricas.
As descontinuidades são detectadas por ensaios não destrutivos após a solda-gem. A escolha dos ensaios não destrutivos está relacionada às característicasdas descontinuidades. Assim, uma descontinuidade volumétrica pode ser maisbem detectada por um ensaio radiográfico, enquanto que para uma desconti-nuidade plana prefere-se o ensaio ultra-sônico. Descontinuidades que atingemum tamanho crítico determinado pela norma de inspeção são consideradasdefeitos e devem ser reparadas.
11.1. Tipos de Descontinuidades
Figura 11.1: Ângulo excessivo de reforço
Figura 11.2: Cavidade alongada
Soldagem____________________________________________________________
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Concavidade
Concavidade excessiva
Convexidade excessiva
Figura 11.3: Concavidade e convexidade na solda
Figura 11.4: Deformação angular
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Figura 11.5: Deformação insuficiente
Figura 11.6: Desalinhamento
Figura 11.7: Embicamento
Figura 11.8: Falta de fusão
Figura 11.9: Falta de penetração
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Figura 11.10: Inclusão de escória
Figura 11.11: Mordedura
Figura 11.12: Mordedura na raiz
Figura 11.13: Penetração excessiva
Figura 11.14: Perfuração
Soldagem____________________________________________________________
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Figura 11.15: Porosidade
Figura 11.16: Porosidade vermiforme
Figura 11.17: Rechupe de cratera
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Figura 11.18: Reforço excessivo
Figura 11.19: Sobreposição
Figura 11.20: Solda em ângulo assimétrica
Figura 11.21: Trinca de cratera
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Trinca interlamelar
Trinca irradiante
Trinca longitudinal Trinca na margem
Trinca na raiz Trinca ramificada
Figura 11.22:Tipos de trincas
Soldagem____________________________________________________________
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Trinca sob cordão Trinca transversal
Figura 11.22:Tipos de trincas (continuação)
11.2. Causas e Soluções
Apesar de todo o trabalho do soldador ser voltado para a não execução de de-feitos, estes eventualmente vem a ocorrer. Alguns deles são característicos doprocesso devido a sua própria natureza. Os defeitos e dificuldades mais ca-racterísticas da soldagem com elétrodos revestidos são comentados a seguir:
11.2.1. Dificuldade na abertura do arco
Causas predominantes
• Maus contatos no circuito de soldagem
Soluções práticas
• Verificar os circuitos, terminais e a ligação do cabo terra;• Limpar e reapertar todos os contatos elétricos.
11.2.2. Dificuldade em manter o arco aberto
Não há continuidade na fusão do eletrodo.
Causas predominantes
• Tensão em vazio fornecida pela fonte de soldagem inferior a necessária paraa fusão do eletrodo.
Soluções práticas
• Alterar o valor da tensão (para um valor maior) ou utilizar um eletrodo ade-quado para a tensão.
11.2.3. Projeções
Soldagem____________________________________________________________
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CALDEIRARIA
O eletrodo “salpica” formando os conhecidos respingos próximos a região docordão de solda.
Causas predominantes
Corrente muito elevada;
• Eletrodo úmido;• Má ligação do cabo terra.
Soluções práticas
• Regular a intensidade de corrente ou utilizar eletrodo de diâmetro maior;• Fazer a adequada secagem e conservação dos eletrodos. Ver item 2.5;• Para este problema, muito comum de ocorrer em corrente contínua, as so-
luções são: mudar o local de fixação do cabo terra, soldar sempre em dire-ção oposta a este (ou seja afastando-se do cabo terra), e se isto não forpossível utilizar corrente alternada.
11.2.4. Aquecimento exagerado do eletrodo
Causas predominantes
• Intensidade de corrente muito elevada;• Arco muito longo.
Soluções práticas
• Diminuir a intensidade de corrente e/ou o comprimento de arco.
11.2.5. Má aparência da cordão
Superfície rugosa, cordão deformado.
Causas predominantes
• Eletrodos úmidos;• Má preparação da junta;• Metal base com elevado teor de carbono.
Soluções práticas
• Secar e conservar os eletrodos;• Modificar a preparação da junta;
• Trocar o eletrodo para um tipo básico (preferencialmente) ou rutílico (2ªopção).
Soldagem____________________________________________________________
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Porosidade
Cavidades (faltas de material) nas formas esférica/vermicular observadas nasolda.
Causas predominantes
• Chapa com umidade, verniz, tinta, graxa ou outra sujeira qualquer;• Metal de base com teores de Carbono e/ou de Silício muito elevado;• Eletrodos úmidos;• Arco muito longo;• Intensidade muito elevada.
Soluções práticas
• Fazer a secagem e limpeza adequadas antes da operação de soldagem;• Mudar o metal de base. Caso não seja possível, mudar o eletrodo básico;• Aumentar a temperatura de pré-aquecimento;• O mesmo que o item “a” especialmente no caso de eletrodos básico a
mesma solução dada para o item “c”;• Diminuir ligeiramente o valor da corrente de soldagem, principalmente se
o eletrodo utilizado é do tipo rutílico.
Mordeduras
Sulcos regularmente repartidos ao lado do cordão de solda, diminuem a espes-sura da ligação e criam pontos de ruptura.
Causas predominantes
• Intensidade de corrente muito elevada;• Chapas muito oxidadas;• Balanceamento do eletrodo inadequado, permanecendo tempo demais
nos cantos.
Soluções práticas
• Utilizar intensidade de corrente adequada;• Executar limpeza e preparação adequadas;• Executar o balanço adequado.
Além disto, ter sempre em mente que uma velocidade de soldagem muito ele-vada favorece a formação deste defeito a não haver tempo suficiente para aadequada deposição de material.
Soldagem____________________________________________________________
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Falta de Penetração
A soldagem não é contínua na raiz.
Causas predominantes
• Má preparação de junta (afastamento insuficiente ou ângulo do chanfroinsuficiente);
• Eletrodo de diâmetro muito grande;• Intensidade de corrente muito baixa.
Soluções práticas
• Utilizar uma preparação de junta adequada;• Utilizar um eletrodo de diâmetro menor;• Utilizar intensidade de corrente adequada.
Inclusão de Escória
A escória fica aprisionada entre os cordões da solda.
Causas predominantes
• Chapas oxidadas;• Intensidade de corrente muito baixa;• Má repartição dos cordões;• Falta ou inadequada limpeza entre os cordões.
Soluções práticas
• Executar limpeza e preparação adequadas;• Utilizar intensidade de corrente adequada;• Planejar uma seqüência adequada para dividir os cordões;• Fazer uma adequada limpeza entre os cordões de solda.
Cordão Muito Abaulado ou Muito Oco
Causas predominantes
• Velocidade de soldagem e intensidade de corrente inadequadas.
Soluções práticas
• Fazer variar os dois parâmetros.
Soldagem____________________________________________________________
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Trincas no Cordão de Solda
Trincas formam-se no cordão de solda durante o resfriamento, ou seja, devidoao efeito das contrações.
Causas predominantesPodem ser diversas, algumas para exemplificar:
• Aço muito duro (% de Carbono elevada);• Espessura muito elevada e peça soldada sem pré-aquecimento;• Falta de penetração ou secção do cordão de solda insuficiente;• Temperatura ambiente muito baixa;• Eletrodos úmidos.
Soluções práticas
• Trocar o material ou soldar com pré-aquecimento;• Pré aquecer caso utilizar material de base de elevada espessura;• Executar o cordão de maneira adequada;• Resfriar a peça lentamente (mantas, resfriamento no forno, etc.);• Secar e conservar os eletrodos.
Trincas no Metal de Base
Trincas longitudinais à solda ou propagando-se pela chapa.
Causas predominantes
• Má soldabilidade do aço;• Presença de elementos indesejáveis na composição do aço como por
exemplo: Carbono, Fósforo ou Enxofre.
Soluções práticas
Caso de difícil solução, tirando a óbvia substituição do metal de base às op-ções são:
• Pré aquecer caso isto não tenha sido feito;• Aumentar a temperatura de pré-aquecimento;• Dar preferência para eletrodos do tipo básico;• Modificar a seqüência de soldagem para diminuir o efeito das contra-
ções.
Soldagem____________________________________________________________
104
____________________________________________________________
CALDEIRARIA
1122.. DDeeffoorrmmaaççõõeess ddee ppeeççaass mmeettáálliiccaass
12.1. Conceito
As deformações em peças metálicas, conhecidas como empenamento, são asvariadas alterações de forma linear ou do plano das peças. Essas inconveniên-cias causam grandes dificuldades aos projetistas e mecânicos, obrigando-os afazerem estudos minuciosos do comportamento a ser adotado na execução doprojeto, para evitar ou amenizar esses problemas.
12.2. Causas
Os vários tipos de deformações devem-se aos fenômenos físicos das dilata-ções e contrações dos materiais, causados quando estes são aquecidos e res-friados ou submetidos a certos esforços mecânicos. Sendo praticamenteinevitável os defeitos causados por esses fenômenos, principalmente nasconstruções metálicas soldadas, que são adotadas técnicas práticas, com oobjetivo de “reduzir” ou “corrigir” tais deformações, essas medidas devem serprevistas e programadas de acordo com a seqüência de operações a seremexecutadas: tipo de material e formato a ser construída.
Conforme mencionado anteriormente da influência do tipo do material nas de-formações, as instruções a seguir referem-se ao aço carbono.
Ao ser aquecido uniformemente até atingir uma cor avermelhada viva (1000°C),o aço carbono expande-se e contrai-se numa proporção de 1/8” para cada 12”(= 3.2300mm).
12.3. Deformação pela contração
A deformação pela contração ocorre quando uma peça sofre aquecimento emáreas localizadas na sua superfície, resultando, assim, num empenamento de-vido às contrações nas diversas direções, que ocasionam uma diminuição dasdimensões superficiais das peças (veja fig. 1, 2 e 3).
12.3.1. Contração em juntas soldadas
A junta soldada e o metal de base adjacente se contraem de forma semelhante.
Vigas com chanfro em duplo “Y” (DIN), em “X”(AWS-ABNT) e em (ISO) transversal ao eixo docorpo-de-prova.
Contração, principalmente na direção doeixo longitudinal da peça.
Figura 12.1
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Vigas com chanfro em duplo “Y” (DIN), em “X”(AWS-ABNT) e em (ISO) contração paralela aoeixo longitudinal do corpo-de-prova.
Em ambos os casos, a contração da juntaestá relacionada com a espessura da peça.A junta soldada sofre contração basicamenteem todas as direções. Os tipos de contraçãosão classificados de acordo com a direçãode deformação: contração longitudinal, con-tração transversal, contração na direção daespessura.
A contração na direção de espessura é, namaioria dos casos, desprezível.
FENÔMENO DEFORMAÇÃO TENSÃO
Contração restritiva Pouca Grande
Contração livre Grande Pequena
Haverá sempre tensões, quando houver restrição à contração.
12.3.2. Ordem de grandeza das contrações
Contração transversal
A contração transversal é menor em junta de ângulo em “T” do que em junta detopo.
Isso se deve à razão de que, no caso de juntas de ângulo em “T”, a chapa-base restringe a contração.
Figura 12.3
Figura 12.2
Junta de topo = 0,6 até 3,3mm
Figura 12.4
Junta de ângulo “T”= 1 até 1,3mm
Figura 12.5
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Redução do comprimento até cercade 1,3mm para cada metro de solda.
Chapas soldadas que formam umperfil em duplo “T”, de menor seçãotransversal, sofrem maior contraçãolongitudinal do que as chapas solda-das, que formam um perfil duplo em“T”, de maior seção transversal.
12.3.3. Efeitos da contração
Contração Transversal
Contração transversal de uma junta de topo,chanfro em “X”, e em uma junta de ânguloem duplo “T” montada e soldada simetrica-mente.
Deformação de uma junta de topo soldada,chanfro em “X” e em junta de ângulo “T”.
Contração longitudinal
Deformação de uma viga de grande exten-são, em junta de ângulo em duplo “T”.
Deformação de uma viga de grande exten-são, em junta de ângulo em duplo “T”.
Empeno de chapas finas
Figura 12.6
Figura 12.7
Figura 12.8
Figura 12.9
Figura 12.10
Figura 12.11Figura 12.12
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12.4. Tensões internas na soldagem
Tensões internas na soldagem surgem quando a contração é restringida du-rante a execução da solda. A restrição à possibilidade deformação apresentadiversas causas.
Fixação externa das partes estruturais
Tensões internas devidas ao metal de base adjacente
Tensões internas devidas a um acúmulo de cordões de solda
Contração restrita
Defeitos em junta soldada sem possibilidade de deformação.
A junta soldada e tensionadapelo perfil.
O ponto A na figura não podemover-se, pois seu movi-mento está restrito nas trêsdireções
Figura 12.13
Figura 12.14
Figura 12.15
Trinca longitudinal na margemdo cordão de solda devido àstensões transversais.
Figura 12.16
Trinca transversal em junta deângulo devido às tensões lon-gitudinais.
Figura 12.17
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12.4.1. Medidas contra tensões internas na soldagem
Com reforços
Primeiro soldar as juntas de topo, por ser a contraçãotransversal mais prejudicial: depois soldar as juntas emângulo.
Na soldagem de costado de tanque ou navio
Primeiro soldar na ordem numérica de 1 a 5 (possíveiscontrações); depois soldar na seqüência de 6 a 9 e docentro da peça para as extremidades.
Na soldagem de emenda de vigas em juntas de topo e de ângulo
Primeiro fazer a solda da junta n° 1 (possíveis contraçõestransversais); depois fazer a solda da junta n° 2 (possíveiscontrações) e, por último, soldar a junta n° 3.
No reparo de solda
Fazer um pré-aquecimento nos pontos indicados.
12.5. Medidas contra deformação
Para chapas finas, soldar menor quantidade possível.
Para a soldagem de uma junta de ângulo em “T”, soldaros dois lados simultaneamente ou executar soldagemintercalada quando a solda for de um só lado.
Figura 12.18
Figura 12.19
Figura 12.20
Figura 12.21
Figura 12.22
Figura 12.23
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Pré-deformação para juntas detopo e juntas de ângulo.
Soldagem de viga pré-deformada com reforço.
Soldagem com passe a ré em juntas de pe-quena extensão (soldar como está no dese-nho); em juntas de grande extensão,começar a soldagem do centro para as ex-tremidades.
Plano de construção - com intervalos de tempo para correções, usar a menorenergia de soldagem possível.
Em construções com chapas finas a soldagem deve ser feita com cordões desolda simétricos e sempre que possíveis interrompidos.
Fazer uma seqüência adequada para ponteamento.
Chapas soldadas de topo – tipo do empeno
Garganta efetiva
Pequena área soldada em relaçãoà área total da seção transversal
Garganta efetiva
Figura 12.24
Figura 12.25
Figura 12.26
Figura 12.27
Grande área soldada, em relaçãoà área total da seção transversal
Figura 12.28Figura 12.29
Figura 12.30
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12.5.1. Causas das deformações acentuadas
A deformação apresentada na Figura 12.30 é difícil de ser evitada, mas podeser amenizada num grau de deformação tolerável. As causas de acentuaçãode deformação neste caso podem estar associada a:a) tipo do materialb) formato da juntac) espessura da juntad) qualidade de material depositado em cada filete de soldae) processo de soldagemf) movimento de deposição dado ao eletrodog) preparação da junta
12.5.2. Como evitar deformação acentuada nas juntas soldadas de topo
Para amenizar ou neutralizar as deformações, devem-se adotar técnicas práti-cas de acordo com cada situação e qualidade do produto. No caso da defor-mação da divergência da Figura 12.30 podem-se adotar recursosrepresentados nas Figuras 12.31 a 12.34, que dizem respeito à preparação domaterial.
Figura 12.31
Figura 12.32
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12.5.3. Viga duplo “T” soldada
Os casos apresentados nas Figuras 12.22, 12.23, 12.24 e 12.25 obedecem aosmesmos princípios instruídos nas Figuras 12.15, 12.18, 12.19 e 12.20.
Figura 12.33
Figura 12.34
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12.6. Montagem ajustada incorretamente
Peças como a apresentada na Figura 35, comumente são fabricadas quaseque em todas as indústrias mecânicas.
Também são comuns deformações naturais, resultantes da contração. Masessas deformações acentuam-se em grandes proporções, quando as uniõesnão são corretamente ajustadas, como mostra a figura no detalhe A, ou quandosoldadas livremente sem travas.
Baseado nesses fatores, aconselha-se que esse tipo de peça seja bem ajusta-do no momento da montagem, bem como efetuar também o travamento antesde soldar, o que amenizará as deformações.
12.7. Deformações causadas por contração em chapas oxicortadas
Como já vimos anteriormente a definição técnica das causas das deformações,quando os metais são submetidos a esforços mecânicos ou aquecimento loca-lizado, se torna mais simples o entendimento das deformações causadas pelo
Figura 12.35
DETALHE - A
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processamento através do oxicorte. Assim como foi apresentado sugestõespara diminuir as deformações durante a soldagem também será mostradoneste trabalho alguns tipos de deformações causados durante o oxicorte e su-gerido alguns recursos práticos amenizadores dessas distorções.
Chapa oxicortada em todo contorno
Quando uma chapa é oxicortada em todo o seu contorno e resfriada, ela con-trai diminuindo suas dimensões, ficando desproporcionada em relação à áreacentral. Nesse caso, a deformação desproporcional toma forma de curva.
Essa deformação é inevitável, podendo ser corrigida posteriormente dilatando-se todo seu contorno numa desempenadeira, tracionando ou martelando-a.
Chapa oxicortada de um só lado
Quando uma chapa é oxicortada de um só lado no sentido longitudinal, ela sofreuma deformação desenvolvendo um arco no sentido transversal conforme a Figura12.38.
12.7.1. Medidas para evitar deformações pelo oxicorte
Para evitar uma deformação acentuada conforme a ilustrada na Figura 12.38,sugere-se adotar uma das medidas nas Figuras 12.39 a 12.41.
O exemplo da fig. 12.39 torna-se viável quando a largura da sobra for igual oumaior que a da peça.
Chapa oxicortadaFigura 12.36
Figura 12.37
Figura 12.38
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12.7.2. Deformação perimétrica em peças raiadas oxicortadas devido àcontração
Quando a peça for de formato ralado, conforme a Figura 12.40, normalmente oraio interno aumenta por ser a contração maior no raio externo. Para diminuiressa alteração, deve-se adotar o corte intermitente, concluindo o mesmo apóso resfriamento da peça.
Outro recurso que poderá ser adotado para evitar o defeito indicado na Figura12.38, é fazer um pré-aquecimento no lado oposto ao corte. Esse pré-aquecimento deve ser antes de efetuar o corte, quando o processo for manuale durante, quando for automático (pantógrafo), usando-se dois bicos, conformea Figura. 12.41.
12.8. Deformação na preparação
O material deve ser preparado de acordo com as operações que se seguirão.Uma preparação incorreta pode dificultar em muito as operações seguintes.
Figura 12.39
Figura 12.40
Figura 12.41
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Tomamos como exemplo um tubo calandrado com os extremos desalinhados,conforme mostra a Figura 12.42. Certamente essa desconformidade vai difi-cultar o trabalho do montador, assim como aumentar o empenamento, ao sersoldado, devido às tensões naturais de contração da soldagem mais as de tor-ção da montagem.
Outro exemplo: quando se faz a montagem de uma barra de reforço da lateralde um tanque e ela está com empeno, sendo montada esforçadamente, au-menta em muito as deformações após ser soldada (ver Figura 12.43). Deve-se,nesse caso, desempenar primeiro a barra e montá-la posteriormente sem es-forços para apoiar na lateral.
12.9. Defeitos apresentados em chapas dobradas devido a ten-sões perimétricas causadas por oxicorte.
Ao dobrar uma fita de chapa após ser oxidada, por exemplo em perfil “U”, estaapresenta deformações lineares devido às tensões de contrações residuais emsua área periférica (ver Figuras 12.44 e 12.45).
Nesse tipo de deformação, deve-se tomar anteriormente precauções quanto aoprocessamento das dobras para evitar uma distorção acentuada nas dimen-sões, nos pontos X e Y (Figura 12.45), que podem inutilizar o uso da peça.
Sugere-se nesse caso fazer um alívio de tensão, aplicando tratamento térmico(normalização) ou dilatando o perímetro da chapa por tração ou simplesmentepor martelagem.
Figura 12.42
Figura 12.43
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Defeitos causados pela dilatação devido ao corte pelo pro
12.10. Desempeno a quente
As correções de empenos das peças, nada mais é que uma inversão das cau-sas que provocam as deformações. Porém os métodos adotados para corrigiressas distorções implicam nos vários formatos das peças, tipo do material eequipamentos adequados ao trabalho. Nesse capítulo serão apresentadosmétodos comuns de desempeno de peças, desprezando os mais complexoscomo: normalização, tração etc.
12.10.1. Técnicas de aplicação do calor para desempeno a quente
Como já foi descrito anteriormente, o aço expande ao ser aquecido e contrai aoser resfriado, numa proporção definida para cada temperatura. Partindo dessesprincípios, é possível desempenar peças através da aplicação do calor, con-traindo o lado oposto do já contraído por calor da soldagem e oxicorte ou dolado dilatado devido à compressão nos cortes a frio como os de guilhotina etc.
Figura 12.44
X= -0,5 a 1 mm/metro linearY=+0,5 a 1 mm/metro linear
Figura 12.45
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Ver exemplos de como deve ser aplicado o calor para desempenar as peçasmostradas nas Figuras 12.46 a 12.51
O material sofre um aquecimento localizado,pois a região não aquecida do material estádilatada sobre tensões.
No resfriamento, forças de tração atuam na região aquecida. Essas forças atu-am no sentido de trazer o material para a forma plana. O aquecimento localiza-do produz, de acordo com o trabalho de desempeno, formas pontuais, cônicasou retilíneas.
12.10.2. Chapa oxicortada ou cisalhada
OBS: 1. quando se trata de um aço de baixo teor de carbono, os pontos aque-cidos podem ser resfriados com um pequeno jato d’água ou ar.
2. no caso do aço com teor de carbono mais elevado deve-se deixarresfriar naturalmente e, se necessário, aplicar um esforço auxiliar comcunha, macaco, etc.
3. no caso de usar água, esta deve ser jorrada dos lados para o centrodo calor, conforme mostra a Figura 12.49
Figura 12.46
Figura 12.47Figura 12.48
Figura 12.49
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12.10.3. Desempeno a quente com barras estreitas
Quando for desempenar uma barra estreita a quente, o calor transiada em todasua largura, dificultando a contração desejada. Para melhorar a eficiência dotrabalho, adota-se jorrar água no contorno da área que está sendo aquecida,evitando, assim, a propagação do calor no restante do material. A maneira dejorrar a água é semelhante à mostrada na Figura 12.49, porém durante o aque-cimento e também respeitando o número dois (2) da observação da Figura12.49.
12.11. Perfis soldados ou trefilados
O empenamento dos perfis é comum devido às contrações de soldagem deoxicorte, no transporte ou armazenamento do material. Como regra geral, antesde iniciar o desempeno deve-se fazer uma análise prévia de causa do empe-namento e a acentuação deste, para adotar assim o método mais convenientee obter um resultado satisfatório no trabalho.
12.11.1. Perfil “I” soldado
Figura 12.50
Figura 12.51
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Quando um perfil “l” é soldado as contrações causam deformações no plano dasuperfície das abas. Para corrigir esse defeito pelo método da aplicação decalor, devem-se adotar as técnicas:1. aquecer a superfície oposta à solda (Figura 12.51);2. esta arca deve ser ligeiramente superior à soldada;3. aquecer a área até a cor vermelho-rubro (± 1000°C);4. resfriar a área aquecida, da periferia para o centro, numa proporção igual
para ambos os lados;5. usar dispositivos auxiliares (macaco, cunha etc. – Figura 12.51), quando a
deformação for muito acentuada ou quando não foi permitido resfriar brus-camente a peça, por se tratar de um aço duro ou especial.
12.11.2. Perfil “l” com reforços soldados numa só aba
A fabricação de perfil “l”, com reforços soldados numa só aba (Figura 12.52) écomum nas indústrias de estruturas metálicas. Nesse caso a deformação ca-racterística é na forma de arco, conforme mostra a Figura 12.52. Para corrigiresse empenamento, adotando o método da aplicação do calor, deve-se obede-cer às mesmas instruções para a Figura 12.51. Porém aquecendo-se áreas naaba oposta à nervurada.
12.11.3. Desempeno a quente de pe’rfis trefilados
Figura 12.52
Figura 12.53
Figura 12.54
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Empenamento em perfis causado pelo transporte ou armazenamento incorreto,é comum na área de estruturas metálicas. Para corrigir essas deformações émuito utilizado o método da aplicação de calor. A maneira mais eficiente paradesempenar perfis como: “U”, “l”, “L” e outros semelhantes e aplicar o calor naforma de cunha conforme apresentado nas Figuras 12.53 e 12.54.
OBS: quando aba do perfil for estreita deve-se jorrar água no contorno da áreaque está sendo aquecida, durante o aquecimento para evitar a propagação docalor em toda extensão transversal.
12.12. Métodos de aplicação do calor
O aço se expande e se contrai numa proporção definida paracada grau de temperatura. O cálculo prático para essa expan-são e contração é de 1/8” para cada 12” de metal aquecido àtemperatura de 1000°C. A aplicação do calor deve ser feita demaneira que o aço se contraia, em vez de se expandir dentrodo seu próprio contorno. Para tirar bom resultado deste méto-do, é necessário que o contorno do ponto aquecido seja bas-tante sólido e forte e em posição para que a contração seefetue em direção ao centro, a não ser que seja possível apli-car força externa para obter o resultado desejado.
Como exemplo, tomamos um pedaço de aço chato de 1/4”de espessura, 2” de largura e 24” de comprimento (Figura12.55). Usando um bico de maçarico de tamanho médio,aplica-se calor a cerca de 1/2" da borda, com a chamaapontada ligeiramente em direção à borda B.
Conserva-se a chama fixa no mesmo ponto até o calor chegar a um vermelhovivo, não deixando a superfície fundir. A seguir, partindo do ponto aquecido,aqueça em zigue-zague, sempre cobrindo maior área, até chegar à bordaoposta. Quando a peça esfriar, nota-se que convergiu para o lado onde o calorcobriu maior área. O que acontece é o seguinte: o metal nas pontas (A) e (B)está frio; no ponto C, a chama aquece rapidamente o metal, fazendo-o expan-dir-se. Os pontos A e B estão rígidos, o metal só pode expandir dentro dessecontorno contra si próprio.
Uma cantoneira de aço (Figura 12.56), 1/4” de espessu-ra com as duas abas com 12” de comprimento, pode sertratada da seguinte maneira: deixar uma das abas fria ecomeçar o calor no ponto (A), na outra aba, de igualmaneira que no exemplo anterior, o mesmo resultadoserá conseguido. Se for necessário, corrigir este ângulo,invertendo-se o procedimento, tal como foi descrito nabarra anteriormente. Quando a aba fria for atingida pelocalor, aquece-se rapidamente uma área estreita com amesma largura da área aquecida na outra aba.
Figura 12.55
Figura 12.56
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12.12.1. Forças de contração
Na fig. 2 à direita, o calor começou no ponto © e vai alargando em direção de(A); a aba vertical do ângulo é então aquecida, conforme indicado pelas linhas.Essa contração puxa as extremidades do ângulo em direção a (A) durante oresfriamento do metal. O ângulo da fig. 2 também pode ser corrigido, dilatando-se a parte aquecida que se consegue com umas fortes pancadas de martelo deum lado, contra uma marreta pesada apoiando o outro lado da aba. O efeitodesta operação é estender ou dilatar o metal quente, efetuando, assim, umaação inversa à de contração.
Na Figura 12.57, perfil “U”, aquecendo somente asduas abas. Conservando o centro frio e começan-do nesse ponto o aquecimento, alargando a áreaaquecida até a borda das duas abas. Quando asabas esfriarem, elas puxarão o perfil na direçãodas setas.
12.12.2. Curvar vigas de perfil “U”
Para virar a viga para o lado de dentro (Figura12.58) começa-se o calor num ponto próximo àparte interna das abas e, progressivamente,alarga-se uma área sempre em forma de “V”,até acabar nas bordas. Quando a borda é atin-gida, deve ser aquecida de maneira similar,como já indicado na Figura 12.56.
Para virar o perfil em “I” de lado, deixa-se uma abafria, aplicando-se calor, partindo da parte internado ângulo e aquecendo o centro sempre em mo-vimento crescente até atingir a extremidade daaba oposta. Para inverter este efeito, procede-sede maneira inversa. Usando um processo similarao que foi descrito para o perfil “U”, pode-se viraras vigas “I” ou duplo “T”, fazendo-se um aqueci-mento como indicando na Figura 12.59, isto é,aquecer a alma da viga, cobrindo uma área emque “V” até a largura do aquecimento feito nas du-as abas da viga.
Para virar uma viga em “I” no plano horizontal (Figura12.60), aplica-se calor em forma de “V” nas abas superi-ores e inferiores da viga e continua-se aquecendo asabas, até que toda a área em “V” fique bem quente.Quando é necessário fazer curvas maiores, que nãopode ser feitas pelos processos de contração, deve-seaplicar a força por meios externos, enquanto o metal es-tiver quente, gradativamente, alargando até à borda (B),essa área aquecida tende a expandir-se.
Figura 12.57
Figura 12.58
Figura 12.59
Figura 12.60
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Enquanto a chama se move em direção à borda oposta, o ponto C começa aesfriar, portanto, fica rígido e, conforme a área aquecida, vai esfriando, começaa puxar os lados, fechando em leque os dados opostos (D, B, E), que aindaestão quentes sob a chama do maçarico.
12.12.3. Graduar a extensão de curvatura
A parte aquecida contornada pelo metal frio age dentro de uma área tornadamaleável pelo calor que, no ponto (B), não pode dilatar-se, mas quando essaárea esfria, contrai-se puxando os dois lados e curvando a barra de aço.
A extensão da curvatura depende da área em “V”, que é aquecida. O ponto (A)não deve levar mais calor que aquele que pode ser acumulado pela condutivi-dade do metal ou, em outras palavras, quanto mais frio está o ponto (A), me-lhor é o resultado. Esse ponto age como eixo de uma dobradiça e o feitio “V” dazona aquecida conservará o equilíbrio entre os dois lados.
Quando a barra esfriar, pode-se notar a mudança de alinhamento da peça. In-vertendo o processo de aquecimento em forma de “V”, aquecendo-se de (B)para (A), se a mesma quantidade de calor for aplicada, a peça voltará ao for-mato primitivo.
Nota-se que depois da aplicação do calor a peça encolhe consideravelmente, oque demonstra ser possível, com efeitos de contração, puxar perfis de aço emgrandes estruturas, com o fim de desempenar ou corrigir tensões em travessasou em vigas fora de alinhamento, sem removê-las de sua posição definitiva.
Se não for possível aplicar força por meios externos, pode-se obter o resultadodeixando-se esfriar por completo o ponto mais aquecido e depois aplica-se denovo o calor e, assim, repetindo-se a operação sucessivamente, consegue-sepelas contrações levar a peça ao ponto desejado.
Deve-se lembrar que a aplicação do calor para se conseguir o movimento decontração desejado só deve ser feita em forma de “V”, começando de umaborda à outra, seja ela uma peça de aço fundido ou um laminado, pois só seconsegue este padrão “V” de aquecimento e eliminam as forças internas e re-gulares de contração.
Depois de alguma prática, o operador pode observar o que acontece quando ocalor é aplicado em forma de “V” e nota que quando é necessário endireitarume peça empenada, que a parte larga do “V” deve estar do lado convexo dacurvatura. O operador deve fazer uma série de experiências e observar commuita atenção os movimentos obtidos pelos efeitos de contração, e só compratica pode saber a quantidade de calor, a direção e velocidade da passagemda chama pela área a ser aquecida.
É boa prática ter certeza que todos os pontos a observar foram bem estrutura-dos antes de iniciar o trabalho, pois só assim se consegue um resultado satis-fatório.
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12.13. Desempeno a quente de disco de chapas oxicortadas
Um disco de chapa oxicortada, devido às contrações no seu perímetro, sofredeformação, tomando a forma de uma cúpula (Figura 12.61). Essa deformaçãoé acentuada quando a chapa é de pequena (- 1/8”) a média (- 5/12”) espessu-ra. Para corrigir esse defeito, deve-se aplicar o calor em pontos na forma decírculo do centro para a periferia, resfriando um a um, dando pequenas panca-das com um martelo de cabeça plana no momento do resfriamento.
12.14. Desempeno de disco de chapas a frio
Para desempenar peças a frio, são adotados vários processos. Neste blocoresumimos as informações em apenas dois processos: manual e mecânico, porserem os mais comuns.
No primeiro caso, desempenamento manual é a mais elementar mas não é amais simples entre as operações de endireitamento. A finalidade de desempe-nar é obter, mediante pancadas seguidas, a eliminação das deformações dosmetais, desfrutando-se das suas propriedades de deformação, após as panca-das. As ferramentas e os acessórios são: o martelo, o macete, a base ou planode apoio, grampos e calços de apoio. O golpeamento é feito de várias manei-ras e de acordo com a forma do empeno e o formato da peça. A seguir, damosalguns exemplos de como se deve desempenar alguns tipos de peças, deacordo com os defeitos apresentados nestas.
12.14.1. Desempeno manual de chapas finas oxicortadas (<3/16”)
Figura 12.61
Figura 12.62
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Sobre as deformações causadas pela contração do aço quando aquecido eresfriado, torna-se mais simples entender que, para corrigir esses defeitos, de-vemos inverter as situações. Portanto, o meio utilizado é o de dilatar a áreacontraída da peça.
Essa dilatação se obtém manualmente, se a chapa for martelada em toda aextensão do perímetro contraído. Para se fazer a martelagem, a chapa deveestar apoiada em um bloco robusto (bigorna ou mesa de chapa grossa) e osgolpes aplicados no ponto de apoio. Esse processo é aplicado com sucessopara desempenar chapas finas (menos de 3/16”).OBS: para evitar marcas de martelagem, o apoio e o martelo, assim como achapa, devem estar isentos de rebarbas.
12.14.2. Desempeno manual de barras e fitas de chapas
Para desempenar barras e fitas de chapas, elas devem ser elevadas da faceda mesa através de dois calços e os golpes aplicados no centro da chapa entreos dois calços, conforme indicado na Figura 12.63.OBS: 1. confira o alinhamento,
2. segure firme a barra no momento do golpe;3. use luvas de couro para evitar cortes pelas arestas;4. verifique sempre se o martelo está bem preso ao cabo.
12.14.3. Desempeno manual de trefilados
O desempenho manual de trefilados destina-se aos perfis de pequenas seções,independente do seu formato. Pode-se desempenar usando o mesmo processopara desempeno das barras, por[em, nesse caso, deve-se levar em considera-ção o formato de sua seção. Um meio prático que pode ser utilizado em todos ostipos de perfis é o de aplicação do esforço na forma de alavanca. Nesse proces-so é adaptado sobre uma mesa presa ao solo um dispositivo que possibilite aintrodução do perfil em uma abertura efetuada nesse dispositivo, conforme mos-tra a Figura 12.64.
Figura 12.63
Soldagem____________________________________________________________
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CALDEIRARIA
Mesa com dispositivo para desempeno na forma de alavanca.
OBS: A abertura do dispositivo para introduzir a peça pode ser na forma daseção do perfil do material, obtendo um melhor apoio para o esforço.
12.15. Desempeno à máquina
O desempeno à máquina consiste no endireitamento de peças com utilizaçãode máquinas como prensas e outras, aplicando uma força de flexão superior àresistência de elasticidade do material. Provocando, assim, uma deformaçãoplástica que anulará as forças opostas de contração que são as causadorasdos empenos nas peças. O tipo da máquina a ser utilizada depende de fatoresque devem ser analisados como: tipo do defeito, formato e dimensões dapeça, capacidade da máquina, etc. Além do que, devemos também levar emconta os dispositivos e acessórios que serão utilizados para facilitar as opera-ções. Para desempenhar perfis trefilados ou soldados, normalmente, aplica-seuma flexão (Figura 12.65) no sentido oposto ao empeno, com a peça elevadacom calços até superar o limite de elasticidade do material. Para esse tipo detrabalho, utiliza-se normalmente prensa, balancin, macaco. Para desempenarchapas ou barras chatas, normalmente utilizam-se calandras
Figura 12.64
Figura 12.65
Soldagem____________________________________________________________
126
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CALDEIRARIA
RReeffeerrêênncciiaass BBiibblliiooggrrááffiiccaass
SENAI – SP, Soldagem; Org. Selma Ziedas e Livanesa Tsatini; São Paulo,1997, 553p.
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Marques, Paulo Villani; Tecnologia da Soldagem; Belo Horizonte: ESAB, 1991.352p
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FBTS - Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem. Apostila do Curso deInspetor de Soldagem, volume 1.
