introducao - soldagem

8/14/2019 introducao - soldagem

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAISDepartamento de Engenharia Metalrgica

Soldagem I

Introduo aos Processos de Soldagem

Prof. Paulo J. ModenesiProf. Paulo Villani Marques

Belo Horizonte, fevereiro de 2006


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11 - Bibliografia Complementar ........................................................................


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Processos de Soldagem - 1

INTRODUO AOS PROCESSOS DE SOLDAGEM

1 - Mtodos de Unio dos Metais

Os mtodos de unio de metais podem ser divididos em duas categorias principais, isto , aqueles

baseados no aparecimento de foras mecnicas macroscpicas entre as partes a serem unidas e

aqueles baseados em foras microscpicas (interatmicas ou intermoleculares). No primeiro caso,

do qual so exemplos a parafusagem e a rebitagem, a resistncia da junta dada pela resistncia

ao cisalhamento do parafuso ou rebite, mais as foras de atrito entre as superfcies em contato. No

segundo caso, a unio conseguida pela aproximao dos tomos e molculas das partes a serem

unidas, ou destas e um material intermedirio, at distncias suficientemente pequenas para a

formao de ligaes metlicas e de Van der Waals. Como exemplos desta categoria citam-se a

soldagem, a brasagem e a colagem.

2 - Definio de Soldagem

Um grande nmero de diferentes processos utilizados na fabricao e recuperao de peas,

equipamentos e estruturas abrangido pelo termo SOLDAGEM. Classicamente, a soldagem

considerada como um mtodo de unio, porm, muitos processos de soldagem ou variaes

destes so usados para a deposio de material sobre uma superfcie, visando a recuperao de

peas desgastadas ou para a formao de um revestimento com caractersticas especiais.

Diferentes processos relacionados com os de soldagem so utilizados para o corte ou para o

recobrimento de peas. Diversos aspectos dessas operaes de recobrimento e corte so similares

soldagem e, por isso, muitos aspectos destes processos so abordados juntamente com esta.

Algumas definies de soldagem so:

"Processo dejuno de metais por fuso". (Deve-se ressaltar que no s metais so soldveise que possvel soldar metais sem fuso).

"Operao que visa obter a unio de duas ou mais peas , assegurando, na junta soldada, acontinuidade de propriedades fsicas, qumicas e metalrgicas".


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"Operao que visa obter a coalescncia localizada produzida pelo aquecimento at umatemperatura adequada, com ou sem a aplicao de presso e de metal de adio." (Definio

a adotada pela AWS - American Welding Society).

Processo de unio de materiais baseado no estabelecimento, na regio de contato entre osmateriais sendo unidos, de foras de ligao qumica de natureza similar s atuantes no

interior dos prprios materiais.

3 - Pequeno Histrico da Soldagem

Embora a soldagem, na sua forma atual, seja um processo recente, com cerca de 100 anos, a

brasagem e a soldagem por forjamento tm sido utilizadas desde pocas remotas. Existe, por

exemplo, no Museu do Louvre, um pingente de ouro com indicaes de ter sido soldado e que foi

fabricado na Prsia, por volta de 4000 AC.

O ferro, cuja fabricao se iniciou em torno de 1500 AC, substituiu o cobre e o bronze na

confeco de diversos artefatos. O ferro era produzido por reduo diretaa e conformado por

martelamento na forma de blocos com um peso de poucos quilogramas. Quando peas maiores

eram necessrias, os blocos eram soldados por forjamento, isto , o material era aquecido ao

rubro, colocava-se areia entre as peas para escorificar impurezas e martelava-se at a soldagem.

Como um exemplo da utilizao deste processo, cita-se um pilar de cerca de sete metros de altura

e mais de cinco toneladas existente ainda hoje na cidade de Delhi (ndia).

A soldagem foi usada, na antiguidade e na idade mdia, para a fabricao de armas e outros

instrumentos cortantes. Como o ferro obtido por reduo direta tem um teor de carbono muito

baixo (inferior a 0,1%), este no pode ser endurecido por tmpera. Por outro lado, o ao, com um

teor maior de carbono, era um material escasso e de alto custo, sendo fabricado pela cementao

de tiras finas de ferro. Assim, ferramentas eram fabricadas com ferro e com tiras de ao soldadas

nos locais de corte e endurecidas por tmpera. Espadas de elevada resistncia mecnica e

tenacidade foram fabricadas no oriente mdio utilizando-se um processo semelhante, no qual tiras

alternadas de ao e ferro eram soldadas entre si e deformadas por compresso e toro. O

resultado era uma lmina com uma fina alternncia de regies de alto e baixo teor de carbono.

a Neste processo o minrio de ferro era misturado com carvo em brasa e soprado. Desta forma, o xido de ferroera reduzido pelo carbono, produzindo-se ferro metlico sem a fuso do material.


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Assim, a soldagem foi, durante este perodo, um processo importante na tecnologia metalrgica,

principalmente, devido a dois fatores: (1) a escassez e o alto custo do ao e (2) o tamanho

reduzido dos blocos de ferro obtidos por reduo direta.

Esta importncia comeou a diminuir, nos sculos XII e XIII, com o desenvolvimento de

tecnologia para a obteno, no estado lquido, de grandes quantidades de ferro fundido com a

utilizao da energia gerada em rodas d'gua e, nos sculos XIV e XV, com o desenvolvimento

do alto forno. Com isto, a fundio tornou-se um processo importante de fabricao, enquanto a

soldagem por forjamento foi substituda por outros processos de unio, particularmente a

rebitagem e parafusagem, mais adequados para unio das peas produzidas.

A soldagem permaneceu como um processo secundrio de fabricao at o sculo XIX, quando a

sua tecnologia comeou a mudar radicalmente, principalmente, a partir das experincias de Sir

Humphrey Davy (1801-1806) com o arco eltrico, da descoberta do acetileno por Edmund Davy

e do desenvolvimento de fontes produtoras de energia eltrica que possibilitaram o aparecimento

dos processos de soldagem por fuso. Ao mesmo tempo, o incio da fabricao e utilizao de

ao na forma de chapas tornou necessrio o desenvolvimento de novos processos de unio para a

fabricao de equipamentos e estruturas.

A primeira patente de um processo de soldagem, obtida na Inglaterra por Nikolas Bernados e

Stanislav Olszewsky em 1885, foi baseada em um arco eltrico estabelecido entre um eletrodo de

carvo e a pea a ser soldada (figura 1).

Por volta de 1890, N. G. Slavianoff, na Rssia, e Charles Coffin, nos Estados Unidos,

desenvolveram independentemente a soldagem a arco com eletrodo metlico nu. At o final do

sculo XIX, os processos de soldagem por resistncia, por aluminotermia e a gs foram

desenvolvidos. Em 1907, Oscar Kjellberg (Sucia) patenteia o processo de soldagem a arco com

eletrodo revestido. Em sua forma original, este revestimento era constitudo de uma camada de

cal, cuja funo era unicamente estabilizar o arco. Desenvolvimentos posteriores tornaram este

processo o mais utilizado no mundo.


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Figura 1- Sistema para soldagem a arco com eletrodo de carvo de acordo com apatente de Bernados.

Nesta nova fase, a soldagem teve inicialmente pouca utilizao, estando restrita principalmente

execuo de reparos de emergncia at a ecloso da 1 grande guerra, quando a soldagem passou

a ser utilizada mais intensamente como um processo de fabricao.

Atualmente, mais de 50 diferentes processos de soldagem tm alguma utilizao industrial e a

soldagem o mais importante mtodo para a unio permanente de metais. Esta importncia

ainda mais evidenciada pela presena de processos de soldagem e afins nas mais diferentes

atividades industriais e pela influncia que a necessidade de uma boa soldabilidade tem no

desenvolvimento de novos tipos de aos e outras ligas metlicas.

4 - Formao de uma Junta Soldada

De uma forma simplificada, uma pea metlica formada por um grande nmero de tomos

dispostos em um arranjo espacial caracterstico (estrutura cristalina). tomos localizados no

interior desta estrutura so cercados por um nmero de vizinhos mais prximos, posicionados a

uma distncia r0, na qual a energia do sistema mnima, como mostra a figura 2.

Nesta situao, cada tomo est em sua condio de energia mnima, no tendendo a se ligar com

nenhum tomo extra. Na superfcie do slido, contudo, esta situao no se mantm, pois os

tomos esto ligados a menos vizinhos, possuindo, portanto um maior nvel de energia do que os

tomos no seu interior. Esta energia pode se reduzida quando os tomos superficiais se ligam a

outros. Assim, aproximando-se duas peas metlicas a uma distncia suficientemente pequena


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para a formao de uma ligao permanente, uma solda entre as peas seria formada, como

ilustrado na figura 3. Este tipo de efeito pode ser obtido, por exemplo, colocando-se em contato

ntimo dois blocos de gelo.

Entretanto, sabe-se que isto no ocorre para duas peas metlicas, exceto em condies muito

especiais. A explicao para isto est na existncia de obstculos que impedem uma aproximao

efetiva das superfcies at distncias da ordem de r0. Estes obstculos podem ser de dois tipos

bsicos:

As superfcies metlicas, mesmo as mais polidas, apresentam uma grande rugosidade emescala microscpica e sub-microscpica (figura 4).

Mesmo uma superfcie com um acabamento cuidadoso apresenta irregularidades da ordem de

50nm de altura, cerca de 200 camadas atmicas. Isto impede uma aproximao efetiva das

superfcies, o que ocorre apenas em alguns poucos pontos de contato, de modo que o nmero

de ligaes formadas insuficiente para garantir qualquer resistncia para a junta.

DistnciaEnergia

r o

Figura 2 - Variao de energia potencial para um sistema composto de doistomos em funo da distncia de separao entre eles.

Solda

Figura 3 - Formao terica de uma solda pela aproximao das superfcies das peas.


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200 camadas

atmicas ou500 ngstrons

Figura 4 - Representao esquemtica da superfcie metlica limpa.

As superfcies metlicas esto normalmente recobertas por camadas de xidos, umidade,gordura, poeira, etc, o que impede um contato real entre as superfcies, prevenindo a

formao da solda. Estas camadas se formam rapidamente e resultam exatamente da

existncia de ligaes qumicas incompletas na superfcie.

Dois mtodos principais so utilizados para superar estes obstculos, os quais originam os dois

grandes grupos de processos de soldagem. O primeiro consiste em deformar as superfcies de

contato permitindo a aproximao dos tomos a distncias da ordem de r0 (figura 5). As peas

podem ser aquecidas localmente de modo a facilitar a deformao das superfcies de contato.

O segundo mtodo se baseia na aplicao localizada de calor na regio de unio at a sua fuso e

do metal de adio (quando este utilizado), destruindo as superfcies de contato e produzindo a

unio pela solidificao do metal fundido (figura 6).

Desta forma, uma forma de classificao dos processos de soldagem consiste em agrup-los em

dois grandes grupos baseando-se no mtodo dominante para produzir a solda: (a) processos de

soldagem por presso (ou por deformao) e (b) processos de soldagem por fuso.


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xidos

Presso

Presso

Figura 5 - Soldagem por presso ou deformao.

Metal de Adio Calor

Metal de base

Solda

(a) (b)

Figura 6 (a) Representao esquemtica da soldagem por fuso. (b) Macrografia de uma junta.

5 - Processos de Soldagem

5.1 - Processos de Soldagem por Fuso

Existe um grande nmero de processos por fuso que podem ser separados em sub-grupos, por

exemplo, de acordo com o tipode fonte de energia usada para fundir as peas. Dentre estes, os

processos de soldagem a arco (fonte de energia: arco eltrico) so os de maior importncia

industrial na atualidade. Devido tendncia de reao do material fundido com os gases da

atmosfera, a maioria dos processos de soldagem por fuso utiliza algum meio de proteo para


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minimizar estas reaes. A tabela 1 mostra os principais processos de soldagem por fuso e suas

caractersticas principais.

Tabela 1 Processos de soldagem por fuso.

PROCESSO

FONTES DECALOR

TIPO DECORRENTE EPOLARIDADE

AGENTE PROTETOROU DE CORTE OUTRAS CARACTERSTICAS APLICAES

Soldagem poreletro-escria

Aquecimentopor resistnciada escrialquida

Contnua oualternada

Escria Automtica/Mecanizada. Junta navertical. Arame alimentadomecanicamente na poa de fuso.No existe arco

Soldagem de aos carbono, baixa e altaliga, espessura 50 mm. Soldagem depeas de grande espessura, eixos, etc.

Soldagem aoArcoSubmerso

Arco eltrico Contnua oualternada.Eletrodo +

Escria e gases gerados Automtica/mecaniz. ou semi-automtica. O arco arde sob umacamada de fluxo granular

Soldagem de aos carbono, baixa e altaliga. Espessura 10 mm. Posio plana ouhorizontal de peas estruturais, tanques,vasos de presso, etc.

Soldagemcom EletrodosRevestidos

Arco eltrico Contnua oualternada.Eletrodo + ou -

Escria e gases gerados Manual. Vareta metlica recobertapor camada de fluxo

Soldagem de quase todos os metais, excetocobre puro, metais preciosos, reativos e debaixo ponto de fuso. Usado na soldagemem geral.

Soldagemcom ArameTubular

Arco eltrico Contnua.Eletrodo +

Escria e gases geradosou fornecidos por fonteexterna. Em geral oCO2

O fluxo est contido dentro de umarame tubular de pequenodimetro. Automtico ou semi-automtico

Soldagem de aos carbono com espessura 1 mm. Soldagem de chapas

SoldagemMIG/MAG

Arco eltrico Contnua.Eletrodo +

Argnio ou Hlio,Argnio + O2, Argnio+ CO2, CO2

Automtica/mecaniz. ou semi-automtica. O arame slido

Soldagem de aos carbono, baixa e altaliga, no ferrosos, com espessura 1 mm.Soldagem de tubos, chapas, etc. Qualquerposio

Soldagem aPlasma

Arco eltrico Contnua.Eletrodo -

Argnio, Hlio ouArgnio + Hidrognio

Manual ou automtica. O arame adicionado separadamente.Eletrodo no consumvel detungstnio. O arco constrito porum bocal

Todos os metais importantes emengenharia, exceto Zn, Be e suas ligas,com espessura de at 1,5 mm. Passes deraiz

Soldagem TIG Arco eltrico Contnua ou

alternada.Eletrodo -

Argnio, Hlio ou

misturas destes

Manual ou automtica. Eletrodo

no consumvel de tungstnio. Oarame adicionado separadamente.

Soldagem de todos os metais, exceto Zn,

Be e suas ligas, espessura entre 1 e 6 mm.Soldagem de no ferrosos e aos inox.Passe de raiz de soldas em tubulaes

Soldagem porFeixeEletrnico

Feixeeletrnico

Contnua.Alta Tenso.Pea +

Vcuo (10-4mm Hg) Soldagem automtica. No htransferncia de metal. Feixe deeltrons focalizado em um pequenoponto.

Soldagem de todos os metais, exceto noscasos de evoluo de gases ou vaporizaoexcessiva, a partir de 25 mm de espessura.Indstria nuclear e aeroespacial.

Soldagem aLaser

Feixe de luz Argnio ou Hlio Como acima Como acima. Corte de materiais nometlicos

Soldagem aGs

Chama oxi-acetilnica

Gs (CO, H2, CO2,H2O)

Manual. Arame adicionadoseparadamente

Soldagem manual de ao carbono, Cu, Al,Zn, Pb e bronze. Soldagem de chapas finase tubos de pequeno dimetro

5.2 - Processos de Soldagem por Presso (ou por Deformao)

Este primeiro grupo inclui os processos de soldagem por ultra-som, por frico, por forjamento,

por resistncia eltrica, por difuso, por exploso, entre outros. Diversos destes processos, como

por exemplo, os processos de soldagem por resistncia, apresentam caractersticas intermedirias

entre os processos de soldagem por fuso e por deformao. Para fins de classificao, estes

processos sero includos neste grupo.


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Alguns dos processos de soldagem e processos correlatos de importncia na indstria sero

discutidos de uma forma reduzida a seguir. Deve-se colocar, contudo, que este um tema extenso

e importante, existindo ema ampla bibliografia sobre o assunto. Para um estudo complementar,

mais aprofundado, dos processos de soldagem, consultar a bibliografia citada ao final deste texto.

6. Processos de Soldagem Por Fuso:

6.1 Soldagem a Arco

A soldagem a arco engloba um grande nmero de processos que incluem os de maior utilizao

industrial. Todos estes processos utilizam, como fonte de calor para a fuso localizada, o arco que

uma descarga eltrica em um meio gasoso parcialmente ionizado. Na maioria dos casos, o arco

eltrico mantido entre um eletrodo cilndrico e o metal base, existindo, contudo, processos em

que o metal base no faz parte do circuito eltrico ou que utilizam eletrodos de diferentes formas

ou diversos eletrodos simultaneamente. Em geral, o eletrodo fundido pelo arco e fornece metal

de adio para a solda (soldagem com eletrodos consumveis), existindo, porm, processos em

que o eletrodo (em geral, de tungstnio ou grafite) no se funde de forma aprecivel (soldagem

com eletrodos no consumveis).

Nos processos de soldagem a arco, a quantidade de calor fornecida junta e, portanto, as

dimenses e o formato do cordo de solda dependem da corrente e tenso eltricas fornecidas ao

arco e, na grande maioria dos processos da velocidade de soldagem (isto , a velocidade com que

o arco deslocado ao longo da junta).

A corrente de soldagem pode variar de valores inferiores a 1A (na soldagem microplasma) a

valores superiores a 1000 ou 2000A (em processos como a soldagem ao arco submerso). Esta

varivel afeta, de forma importante, a penetrao do cordo e solda e a velocidade de fuso do

eletrodo (e, portanto, a taxa de deposio). A tenso de soldagem varia tipicamente de menos de

10V a valores que podem superar 100V (na soldagem a plasma). Esta, em geral, controla o

comprimento do arco (isto , a separao entre o eletrodo e o metal base ou entre os eletrodos que

mantm o arco) e a largura do cordo de solda. Por fim, quando a fonte de calor se desloca ao

longo da junta, a velocidade de soldagem controla a quantidade de calor que fornecida ao longo

da junta. Quanto maior for a velocidade de soldagem, menor ser a quantidade de energia


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recebida por unidade de comprimento da junta e, em geral, menores sero as dimenses do

cordo. Finalmente, deve se deixar claro que, para se garantir uma estabilidade e controle

adequados do processo e se obter um cordo de solda com um formato adequado, no se pode

selecionar valores de corrente, tenso e velocidade de soldagem de forma independente. Alm

disto, cada processo de soldagem a arco possui uma extensa lista de variveis adicionais que

devem ser levadas em considerao ao se determinar as condies de soldagem para uma dada

aplicao. Algumas destas variveis sero apresentadas e discutidas na descrio suscita abaixo

dos principais processos de soldagem a arco. Uma discusso adicional sobre este tpico ser feita

no captulo de introduo fsica da soldagem.

6.1.1 Soldagem com Eletrodos Revestidos

A Soldagem a Arco com Eletrodos Revestidos (Shielded Metal Arc Welding - SMAW) um

processo no qual a coalescncia (unio) dos metais obtida pelo aquecimento destes com um

arco estabelecido entre um eletrodo especial revestido e a pea. O eletrodo formado por um

ncleo metlico ("alma"), com 250 a 500mm de comprimento, revestido por uma camada de

minerais (argila, fluoretos, carbonatos, etc) e/ou outros materiais (celulose, ferro ligas, etc), com

um dimetro total tpico entre 2 e 8mm. A alma do eletrodo conduz a corrente eltrica e serve

como metal de adio. O revestimento gera escria e gases que protegem da atmosfera a regio

sendo soldada e estabilizam o arco. O revestimento pode ainda conter elementos que so

incorporados solda, influenciando sua composio qumica e caractersticas metalrgicas. A

figura 7 ilustra o processo.

O seu equipamento usual consiste de fonte de energia (ou mquina de soldagem), porta-eletrodo e

cabos, alm de equipamentos de segurana para o soldador (mscara, luvas, avental, etc.) e para a

limpeza do cordo e remoo de escria (picadeira e escova de ao). Para soldagem, a parte no

revestida do eletrodo fixada no porta eletrodo e o arco iniciado tocando-se rapidamente a

ponta do eletrodo na pea (que esto conectados, por cabos, aos terminais da mquina de

soldagem). O calor do arco funde a ponta do eletrodo e um pequeno volume do metal de base

formando a poa de fuso. A soldagem realizada manualmente, com o soldador controlando o

comprimento do arco e a poa de fuso (pela manipulao do eletrodo) e deslocando o eletrodo

ao longo da junta. Quando o eletrodo quase todo consumido, o processo interrompido para


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troca do eletrodo e remoo de escria da regio onde a soldagem ser continuada. A figura 8

ilustra o equipamento e o processo de soldagem e a tabela 2 apresenta as suas vantagens,

limitaes e aplicaes principais.

Poa de Fuso

SoldaMetal deBase

Escria

EletrodoRevestido

Alma

Revestimento

Metal deAdio

Arco

Figura 7 Regio do arco na soldagem com eletrodos revestidos.

Figura 8 - Equipamento para soldagem SMAW.


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Tabela 2 Vantagens, limitaes e aplicaes principais do processo SMAW

Vantagens e limitaes Aplicaes

Equipamento simples, porttil e barato. No necessita fluxos ou gases externos. Pouco sensvel presena de correntes de ar

(trabalho no campo). Processo muito verstil em termos de materiais

soldveis. Facilidade para atingir reas de acesso restrito. Aplicao difcil para materiais reativos. Produtividade relativamente baixa. Exige limpeza aps cada passe.

Soldagem de produo, manuteno eem montagens no campo.

Soldagem de aos carbono e ligado. Soldagem de ferro fundido. Soldagem de alumnio, nquel e suas

ligas.

No Brasil, normas da AWS so amplamente utilizadas para a especificao de consumveis de

soldagem. Eletrodos para a soldagem de aos de baixo carbono so, em geral, especificados com

base nas propriedades mecnicas do metal depositado, no tipo de revestimento e em suas

caractersticas operacionais. A especificao da AWS para estes aos feita atravs de um

conjunto de letras e dgitos (figura 9). Por exemplo, de acordo com a norma AWS A5.1, uma

classificao do tipo E6010 indica um eletrodo capaz de depositar material com um limite de

resistncia de 60.000psi (420 MPa) e que possui um revestimento celulsico, com ligante a base

de silicato de sdio, indicado para soldagem em todas as posies com corrente contnua e o

eletrodo no polo positivo. Para os aos carbono, os eletrodos podem ser separados em diferentes

tipos em funo das caractersticas de seu revestimento, destacando-se:

Eletrodos Celulsicos (EXX10 e EXXX1): Possuem elevada quantidade de material orgnico

(celulose) no revestimento, cuja decomposio pelo arco gera gases que protegem o metal

lquido. A quantidade de escria produzida pequena, o arco muito violento, causando

grande volume de respingos e alta penetrao em comparao com outros tipos de eletrodo. O

cordo tende a apresentar escamas irregulares. A solda apresenta propriedades mecnicas

adequadas para vrias aplicaes, contudo, no devem ser usados na soldagem de aos de teor

elevado de carbono, de aos ligados e na soldagem de peas de maior espessura devido

possibilidade de fragilizao pelo hidrognio proveniente do revestimento. So

particularmente adequados para soldagem fora da posio plana, tendo grande aplicao na

soldagem circunferencial de tubulaes e na execuo de passes de raiz em geral. Devido

sua grande penetrao e perda por respingos no so adequados para o enchimento de

chanfros.


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Eletrodos Rutlicos (EXXX2, EXXX3 e EXXX4): Contm quantidades significativas de rutilo

(TiO2) no revestimento e produz uma escria abundante, densa e de fcil destacabilidade. So

eletrodos de fcil uso, que podem ser usados em qualquer posio exceto quando tm uma

elevada quantidade de p de ferro no revestimento (para aumentar a produtividade). Podemoperar tanto em CA como em CC e produzem um cordo com bom aspecto visual e de

penetrao baixa ou mdia. Sua resistncia formao de trincas na solidificao da poa de

fuso relativamente pequena o que pode ser um problema na soldagem de pea

contaminadas com leo. So eletrodos de grande versatilidade e de uso geral.

Eletrodos Bsicos (EXXX5, EXXX6 e EXXX8): Possuem quantidades apreciveis de

carbonatos (de clcio e de outros elementos) e de fluorita, formam uma escria bsica que,

juntamente com o CO2

gerado da decomposio dos carbonatos, protege o metal lquido. Esta

escria exerce uma ao metalrgica benfica sobre a solda, dessulfurando-a e reduzindo o

risco de formao de trincas de solidificao. No possui substncias orgnicas em sua

formulao e, se manuseado corretamente, produz soldas com baixo teor de hidrognio,

minimizando os riscos de fragilizao e fissurao por este elemento. A penetrao mdia e

o cordo apresenta boas propriedades mecnicas, particularmente quanto tenacidade.

indicado para aplicaes de grande responsabilidade, na soldagem de juntas de grande

espessura ou de grande rigidez e na soldagem de aos de maior teor de carbono, de aos de

maior resistncia mecnica e de aos de composio qumica desconhecida. Este tipo de

eletrodo altamente hidroscpico, requerendo cuidados especiais na sua armazenagem.

Eletrodos Oxidantes (EXX20 e EXX27): Possuem revestimento constitudo principalmente de

xidos de ferro e mangans que produz escria oxidante, abundante e de fcil destacamento. O

metal depositado possui baixos teores de carbono e mangans e grande quantidade de

incluses. Este tipo de eletrodo pouco utilizado atualmente, embora exista em certo interesse

na sua utilizao como eletrodo para a soldagem subaqutica.

O processo adequado para unir materiais em uma ampla faixa de espessura, sendo mais

utilizado para juntas de 3 a 20mm. Encontra, tambm, grande aplicao em juntas de maior

espessura, quando a soldagem precisa ser realizada fora da posio plana, particularmente para a

soldagem no campo.

Trabalha, tipicamente, com uma corrente entre 50 e 600A (os maiores valores sendo usados com

eletrodos de maior dimetro), resultando em uma taxa de deposio (de metal de adio) de 1 a


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8kg/h. Para a soldagem de peas finas ou fora da posio plana necessrio usar eletrodos de

menor dimetro, corrente baixa e, assim, uma baixa taxa de deposio. Ainda, a necessidade de

interrupo peridica do arco para a troca de eletrodo e remoo de escria, faz com que, neste

processo, a proporo do tempo gasto pelo soldador efetivamente soldando (fator de ocupao)

seja, em geral, inferior a outros processos de soldagem a arco. Assim, o processo SMAW tende

apresentar uma menor produtividade e uma maior dependncia de mo de obra que outros

processos a arco. Estes fatores tm levado a uma substituio desse processo por outros em

muitas aplicaes, particularmente nos pases mais desenvolvidos.

AWS E XXYZ

Eletrodo para soldagem a arco

Conjunto de 2 ou 3 dgitos, que indicam olimite de resistncia mnimo do metaldepositado (em 1000 psi)

1 dgito que informa as posies desoldagem recomendadas (1, 2 ou 4)

1 dgito (0 a 8) que indica o tipo dede revestimento e as caractersticasoperacionais do eletrodo

Figura 9 - Esquema de classificao de eletrodos de aos carbono de acordo com a AWS.

6.1.2 - Soldagem GTAW

A Soldagem a Arco Gs-Tungstnio (Gas Tungsten Arc Welding - GTAW) ou, como mais

conhecida no Brasil, TIG (Tungsten Inert Gas) um processo no qual a unio obtida peloaquecimento dos materiais por um arco estabelecido entre um eletrodo no consumvel de

tungstnio e a pea. A proteo do eletrodo e da zona da solda feita por um gs inerte,

normalmente o argnio, ou mistura de gases inertes (Ar e He). Metal de adio pode ser utilizado

ou no. A figura 10 mostra esquematicamente o processo.


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Poa de Fuso

SoldaMetal deBase

Tocha

Metal deAdio

Gs deProteo

Eletrodo de W

Fonte

Ignitor

Gs

Tocha

Pea

ArcoGs

(a) (b)

Figura 10 - Soldagem GTAW: (a) Detalhe da regio do arco, (b) montagem usual.

A soldagem GTAW pode ser usada na forma manual ou mecanizada e considerada como umdos processos de soldagem a arco que permite um melhor controle das condies operacionais.

Permite a execuo de soldas de alta qualidade e excelente acabamento, particularmente em

juntas de pequena espessura (inferior a 10 mm e mais comumente entre 0,2 e 3 mm). Sees de

maior espessura podem ser soldadas, mas, neste caso, consideraes econmicas tendem a

favorecer processos com eletrodo consumvel. A soldagem GTAW mais utilizada para aos

ligados, aos inoxidveis e ligas no ferrosas. Um uso comum, para aos estruturais, a execuo

de passes de raiz na soldagem de tubulaes, com os outros passes sendo realizados com outroprocesso (SMAW ou GMAW). A tabela 3 apresenta as vantagens, limitaes e aplicaes

principais da soldagem GTAW.

O seu equipamento bsico consiste de uma fonte de energia (CC e/ou CA), tocha com eletrodo de

tungstnio, fonte de gs de proteo (Ar ou He) e um sistema para a abertura do arco (geralmente

um ignitor de alta frequncia). Este ignitor ioniza o meio gasoso, dispensando a necessidade de

tocar o eletrodo na pea para a abertura do arco (o que pode causar a mtua contaminao doeletrodo e do metal base). O equipamento para GTAW mais caro e complicado do que o usado

na soldagem com eletrodos revestidos (SMAW).

A fonte de energia similar utilizada em SMAW, mas, devido s caractersticas do processo

GTAW, deve apresentar uma melhor preciso no ajuste da corrente e permitir a soldagem com

menores nveis de corrente (at cerca de 5 A). O processo mais utilizado com corrente contnua

e o eletrodo de W no polo negativo (CC-). Esta configurao garante uma fuso mais eficiente dometal base e um menor aquecimento do eletrodo. Contudo, na soldagem de ligas de alumnio e de


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magnsio, que so recobertos por uma camada de xido de elevado ponto de fuso, importante

que o metal base esteja ligado ao polo negativo da mquina, pois, nesta polaridade, a emisso de

eltrons da pea para o arco permite a quebra e remoo da camada de xido. Para garantir este

efeito sem aquecer excessivamente o eletrodo, comum se trabalhar com CA na soldagem desses

materiais. Neste caso, como o arco tende a se apagar a cada inverso de polaridade de corrente, o

ignitor de alta frequncia deve operar continuamente para manter o arco aceso.

Tabela 3 Vantagens, limitaes e aplicaes principais do processo GTAW.


Excelente controle da poa de fuso. Permite soldagem sem o uso de metal de

adio. Permite mecanizao e automao do

processo. Usado para soldar a maioria dos metais. Produz soldas de alta qualidade e excelente

acabamento. Gera pouco ou nenhum respingo. Exige pouca ou nenhuma limpeza aps a

soldagem. Permite a soldagem em qualquer posio. Produtividade relativamente baixa. Custo de consumveis e equipamento

relativamente elevado.

Soldagem de preciso ou de elevadaqualidade.

Soldagem de peas de pequenaespessura e tubulaes de pequenodimetro.

Execuo do passe de raiz emtubulaes.

Soldagem de ligas especiais, noferrosas e materiais exticos.

Equipamentos modernos de soldagem GTAW apresentam recursos como o uso de corrente

contnua pulsada e de corrente alternada com onda retangular (no senoidal). Na primeira tcnica,

a cada pulso de corrente, a poa de fuso cresce para as suas dimenses esperadas e se contrai ao

final do pulso. Este efeito permite um melhor controle da poa de fuso na soldagem de peas depequena espessura ou fora da posio plana. A segunda tcnica usada na soldagem de ligas de

Al ou de Mg e dispensa a necessidade de se manter o ignitor de alta frequncia operando

continuamente para manter o arco funcionando a cada inverso de polaridade.

Os eletrodos so varetas de W sinterizado puro ou com adies de xido de Th, Zr ou de outros

metais. A faixa de corrente utilizvel para um eletrodo depende de seu tipo e dimetro e, tambm,

do tipo e polaridade da corrente de soldagem (tabela 4).


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Eletrodos torinados, isto , com adies de xido de trio, podem conduzir uma maior corrente

sem fundir parcialmente a sua ponta como ocorre com os de W puro e tendem a apresentar um

menor desgaste do que estes. A extremidade desses eletrodos pode ser apontada com um esmeril,

ocasionando um arco mais estvel e rgido quando se trabalha com menores densidades de

corrente. A extremidade de eletrodos de W puro tende a se fundir se tornando hemisfrica, no

sendo estes, em geral, apontados. Os eletrodos de tungstnio puro so usados principalmente na

soldagem de alumnio com corrente alternada. A forma da ponta do eletrodo, assim como o seu

dimetro, influencia o formato do cordo de solda, sendo, portanto, uma varivel do processo,

particularmente importante na soldagem mecanizada ou automtica.

Tabela 4 Faixas de corrente e bocais para a soldagem GTAW.

Dimetro do Dimetro do Corrente de Soldagem (A)Eletrodo (mm) Bocal (mm) CC- (a/b) CC+ (a/b) CA (a) CA (b)

0,51,01,62,43,24,04,86,4

6,46,49,59,512,512,516,019,0

5 - 2015 - 8070 - 150150 - 250250 - 400400 - 500500 - 750750 - 1000

----

10 - 2015 - 3025 - 4040 - 5555 - 8080 - 125

5-2015-8070-150140-235225-325300-400400-500500-630

5-1510-6050-100

100-160150-210200-275250-350325-450

Eletrodos: (a) EWTh-2 (W-2%ThO2 (b) EWP (Tungstnio puro)

6.1.3 - Soldagem GMAW (MIG/MAG)

A Soldagem a Arco Gs-Metal (Gas Metal Arc Welding - GMAW) um processo de soldagem

a arco que produz a unio dos metais pelo seu aquecimento com um arco eltrico estabelecido

entre um eletrodo metlico contnuo (e consumvel) e a pea (figura 11).

A proteo do arco e poa de fuso obtida por um gs ou mistura de gases. Se este gs inerte

(Ar/He), o processo tambm chamado MIG (Metal Inert Gas). Por outro lado, se o gs for

ativo (CO2 ou misturas Ar/O2/CO2), o processo chamado MAG (Metal Active Gas). Gases

inertes puros so, em geral, usados na soldagem de metais e ligas no ferrosas, misturas de gases

inertes com pequenas quantidades de gases ativos so usadas, em geral, com aos ligados,

enquanto que misturas mais ricas em gases ativos ou CO2 puro so usados na soldagem de aos

carbono.


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Poa de Fuso

SoldaMetal deBase

Tocha

Gs deProteo Eletrodo

Figura 11 - Soldagem GMAW (esquemtica).

O processo normalmente operado de forma semi-automtica, podendo ser, tambm,

mecanizado ou automatizado. o processo de soldagem a arco mais usado com robs industriais.

Como trabalha com um (ou mais) arame(s) contnuo(s), o que permite um alto fator de ocupao,

com elevadas densidades de corrente no eletrodo (elevada taxa de deposio) e, assim, tende a

apresentar uma elevada produtividade. Estes aspectos tm levado a uma utilizao crescente deste

processo (e da soldagem com arames tubulares) em pases desenvolvidos, onde o decrscimo donmero de soldadores e a necessidade de maior produtividade causaram a substituio da

soldagem com eletrodos revestidos em vrias aplicaes. A tabela 5 apresenta as principais

vantagens, limitaes e aplicaes do processo GMAW.

O equipamento bsico para a soldagem GMAW consiste de fonte de energia, tocha de soldagem,

fonte de gs e alimentador de arame (figura 12). A fonte de energia tem, em geral, uma sada de

tenso constante, regulvel entre 15 e 50V, que usada em conjunto com um alimentador de

arame de velocidade regulvel entre cerca de 1 e 20 m/min. Este sistema ajusta automaticamente

o comprimento do arco atravs de variaes da corrente, sendo mais simples do que sistemas

alternativos. Na soldagem GMAW, utiliza-se, em praticamente todas as aplicaes, corrente

contnua com o eletrodo ligado ao polo positivo (CC+). Recentemente, o processo tem sido

utilizado com corrente alternada (CA) para a soldagem de juntas de pequena espessura

principalmente de alumnio.


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Tabela 5 Vantagens, limitaes e aplicaes principais do processo GMAW.


Processo com eletrodo contnuo. Permite soldagem em qualquer posio. Elevada taxa de deposio de metal. Elevada penetrao. Pode soldar diferentes ligas metlicas. Exige pouca limpeza aps soldagem. Equipamento relativamente caro e complexo. Pode apresentar dificuldade para soldar juntas

de acesso restrito. Proteo do arco sensvel a correntes de ar. Pode gerar elevada quantidade de respingos.

Soldagem de ligas ferrosas e noferrosas.

Soldagem de carrocerias e estruturas deveculos.

Soldagem de tubulaes, etc.

A tocha possui um contato eltrico deslizante (bico de contato), que transmite a corrente eltrica

ao arame, orifcios para passagem de gs de proteo, bocal para dirigir o fluxo de gs e

interruptor para acionamento do processo. O alimentador de arame composto basicamente de

um motor, sistema de controle da velocidade do motor e rolos para impulso do arame.

Gs

Fonte deEnergia

Tocha

(-)

(+)

Arame

Alimentador

de Arame

CabosPea

Figura 12 - Equipamento para a soldagem GMAW.

Neste processo de soldagem, mais do que em qualquer outro, a forma como o metal de adio se

transfere do eletrodo para a poa de fuso pode ser controlada atravs do ajuste dos parmetros de

soldagem e determina vrias de suas caractersticas operacionais. A transferncia de metal atravs

do arco se d, basicamente, por trs mecanismos: aerossol (spray ou goticular), globular e curto-

circuito, dependendo do ajuste dos parmetros operacionais, tais como o nvel de corrente, sua


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polaridade, dimetro e composio do eletrodo e a composio do gs de proteo. Uma quarta

forma de transferncia (pulsada) possvel com equipamentos especiais.

Na transferncia por spray, o metal se transfere como finas gotas sob a ao de foras

eletromagnticas do arco e independentemente da ao da gravidade. Esta forma de transferncia

ocorre na soldagem em CC+ com misturas de proteo ricas em argnio e com valores elevados

de corrente. Ela muito estvel e livre de respingos. Infelizmente, a necessidade de correntes

elevadas torna difcil, ou impossvel, a sua aplicao na soldagem fora da posio plana (a poa

de fuso tende a ser muito grande e de difcil controle) ou de peas de pequena espessura

(excesso de penetrao).

Na transferncia globular, o metal de adio se destaca do eletrodo basicamente por ao de seu

peso (gravidade), sendo, portanto, similar a uma torneira gotejando. tpica da soldagem com

proteo de CO2 para tenses mais elevadas e uma ampla faixa de correntes. Na soldagem com

misturas ricas em Ar, a transferncia globular ocorre com corrente baixa e tenso elevada. Com

esta forma de transferncia, um elevado nvel de respingos e grande flutuao da corrente e

tenso de soldagem so comuns e a operao est restrita posio plana.

Na transferncia por curto circuito, o eletrodo toca a poa de fuso periodicamente (de 20 a 200

vezes por segundo), ocorrendo a transferncia de metal de adio durante estes curtos por ao da

tenso superficial e das foras eletromagnticas. a forma de transferncia mais usada na

soldagem de aos (particularmente com proteo de CO2) fora da posio plana e de peas de

pequena espessura (at 6 mm) devido s pequenas correntes de operao e sua independncia

da ao da gravidade. Elevado nvel de respingos e uma tendncia falta de fuso da junta

(principalmente para juntas de grande espessura) so problemas tpicos desta forma de operao.

A transferncia pulsada conseguida com fontes especiais que impem uma forma especial

corrente de soldagem, caracterizada por pulsos peridicos de alta corrente. Esta pulsao permite

uma transferncia spray com valores mdios de corrente inferiores aos valores nos quais esta

forma de transferncia ocorre normalmente. Assim, obtm-se as vantagens desta transferncia

com baixos valores mdios de corrente o que permite a sua aplicao na soldagem de juntas de

pequena espessura e, tambm, fora da posio plana. As maiores limitaes desta forma de


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operao so a sua maior complexidade de operao e a necessidade de equipamentos especiais

(de maior custo e mais complexos).

6.1.4 - Soldagem com Arame Tubular

A Soldagem a Arco com Eletrodo Tubular (Flux Cored Arc Welding - FCAW) um processo no

qual a coalescncia dos metais obtida pelo aquecimento destes por um arco entre um eletrodo

tubular contnuo e a pea. O eletrodo tubular apresenta internamente um fluxo que desempenha

funes similares ao revestimento do eletrodo no processo SMAW, isto , estabilizao do arco,

ajuste de composio qumica da solda, proteo, etc. A figura 13 mostra a seo transversal de

um arame tubular observada no microscpio eletrnico de varredura.

O processo apresenta duas variaes principais: soldagem auto-protegida (innershield), em que o

fluxo fornece toda a proteo necessria na regio do arco, e soldagem com proteo gasosa

(dual shield), em que parte da proteo fornecida por um gs, de forma semelhante ao processo

GMAW. Em ambas as formas, ele operado, na maioria das aplicaes, na forma semi-

automtica, utilizando basicamente o mesmo equipamento do processo GMAW (figura 12). A

tabela 6 mostra as principais vantagens, limitaes e aplicaes do processo FCAW.

(a) (b)

Figura 13 Seo transversal de um arame tubular. Observar o fluxo interno contendo diferentesmateriais inclusive adies metlicas (partculas claras). MEV.

Metal

Fluxo


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Tabela 6 Vantagens, limitaes e aplicaes principais do processo FCAW.


Elevada produtividade e eficincia. Soldagem em todas as posies. Custo relativamente baixo. Produz soldas de boa qualidade e aparncia. Equipamento relativamente caro. Pode gerar elevada quantidade de fumos. Necessita limpeza aps soldagem.

Soldagem de aos carbono e ligados. Soldagem em fabricao, manuteno e

em montagem no campo. Soldagem de partes de veculos.

6.1.5 - Soldagem ao Arco Submerso

A Soldagem ao Arco Submerso (Submerged Arc Welding, SAW) um processo no qual a

coalescncia dos metais produzida pelo aquecimento destes com um arco estabelecido entre um

eletrodo metlico contnuo e a pea. O arco protegido por uma camada de material fusvel

granulado (fluxo) que colocado sobre a pea enquanto o eletrodo, na forma de arame,

alimentado continuamente. O fluxo na regio prxima ao arco fundido, protegendo o arco e a

poa de fuso e formando, posteriormente, uma camada slida de escria sobre o cordo. Este

material pode tambm ajudar a estabilizar o arco e desempenhar uma funo purificadora sobre o

metal fundido. Como o arco ocorre sob a camada de fluxo, ele no visvel, da o nome do

processo. A figura 14 ilustra o processo.

Este processo muito usado na soldagem de estruturas de ao, na fabricao de tubulaes e na

deposio de camadas de revestimento tanto na fabricao como na recuperao de peas

desgastadas. Trabalha frequentemente com correntes de soldagem elevadas, que podem ser

superiores a 1000A, o que pode levar a taxas de deposio de at 45kg/h. Sua maior utilizao

na forma mecanizada ou automtica, existindo equipamentos para soldagem semi-automtica.

Devido camada de fluxo e s elevadas correntes de soldagem, este processo tem de ser utilizado

na posio plana ou horizontal (para soldas de filete), o que torna importante o seu uso conjunto

com dispositivos para o deslocamento e posicionamento das peas. A tabela 7 apresenta as

principais vantagens, limitaes e aplicaes do processo SAW.


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Poa de Fuso

SoldaMetal deBase

EscriaFluxo

Eletrodo

Figura 14 - Soldagem ao Arco Submerso (esquemtica).

O equipamento necessrio consiste normalmente de fonte de energia do tipo tenso constante,

alimentador de arame e sistema de controle, tocha de soldagem, porta fluxo e sistema de

deslocamento da tocha (figura 15).

Tabela 7 Vantagens, limitaes e aplicaes principais do processo SAW.


Altas velocidades de soldagem e taxas dedeposio.

Produz soldas uniformes e de bom acabamentosuperficial.

Ausncia de respingos e fumos. Dispensa proteo contra radiao devido ao

arco no visvel. Facilmente mecanizado.

Elevada produtividade. Soldagem limitada s posies plana e filetehorizontal.

Aporte trmico elevado pode prejudicarpropriedades da junta em alguns casos.

Necessrio retirar a escria entre passes.

Soldagem de aos carbono e ligados. Soldagem de nquel e suas ligas. Soldagem de membros estruturais e

tubos de grande dimetro. Soldagem em fabricao de peas

pesadas de ao. Recobrimento, manuteno e reparo.


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Trator

Pea

PortaFluxo

Arame

Controle

Fonte

Cabo de controle

Figura 15 Equipamento para a soldagem ao Arco Submerso.

6.1.6 - Soldagem a Plasma

A soldagem a plasma (PAW - Plasma Arc Welding) um processo que utiliza o arco operando

em condies especiais que atua como uma fonte extremamente estvel de calor que permite a

soldagem da maioria dos metais com espessuras de 0,02 a 6 mm ou mais. Esta fonte especial de

calor garante maior concentrao de energia, maior estabilidade e maior capacidade de

penetrao do que os processos GTAW, SMAW e GMAW. Esse processo baseado no processo

GTAW, apresentando, como diferena fundamental, a utilizao de um bocal extra (bocal

constritor) que causa a concentrao (constrio) do arco eltrico. A figura 16 ilustra o princpio

de operao do processo PAW.

O gs de plasma (geralmente argnio) alimentado com uma pequena vazo entre o eletrodo e o

bocal constritor saindo pelo orifcio deste para formar a chama de plasma (figura 16). A proteo

do plasma e da poa de fuso feita por um gs (normalmente argnio ou hlio) fornecido pelo

bocal externo. O arco de soldagem iniciado com o auxlio de um arco piloto de baixa corrente

mantido entre o eletrodo e o bocal. Quando a pea parte do circuito eltrico de soldagem, o

processo denominado de plasma transferido; quando a pea no faz parte do circuito eltrico

(o arco mantido entre o eletrodo e o bocal) tem-se plasma no transferido. Este ltimo

permite pode ser aplicado em materiais no condutores de eletricidade. No processo PAW, metal

de adio, quando utilizado, fornecido de forma similar ao processo GTAW.


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Duas formas de operao so usadas na soldagem PAW, a operao convencional (melt-in) e a

operao em keyhole. A operao convencional normalmente usada na soldagem de juntas de

pequena espessura (0,02 a 3 mm) com correntes, em geral, inferiores a 100 A. Para a soldagem

das menores espessuras, com correntes de cerca de 1A, o processo comumente denominado de

soldagem Microplasma.

Eletrodo Bocal Constritor

Bocal de Proteo

Metal de Adio

Poa de Fuso Metal de Base

Solda

Figura 16 - Processo PAW operando no modo keyhole.

A operao em keyhole caracterizada pela formao de um furo que atravessa a poa de fuso

(figura 15). O metal lquido escoa em torno deste furo e solidifica na parte posterior da poa de

fuso. Soldas obtidas com esta forma de operao tm penetrao total na espessura da junta e

apresentam uma elevada relao penetrao/largura o que reduz problemas de distoro. Esta

forma de operao permite soldar, em um nico passe, juntas de at 10mm, ou mesmo mais.

A soldagem a plasma aplicvel maioria dos metais e a muitos materiais no metlicos.

Entretanto, seu custo relativamente elevado e a maior complexidade do processo (em comparao

com GTAW) limitam o seu uso principalmente para aplicaes crticas em indstrias de alta

tecnologia (indstria aeronutica e aeroespacial, por exemplo) para as quais a utilizao do

processo justificvel. Por outro lado equipamentos de plasma desenvolvidos para o corte de

materiais esto se tornando cada vez mais usados industrialmente (ver item IV).


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6.1.7 - Soldagem de Pinos

Pinos metlicos, ou componentes similares podem ser soldados a uma pea metlica de diversas

maneiras, incluindo por arco eltrico, resistncia, frico e percusso (descarga de capacitores). O

presente item apresenta o processo de soldagem a arco de pinos (Stud Welding, SW) que trabalha

com equipamentos desenvolvidos especificamente para este tipo de aplicao. Assim, na

soldagem de pinos, este unido a uma pea pelo seu aquecimento e da pea por um arco

estabelecido entre ambos. Quando as superfcies a serem unidas esto adequadamente aquecidas,

elas so colocadas em contato com uma leve presso. Bocais cermicos so comumente usados

entre o pino e a pea para concentrar o calor do arco e limitar a entrada de ar na regio aquecida.

O processo muito rpido, apresentando tempo de operao inferior a um segundo, e simples,

utilizando, em geral, pistolas semi-automticas (figura 17).

Pino

Metal de Base

Porta-pino

Bocal

(a) (b) (c) (d)

Figura 17 - Processo de soldagem de pinos: (a) Posicionamento da tocha, (b) abertura doarco e levantamento do pino, (c) trmino do perodo de arco, pino

pressionado contra a pea, (d) soldagem completada.

Este processo muito usado em construo metlica, com os pinos ajudando a prender

conectores em geral, tubulaes, caixas de interruptores, etc estrutura metlica. Podem ser

tambm usados como pontos de ancoramento de outros materiais (madeira ou concreto, por

exemplo) ao ao. Em maquinrio, servem para a fixao de tampas.


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6.2 - Soldagem por Eletroescria

A soldagem por eletroescria (Eletroslag Welding, ESW) um processo de soldagem por fuso

que utiliza a passagem de uma corrente eltrica atravs de uma escria condutora fundida para

gerar o calor necessrio fuso localizada da junta e do metal de adio. Esta escria tambm

protege a poa de fuso e o metal de adio da contaminao pelo ambiente. O processo usado

primariamente para a unio de duas ou mais peas (em geral, de grande espessura) em um nico

passe com a soldagem sendo feita na posio vertical ascendente. O metal e a escria fundidos

so mantidos em posio com o auxlio de sapatas, em geral de cobre e refrigeradas a gua. A

figura 18 ilustra o processo de soldagem ESW.

Existem duas variaes bsicas do processo: o mtodo tradicional que utiliza um tubo guia no

consumvel e o segundo mtodo no qual o tubo guia consumido juntamente com o arame. No

primeiro caso, o cabeote move-se progressivamente durante o processo, mantendo uma distncia

constante poa de fuso. Na soldagem ESW com guia consumvel, o cabeote permanece

estacionrio no alto da junta. Assim, o tubo guia, feito de um material compatvel com o metal de

adio, progressivamente fundido com o arame medida que a solda depositada. Essa

configurao mais simples dispensando o uso de dispositivos para a movimentao do

cabeote. Para juntas de grande espessura, comum a utilizao, para ambos os processos, de

sistemas de mltiplos arames podem ser usados e, no caso da soldagem ESW com guia no

consumvel, os eletrodos podem sofrer um movimento de oscilao ao longo da junta para

garantir uma distribuio mais uniforme de temperaturas na junta. Taxas de deposio de at

13kg/h por eletrodo podem ser conseguidas com este processo.

A soldagem ESW usada na fabricao de peas pesadas, principalmente de ao estrutural. O

processo usado tipicamente em juntas de 13 a 500 mm de espessura, competindo de forma

favorvel com processos de soldagem a arco quanto maior for a espessura da junta. Entretanto,

como a velocidade de soldagem deste processo tende a ser muito baixa (cerca de 0,5 mm/s), a

solda e regies do metal de base adjacentes so aquecidas a temperaturas muito elevadas por

perodos de tempos relativamente longos e resfriadas lentamente. Assim, a solda e o metal de

base adjacente tendem a apresentar uma estrutura de granulao grosseira e de tenacidade baixa,

exigindo, para algumas aplicaes, um tratamento trmico de normalizao aps a soldagem,

para o refino da estrutura. Uma vez iniciado, o processo no deve ser interrompido at o trmino


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da soldagem, pois o reincio deste processo sobre uma solda interrompida difcil e resulta, em

geral, em grandes descontinuidades na solda.

Eletrodo

Roletes de alimentaoTubo-guia

Escria fundida

Sapata de cobreresfriada a gua

Solda

Poa de fuso

Metalde Base

(a) (b)

Poa de fuso

Eletrodo

Escria fundida

Solda

Metal de Base

Figura 18 - Soldagem ESW: (a) Esquema geral do processo e(b) detalhe da regio da poa de fuso.

6.3 - Soldagem Oxi-Gs

A soldagem oxi-gs (Oxifuel Welding, OFW) compreende um grupo de processos de soldagem

que utilizam o calor produzido por uma chama de combustvel gasoso e oxignio para fundir o

metal de base e, se usado, o metal de adio. O processo usado principalmente na forma

manual, mas existem aplicaes mecanizadas, particularmente quando o processo utilizado com

a aplicao de presso, sendo, neste caso, denominado de soldagem a gs por presso (Pressure

Gs Welding, PGW).

Diferentes gases combustveis podem utilizados, mas o mais comum para a soldagem dos aos e

de outras ligas metlicas o acetileno (C2H2). Durante a operao, a chama resultante da mistura


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gs-oxignio na ponta do maarico usada para a fuso localizada do metal de base e a formao

da poa de fuso. O soldador movimenta a tocha ao longo da junta para conseguir a sua fuso

uniforme e progressiva, adicionando, se for o caso, metal de adio. A figura 19 ilustra o

processo. Este processo mais usado na soldagem de chapas finas (em geral, com uma espessura

inferior a 6mm) e de tubos de pequeno dimetro e na soldagem de reparo, podendo ser usado para

aos, em particular aos carbono, e para ligas no ferrosas. Dependendo do material a ser

soldado, preciso usar um fluxo para garantir a escorificao de impurezas. A qualidade da solda

tende a ser inferior da soldagem a arco devido menor eficincia da proteo.

O equipamento bsico para soldagem manual consiste de fontes de oxignio e gs combustvel,

reguladores de vazo, mangueiras e do maarico. O oxignio , em geral, fornecido em cilindros

de gs comprimido (200atm). Em locais onde este gs muito utilizado, ele pode ser fornecido a

partir de instalaes centralizadas. O acetileno fornecido em geral dissolvido em acetona dentro

de cilindros prprios. Geradores de acetileno, onde este produzido pela reao de carbureto de

clcio e gua tambm podem ser usados. Os maaricos so dispositivos que recebem o oxignio e

o gs combustvel, fazem a sua mistura na proporo correta e liberam esta mistura, no seu bico,

com uma velocidade adequada para a sua queima. O equipamento para soldagem OFW muito

verstil, podendo ser utilizado, atravs de mudanas de regulagem ou troca de bicos do maarico,

para corte a oxignio, tratamento trmico de pequenas peas e para brasagem.

Poa de Fuso

SoldaMetal deBase

Maarico

Metal deAdio

Oxignio +Gs combustvel

Chama

Cone interno

Figura 19 - Soldagem OFW


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Principais caractersticas e aplicaes deste processo so:

Equipamento porttil e muito verstil, Baixo custo,

Baixa intensidade do calor transferido pea implica em baixa velocidade de soldagem, Necessita de fluxo para a soldagem de alguns metais, Usado em manuteno e reparo, Usado na soldagem de peas finas, tubos de pequeno dimetro.

6.4 - Soldagem com Feixe de Eltrons

A soldagem com feixe de eltrons (Electron Beam Welding, EBW) um processo de uniobaseado na fuso localizada da junta atravs de seu bombardeamento por um feixe de eltrons de

alta velocidade. O feixe de eltrons emitido por um canho eletrnico e focalizado, atravs de

lentes eletromagnticas, em uma regio muito pequena da junta (dimetro da ordem de 10-1 mm)

o que permite uma elevada concentrao de energia. Durante o bombardeamento, parte da

energia cintica dos eltrons convertida em calor, fundindo e vaporizando parte do material da

junta e criando um furo (keyhole) atravs do material. Quando este furo movido ao longo da

junta, o material lquido flui em torno do mesmo e se solidifica na parte posterior da poaformando a solda. Esta forma de operao permite obter cordes de solda com uma elevada razo

penetrao/largura (de at 30:1) e com velocidades de at 200 mm/s. A baixa energia de

soldagem resultante, minimiza problemas de distoro e contrao da junta e permite trabalhar

com peas j usinadas. Permite tambm soldar mais facilmente metais dissimilares de

condutividade trmica diferente desde que estes tenham compatibilidade metalrgica. O feixe de

eltrons pode atravessar uma junta de menor espessura, soldando-a e, ainda, atingir uma outra

junta abaixo da primeira, permitindo, assim, a soldagem de juntas no acessveis por outros

processos. Com um feixe menos focalizado pode-se obter menor concentrao de energia e

operar o processo de forma similar soldagem a arco.

A soldagem EBW geralmente feita em alto vcuo (0,13 a 133m Pa), embora existam variaes

do processo, que trabalham com menores penetraes, que podem operar com um vcuo mdio

(0,13 a 3000Pa) ou presso ambiente. Um equipamento tpico para a soldagem EBW inclui a

cmara de vcuo, uma fonte de energia e canho eletrnico (operando tipicamente com 30 a


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175kV e 50 a 1000 mA), dispositivos de focalizao do feixe, um sistema para observao ou

rastreamento do feixe e um sistema para manipulao da pea e/ou do canho eletrnico.

A equipamento de soldagem EBW relativamente caro (pode custar mais de US$ 1.000.000) e

complexo. O processo extremamente rpido e pode soldar, em um nico passe, peas de grande

espessura (ao, at 100 mm, e alumnio, at 150 mm). Por outro lado, a necessidade de um alto

vcuo, reduz a produtividade do processo. Este problema pode ser reduzido pelo uso de cmaras

auxiliares para o estabelecimento de um pr-vcuo nas peas antes de sua soldagem ou pelo uso

de equipamentos que trabalham com menor vcuo. A desacelerao de eltrons na pea gera

radiao penetrante (raios X) o que implica em cuidados especiais para a proteo de pessoal. O

cordo estreito e de elevada penetrao exige um ajuste perfeito dos componentes sendo soldados

(abertura de junta inferior a 0,13mm) o que necessria a usinagem cuidadosa dos componentes. A

soldagem basicamente limitada a juntas de topo e sobrepostas.

6.5 - Soldagem a Laser

A soldagem a laser (Laser Beam Welding, LBW) um processo de unio baseado na fuso

localizada da junta atravs de seu bombardeamento por um feixe de luz concentrada coerente e

monocromtica de alta intensidade. De forma similar soldagem EBW, este feixe de alta

intensidade suficiente para fundir e vaporizar parte do material da junta no ponto de entrada do

feixe no material, causando um furo (keyhole) que penetra profundamente no metal de base. A

figura 20 ilustra de forma esquemtica de um sistema para a soldagem LBW.

Fonte de Laser

Fonte de energiae controles

Espelho

Lente deFocalizao

Pea

Solda

Laser

Figura 20 - Elementos de um sistema tpico para soldagem a laser.


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6.6 Processos Hbridos de Soldagem

A combinao de mais de um processo de soldagem (em geral, um processo a arco e algum

outro) permite a obteno de um nosso processo que pode apresentar vantagens sobre cada um

dos processos iniciais. Os processos hbridos mais conhecidos so os que envolvem o uso

conjunto da soldagem GMAW e a soldagem laser ou a plasma. O uso conjunto dos processos

afeta o funcionamento de cada um (por exemplo, a interao do laser com o material gera um

plasma que pode estabilizar o arco e a poa de fuso gerada pelo arco facilita a penetrao do

laser no material) e o formato final do cordo de solda. Nos processos hbridos (figura 21), as

fontes de calor atuam sobre a mesma poa de fuso ao contrrio de outra opo muito comum,

que seria a combinao de processos, na qual cada processo cria a sua prpria poa de fuso e

atua de forma separada.

Poa de Fuso

Solda

Metal deBase

LaserProcesso

GMAW

Feixe de

Figura 21 Processo hbrido (Laser-GMAW).


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7 - Processos de Soldagem por Deformao

7.1 - Soldagem por Resistncia

A soldagem por resistncia (Resistance Welding, RW) compreende um grupo de processos de

soldagem nos quais o calor necessrio formao da junta soldada obtido pela resistncia

passagem da corrente eltrica atravs das peas sendo soldadas. O aquecimento da regio da junta

pela passagem da corrente eltrica, abaixa a resistncia mecnica do material permitindo, atravs

da aplicao de presso, a deformao localizada e, assim, a soldagem por deformao da junta.

Em alguns casos, ocorre uma fuso localizada na regio da junta. Assim, neste processo de

soldagem pode ocorrer a formao da solda tanto por fuso como por deformao. Contudo, por

razes puramente didticas, a soldagem RW ser considerada como um processo de soldagem

por deformao.

Existem quatro processos principais de soldagem por resistncia: (a) soldagem por ponto

(Resistance Spot Welding, RSW), (b) soldagem de projeo (Resistance Projection Welding,

RPW), (c) soldagem por costura (Resistance Seam Welding, RSEW) e (d) soldagem de topo por

resistncia (Upset Welding, UW), figura 22.

Na soldagem por ponto, dois eletrodos cilndricos aplicam presso e permitem a passagem de

uma alta corrente eltrica em um ponto concentrado de uma junta sobreposta (figura 22.a). Em

condies adequadas de soldagem, o aquecimento por efeito Joule da regio entre os eletrodos

permite a fuso localizada da regio de contato entre as peas. A presso aplicada pelos eletrodos

no metal de base, causa a deformao plstica do material slido em torno da lente de material

fundido, o que impede, em condies adequadas de soldagem, o vazamento (expulso) deste

material fundido e, ainda, o protege do contato com o ar atmosfrico. Com a interrupo da

corrente, a temperatura cai rapidamente com difuso do calor para eletrodos (em geral,

refrigerados a gua) e para o restante do metal de base, formando-se, assim, um ponto de solda

(figura 23). A formao de um ponto de solda muito rpida, por exemplo, na soldagem de duas

chapas de 1,6 mm de espessura com uma corrente de cerca de 12.000 A necessita-se de um

tempo de aproximadamente 0,25 s. O processo mais usado na unio de peas com espessura

inferior a 3 mm, em juntas sobrepostas quando a estanqueidade da junta no muito importante.

Encontra larga aplicao, por exemplo, na fabricao de carrocerias de veculos.


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O processo de soldagem por costura muito similar soldagem RSW, as principais diferenas

sendo a utilizao de eletrodos na forma de disco, que podem se deslocar ao longo da junta com

uma dada velocidade, e a aplicao de uma sequncia de pulsos de corrente enquanto os eletrodos

se movem (figura 22.b). Desta forma obtm-se uma sequncia de pulsos que se sobrepem e

formam a solda de costura. Este processo permite, assim, a soldagem rpida de chapas finas,

podendo as soldas obtidas ser, diferentemente daquelas obtidas com RSW, estanques.

Velocidades tpicas de soldagem so 25mm/s para chapas de ao de 1,6 mm e 17 mm/s para

chapas de 3 mm.

I

(a) (b)

(c)

(d)

Eletrodos

Projeo

Soldas

Soldas

I

I

I

Peas

Peas

Garras

Figura 22 - Processos de soldagem por resistncia: (a) soldagem por ponto (RSW), (b) soldagempor costura (RSEW), (c) soldagem de projeo (RPW) e (d) soldagem de topo (UW). I - corrente

de soldagem, setas escuras - presso.

A soldagem por projeo , tambm, muito similar soldagem RSW. A maior diferena reside na

conformao, ou usinagem, em uma das peas, de projees por onde a corrente passar

preferencialmente e, portanto, onde o ponto de solda ser formado (figura 22.c). Como

consequncia, eletrodos grandes e planos podem ser usados e mais de um ponto de solda pode ser


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formado de cada vez. Pinos, parafusos e outros tipos de apndices podem ser facilmente soldados

a chapas finas por este processo.

Eletrodo de liga de cobreresfriado a gua

Solda

Metal de Base

Presso

Corrente eltrica

Figura 23 - Formao da solda no processo de soldagem de resistncia por pontos (RSW).

Os processos descritos acima so usados na forma semi-automtica (na qual o operador posiciona

as peas entre os eletrodos do cabeote de soldagem, que pode ser estacionrio ou porttil, aperta

o gatilho que inicia a sequncia de soldagem e, depois, libera a pea do cabeote de soldagem) ou

automtica (na qual todas as operaes so controladas pelo equipamento). Na soldagem por

pontos em particular, observa-se o uso crescente de robs industriais para a sua automao.

Na soldagem de topo por resistncia (UW), ao contrrio dos processos anteriores, trabalha-se

com juntas de topo, sendo esta comumente usada para a unio de arames, tubos, anis e tiras de

mesma seo transversal. Neste processo (figura 22.d), as duas peas so colocadas em contato e

pressionadas uma contra a outra. A seguir, a corrente de soldagem ligada, passando das garraspara as peas e atravs destas. A regio de contato entre as peas, onde a resistncia eltrica

maior, aquecida por efeito Joule, o que causa uma reduo de sua resistncia mecnica. Como

resultado, esta regio passa a ser deformada plasticamente por ao da fora de compresso

aplicada inicialmente, a qual pode ser aumentada quando a junta estiver adequadamente

aquecida. A deformao plstica leva formao da solda e de uma rebarba lateral entre as peas

para onde as impurezas da regio da junta tendem a migrar (figura 22.d). Ao final do processo, a

corrente desligada, permitindo o resfriamento da solda. Em alguns casos, possvel aplicar,


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ainda, um tratamento trmico aps a soldagem pela passagem de uma corrente menor que a usada

na soldagem.

Um contato uniforme entre as peas na regio a ser soldada fundamental para garantir uma

unio isenta de descontinuidades com o processo UW. Assim, este processo no adequado para

a unio peas com uma grande seo de contato ou com um formato complicado. Para estes

casos, o processo de soldagem por centelhamento (FW) tem um melhor desempenho.

7.2 - Soldagem por Centelhamento

A soldagem por centelhamento (Flash Welding, FW) muitas vezes classificado como um

processo por resistncia pois apresenta diversas caractersticas e aplicaes similares soldagem

de topo por resistncia (UW). Na soldagem FW (figura 24), as peas a serem soldadas so

aproximadas sem, contudo, as suas superfcies entrarem em contato. A energia eltrica ligada e,

ento, as peas so colocadas em movimento relativo de forma a se aproximarem com uma

velocidade constante. Este movimento causa o contato eltrico das superfcies a serem soldadas

das peas, inicialmente em poucos pontos onde ocorre a formao de um arco eltrico

(centelhamento). Por ao do centelhamento, ocorre a vaporizao dos pontos em contato,

permitindo, desta forma, que novos pontos entrem em contato e o centelhamento se espalhe por

toda a superfcie da junta. Aps certo tempo de centelhamento, quando todas as superfcies a

serem unidas estiverem suficientemente aquecidas, a corrente de soldagem desligada e as peas

so fortemente pressionadas uma contra a outra, sofrendo considervel deformao plstica nas

superfcies da junta o que leva formao da solda.

A soldagem por centelhamento tem aplicaes similares ao processo UW, contudo, como a ao

de centelhamento permite um aquecimento mais uniforme da junta, mesmo com condies piores

de preparao superficial, o processo FW pode ser utilizado para peas de maior espessura e de

formato mais complicado. O processo muito usado na fabricao de tubulaes e de rodas de

carros e caminhes e na unio de trilhos. Por outro lado, o processo mais complexo e o seu

equipamento tende a ser mais caro e complicado.


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(a)

Abertura inicial

I

* *

* *

Solda(b)

(c)

Arco

v1

v2

Figura 24 - Soldagem por centelhamento: (a) Posicionamento inicial das peas, (b) apsa energia eltrica ser ligada, as peas so aproximadas com uma velocidade v1,ocorrendo o centelhamento quando pontos das superfcies entram em contato

(ver detalhe), (c) aps o aquecimento adequado das superfcies, a corrente desligadae as peas so pressionadas (com uma velocidade v2 > v1) para a formao da solda.

7.3 - Soldagem por Alta Frequncia

Na soldagem por alta frequncia (High Frequency Induction Welding, HFIW), so utilizadas

bobinas por onde passa uma corrente de alta frequncia que causa o aparecimento de correntes

induzidas na regio da junta das peas que esto sendo soldadas. Estas correntes aquecem a junta

por efeito Joule o que facilita a deformao localizada e a formao da solda com a aplicao de

presso. Desta forma, este processo apresenta grande semelhana com a soldagem RW, sendo

considerado, por diversos autores, como um processo de soldagem por resistncia.

O processo bastante usado na fabricao (soldagem longitudinal) de tubos e perfis de ao de

parede de pequena espessura (de cerca de 0,13 mm) podendo ser usado, tambm, para tubos de

grande espessura de parede (at 25 mm), com uma grande velocidade de soldagem (at cerca de

300 m/min), sendo adequado para aplicaes mecanizadas ou automatizadas onde um grande

volume de produo necessrio. O aquecimento da junta tende a ser bem localizado

minimizando alteraes no metal de base. O processo pode ser usado para diferentes metais e

ligas, incluindo aos carbono e de baixa liga, aos inoxidveis e ligas de alumnio, cobre, titnio enquel. A figura 25 ilustra a soldagem HFIW.


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Figura 25 - Exemplo da utilizao do processo HFIW na soldagem longitudinal de tubos.

7.4 - Soldagem por Frico

A soldagem de frico (Friction Welding, FW) um processo que utiliza energia mecnica, em

geral associada com a rotao de uma pea, para a gerao de calor na regio da junta a ser

soldada. Aps o aquecimento adequado da junta, a peas so pressionadas para a formao da

junta. A figura 26 ilustra a soldagem por frico. O processo , em geral, usado para a soldagem

de peas de simetria cilndrica (tubos e barras), que podem ser de metais dissimilares. O processo

pode tambm ser aplicado, atravs da rotao e presso de uma barra contra a superfcie de uma

pea, para a deposio de revestimentos especiais sobre essa pea ou a soldagem de um pino no

interior desta. Na dcada de 90 foi desenvolvido um processo de soldagem por frico ("Stir

Friction Welding) que utiliza a passagem de uma ferramenta em rotao entre as faces da junta

para realizar a unio das peas. Este processo tem sido aplicado principalmente na soldagem de

ligas de alumnio.

7.5 - Soldagem por Difuso

A soldagem por difuso (Diffusion Welding, DFW) um processo de unio no estado slido que

produz a solda pela aplicao de presso a elevada temperatura sem a deformao macroscpica


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das peas. Um metal de adio pode ser colocado entre as superfcies da junta. A figura 27 ilustra

o princpio deste processo.

A soldagem por difuso um processo especializado de soldagem de aplicao restrita quando se

deseja: (a) evitar problemas metalrgicos associados com a soldagem por fuso, (b) fabricar

componentes de dimenses e forma prximas das desejadas no produto final (net shape), e (c)

produzir peas espessas com propriedades uniformes ao longo da espessura. O processo s

economicamente vivel quando materiais especiais e de elevado custo so utilizados ou quando

existe uma grande exigncia quanto s dimenses da pea soldada, tendo suas aplicaes sido, at

o presente, limitadas, em geral, s indstrias eletrnica e aero-espacial.

(a) (c)

(d)(b)

Figura 26 - Processo de soldagem FW: (a) Um membro colocado em rotao, (b) inicia-se afora de compresso, (c) inicia-se a formao da solda e (d) a solda completada.

Figura 27 - Estgios da soldagem por difuso.


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7.6 - Soldagem por Exploso

A soldagem por exploso (Explosive Welding, EXW) um processo que utiliza a energia de

detonao de um explosivo para promover a unio de peas metlicas. Uma das peas lanada

ao encontro da outra pela exploso e, durante a coliso, desenvolve-se uma intensa deformao

plstica superficial capaz de remover as contaminaes superficiais e promover a unio das

peas. Devido ao forte choque nas superfcies da junta, a solda resultante tem um aspecto tpico

ondulado (figura 28). O processo pode ser utilizado para unio de praticamente todos os metais e

ligas que possuam ductilidade suficiente para no se romper durante a exploso e tem sido

utilizado industrialmente para a fabricao de revestimentos, de chapas bimetlicas e para a unio

de metais metalurgicamente incompatveis em processos de soldagem por fuso. A figura 28

ilustra o processo. A fabricao de chapas com revestimentos protetores contra a corroso em

vasos de presso e em trocadores de calor e de peas de transio entre estruturas de alumnio e

ao so alguns exemplos de aplicaes deste processo.

Explosivo

Amortecedor

Metal de base

Detonador

Metal derevestimento

Detalhe daregio da solda

Figura 28 - Soldagem por exploso.


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7.7 - Soldagem por Laminao

Este um processo de unio usado para a produo de chapas bi-metlicas atravs da laminao

conjunta (co-laminao) de chapas de metais diferentes, em geral, temperatura ambiente ou a

temperaturas prximas desta. Este processo pode ser usado, por exemplo, para a fabricao de

chapas de alumnio e ao para a produo de bronzinas.

7.8 - Soldagem a Frio

A soldagem a frio (Cold Welding, CW) realizada pela aplicao de uma forte deformao

localizada, temperatura ambiente, das peas a serem unidas. Este processo aplicvel para

metais de elevada ductilidade, como o alumnio e cobre, tendo, como aplicao tpica, a unio de

condutores de eletricidade.

7.9 - Soldagem por Ultra-Som

A soldagem por ultra-som (Ultrasonic Welding, USW) produz a unio das peas pela aplicao

localizada de energia vibracional de alta frequncia (ultra-som), enquanto as peas so mantidas

sob presso. A unio ocorre por aquecimento e deformao plstica localizada das superfcies em

contato. O processo usualmente aplicado para a soldagem de juntas sobrepostas de metais

dcteis, similares ou no, de pequena espessura e para a unio de plsticos, por exemplo, na

indstria eletrnica e na fabricao de embalagens.

8 - Processos de Brasagem

Brasagem engloba um grupo de processos de unio que utiliza um metal de adio de ponto de

fuso inferior ao do metal de base. Como conseguncia, o processo realizado a uma temperatura

na qual as peas sendo unidas no sofrem nenhuma fuso. Nestes processos, em geral, a

penetrao e espalhamento do metal de adio na junta so conseguidos por efeito de

capilaridade. Frequentemente, a brasagem considerada como um processo de unio relacionado


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mas diferente da soldagem, contudo, com base na quarta definio de soldagem apresentada neste

texto (pgina 2), a brasagem pode ser, alternativamente, considerada como um processo especial

de soldagem por fuso no qual apenas o metal de adio fundido.

Existem trs variaes bsicas dos processos de brasagem: (i) a brasagem propriamente dita ou

brasagem forte (Brazing, B) que utiliza metais de adio de temperatura de fuso superior a

450oC, (ii) a brasagem fraca (Soldering, S) que utiliza metais de adio de baixa temperatura de

fuso (inferior a 450oC) e (iii) a solda-brasagem, que utiliza metais de adio similares ao da

brasagem, mas cujo projeto da junta similar ao usado na soldagem por fuso convencional.

Em todos os processos de brasagem, para a obteno de uma unio de boa qualidade,

fundamental que o metal de adio molhe e se espalhe de forma adequada na superfcie da junta.

Para isto, importante a remoo, nesta superfcie, de todas as suas contaminaes, o que

usualmente feito pela limpeza e/ou decapagem adequada das peas e pelo uso, durante a

brasagem, de um fluxo ou uma atmosfera adequada.

Os fluxos so misturas de diversas substncias (sais, cidos, material orgnico, etc) que se

fundem a uma temperatura inferior ao metal de adio e atuam sobre as superfcies da junta

dissolvendo camadas de xido e de outras contaminaes e permitindo uma boa molhabilidade da

junta pelo metal de adio. As atmosferas de proteo podem ser inertes ou ativas (em geral,

redutoras) ou, alternativamente, a brasagem pode ser realizada em vcuo.

Os processos de brasagem envolvem, em geral, a preparao da junta (envolvendo a colocao

das peas em posio e, em alguns casos, a colocao do metal de adio e fluxo), o aquecimento

da regio da junta at a temperatura de brasagem, a alimentao de fluxo e metal de adio (caso

estes no tenham sido pr-posicionados na preparao da junta), o espalhamento do metal de

adio pela junta (nesta etapa, em geral, o efeito de capilaridade extremamente importante) e o

resfriamento do conjunto brasado.

A brasagem forte comumente subdividida em processos de acordo com o mtodo de

aquecimento usado: brasagem com tocha (Torch Brasing, TB), brasagem em forno (Furnace

Brasing, FB), brasagem por induo (Induction Brasing, IB), brasagem por imerso (Dip

Brasing, DB), na qual as peas so imersas em banhos de sais ou do metal de adio fundidos


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para a sua brasagem, e brasagem por infravermelho (Infrared, Brasing, IB). Uma diviso similar

pode ser feita para os processos de brasagem fraca, a qual, contudo, mais comumente realizada

com o auxlio de uma ponta metlica aquecida por uma resistncia eltrica (ferro de solda). A

figura 29 ilustra o processo de brasagem em forno.

Correia

FornoMetal de adio

Fluxo

Metal de adiofunde e escoa

Junta brasada

Figura 29 - Brasagem em forno.

Diferentes metais de adio podem ser usados na brasagem forte, dependendo do tipo de metal de

base, da aplicao da pea e do processo de brasagem usado. Para juntas de ao, metais de adiocomuns so, por exemplo, ligas de cobre, ligas de prata e ligas de nquel. Na brasagem fraca, so

usadas, em geral, ligas de chumbo/estanho, estanho/antimnio e de estanho/zinco.

A brasagem utilizada amplamente na indstria. Aplicaes variam desde a fabricao de peas

simples de pequeno custo, com operao manual, at peas sofisticadas para as indstrias

aeronutica e aeroespacial, envolvendo a utilizao de equipamentos sofisticados. Algumas das

principais vantagens da brasagem so: Baixo custo para montagens complexas, Simples para a unio de grandes reas, Menores problemas de tenses residuais que em processos de soldagem por fuso, Capacidade de preservar revestimentos no metal de base, Capacidade de unir metais dissimilares, Capacidade de unir metais com materiais no metlicos, Capacidade de unir peas com grandes diferenas de espessura,


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Grande preciso dimensional das peas produzidas, Peas produzidas requerem pouco ou nenhum acabamento final (quando uma atmosfera

protetora adequada usada), e

Vrias peas podem ser produzidas de uma vez (processamento em batelada).

Dependendo dos tipos de materiais e do processo usados, a brasagem pode ser um processo

complicado com muitas variveis que necessitam ser controladas para um resultado satisfatrio.

A preparao da junta para brasagem pode ser complicada, exigindo uma grande preciso

dimensional para um espalhamento adequado do metal de adio. A seleo de metal de adio e

fluxo/atmosfera pode ser difcil, podendo ocorrer problemas de molhamento inadequado do metal

de base, formao de compostos intermetlicos (com degradao das propriedades mecnicas da

junta) e at a eroso do metal de base. O processo de brasagem manual com tocha exige, em

geral, um operao altamente treinado.

A brasagem fraca extremamente utilizada na indstria eletrnica, na unio de conexes eltricas

e eletrnicas.

9 - Processos de Corte Trmico

Pode-se considerar, de uma forma geral, que os processos de corte realizam uma operao

inversa realizada na soldagem, isto , a separao de um componente em duas ou mais peas

ou a remoo de material da superfcie de uma pea. Alm disso, os processos de corte podem

ser separados em dois grupos, de uma forma anloga considerada em soldagem, isto , em

processos de corte trmico (baseados na aplicao localizada de calor na pea) e processos de

corte a frio (baseados na deformao localizada do material). Adicionalmente, os processos

de corte so fundamentais para a tecnologia de soldagem uma vez que a fabricao de um

componente soldado passa, de uma forma geral, por uma etapa inicial de corte e preparao

das peas na qual os processos de corte so intensivamente usados. Processos de corte so,

tambm, muito usados na remoo de material visando a eliminao de defeitos

eventualmente detectados em componentes soldados ou fundidos.

Os mais importantes processos de corte trmico so o corte a oxignio, o corte a plasma, o

corte a laser e o corte com eletrodo de grafite. Estes processos, particularmente os trs


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primeiros possibilitam a realizao de cortes de alta qualidade, preciso adequada e baixo

custo para vrias aplicaes e materiais. Os processos de corte trmico fornecem uma

ferramenta de corte de gume de 360o, isto que permite mudanas bruscas da direo de

corte, o que no possvel para a maioria dos processos de corte a frio (exceto para o corte

com jato de gua e abrasivo).

Os processos de corte trmico apresentam caractersticas operacionais muito similares s

caractersticas de processos de soldagem por fuso. Esses processos realizam o corte de uma

pea pela aplicao localizada de calor para a fuso e eventual vaporizao de uma pequena

regio desta pea juntamente com o uso de um jato de gs que auxilia a remoo do material

da regio de corte. seguir, sero apresentados, de forma resumida, os principais destes

processos.

9.1 - Corte a Oxignio

O corte a oxignio (Oxyfuel Gas Cutting, OFC) um processo de corte trmico que utiliza

um jato de oxignio puro para oxidar o metal de base e remover a mistura, no estado lquido,

de xidos e do material de base da regio de corte. O processo usado basicamente para ligas

de ferro, principalmente aos carbono e aos de baixa liga, podendo ser usado, tambm, para

ligas de titnio.

O processo usado, para aos de baixo carbono, para cortar chapas de at 300 mm de

espessura. Tcnicas especiais permitem o corte de espessuras acima de 1 m. Elementos de liga

tendem, de uma forma geral, a dificultar o corte por pro

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introducao - soldagem