Soldagem de Ferro Fundido Nome Email Daniel de Freitas Bueno danifatec@bol.com.br Duarte Salvador Rosa duartesr@hotmail.com Glausson Ap. Ferreira Machado gmacho@ipen.br Izaque Tavares de Oliveira izaqueoliveira@hotmail.com Jos Omar Benigno de Sales omarbenigno@ig.com.br William Apolinrio Moreira williammoreira@ig.com.br

Seo 8

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SOLDAGEM DE FERRO FUNDIDO ..............................................................................................................03 Ferro Fundido Cinzento ....................................................................................................................... ..........03 Ferro Fundido Branco ....................................................................................................................................03 Ferro Fundido Malevel ....................................................................................................................... ..........03 Ferro Fundido Dctil .......................................................................................................................................04 ELETRODOS PARA FERRO FUNDIDO .......................................................................................................05 SOLDAGEM DE FERRO CINZENTO E MALEVEL ............................................................ .......................05 Seleo de Eletrodo e Guia de Procedimento de Soldagem .........................................................................06 Peas Pequenas ...........................................................................................................................................06 Peas Grandes com pr-aquecimento ...........................................................................................................06 Peas Grandes sem pr-aquecimento ...........................................................................................................06 Solda Estanque a liquido ................................................................................................................................07 Correo de Defeito ........................................................................................................................................07 Soldagem de Ao ao Ferro Fundido ...............................................................................................................08 PREPARAES PARA SOLDAGEM DE REPARO .....................................................................................08 Localizando Trincas ........................................................................................................................................08 Limpeza da rea da Junta ..............................................................................................................................09 Preparao da Junta .......................................................................................................................................09 Pr e Ps-Aquecimento ..................................................................................................................................10 Soldagem Sem Pr-Aquecimento ...................................................................................................................10 Mistura do Metal Base ....................................................................................................................................10 Controle da Retrao do Cordo ....................................................................................................................10 Fundio com Teor Elevado de Grafita ..........................................................................................................11 Amantegamento ................................................................................................................................. ..........11 Pinagem ..........................................................................................................................................................12 SOLDAGEM DO FERRO FUNDIDO NODULAR ...........................................................................................13 SOLDAGEM DO AO FUNDIDO .................................................................................................................14 PREPARAO PARA SOLDAGEM .............................................................................................................14 EFEITOS DA SOLDAGEM .............................................................................................................................16 Tmpera ..........................................................................................................................................................16 Tenses Trmicas ..........................................................................................................................................16 Trincas Quente .................................................................................................................................. ..........16 Trincas a Frio ..................................................................................................................................................16 Porosidades ....................................................................................................................................................17 A OPERAO DA SOLDAGEM ........................................................................................ ............................17 Pr-Aquecimento ............................................................................................................................................17 Temperatura de Interpasse .............................................................................................................................18 Martelamento ..................................................................................................................................................18 Tratamento Trmico Ps-Soldagem ...............................................................................................................18 Escolha do Eletrodo ........................................................................................................................................19

INDCE

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SOLDAGEM DE FERRO FUNDIDO So quatro os principais tipos de ferro fundido ferro cinzento, ferro nodular e ferro

branco ( ou coquilhado). A maior parte dos ferros fundidos so feito em ferro cinzento sendo este soldvel .Ferro malevel e nodular so tambm soldvel mas eles requerem um tratamento trmico aps a soldagem para restabelecer a seu estado normal de resistncia e ductilidade. Ferro fundido branco, por outro lado, esse difcil para soldar esse considerado geralmente como sendo no soldvel . A composio desse materiais esto relacionados na tabela 8-1. Ferro fundido cinzento : esse material o tipo mais comum de ferro fundido, pode ser soldado sem dificuldade se certas precaues forem observadas em relao ao pr- aquecimento e velocidade de resfriamento aps a soldagem. Ferro fundido cinzento tem considervel quantidade de grafita livre, que dar uma caracterstica de cor cinza na superfcie fraturada. Carbono combinado no ferro cinzento usualmente menor que 0.8%, o carbono dissolvido no ferro fundido esta na forma de grafita. Ferro fundido branco: esse tipo de ferro um material excepcionalmente duro, produzido atravs de um molde metlico contra metal ou superfcie de grafite resfriada .( chamada coquilhas ou coquilhada) inseridos no molde. A coquilha causa o resfriamento do metal muito rpido do metal fundido . Quando isso acontece muito do carbono remanesente na soluo metlica precipita por fora como forma de grafita livre, como no ferro cinzento . A fundio, deste modo, retm uma alta proporo de carbonetos e , portanto mais duro e mais frgil que ferro fundido cinzento comum, mesmo que tenha alguma analise qumica . ( ferro fundido branco, entretanto, tm menos silcio que ferro fundido cinzento).As pores resfriadas rapidamente so extremamente duras e no so usinveis. Ferro fundido branco tem uma estrutura de gro fino e caracterstica branca na fratura.

Ferro fundido branco raramente usado como fundido, exceto para partes tal como matiz rolos, e moldes usualmente fundido como primeiro passo na fabricao de ferro malevel como material comente utilizado. Ferro fundido malevel : Esse material um ferro fundido branco que passa por um tratamento trmico por longo processo de recozimento ( usualmente depois de dois ou trs dias ) que muda a disposio do carbono ( carboneto e cementita ) dentro do ferro e uniformimente distribuda carbono revenida ( ferrita e grafita livre ). Este tratamento trmico aumenta ambos resistncia e ductilidade . Ferro fundido malevel muito mais resistente que o branco ou ferro fundido cinzento e pode ser flexionado uma quantia aprecivel . Ferro fundido bronco e ferro fundido cinzento quebra de uma forma frgil com muita pouca flexo . Quando o ferro malevel soldado os efeitos benficos do tratamento trmico so destrudos na regiam vizinha da soldagem. A zona vizinha reverte

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novamente para ferro fundido branco e muitas vezes tm que ser tratado termicamente para retornar a condio de malevel. Ferro fundido dctil : embora bastante semelhante ao ferro fundido cinzento na composio o processo de obteno do ferro maior do que a resistncia e ductilidade do ao. Os efeitos dos entalhes internos das lamela de grafite no ferro cinzento um fator de incio no fator da resistncia , resilincia, dureza e ductilidade. Em ferro dctil, esses grafites so convertidos dentro em formas esferoidal que minimiza os efeitos dos entalhes e por meio disso produz um produto combinando a resistncia e ductilidade do ferro fundido com baixo custo, resistncia ao desgaste e caractersticas de amortecimento do ferro fundido.

Uma diferena essencial na composio entre ferro fundido cinzento e ferro dctil uma quantia pequena de magnsio ou crio contido no ferro dctil.

Esses elementos dentro causam no grafite uma forma esferoidal. Tambm, no ferro cinzento a quantidade de silcio segura dentro de limites baixo, desde ento o silcio tem um efeito grosseiro ma camada de grafite. Esses efeitos no tinham sido notados com ndulos de grafite.

TABELA 8-1.Composio qumica do ferro fundido ( % de constituinte )

Fe Total C Si P Mn

Ferro cinzento Balano

2.0 4.0 1.0 min 0.6 1.0 max

Ferro malevel Balano 2.0 3.0 0.9 1.8 0.2 max 0.25 1.25

Ferro nodular Balano 3.2 4.1 1.8 2.8 0.1 max 0.80 max

Ferro branco Balano 2.5 4.0 0.4 1.6 0.4 0.3 0.8

TABELA 8-2. Faixas de corrente recomendada ( amp) para soldagem de metais ferrosos fundido

Tamanho do eletrodo ( in ) AWS Class 1/8 5/32 3/16

Polaridade

ECI 150 175 175 200 DCRP ou AC Est 80 100 DCRP ou AC

Eni- CI 60 110 100 135 DCRP 65 - 120 110 150 AC

EcuSn-c 50 - 125 70 - 170 90 - 220 DCRP

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ELETRODOS PARA FERRO FUNDIDO

Eletrodos para soldagem de ferro fundido esto especificados na AWS A.5.15-69 como apresentado na seo 4.1 tabela 4-23. A faixa de correntes recomendadas esto apresentadas na tabela 8-2. Estes eletrodos esto classificados nos moldes abaixo:

Grupo RCI: Destinado para soldagem oxido acetilnico

Grupo ECI: Um eletrodo revestido com o ncleo de ferro fundido

Grupo EST: Um eletrodo revestido com ncleo de ao. Depsito da solda no usinvel.

Grupo ENI: Um eletrodo revestido com ncleo do arame de nquel . As soldas so usinveis.

Grupo base de cobre: Destinado para solda brasagem e revestimento de ferro fundido.

Os detalhes relativos a aplicao de eletrodos esto apresentados no texto abaixo.

No sumrio o grupo ECI proporciona uma solda mais similar a aquela do metal base. Esses eletrodos no podem ser usados, de qualquer modo, amenos que a pea fundida poa ser movida para um forno ou sujeita a um pr aquecimento extremamente alto ( incandecente ). O grupo EST usado onde baixo custo ou resistncia mxima so desejveis e um depsito no usinvel . O grupo ENI proporciona um depsito usinvel , macio , dctil e zona de fuso com leve sacrifcil na resistncia e um aumento no custo. SOLDAGEM DE FERRO CINZENTO E MALEVEL Um ferro fundido cinzento feito por vazamento de ferro fundido dentro de um molde. deixado o metal resfriar lentamente. A medida que a pea esfria a maioria dos carbonos no metal se precipita na forma de grafite fraturado . Este grafite da ao ferro a cor cinza e algumas das propriedades Quando a pea fundida soldada, a rea adjacente a solda fica acima da temperatura crtica por volta de 435C . A massa fundida ao redor da solda tende a roubar calor da rea da soldagem rapidamente. Se esse resfriamento da zona afetada pelo calor e a solda for mais rpido que quando a pea fundida foi fabricada originalmente isso desenvolve uma zona altamente frgil, senssvel a trincas.

O melhor mtodo para diminuir a taxa de resfriamento o pr aquecimento da pea fundida para prevenir a pea de absolver calor rapidamente da rea da solda.

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Algumas peas fundidas no podem ser pr aquecida . Tcnica de soldagem ou e seleo de eletrodos podem , portanto, levar em considerao ou no o pr aquecimento . Ferro branco considerado no soldvel e no discutido em seguida. Seleo de eletrodo e guia de procedimento de soldagem Praticamente o mesmo procedimento de soldagem para ambos os ferros cinzento e malevel. A primeira diferena a necessidade para o pr aquecimento do ferro malevel para restaurar as suas propriedades aps a soldagem. Peas pequenas: Uma quantidade considervel de soldagem no ferro fundido para reparo de partes, tal como, cantoneiras, rodas dentadas, alavancas. Tal peas podem ser facilmente pr aquecida e soldada em bancada de trabalho e no requerido esmerilhamento subsequente. Eles so usualmentes soldados com eletrodos EST para uma boa resistncia e baixo custo. Esse tipo de eletrodo melhor para penetrao em cantos , chanfro V e outros lugares de difcil acesso e para uso de peas fundidas sujas com incluso de areia ou para peas que esto molhadas com leo ou gua. Eletrodo ENI proporciona uma melhor ligao nas peas fundidas limpa e proporciona uma solda e uma zona de fuso mais macia e mais dctil.

O depsito EST e a zona de fuso no so usinveis, amenos que vrios passes sejam usados. Depsito ENI so usinveis indiferente do numero de passes. Um pr aquecimento de 450 para estas peas pequenas recomendvel para retardar o resfriamento. Um pr aquecimento tambm proporciona a vantagem adicional da remoo de leo e gua da superfcie da pea fundida. Peas grandes com pr aquecimento: Muitas peas tais como pndulos e armao de mquinas , embora grande, podem ser movida para um pr aquecimento e para resfriamento controlado para dentro de um forno ou temporrio em forno de tijolo refratrio. O pr aquecimento especialmente recomendado para peas grandes sujeita a extremos impactos ou cargas severas. O procedimento recomendado aquecer a pea fundida para a condio de aquecer at avermelhar e soldar com metal de enchimento de ferro fundido, ou com eletrodo de ferro fundido ECI . Esse procedimento produz uma solda com caracterstica o mais prximo das caracterstica do metal fundido. A solda usinvel se a pea fundida for resfriada lentamente. Peas grandes sem pr aquecimento: Quando no tiver forno disponvel ou quando a pea muito grande para mover para um forno, a solda precisa ser feita sem o auxilio de pr aquecimento ,tambm , o pr aquecimento pode no ser necessrio se somente baixa carga for aplicada a pea fundida. Eletrodo ENI so normalmente usados nessas aplicaes uma vez que eles proporciona um depsito macio e dctil sem pr aquecimento.

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Solda estanque a liquido: Ocasionalmentes, partes como caixa de gua , cabea de cilindro, peas de vlvulas ou caixa de engrenagem pode ser reparada com solda e a necessidade para manter a teno do liquido um interesse primrio. Muitos destes pr aquecimentos no pode ser usado porque pode deformar a unio de superfcie crtica. Aqui o ENI produzir uma solda mnima para trincar ou contrair se o fundido estiver limpo ( sem leo ou molhado de gua ) a preparao pode ser chanfrada e a soldagem pode ser feita na posio de soldagem a r o depsito usinvel e a zona de fuso de fuso tambm pode ser usinvel se um segundo passa for feito para aquecer e amaciar essa zona. Um eletrodo EST recomendado si a solda dura ou no poder fazer na posio plana e se a pea fundida estiver suja. Ambos, depsito e zona de fuso sero duros e no usinvel. Uma solda de reparo tpica em uma cabea de cilindro esta mostrada na figura 8-1.

Fig. 8-1. Reparo de uma trinca em uma cabea de cilindro de ferro fundido com um eltrodo do Est Correo de defeito: A soldagem freqentemente usada para reparar defeitos em peas fundidas ou para corrigir erros de usinarem. A pratica usual soldar com eletrodo ENI . Onde possvel, um pr aquecimento local deve ser usado, ou mais que um passe de ser feito para retardar o resfriamento e para produzir uma zona de fuso que seja to macia quanto possvel.

Uma soldagem desse tipo, feita com eletrodos ENI, apresentada na figura 8-2.

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Fig. 8-2. Uma solda produzvel mquina do reparo feita no ferro de molde com um eltrodo de ENi.

Soldagem de ao ao ferro fundido: Os fundidos danificados de ferros fundidos so s vezes reparados pela adio de um remendo soldado de ao doce. Tambm s vezes soldado com o ferro fundido em produo. A soldagem de ao para ferro fundido tambm produz juntas com a mesma tenacidade que aquela entre as duas partes de ao doce, mas em algumas aplicaes uma juno ter resistncia satisfatria quando feita com o eletrodo de Est, a ligao ao ao ser forte, mas a ligao do ferro fundido ser geralmente frgil. O uso do eletrodo de Eni far uma ligao um pouco mais forte pea de ferro fundido com custo bem mais elevado. O uso do eletrodo Est de baixo custo produz uma escria fortemente custica que deve ser removida completamente antes da pintura. Este custo extra da limpeza deve ser levado em conta ao escolher entre dois eletrodos se a pintura for usada.

Em algumas aplicaes em produo onde chapas finas devem ser soldadas junto ao ferro fundido, eletrodos com dimetro pequeno, de baixo hidrognio E7018 com correntes baixas, podem ser usadas. A zona fundida do ferro fundido ser frgil, assim sendo, este mtodo de juno no deve ser usado onde cargas de dobramento e impacto so envolvidas. Nem recomendado para soldas estanques. Pode-se, entretanto, tentar experimentar como uma alternativa de baixo custo os eletrodos de Eni.Soldas feitas com o eletrodo E7018 podem ser pintadas aps a limpeza usual. Preparaes para soldagem de reparo Localizando trincas : Uma grande parte da soldagem de ferro fundido usada para reparar trincas que se formam em servio. Um mtodo simples para encontrar as trincas de superfcie a limpeza da rea danificada com um pano embebido de querosene para remover a graxa e a poeira.

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Deixe que o querosene penetre em todas as trincas, ento seque e limpe a rea. Passe imediatamente por toda rea giz comum de quadro negro. Aps alguns minutos, mesmo as trincas no visveis a olho nu tornam-se evidentes pela absorvio do querosene pelo giz. Testes de liquidos penetrantes tambm podem ser usados para detectar trincas em fundidos (veja seo 11.2). Limpeza da rea da junta: Assegure-se que a pea esteja limpa. Remova o leo da superfcie, a oxidao, a gua e outros materiais estranhos. Se possvel, esmerilhe o fundido, o qual pode conter areia ou outras impurezas provenientes do molde. Para prevenir porosidade, especialmente no do eletrodo Eni , remova toda a gua e leo que podem ter penetrado profundamente nos poros do fundido. Isto pode ser melhor efetuado, aquecendo-se o fundido at avermelhar por um intervalo de tempo curto, ou aquecendo-se a uma temperatura mais baixa (204 C) e mantendo-se nessa temperatura por aproximadamente uma hora. O primeiro passe sobre o fundido contaminado pode ter porosidade resultante dos contaminantes , mas as passagens subsequentes geralmente so satisfatrias devido ao aquecimento do primeiro passe. Preparao da Junta : Prepare a junta com um chanfro em V de modo que uma solda com uma seo transversal pelo menos igual seo transversal do material para ser feita sem penetrao profunda e mistura com o metal base do depsito da solda. s vezes ao reparar uma trinca o calor do arco criar as tenses que causam propagao da trinca. Para evitar isso, faa um furo pequeno em cada extremidade da trinca. Usa-se lixamento, desbaste ou disco de corte na trinca para se criar o chanfro em V. O corte gs ou goivagem podem ser usados nos fundidos que so pr-aquecidos para a soldagem. Certifique-se que o chanfro se estende ao fundo da trinca. Em sees com mais de 3/16 in de espessura, use um ngulo tal que a espessura do chanfro ter de 1/8 (in) a 3/16 (in) de largura. Se a trinca se estender atravs da seo deixe uma abertura de raiz de 1/16 e uma face de raiz de 1/8 como ilustrado na fig. 8-3.Remova a superfcie em escada esmerilhando onde as soldas sero feitas. Certifique-se que a pea esteja limpa.e seca.

Fig. 8-3. A preparao recomendada para reparar trinca estendendida atravs das peas grossas do ferro fundido

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Pr e Ps-aquecimento: Uma solda e zona de fuso mais mole e mais dctil obtida se o fundido for pr-aquecido.antes da soldagem e resfriado muito lentamente. A temperatura de pr-aquecimento de 204 C satisfatria, mas as mais altas (at 480 C) so geralmente mais eficazes. Para melhores resultados, mantenha o fundido nessa temperatura durante todo o tempo de soldagem. Se a temperatura do fundido diminuir durante a soldagem, reaquea antes que esfrie. Para resfriar lentamente, o fundido soldado deve ser colocado imediatamente na cal, no asbesto, na areia seca, ou em outro material isolante para no permitir que o calor se dissipe rapidamente. Soldagem sem pr-aquecimento: A maior parte das peas fundidas pequenas podem ser soldadas sem pr-aquecimento, embora o pr-aquecimento geralmente melhore a tenacidade da solda. Resfriamento lento, entretanto, sempre essencial. Onde o pr-aquecimento no usado, soldagem em dois passes recomendada se uma zona de fuso mole desejada.

O primeiro cordo serve como pr-aquecimento para o segundo cordo, que tende a retardar o resfiramento e produz um recozimento que forma uma zona de fuso mais usinvel..

Nas peas grandes que devem ser soldadas sem pr-aquecimento, o objetivo principal manter o fundido to frio quanto possvel. Use eletrodos de pequeno dimetro e correntes baixas. Deposite pequenos cordes especados um do outro, de modo que um possa resfriar quando o outro for depositado. Poder ser necessrio interromper as soldas em intervalos para permitir que a fundido resfrie. A razo principal para manter a temperatura baixa para impedir o empenamento ou a ruptura passvel do aquecimento e de expanses desiguais. Mistura do metal base: Use sempre corrente suficiente para obter uma boa fuso e sem vazios ou livre de escria. Tudo deve ser feito para minimizar a quantidade de ferro fundido derretido na solda. Quando os eletrodos de Est so usados, o metal depositado transforma-se em ao de alto carbono devido mistura com ferro fundido de alto carbono. Se este depsito esfriar rapidamente torna-se extremamente duro e frgil e pode trincar. Alm disso, no usinvel. O uso dos eletrodos ENi resolve geralmente esse problema. Em comparao com varetas no endurecem apreciavelmente quando depositadas em metal base de ferro fundido. Os depsitos de solda so conseqentemente usinveis. Embora , o endurecimento do ferro fundido na regio adjacente a linha de fuso (devido ao de tmpera da massa de metal frio por detrs desta) permanece o mesmo como no caso de soldagem com eletrodo de ao. Controle da retrao do cordo : O encolhimento ou a contrao do ao quando passa do estado fundido para o slido so maiores do que o ferro fundido. Conseqentemente, quando o ao derretido de um eletrodo de ao depositado no ferro fundido, o ao encolhe mais do que o ferro fundido em que depositado.. Esse encolhimento diferencial causa uma tenso residual no material da solda e no ferro fundido. Um cordo do material da solda depositado no ferro fundido estar sob tenso se deixado resfriar sem um

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tratamento posterior. Ao mesmo tempo o ferro fundido no qual o material o material da solda foi depositado ser tensionado devido ao do material da solda sobre o ferro fundido. Desde que o ferro fundido seja mais fraco, a falha pode acontecer (particularmente quando o cordo do material da solda longo) uma ruptura na parte externa do ferro fundido na linha de fuso. Se o cordo de solda for fino na seo transversal, falhas podem acontecer como trincas tranversais no cordo. Desde que a tenso acumulativa esta aumenta com o comprimento da solda.

Para reduzir a tenso, deposite o material da solda em comprimentos curtos e permita que cada um resfrie (fig. 8.4). Por exemplo: solde de 15 a 30 segundos e permita ento que a solda resfrie por 3 a 5 minutos. Depositando pouca solda em vrias partes do trabalho ela resfria e contrai-se quando o soldador depositar o metal base em outra posio. Uma alternativa movimentar ou martelar o metal depositado da solda antes que tenha a possibilidade de se resfriar e contrair. Isto causa o estiramento do metal da solda. Em muitos casos, o melhor usar uma combinao de cordes curtos e de martelamentos. Use martelo de bola pequena (1/2 ).

Fig. 8-4. Uma seqncia de juntas curtas das soldas evita as tenses acumuladas que ocorreriam com os grnulos longos da solda. Martelamento em soldas curtas antes do resfriamento em estiramentos do metal , reduz a tenso. Fundio com teor elevado de grafita: Os fundidos que tm uma quantidade de flocos de grafita livre so difceis de soldar, desde que o material da solda no se funde grafita ao invs disso ele tende a atrapalhar e resiste ao trabalho na superfcie do metal fundido da pea. Este comportamento o mais comum nos fundidos que foram aquecidos repetidamente, tal como grades de fornos velhos e tubulaes de escape. Os eletrodos de Est para ferro fundido tm um revestimento projetado para escorificar parte destes flocos de grafita, desse modo melhorando a fuso. Amantegamento : Onde largos chanfros em V so necessrios, s vezes melhor alinhar os lados com um eletrodo de Est e, preencher ento o vazio restante com o eletrodo E7018 de ao doce. Este processo chamado de amantegamento. O encolhimento menor desde que as camadas do metal depositado em cada lado do chanfro possam ser resfriados sem retrao, e um volume menor de depsito sujeito retrao necessrio para o preenchimento final do chanfro.

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Pinagem: Como explicado previamente, a ao de resfriamento no ferro fundido aumentam o carbono combinado e, por sua vez, aumenta a dureza e a fragilizao, debilitando assim a resistncia do ferro fundido prximo ao lado externo da linha de fuso. Soldas em ferro fundido se de espessura diferente podem ser reforadas mecanicamente por um processo chamado PINAGEM. Pinos de ao de aproximadamente a 3/8 de polegadas de dimetro devem ser usados. A trinca no fundido deve ser cortada em V , furada e pinada de maneira que os pinos possam ser parafusados no chanfro V ou na rea de reforo. Os pinos devem projetar em torno de 3/16 a 1/3 de polegada acima da superficie e, deve ser longo o suficiente para ser parafusado a pea at uma profundidade de pelo menos o dimetro do pino. A fig. 8-5(a) ilustra a prtica da pinagem.

A rea da seo transversal do pino deve estar em torno de 25% a 35% da rea da superfcie da solda. Em tais casos a reistncia da solda pode seguramente e consevadoramente ser consideradas como a resistncia dos pinos. considerada boa prtica soldar primeiramente um ou dois cordes em torno de cada pino, assegurando-se que a fuso seja obtida tanto no pino quanto no mertal base de ferro fundido. Sempre que possvel , fazer soldas com cordes retos. As soldas devem ser intermitentes e cada cordo deve ser martelado antes de resfriar.

Fig. 8-5 Uma tpica junta pintada (a) . Uma alternativa pinagem usinar chanfros em forma de boto ou travas na junta de preparao (b)

recomendvel, onde o fundido tiver suficiente espessura, usar chanfro em V em ambos os lados. Em muitos casos pode ser desejvel se produzir penetrao completa na fratura. Em alguns casos melhor prtica no pinar , mas formar chanfros ou travas na pea com uma ferramenta de ponta arredondada. Este mtodo de preparao mostrada na figura 8-5 (b).

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SOLDAGEM DO FERRO NODULAR

O ferro nodular, s vezes chamado de ferro dctil est disponvel em muitas condies metalurgicas diferentes. Uma forma ferrtica proporciona alta ductilidade; outra forma ferrtica proporciona alta resistncia. A forma perltica proporciona alta resistncia, e uma forma austentica proporciona mxima resistncia corroso, altas temperaturas e choque trmico.

O ferro dctil facilmente soldado quando nos estados ferrtico e preltico. Quando

mxima resistncia e ductilidade so desejadas, a pea deve estar na condio de recozida plenamente. A preocupao principal na soldadgem ento reduzir as taxas de aquecimento e resfriamento para a preveno de trincas. Quanto mais complexa e massiva a pea, maiores so o tempo e a temperatura necessrias no tratamento trmico.

desejvel se pr-aquecer a pea entre 280 e 400 C e reduzir o resfriamento por aquecimento externo. Para assegurar boa penetrao desejvel remover a camada de ferro fundido. O ferro fundido nodular pode ser soldado pela maioria dos processos comerciais. Independentemente do processo usado, a prtica prefervel usar eletrodos especficos para ferro nodular.

Estes eletrodos tm uma composio de aproximadamente 60% Ni e 40% de Fe, com fluxo ou revestimento de xido de clcio carbonfero. Na soldagem ao arco os eletrodos E-310-15, E-310-16 e E7018 tem sido usados com sucesso. A corrente deve ser baixa para assegurar uma diluio mnima e mnimo aquecimento local. As correntes recomendadas para vrios tamanhos de eletrodos E-7018, so:

Eletrodo Corrente recomendada

(Amp.)

3/32 60-70

1/3 90-100

5/32 120-130

3/16 140-150

As peas devem ser cobertas com material isolante para que se obtenha um

resfriamento lento. Para melhores resultados pr-aquecemos de 450 C por quatro horas ou 540 C por duas horas, para alivo de tenses ,devem ser usados.

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SOLDAGEM DO AO FUNDIDO

A soldagem arco usada tanto em reparos em fundidos de ao como na unio destes na construo de estruturas. Os fundidos de ao podem ser soldados a chapas de ao ou ao forjado na fabricao de mquinas ou partes estruturais. A fig 8.6 um exemplo do uso da soldagem arco submerso na unio de duas metades fundidas de uma unidade estrutural grande. Aqui, a unio soldada de dois fundidos torna prtica a montagem final sem as pesadas flanges que por outro lado seriam necessrias unio dos rebites.

A despeito de sua utilidade na unio de peas fundidas ou na unio de fundidos a chapas ou forjados, o principal uso de soldagem na indstria de fundidos para reparao de defeitos. Defeitos como imperfeies e vazios, so consequncia da complexidade da operao de fundio e, quanto mais complexa a pea fundida, maior a chance desta apresentar defeitos. A soldagem tambm extensivamente usada para a reparao de trincas e quebras que ocorrem com as peas fundidas de ao em servio.

Os problemas metalrgicos e efeitos de esfriamento encontrados na soldagem de ao fundido no so to criticas quanto aqueles encontrados quando na soldagem do ferro fundido. Os fundidos de ao, podem , de fato ser soldado to facilmente quando o ao forjado de mesma composio e tratamento trmico. O ao fundido, entretanto, normalmente um pouco mais difcil de se soldar do que o ao forjado devido as tenses trmicas e a resultante tendncia trincas que normalmente ocorre em sees finas tpicas dos fundidos.

A soldagem manual usada na maioria dos trabalhos de reparo em ao fundido. Processos de soldagem automticos e semi automticos proporcionam ganhos de custo em soldagens de grandes volumes e em operaes repetitivas. Os mais amplamente usados dos processos mecanizados so o MIG, MAG e o arco submerso. A composio dos eletrodos pode ser encontrada muito prxima a composio do fundido. Elementos de liga podem ser fornecidos pelo fluxo quando do uso do processo arco submerso. PREPARAO PARA SOLDAGEM

Os mtodos para remoo de defeitos em ao fundido so similares queles usados para ferro fundido ( ver seo 8.1), e inclui desgaste (com um cinzel pneumtico ou manual), lixamento, goivagem arco e goivagem com chama.

Dentro de limites razoveis de composio, desgaste , lixamento e goivagem arco podem ser usados sem que se preocupe com a temperatura do fundido. Goivagem por chama normalmente requer que a pea seja pr-aquecida para evitar a formao de trincas na superfcie da pea.

Quaisquer traos de defeito devem ser removidos da pea antes da solda de reparo. Remoo de defeitos particularmente dificl em trincas profundas, a operao de

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remoao passa a dispersar metal atravs da trinca, obscurecendo a mesma. Em alguns casos de ensaios de partculas magnticas, lquidos penetrantes ou ataques ou ataques profundos com cido so necessrios para se determinar se realmente o defeito foi completamente removido. Onde possvel, os lados da superfcie preparada devem afiliar-se em direo parte mais baixa do chanfro, e todas as mudanas no contorno devem ser feitos gradualmente.

s vezes, duas ou mais descontinuidades podem estar localizadas to proximas

que uma no dectada durante a inspeo.Depois que os defeitos conhecidos so removidos , a solda de reparo podepenetrar atravs do metal sadio entre os defeitos expondo o no detectado .Quando isto ocorre ,a soldagem deve ser interrompida at que toda rea contendo defeitos possa ser removida.

Quando o defeito se estende ao longo de toda a pea ,a prtica recomenda se virar a pea e se fazer um ou mais passes partir da raiz da solda de reparo .Se isso no puder ser feito , um mata junta deve ser usado quando possvel .O mata junta pode ser feito de material refratrio como tijolos corta fogo , tijolos de slica ,mulita ou magnesita .Os mata junta devem estar inteiramente secos , pois o vapor d,agua pode causar trincas sob o cordo .Metais como cobre ,ao-carbono ou inox podem ser usados como mata-junta .

Fig. 8-6. As duas metades moldadas desta unidade estrutural esto sendo soldadas pelo processo arco submersoo. Embora soldar as peas de ao fundido simplifique os fundidos complexos eliminando provises do projeto para parafusar-soldar, a maioria das soldagens de fundidos so para para o reparo dos defeitos e das trinas.

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EFEITOS DA SOLDAGEM Tempera: O resfriamento rpido da regio de alta temperatura do metal base prximo solda ,tempera esta regio . Assim como num tratamento trmico convencional ,a mxima dureza na zona afetada pelo calor depende primeiramente do teor de carbono da pea .A mxima dureza pode ser aumentada ainda por outros elementos , mas o efeito principal destes elementos prevenir a formao da austenita altas temperaturas e assim promover um endurecimento mais profundo e completo.

Pensava-se que as trincas sob o cordo estavam diretamente relacionadas dureza ,porque estas eram encontradas sempre nas regies de alta dureza .Tem sido mostrado que outros fatores alm da dureza podem produzir tais trincas .Quando no h trincas a principal desvantagem da zona afetada endurecida tornar difcil a usinagem Esta regio pode tambm ter baixa tenacidade ao entalhe. Felizmente , a maioria das peas soldadas so, pelo menos ,tratadas para alivio de tenses aps a soldagem .Isto elimina a dureza detrimental na zona afetada pelo calor. Tenses trmicas: O aquecimento ou resfriamento rpidos de uma solda podem produzir altas tenses trmicas .As vezes essas tenses no so de consequencia alguma e so virtualmente eliminadas por tratamentos trmicos comuns aplicados s peas aps soldadas .Mas estas tenses so as vezes altas o suficiente para causar trincas quente ou distores permanentes ,ou ainda , propagar trincas frio. Trincas quente: Trincas quente ocorrem quando o metal base afetado trmicamente ou o metal de adio solidificado est ainda numa temperatura tal que no pode suportar tenses internas ainda que baixas .Se a tenso desenvolvida enquanto o metal est nesta condio desfavorvel a pea cisalha-se ao invs de se deformar ,como deveria temperatura ligeiramente mais baixa.

Trincas quente so mais provaveis de ocorrer no metal depositado doque no metal base .Uma razo para isso que o metal depositado mais quente que o metal base e se resfria por ltimo.Tambm por causa da direo de resfriamento ,o metal de adio tem gros colunares .A maioria das teorias propem que as trincas quente se iniciam temperaturas acima da temperatura solidus das fases com ponto de fuso mais baixo existentes na liga isto ,quando a mais baixa fase fundivel est parcialmente fundida .Embora os metalurgistas no sejam unnimes respeito dos mecanismos de formao de trincas quente . Trincas frio: O termo trinca frio refere-se a trincas que ocorrerem temperaturas bem abaixo da crtica , tem at recentemente sido aplicado exclusivamente trincas sob o cordo no metal base na zona afetada pelo calor .Este tipo de trinca discutido na seo 6.1.As soldas em ao no esto geralmente sujeitas trincas frio se devidamente pr-aquecidas.

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Porosidades: Outro problema as vezes encontrado na soldagem de fundidos a porosidade no metal de solda .A porosidade pode ser minimizada pelo retardamento do resfriamento do metal de solda fundido .Isto permite que os gases que saem de soluo possam escapar da superfcie do metal .Onde a porosidade for severa , a solda deve ser removida e o chanfro soldado novamente. A OPERAO DE SOLDAGEM Pr aquecimento : A melhor maneira de se minimizar possveis problemas de trinca frio ,trinca quente , deformao permanente e porosidade diminuir as taxas de aquecimento e resfriamento da solda e da zona afetada pelo calor .Isto feito pela seleo adequada das temperaturas de pr-aquecimento , interpasse e tratamentos trmicos ps-soldagem.

Dois tipos de pr-aquecimentos so usados um pr-aquecimento geral ,no qual a pea inteira aquecida , normalmente num forno ; ou um local pr-aquecido onde apenas uma seo em torno da solda aquecida ,normalmente por uma tocha ou resistncia eltrica.O aquecimento geral preferido j que minimiza tenses locais.

Aos com baixos teores de carbono e elementos de liga no tendem a temperar-se excessivamente ,to pouco tendem a trincar frio.No requerem pr-aquecimento ou pelo menos muito pouco pr-aquecimento necessrio quando comparado s ligas de alto teor de carbono e elementos de liga .Este fato tambm se aplica ao metal depositado ,particularmente na soldagem multipasses.

Em geral peas em aos carbono e baixa liga ,com carbono abaixo de 0.3% no requerem pr-aquecimento exceto para sees finas .

Para fundidos com teor de carbono entre 0,30 e 0,50%, use pr-aquecimento temperatura de 200 a 400F. Use um valor mais alto, para ligas com teores de carbono mais elevados , para perfis mais espessos e fundies complexas. Em alguns casos, em que tanto o teor de carbono quanto de liga alto, pode ser necessrio um pr-aquecimento superior a 204C.

Fundidos espessos tm uma capacidade maior de absoro de calor e, portanto, maior poder de tmpera. Como regra, quanto mais espessa a fundido, maior deve ser o pr-aquecimento. Formatos simples com cortes transversais regularmente uniformes, esfriam uniformemente e requerem um pr-aquecimento mnimo. Fundies complexas compostas por perfis finos e espessos, esfriam mais rpido nos perfis finos, e esse resfriamento diferencial pode gerar fortes tenses internas. Nesses casos, use um pr-aquecimento mais alto que o aplicado a um formato mais uniforme. Alm disso, esses fundidos devem ser protegidos contra correntes de ar durante a soldagem e devem esfriar mais lentamente que os fundidos menos complexos com a mesma composio. Existem calculados simples para determinar os pr-aquecimentos (consulte a Parte 3.3).

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Outro fator que influencia a escolha da temperatura de pr-aquecimento o tamanho do defeito em relao espessura da fundido. Uma solda curta esfria mais rapidamente que uma grande. Sendo assim, a solda provisria em ao propenso a fissuras, pode ser um procedimento perigoso. Muitas falhas de fundio so causadas por fissuras que se originam em uma solda provisria feita sem pr-aquecimento. Temperatura de Interpasse: A temperatura de interpasse a temperatura entre os passes de mltiplos cordes de soldas deve ser considerada juntamente com o pr-aquecimento. Para manter as condies desejveis desenvolvidas pelo pr-aquecimento, a temperatura de interpasse nunca deve ficar abaixo da temperatura de pr-aquecimento. A temperatura de interpasse pode exceder com segurana a temperatura de pr-aquecimento em 100-200F, dependendo do fundido em particular. A temperatura de interpasse no deve subir tanto a ponto de as paredes laterais da ranhura da solda serem rebaixadas drasticamente.

Em fundidos grandes, o calor da soldagem pode no ser alto o suficiente para manter a temperatura de pr-aquecimento entre os passes. Nesse caso, o calor adicional fornecido pelo reaquecimento da fundido inteiro, ou pelo aquecimento local da rea da solda. Martelamento: s vezes, a distoro minimizada pelo martelamento da solda. Um martelamento forte aps cada passe reduz a distoro ao espalhar o metal de solda, equilibrando assim seu encolhimento natural. No entanto, o martelamento deve ser cuidadosamente controlado, pois, em excesso, pode causar trincas no metal de solda. A quantidade adequada de martelamento depende, em parte, da massa da fundido; necessrio uma fora de martelamento maior para fundidos mais fortes. O martelamento deve ser feito sempre enquanto o metal de solda estiver quente. Tratamento Trmico Ps-soldagem: A maioria dos fundidos pode ser resfriado at a temperatura ambiente aps a soldagem, mas aquelas com alto teor de liga, que so mais propensas a trincas, devem ser resfriadas gradualmente a partir da temperatura de soldagem para garantir que no surjam trincas a frio. O resfriamento pode ser retardado o suficiente pelo aquecimento com uma chama, ou pela colocao do fundido em algum material isolante. No entanto, como os aos propensos a trincas necessitam de pr-aquecimento e tambm resfriamento lento, a prtica mais recomendada colocar o fundido novamente ao forno de pr-aquecimento assim que for soldado.

Todas os fundidos soldados, exceto alguns aos sem liga e de baixo teor de carbono, devem receber um tratamento trmico ps-soldagem. O tratamento mnimo deve ser um alvio de tenso, que o aquecimento a 594 a 677C. Esse tratamento remove praticamente todas as tenses residuais e ajuda a evitar a trinca a frio subseqente. Porm, o mais importante, que o tratamento trmico reduz a dureza da zona termicamente afetada no ponto em que a usinagem ou o corte no represente um problema.

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Muitos fundidos recebem seu tratamento trmico final regular, como normalizao, ou tmpera e revenimento, aps a soldagem. Qualquer desses tratamentos elimina tenses na zona termicamente afetada e torna desnecessrio o procedimento de alvio de tenso. Embora a normalizao, a tmpera ou o revenimento geralmente melhore o metal base, essas operaes podem reduzir as propriedades do metal de solda se no forem escolhidos os eletrodos apropriados para a operao de soldagem. Escolha do Eletrodo: Use somente um processo e um eletrodo que produzam um depsito com baixo teor de hidrognio. Ao escolher um eletrodo, o supervisor de soldagem deve conhecer os requisitos das propriedades mecnicas especficas ou de um composto qumico especfico na solda, e deve saber se h necessidade de um tratamento ps-soldagem.

Se apenas as propriedades mecnicas forem importantes e o fundido no tiver que receber um tratamento trmico ps-soldagem, para a soldagem de pega, selecione um eletrodo com baixo teor de hidrognio na Tabela 4-5. Consulte na Tabela 4-2 os tipos com baixo teor de hidrognio.

Se apenas as propriedades mecnicas forem importantes e o fundido tiver que sofrer alvio de tenso (ps-aquecimento a 125F ou menos), para soldagem de pega, selecione um eletrodo com baixo teor de hidrognio na Tabela 4-8. Essa tabela refere-se a propriedades de soldagem com alvio de tenso. Consulte na Tabela 4-2 os tipos com baixo teor de hidrognio. Ao selecionar um eletrodo para outros processos de soldagem, que no seja arco manual eletrodo revestido ( AMER ), consulte a tabela apropriada na Parte 6, ou consulte um fornecedor de eletrodos. Consulte tambm o fornecedor se o fundido precisar ser normalizado, totalmente recozido ou temperado e revenido.

Se for necessrio um composto qumico especfico na solda, um eletrodo apropriado pode ser selecionado nas especificaes da AWS. No entanto, nem todos os compostos qumicos existentes em fundies esto disponveis como eletrodos.

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Subconjuntos soldados para o tubo de San Francisco-Francisco-Oakland Transbay