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TCC MECANICA

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Centro Paula SouzaCOMPETNCIA EM EDUCAO PBLICA PROFISSIONAL Centro Estadual de Educao Tecnolgica Paula Souza GOVERNO DO ESTADO DE SO PAULO

ETEC PHILADELPO GOUVA NETTO

ESTUDO DE CASO DA IMPLANTAO DO CONTROLE DE QUALIDADE NA FABRICAO E SOLDAGEM DE ESTRUTURAS METLICAS EM AO CARBONO

SO JOS DO RIO PRETO

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2 SEMESTRE DE 2010

Centro Paula SouzaCOMPETNCIA EM EDUCAO PBLICA PROFISSIONAL Centro Estadual de Educao Tecnolgica Paula Souza GOVERNO DO ESTADO DE SO PAULO

ETEC PHILADELPO GOUVA NETTO

HENRIQUE ALEXANDRE INACIO DA SILVA JEFERSON RIOS MOTA JOS LUIS GONALVES JOS LUIZ DA SILVA

ESTUDO DE CASO DA IMPLANTAO DO CONTROLE DE QUALIDADE NA FABRICAO E SOLDAGEM DE ESTRUTURAS METLICAS EM AO CARBONO

Trabalho de concluso de curso apresentado Escola Tcnica Philadelpo Gouva Netto, como parte dos requisitos de concluso do curso de Tcnico em Mecnica sob orientao do professor Rubens Barreto Alvarenga.

SO JOS DO RIO PRETO

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2 SEMESTRE DE 2010 HENRIQUE ALEXANDRE INACIO DA SILVA JEFERSON RIOS MOTA JOS LUIS GONALVES JOS LUIZ DA SILVA

Estudo de Caso da Implantao do Controle de Qualidade da Fabricao e Soldagem de Estruturas Metlicas em Ao Carbono.

Trabalho de Concluso de Curso apresentado Escola Tcnica Philadelpo Gouva Netto como requisito da graduao de Tcnico em Mecnica.

Aprovado em ___/___/___

Rubens Barreto Alvarenga Professor Orientador Tcnico

Giuseppe Ricardo Passarini Professor Orientador do TCC

Wellington Coelho Professor Orientador do TCC

SO JOS DO RIO PRETO

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2 SEMESTRE DE 2010 DEDICATRIA

Dedicamos este trabalho aos nossos familiares e a todos que colaboraram de maneira efetiva para a execuo deste projeto.

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AGRADECIMENTO

Agradecemos a DEUS em primeiro lugar por tudo que aconteceu em nossas vidas, pela formao, criao do projeto e aos orientadores tcnicos: Giuseppe Ricardo Passarini e Wellington Coelho na construtividade e desenvolvimento do projeto. Ao professor orientador do TCC Professor Rubens Barreto Alvarenga pela orientao e ajuda na elaborao deste trabalho.

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RESUMO

O trabalho em questo trata do controle de qualidade na fabricao e soldagem de estruturas metlicas de ao carbono via processo de soldagem MIG/MAG. explicado de forma simples o processo de soldagem MIG/MAG e seus principais defeitos/descontinuidades, bem como, de forma detalhada suas as causas e solues.

Uma tabela apresentada das porcentagens de defeitos/descontinuidades encontradas antes e depois da implementao do controle de qualidade. Ao final conclumos a importncia desta ferramenta de gesto para a elaborao do plano de ao para diminuir ou eliminar estes defeitos.

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SUMRIO

Resumo......................................................................................................................... 06 Introduo..................................................................................................................... 07 Justificativa................................................................................................................... 07 Objetivo........................................................................................................................ 08 Histrico....................................................................................................................... 08

Fundamentao terica................................................................................................. 09 Desenvolvimento.......................................................................................................... 25 Ao carbono................................................................................................................. Aos Liga..................................................................................................................... Processo de soldagem MIG/MAG............................................................................... 25 26 27

Controle de qualidade na fabricao de estruturas metlicas....................................... 32 Defeitos mais comuns encontrados na fabricao de estruturas metlicas de ao carbono atravs da soldagem MIG/MAG.................................................................... Concluso..................................................................................................................... Bibliografias................................................................................................................. 34 45 45

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INTRODUO

JUSTIFICATIVA

Como primeira justificativa tem-se a exigncia de apresentao de um trabalho de concluso de curso (TCC) para a obteno do ttulo de Tcnico em Mecnica pela Escola Tcnica Estadual Philadelpho G. Netto de So Jos do Rio Preto SP. Em seguida existe a necessidade de integrao das diversas disciplinas e conceitos aprendidos durante o referido curso, dentre elas: Tecnologia de Projetos, Tecnologia de Automao, Tecnologia de Fabricao, Tecnologia de Elementos de Mquinas, Tecnologia Mecnica, Eletroeletrnica, Representao Digital de Componentes de Mecnica, Representao Grfica e Componentes de Mecnica, Aplicativos Informatizados em Mecnica, Linguagem, Trabalho e Tecnologia, Tecnologia Industrial, Tecnologia de CNC, tica, Cidadania e Gesto Ambiental.

O projeto justifica-se tambm pela busca de aumento de produtividade, garantia da qualidade e da competitividade pelas diversas organizaes presentes no parque industrial de So Jos do Rio Preto SP. Na busca por manter ou mesmo superar sua posio no mercado consumidor, as empresas devem estar cientes da necessidade de implantao de sistemas padronizados e contnuos para sua gesto, buscando a garantia da qualidade de seus produtos e da produtividade de seus processos produtivos. O Controle de qualidade na fabricao e soldagem de estruturas metlicas de ao carbono vem como uma ferramenta para atingir estas metas.

O projeto justifica-se principalmente pela busca contnua na melhoria educacional, conceito que todo ser humano deve ter, a fim de propiciar a alavancagem da vida social, econmica, cultural e poltica. Neste sentido, o projeto em tela, o corolrio de uma jornada de 14 anos estudando, desde a 1 srie do Ensino Fundamental passando pelo Ensino Mdio e finalizando com o Ensino Tcnico, uma luta com a participao efetiva da famlia e amigos.

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OBJETIVO

O TCC no curso Tcnico em Mecnica tem como propsito colocarmos em prtica todo o aprendizado adquirido durante o curso na rea mecnico-industrial.

O objetivo deste projeto demonstrar que o controle de qualidade na fabricao e soldagem de estruturas metlicas em ao carbono uma ferramenta fundamental de Gesto de Processos para planejar, controlar, acompanhar e avaliar a produo de equipamento a fim de entregar para o cliente final um equipamento que respeite todas as normas e requisitos de qualidade nacionais e internacionais.

Isto posto, analisaremos o controle de qualidade na fabricao e soldagem de estruturas metlicas em ao carbono atravs do processo de soldagem MIG/MAG utilizando a ferramenta de controle de qualidade de Ensaio Visual e Dimensional de Solda com nfase na qualidade versus quantidade de solda aprovadas e reprovadas.

HISTRICO

O trabalho direcionou-se para a fabricao e soldagem de estruturas metlicas em ao carbono via processo de soldagem MIG/MAG, uma vez que os alunos, em sua maioria, tm experincia na rea metalrgica de fabricao e construo de estruturas metlicas e tem como maior preocupao o controle de qualidade e o atendimento s normas e requisitos de fabricao.

Existe a necessidade de entregar para o cliente final um produto/equipamento que tenha qualidade e que esteja em conformidade com as Normas e Requisitos de fabricao reconhecidos nacionalmente e internacionalmente a fim de garantir a segurana e confiabilidade do produto.

Tanto as normas nacionais, por exemplo, PETROBRAS e ABNT, como as internacionais, AWS, ASME e DIN, exigem para cada produto, no caso de Estrutura Metlica, uma srie de caractersticas e requisitos de soldagem para sua aprovao.

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Uma vez que as normas consideram a soldagem como um processo especial e que devem ser levados em considerao todos os parmetros e suas caractersticas, h a necessidade de um controle rgido e sistemtico destes parmetros.

FUNDAMENTAO TERICA

A soldagem considerada, para o Controle de Qualidade em Soldagem na fabricao de estruturas metlicas de ao carbono, como uma fase especial, envolvendo profissionais qualificados, ou seja, suas soldas foram submetidas a testes, de acordo com a norma de cada equipamento, a fim de comprovar o atendimento a requisitos pr-estabelecidos.

Para um Controle de Qualidade com eficincia e eficcia todas as fases do processo de produo so inspecionadas/controladas, via o CQ (Controle de Qualidade), desde: Recebimento do Metal Base, Montagem, Soldagem, Acabamento, Embalagem e Transporte.

Neste sentido, fundamental para alcanar a eficincia e eficcia na qualidade do equipamento soldado um Controle de Qualidade desde o recebimento da matria prima (Metal de Base) ao transporte do equipamento.

A soldagem um processo j em desenvolvimento desde a antiguidade. Segundo Fernando Laureti Thomaz da Silva (Coleo Tecnologia SENAI, 1997, pg. 13) estudos levam a crer que a origem dos metais tenha coincidido com a do fogo, tido como descoberto por volta do ano 8000 a.C.

Nestes termos a soldagem entendida, segundo Fernando Laureti Thomaz da Silva (Coleo Tecnologia SENAI, 1997, pg. 13) como a tcnica de unir duas ou mais partes, assegurando entre elas a continuidade e as caractersticas mecnicas e qumicas do material.

A srie de Normas NBR ISO 9000 para Sistemas de Qualidade considera a soldagem como processo especial que, dependendo da complexidade da construo soldada, requer mtodos de controle que podem abranger as atividades de projeto, de seleo de materiais, de fabricao e de inspeo a fim de garantir que a qualidade especificada seja alcanada.

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No que concerne a atividade de inspeo de soldagem importante que esta atividade seja desenvolvida por profissional devidamente qualificada e certificado, cuja sistemtica encontra-se na Norma Brasileira ABNT NBR-14.842. ela que estabelece critrios e a sistemtica para a qualificao e certificao de inspetores de soldagem, e descreve as atribuies e responsabilidades para os nveis de qualificao estabelecidos.

Vrios so os fatores que deves ser levados em considerao para atender as normas e requisitos de fabricao de Estruturas Metlicas em Ao Carbono atravs do processo de soldagem MIG/MAG. Tais fatores contribuem de maneira significativa para a qualidade do produto, como: normas do projeto, metalurgia dos aos carbonos, soldabilidade, velocidade de aquecimento, velocidade de resfriamento, diluio, contrao, dilatao, repartio trmica, profissionais, local de soldagem, posio, inspeo, segurana, qualificao dos profissionais, instrumentos de medio, controle de deformaes, ensaios no destrutivos, consumveis, simbologia de soldagem e fatores externos.

neste amaranhado de fatores que contribuem de maneira significativa na qualidade da soldagem que se encontra o Controle de Qualidade. ele quem, atravs das Normas e Requisitos do produto, ir controlar a eficincia e eficcia no que tange ao atendimento das normas, ou seja, assegurar que o produto no tenha descontinuidades e defeitos no permitidos pela norma.

Segundo a Apostila de Inspetor de Soldagem do Instituto Santista de Qualidade Industrial (pg. 36), descontinuidade a interrupo das estruturas tpicas de uma pea, no que se refere homogeneidade de caractersticas fsicas, mecnicas e metalrgicas. No necessariamente um defeito. A descontinuidade s deve ser considerada defeito, quando, por sua natureza, dimenses ou efeito acumulado, tornar a pea inaceitvel, por no satisfazer os requisitos mnimos da norma tcnica aplicvel.

As descontinuidades que podem ser encontradas no processo de soldagem MIG/MAG e so definidas na Norma PETROBRAS N- 1738 e esto elencadas na Apostila de Inspetor de Soldagem do Instituto Santista de Qualidade Industrial:

1.

Abertura de arco - Imperfeio local na superfcie do metal de base resultante da

abertura do arco eltrico.

16

2.

ngulo excessivo de reforo ngulo excessivo entre o plano da superfcie do metal

de base e o plano tangente ao reforo de solda traado a partir da margem da solda.

Ilustrao 1 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

3.

Cavidade alongada Vazio no arredondado com a maior dimenso paralela ao eixo (a) na solda situada ao longo do centro do cordo (Figura A) (b) na raiz da solda (Figura B)

da solda, podendo estar localizado:

Ilustrao 2 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

4.

Concavidade Reentrncia na raiz da solda, podendo ser: (a) central situada ao longo do centro do cordo (Figura A) (b) lateral - situada nas laterais do cordo (Figura B)

Ilustrao 3 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

17

5.

Concavidade excessiva Solda em ngulo com a face excessivamente cncava.

Ilustrao 4 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

6.

Convexidade excessiva - Solda em ngulo com a face excessivamente convexa.

Ilustrao 5 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

7.

Deformao angular Distoro angular da junta soldada em relao a configurao

de projeto exceto para junta soldada de topo.

Ilustrao 6 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

18

8.

Deposio insuficiente insuficincia de metal na face da solda.

Ilustrao 7 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

9.

Desalinhamento Junta soldada de topo, cujas superfcies das peas, embora

paralelas, apresentam-se desalinhadas, excedendo configurao de projeto.

Ilustrao 8 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

10.

Embicamento Deformao angular da junta soldada de topo.

Ilustrao 9 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

11.

Falta de Fuso Fuso incompleta entre a zona fundida e o metal de base, ou entre

passes da zona fundida, podendo estar localizada: (a) na zona de ligao (Figura A) (b) entre os passes (Figura B) (c) na raiz da solda (Figura C e D)

19

Ilustrao 30 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

12.

Falta de Penetrao Insuficincia de metal na raiz da solda.

Ilustrao 41 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

13.

Incluso de escria Material slido no metlico retido no metal de solda ou entre o

metal de solda e o metal de base podendo ser: (a) alinhada (Figura A e B) (b) isolada (Figura C) (c) agrupada (Figura D)

Ilustrao 52 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

20

14.

Incluso metlica Metal estranho retido na zona fundida Micro-trinca Trinca com dimenses microscpicas Mordedura Depresso sob a forma de entalhe, no metal de base acompanhando a

15.

16.

margem da solda.

Ilustrao 63 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

17.

Mordedura na raiz Mordedura localizada ma margem da raiz da solda.

Ilustrao 74 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

21

18.

Penetrao excessiva Metal da zona fundida em excesso na raiz da solda.

Ilustrao 85 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

19.

Perfurao Furo na solda ou penetrao excessiva localizada resultante de perfurao

do banho de fuso durante a soldagem.

Ilustrao 96 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

20.

Poro Vazio arredondado, isolado e interno solda. Poro superficial Poro que emerge superfcie da solda. Porosidade Conjunto de poros distribudos de maneira uniforme, entretanto no

21.

22.

alinhado.

Ilustrao 107 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

22

23.

Porosidade Agrupada Conjunto de poros agrupados.

Ilustrao 118 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

24.

Porosidade alinhada Conjunto de poros dispostos em linha, segundo uma direo

paralela ao eixo longitudinal da solda.

Ilustrao 129 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

25.

Porosidade vermiforme Conjunto de poros alongados ou em forma de espinha de

peixe situados na zona fundida.

Ilustrao 20 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

26.

Rachadura ver termo preferencial: trinca.

23

27.

Rechupe de cratera Falta de metal resultante da contrao da zona fundida,

localizada na cratera do cordo de solda (Figura A 21).

Ilustrao 213 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

28.

Rechupe interdendrtico Vazio alongado situado entre dendritas da zona fundida.

29.

Reforo Excessivo Excesso de metal da zona fundida, localizado na face da solda.

Ilustrao 22 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

30.

Respingos Glbulos de metal de adio transferidos durante a soldagem e aderidos

superfcie do metal de base ou zona fundida j solidificada. Sobreposio Excesso de metal da zona fundida sobreposta ao metal de base na

31.

margem da solda, sem estar fundido ao metal de base.

Ilustrao 23 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

24

32.

Solda em ngulo assimtrico Solda em ngulo, cujas pernas so significativamente

desiguais em desacordo com a configurao de projeto.

Ilustrao 24 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

33.

Trinca Tipo de descontinuidade planar caracterizada por uma ponta aguda e uma alta

razo comprimento e largura. Trinca de Cratera Trinca localizada na cratera do cordo de solda, podendo ser:

34.

(a) longitudinal (Figura A) (b) transversal (Figura B) (c) em estrela (Figura C)

Ilustrao 25 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

35.

Trinca em estrela Trinca irradiante de tamanho inferior largura de um passe da

solda considerada.

25

36.

Trinca interlamelar Trinca em forma de degraus, situados em planos paralelos

direo de laminao, localizada no metal de base prxima a zona fundida.

Ilustrao 26 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

37.

Trinca irradiante Conjunto de trincas que partem de um mesmo ponto, podendo estar

localizada: (a) na zona fundida (Figura A) (b) na zona afetada termicamente (Figura B) (c) no metal de base (Figura C)

Ilustrao 27 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

38.

Trinca longitudinal Trinca com direo aproximadamente paralela ao eixo

longitudinal do cordo de solda, podendo esta localizada: (a) na zona fundida (Figura A) (b) na zona de ligao (Figura B) (c) na zona afetada termicamente (Figura C)

26

(d) no metal de base (Figura D)

Ilustrao 28 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

39.

Trinca na margem Trinca que se inicia na margem da solda, localizada geralmente

na zona afetada termicamente.

Ilustrao 29 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

40.

Trinca na raiz Trinca que se inicia na raiz da solda, podendo estar localizada:

(a) na zona fundida (Figura A) (b) na zona afetada termicamente (Figura B)

27

Ilustrao 30 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

41.

Trinca ramificada Conjunto de trincas que partem de uma trinca, podendo estar

localizada: (a) na zona fundida (Figura A) (b) na zona afetada termicamente (Figura B) (c) no metal de base (Figura C)

Ilustrao 314 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

42.

Trinca sob cordo Trinca localizada na zona afetada termicamente no se estendendo

superfcie da pea (Figura A) .

28

Ilustrao 32 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

43.

Trinca transversal Trinca com direo aproximadamente perpendicular ao eixo

longitudinal do cordo de solda, podendo estar localizada: (a) na zona fundida (Figura A) (b) na zona afetada termicamente (Figura B) (c) no metal de base (Figura C)

Ilustrao 33 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

Vrias so as ferramentas lanadas pelo Controle de Qualidade no que tange a Fabricao de Estruturas Metlicas em Ao Carbono, via processo de soldagem MIG/MAG com o objetivo de atender as normas e os requisitos do produto, dentre elas podemos citar: Ensaio Visual e Dimensional de Soldas, Ensaio Macrogrfico, Ensaio de Dureza, Ensaio de Dobramento,

29

Ensaio de Trao, Ensaio de Fratura, Ensaio de Impacto, Ensaio de Lquido Penetrante, Ensaio de Partculas Magnticas, Ensaio de Ultrassom e por fim Ensaio de Radiografia.

Para o Ensaio Visual e Dimensional de Soldas em juntas soldadas usado a Norma PR059/2004, que tem como critrios de aceitao:

1.

Junta de topo, considerar inaceitvel: Trinca, Falta de fuso, Falta de Penetrao,

Concavidade com profundidade maior que 2mm, Deposio Insuficiente, Poro Isolado, Porosidade Agrupada, Mordedura na face ou raiz com profundidade maior que 1mm, Sobreposio, Abertura de Arco, Respingo, Desalinha mento superior a 2mm, Embicamento ou pr-deformao superior a 5, Perfurao, Altura do reforo da face e da penetrao da raiz acima do especificado na tabela a seguir:

Tabela de especificao da altura do reforo da face e da penetrao da raiz Espessura nominal do metal de base Altura mxima e 6,4mm 6,4mm < e 12,7mm 12,7mm < e 25,4mm e > 25,4mm 1,6mm 2,4mm 4,0mm 4,8mm

2.

Juntas de ngulo considerar inaceitvel: Diferena entre pernas maior que 3,2mm,

Dimenses de pernas abaixo do valor mnimo indicado na tabela abaixo:

Tabela de especificao de diferena de pernas Espessura nominal da alma e 9,5mm 9,5mm < e 12,7mm 12,7mm < e < 15,9mm e > 15,9mm Valor mnimo da perna 9,5mm 12,5mm 16,0mm 22,0mm

30

DESENVOLVIMENTO

1.

Ao Carbono

A soldagem normalmente realizada com a aplicao localizada de calor e/ou deformao plstica na junta a ser soldada. Como resultado, temos alteraes significativas nas propriedades do metal base. Essas alteraes dependem das reaes ocorridas durante o aquecimento/resfriamento da poa de fuso. Isto posto, de grande importncia para os profissionais que atuaro na construo e fabricao do projeto o conhecimento dos materiais de base utilizados para a construo/fabricao.

O ao uma liga ferro-carbono que contm geralmente entre 0,008% at 2,11% de carbono, alm de outros elementos que resultam dos processos de fabricao. obtido a partir do ferro gusa lquido que produzido nos altos fornos das usinas siderrgicas no setor da aciaria.

Na aciaria temos o processo de descarbonetao, ou seja, remoo de parte do carbono existente no gusa. Outros elementos so reduzidos a quantidades mnimas: Enxofre (S), fsforo (P), Silcio (Si) e o Mangans (Mn). Tais elementos tm influncia direta nas propriedades mecnicas do ao e devem ser controlados: Mangans Em aos com pouco carbono torna o ao mais dctil e malevel. Em aos com muito carbono endurece e aumenta a resistncia aos choques; Silcio Contribui para o aumento da dureza e tenacidade. Evita porosidade. Fsforo Em teores elevados torna o ao frgil e quebradio. Enxofre Torna o ao granuloso e spero. Enfraquece a resistncia. Segundo a Apostila de Tecnologia Aplicada I Caminho Betoneira SENAI, pg. 85, os aos carbonos so especificados dependendo do teor de carbono em trs classes: Aos com baixos teores de carbono: entre 0,008% a 0,3%; Aos com mdios teores de carbono: entre 0,3% a 0,7%; Aos com altos teores de carbono: entre 0,7% a 2,11%.

31

A lgica aplicada ao ao carbono a de que a quantidade de carbono influencia diretamente nas propriedades mecnicas dos aos quanto a dureza, tenacidade, resistncia a trao, maleabilidade, ou seja, quanto mais carbono o ao contiver, mais duro ele ser. A lgica vale tambm para o contrrio, ou seja, quanto menos carbono ele contiver, menos duro ele ser.

2.

Aos Liga

Conforme o teor de elementos de liga, ou seja, elementos adicionados de maneira intencional para conferir aos aos propriedades especiais, os aos podem ser subdivididos em: Ao de Baixa Liga ( soma dos teores de liga inferior a 5%); Aos de Mdia Liga (elementos de liga entre 5 e 10%); e Ao de Alta Liga (com mais de 10% de elementos de liga).

Os principais elementos de liga adicionados ao ao carbono so: Alumnio - Al; Mangans - Mn; Nquel - Ni; Cromo Cr; Molibdnio - Mo; Vandio V; Silcio Si; Cobre Cu; Cobalto Co; e Tungstnio W.

A adio de elementos de liga tem por objetivo obter ligas, ou metais de base, com diferentes finalidades e propriedades mecnicas, tais como: Alterar as propriedades mecnicas; Aumentar a usinabilidade; Aumentar a temperabilidade; Conferir dureza a quente; Aumentar a capacidade de corte; Conferir resistncia ao desgaste;

32

Conferir resistncia corroso; Conferir resistncia oxidao calor; Modificar as caractersticas eltricas e magnticas.Ttulo de elementos de liga e suas funes Influncia na Influncia nas Aplicaes estrutura propriedades Refina o gro. Aumento da Ao para Diminui a resistncia construo velocidade de trao. mecnica. transformao na Alta ductibilidade. Ao Inoxidvel. estrutura do ao Ao resistente a altas temperaturas. Estabiliza os carbonetos. Ajuda a criar microestrutura dura por meio de tmpera. Diminui a velocidade de resfriamento. Forma carbonetos. Acelera o crescimento de gros. Influencia estabilizao carboneto Auxilia desoxidao fluidez. na do na e Aumento da resistncia mecnica e temperabilidade da pea. Resistncia ao choque. Ao construo mecnica para

Elementos de liga Nquel

Produtos Peas para automveis. Utenslios domsticos. Caixas para tratamento trmico. Peas para automveis e peas para uso geral em engenharia mecnica

Mangans

Cromo

Molibdnio

Aumento da resistncia corroso e oxidao e altas temperaturas Aumento de resistncia trao

Aos para construo mecnica. Aos ferramenta. Aos Inoxidveis. Ao ferramenta. Ao cromo-nquel.

Produtos para a indstria qumica: talheres, vlvulas e peas para fornos. Ferramentas de corte

Silcio

Aumento da Aos com alto Peas fundidas. resistncia teor de carbono. oxidao em temperaturas elevadas. Tabela - Fonte: Tabela dos efeitos dos elementos de liga mais comuns Tecnologia Aplicada I 2005.

3.

Processo de soldagem MIG/MAG

3.1

Fundamentos

Segundo a Norma ASME Sc. IX a sigla do processo GMAW Gs Metal Arc Welding. Marques, Modenesi e Bracarense entendem que a soldagem GMAW onde a unio de peas metlicas estabelecida entre um eletrodo metlico nu, consumvel, e a pea de trabalho. Para a proteo da poa de fuso usado um gs ou uma mistura de gases que podem ser ativos ou inertes. No Brasil o processo popularmente e comercialmente conhecido como

33

MIG (Metal Inerte Gs) quando o gs para proteo usado inerte ou MAG (Metal Ativo Gs) quando o gs para proteo usado ativo.

3.2

Aplicao

O processo GMAW utilizado em diversas aplicaes uma vez que pode ser utilizado em todas as posies, ou seja: plana, horizontal, vertical e sobrecabea. So indicados para a soldagem de estruturas metlicas, tanques, reconstruo de peas desgastadas amantegamento, vigas e outras. Podem ser usados para a soldagem de materiais ferrosos e no ferrosos, como alumnio, magnsio, cobre ao carbono e inoxidvel. Como no utilizado fluxo, a possibilidade de incluso de escria mnima, mas pode ocorrer em funo do silcio do arame eletrodo. Tem uma taxa de deposio de aproximadamente de 15 kg/h.

3.3

Parmetros de Soldagem

Os parmetros de soldagem influenciam diretamente na qualidade do cordo de solda. So eles: intensidade de corrente (amperagem), tenso (voltagem), velocidade de soldagem, comprimento do arco (stick-out), gases de proteo, dimetro do arame eletrodo, posio de soldagem, polaridade, modo de transferncia. Intensidade de Corrente Tenso e comprimento do arco A tenso depende diretamente do comprimento do arco e do dimetro do eletrodo, do gs de proteo e do modo de transferncia. Com a constncia destas variveis o aumento da tenso provocar uma largura maior e altura menor do cordo de solda. Melhor molhagem e reduo da penetrao. Tenses elevadas provocam porosidade, respingos e mordeduras no cordo. Velocidade de Soldagem

A velocidade de soldagem est ligada a quantidade de energia liberada na soldagem. Assim, quanto maior a velocidade de soldagem menor a quantidade de calor desprendida no cordo de solda. Velocidades excessivas provocam menor penetrao e velocidades baixas provocam alteraes estruturais. Gases de Proteo

Os gases de proteo influem diretamente na soldagem de diversas maneiras: na proteo do cordo de solda da contaminao atmosfrica, no tipo de transferncia, profundidade e formato do cordo de solda.

34

Os gases mais utilizados no processo de soldagem GMAW so o Argnio, CO2, Hlio e misturas destes. So divididos em dois tipos: Gases Inertes (Argnio, Hlio e suas misturas) e Gases Ativos (CO2, Oxignio e Nitrognio). Cada tipo de gs e misturas tem objetivos diferentes e deve ser levadas em considerao pelo projeto.Tabela de comparao das caractersticas de soldagem com os gases hlio e argnio puro. Caracterstica Argnio Hlio Condutividade Trmica Tenso do Arco Calor gerado no arco Aplicaes Penetrao central Largura do cordo Transferncia metlica Estabilidade do arco Velocidade de soldagem Efeito de limpeza na soldagem de alumnio e suas ligas Custo/volume de gs Peso em relao ao ar Menor 38% Maior 14% do ar Baixa Menor Menor Chapas finas e Metais de baixa condutividade trmica Maior que nas laterais Mais estreito Todos os tipos Boa Menor Maior Elevada Maior Maior Chapas grossas e metais de alta condutividade trmica Menor Mais largo Globular ou curto circuito Instvel Maior Menor

Tabela - Fonte: Tabela de comparao das caractersticas de soldagem com os gases hlio e argnio puro. Emlio, 1992.

Segundo Wainer, Brandi e Mello, as misturas gasosas visam obter

caractersticas

intermedirias, j que a adio de hlio ao argnio melhora o contorno do cordo. Com a adio de gases ativos (CO2 e/ou oxignio) aos gases inertes visam melhorar a estabilidade do arco voltaico, porm neste caso o processo de soldagem e MAG.

O processo de soldagem considerado MAG, utilizado em soldagem de ao carbono e suas ligas, quando na mistura tiver mais que 3% de um gs ativo (CO2, Oxignio e Nitrognio). Quando na mistura tiver at 3% de um gs ativo o processo considerado MIG e utilizado em soldagem de alumnio e suas ligas. Dimetro do arame eletrodo

O dimetro do eletrodo est ligado diretamente com a intensidade de corrente, ou seja, quanto menor o dimetro do eletrodo menor ser a intensidade de corrente.

35

Sentido de Soldagem

O sentido de soldagem diz respeito ao ngulo e direo da tocha. Considerando um sentido de soldagem da direita para a esquerda (Empurrando) temos menor penetrao e maior largura do cordo de solda. J um sentido de soldagem esquerda para a direita, com o mesmo grau de inclinao da tocha, conforme abaixo, temos uma maior penetrao, menor largura e maior altura do cordo de solda.

Fonte: Apostila SENAI: Processo de Soldagem MIG/MAG, Julho de 2003.

Polaridade

Temos dois tipos de polaridade: direta e inversa. A polaridade direta o tipo de ligao para soldagem em corrente contnua, onde os eltrons deslocam-se do eletrodo para a pea. A pea considerada como plo positivo e o eletrodo como plo negativo. A polaridade inversa o tipo de ligao para soldagem com corrente contnua, onde os eltrons deslocam-se da pea para o eletrodo. A pea considerada como plo negativo e o eletrodo como plo positivo.

Fonte: Apostila SENAI: Processo de Soldagem MIG/MAG, Julho de 2003.

36

Modos de Transferncias

Para a soldagem do processo GMAW fundamental conhecer os modos de transferncia, ou seja, a forma como a gota se desprende do eletrodo para a poa de fuso. So eles:

Transferncia por curto circuito

Segundo Quites, este mdulo de transferncia ocorre quando a tenso e a corrente de soldagem so baixas. Em geral, usado na soldagem fora de posio ou na soldagem de chapas finas, quando estes baixos valores so necessrios. Uma gota de material se forma na ponta do eletrodo e vai aumentando de tamanho at tocar na poa de fuso. O arco se apaga momentaneamente e a gota rapidamente atrada para a poa de fuso.

Fonte: Apostila SENAI: Processo de Soldagem MIG/MAG, Julho de 2003.

Transferncia globular

Segundo Quites, este tipo de transferncia ocorre para valores mais altos de tenso. Neste caso as gotas de metal se transferem para a poa de fuso antes que ocorra o curto circuito. O dimetro mdio das gotas transferidas varia com a corrente e so geralmente maior que o dimetro do eletrodo.

Fonte: Apostila SENAI: Processo de Soldagem MIG/MAG, Julho de 2003.

37

Transferncia por spray

A transferncia por spray ocorre quando temo elevadas amperagens e tenses. A taxa de deposio cerca de 10 kg/h e utilizada somente nas posies plana e horizontal. As gotculas so extremamente pequenas.

Fonte: Apostila SENAI: Processo de Soldagem MIG/MAG, Julho de 2003.

Consumveis

Os consumveis para a soldagem pelo processo GMAW so especificados pela Norma AWS A5.18 e prescreve os requerimentos para a classificao de eletrodos slidos ou compostos e varetas na soldagem de ao carbono. So escolhidos de acordo com o metal base a ser soldado. Controle de qualidade na fabricao de estruturas metlicas Ensaio Visual e

4.

Dimensional de Solda

O ensaio visual e dimensional de solda um ensaio no destrutivo bsico. Qualquer ensaio de soldagem deve vir precedido de uma avaliao visual. utilizado para controlar, durante e aps a fabricao, os vrios aspectos que podero interferir na qualidade da solda desejada. Procedimentos para o Ensaio

Segundo a Coleo Tecnologia SENAI de Soldagem, o local para a realizao do ensaio deve estar limpo, bem iluminado e deve ser feita em trs etapas:

1

Verificao antes da soldagem

a verificao documental, ou seja, a qualificao dos procedimentos de soldagem, o certificado de qualificao do soldador, a validade das amostras de produo e os certificados de materiais envolvidos quanto materiais base quanto consumveis.

38

Aps a verificao documental feita a inspeo visual e dimensional das reas a serem soldadas. Nesta fase procura-se detectar descontinuidades que possam causar defeitos no cordo de solda. Uma ateno especial a limpeza feita nesta etapa. No deve haver impurezas como graxas, leos.

feita a verificao dos consumveis e certificados de qualificao. Por ltimo inspeo dimensional das juntas a serem soldadas e parmetros de soldagem de acordo com a IEIS Instruo e Execuo de Inspeo de Soldagem.

2.

Verificao durante a soldagem

Aps a inspeo das condies antes da soldagem feita a inspeo durante a soldagem. Esta etapa, assim como as outras, de fundamental importncia, pois nela que verificaremos se as condies pr-estabelecidas esto sendo cumpridas pelos profissionais envolvidos no processo de soldagem. Nesta etapa verificamos os parmetros de soldagem como: intensidade de corrente, tenso, polaridade, velocidade de soldagem, vazo do gs de proteo, controle de temperatura interpasse e limpeza.

3.

Verificao aps a soldagem

A verificao aps a soldagem feita mediante os critrios de aceitao do projeto/norma do produto. Nesta etapa so verificados as descontinuidades e defeitos existentes no cordo de solda em comparao com o critrio de aceitao da norma. Para o Ensaio Visual e Dimensional de Soldas em juntas soldadas usado a Norma PR-059/2004, que tem como critrios de aceitao:

1.

Junta de topo, considerar inaceitvel: Trinca, Falta de fuso, Falta de Penetrao,

Concavidade com profundidade maior que 2mm, Deposio Insuficiente, Poro Isolado, Porosidade Agrupada, Mordedura na face ou raiz com profundidade maior que 1mm, Sobreposio, Abertura de Arco, Respingo, Desalinhamento superior a 2mm, Embicamento ou pr-deformao superior a 5, Perfurao, Altura do reforo da face e da penetrao da raiz acima do especificado na tabela a seguir:

39

Tabela de especificao da altura do reforo da face e da penetrao da raiz Espessura nominal do metal de base Altura mxima e 6,4mm 6,4mm < e 12,7mm 12,7mm < e 25,4mm e > 25,4mm 1,6mm 2,4mm 4,0mm 4,8mm

2.

Juntas de ngulo considerar inaceitvel: Diferena entre pernas maior que 3,2mm,

Dimenses de pernas abaixo do valor mnimo indicado na tabela abaixo:

Tabela de especificao de diferena de pernas Espessura nominal da alma e 9,5mm 9,5mm < e 12,7mm 12,7mm < e < 15,9mm e > 15,9mm Valor mnimo da perna 9,5mm 12,5mm 16,0mm 22,0mm

5.

Defeitos mais comuns encontrados na fabricao de estruturas metlicas de ao

carbono atravs da soldagem MIG/MAG.

A definio de descontinuidade/defeito, segundo a Apostila de Inspetor de Soldagem do Instituto Santista de Qualidade Industrial (pg. 36), descontinuidade a interrupo das estruturas tpicas de uma pea, no que se refere homogeneidade de caractersticas fsicas, mecnicas e metalrgicas. No necessariamente um defeito. A descontinuidade s deve ser considerada defeito, quando, por sua natureza, dimenses ou efeito acumulado, tornar a pea inaceitvel, por no satisfazer os requisitos mnimos da norma tcnica aplicvel.

40

1.

Abertura de arco.

Ilustrao 34 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. Abertura de Arco de uma junta soldada. (www.google.com.br).

2.

Convexidade excessiva.

Ilustrao 35 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (www.google.com.br).

41

3.

Deposio insuficiente.

Ilustrao 36 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (www.google.com.br).

4.

Falta de Fuso.

Ilustrao 37 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (www.google.com.br).

42

5.

Falta de Penetrao.

Ilustrao 38 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (www.google.com.br).

6.

Mordedura.

Ilustrao 39 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (www.google.com.br).

43

7.

Penetrao excessiva.

Ilustrao 40 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (www.google.com.br).

8.

Porosidade.

Ilustrao 41 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (www.google.com.br).

44

9.

Reforo Excessivo.

Ilustrao 42 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (www.google.com.br).

10.

Respingos.

Ilustrao 43 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (www.google.com.br).

45

11.

Sobreposio.

Ilustrao 44 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (www.google.com.br).

12.

Solda em ngulo assimtrico.

Ilustrao 45 - Exemplos de descontinuidade em soldagem.

46

13.

Trinca de Cratera

Ilustrao 46 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (www.google.com.br).

14.

Trinca longitudinal.

Ilustrao 47 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (www.google.com.br).

47 Defeito Origem do defeito Tabela de porcentagens de defeitos Correo Porcentagens de defeitos anteriores 22% Porcentagem de Defeitos atuais 4%

Porosidade

leo, oxidao grosseira, carepa. Corrente de ar, bocal obstrudo ou pequeno. Vazo de gs excessiva. Falha na remoo da escria vtrea entre os passes de solda.

Limpeza do metal base Proteo do ambiente de solda. Adequar a vazo do gs Limpeza da escria do cordo de solda

Falta de penetrao

Junta de solda muito estreita. Corrente de soldagem muito baixa; Extenso do eletrodo muito grande.

Aumentar a junta. Aumentar a corrente. Diminuir a extenso do eletrodo Aumentar a corrente. Usar CC+.

12%

3%

Falta de fuso.

Tenso e/ou corrente de soldagem muito baixa. Polaridade errada;

13%

3%

Diminuir a velocidade. Velocidade de soldagem muito baixa. Soldagem sobre um cordo convexo. Oscilao da tocha muito larga ou muito estreita. Mordedura Velocidade de soldagem muito alta. Eliminar a convexidade do cordo anterior. Diminuir a oscilao da tocha.

Diminuir a velocidade.

18%

8%

48 Tenso de soldagem muito alta. Corrente de soldagem excessiva. Parada insuficiente s margens do cordo de solda. Trincas. Composio qumica incorreta do arame de solda. Cordo de solda muito pequeno. M qualidade do material de base sendo soldado Respingos excessivos Uso de CO2 Tenso do arco muito baixa. Indutncia Baixa. Convexidade Excessiva Tenso do arco ou corrente de soldagem muito baixa. Extenso do eletrodo excessiva. Indutncia Baixa. Polaridade errada. Furo da raiz Corrente de soldagem muito alta. Diminuir a tenso. Diminuir a corrente de soldagem. Para ma margem para preenchimento do cordo. Adequar a composio qumica do arame eletrodo. Aumentar a largura do cordo. Substituir o metal base. 7% 2%

Use misturas Ar-CO2 ou Ar-O2 no lugar de CO2. Aumentar a tenso do arco. Aumente a indutncia. Aumentar a tenso.

35%

15%

15%

6%

Diminuir a extenso do eletrodo. Aumente a indutncia. Polaridade CC+ Diminuir a corrente de solda. 5% 1%

49 Velocidade de soldagem muito baixa. Trinca longitudinal Composio qumica incorreta do arame de solda. Cordo de solda muito pequeno. M qualidade do material de base sendo soldado Solda em ngulo assimtrico Sobreposio Reforo Excessivo ngulo incorreto de soldagem. Mo de obra desqualificada. Corrente de soldagem alta. Velocidade de soldagem baixa. Tenso de soldagem baixa. Embicamento Montagem inadequada. Corrente de soldagem alta. Desalinhamento Montagem inadequada. Corrente de soldagem alta. Deposio Insuficiente Velocidade de soldagem alta. Mo de obra desqualificada. Aumentar a velocidade. Adequar a composio qumica do arame eletrodo. Aumentar a largura do cordo. Substituir o metal base. 6% 2%

Corrigir o ngulo de soldagem. Treinamento da mo de obra. Diminuir a corrente de soldagem. Aumentar a velocidade de soldagem. Aumentar a tenso de soldagem. Adequar a montagem. Diminuir a corrente de soldagem. Adequar a montagem. Diminuir a corrente de soldagem. Diminuir a velocidade. Treinamento da mo de obra.

36%

12%

18% 26%

8% 12%

16%

2%

16%

5%

22%

2%

50 CONCLUSO

Sendo a soldagem reconhecida, pelo fabricante de estruturas metlicas, como um processo especial, que deve ser levado em considerao desde a compra de produtos de qualidade a certificao e qualificao dos profissionais envolvidos na produo, faz-se necessrio um controle da qualidade na fabricao e soldagem de estruturas metlicas em ao carbono a fim de controlar os processos com o objetivo de entregar para o cliente final um equipamento que atenda as normas de projeto e produto.

Atravs do mapeamento das descontinuidades/defeitos nas soldagens foi elaborado um plano de ao com o objetivo de diminuir ou eliminar os defeitos/descontinuidades encontrados processos. O plano de ao da empresa consistia basicamente de alguns pontos: qualificao da mo de obra, conscientizao da qualidade do produto, controle e inspeo (inicial e final) das soldagens.

Desta forma conclumos que foi possvel demonstrar que o controle de qualidade uma ferramenta de gesto de processos uma vez que fez o mapeamento dos defeitos e descontinuidades existentes e indicou um Plano de Ao com o objetivo de diminuir ou, em alguns casos, eliminar os defeitos e descontinuidades encontradas nos processos de soldagem.

51

BIBLIOGRAFIAS

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