TRANSFERENCIA DE CALOR

PROCESSO DE SOLDAGEM A RESISTÊNCIA POR PONTOS

ENGENHARIA MECÂNICA 6º E 7º PERÍODO TURMA C

INTRODUÇÃO A SOLDAGEM A PONTO POR RESISTÊNCIA

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Soldagem a ponto por resistência é o principal processo de união de

chapas metálicas na maioria das indústrias, entre elas: a automotiva, e

indústria aeroespacial.

A soldagem a ponto por resistência, ou simplesmente soldagem por

resistência, é considerada um tipo de soldagem muito abrangente,

pois é possível a soldagem de materiais dissimilares e de espessuras

diferentes. Em uma empresa automobilística este processo de

soldagem em chapas com espessuras e características diferentes,

como revestimento, matéria prima, propriedades mecânicas, é muito

utilizado.

INTRODUÇÃO A SOLDAGEM A PONTO POR RESISTÊNCIA

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A solda a ponto por resistência é o processo de unir duas ou mais

peças metálicas numa pequena área localizada, pela aplicação de

calor e pressão, no qual o calor usado é resultante da resistência do

metal ao fluxo de uma corrente elétrica, num circuito do qual a própria

peça é parte integrada. O processo de soldagem a ponto por

resistência elétrica, RSW (Resistance Spot Welding).

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INTRODUÇÃO A SOLDAGEM A PONTO POR RESISTÊNCIA

INTRODUÇÃO A SOLDAGEM A PONTO POR RESISTÊNCIA

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Etapa 1 e 2, os eletrodos iniciam o processo de descida para que as chapas e

exercem a pressão entre as chapas a serem soldadas.

Etapa 3, os eletrodo são mantidos sobre pressão e a corrente de soldagem é

liberada, inicia-se então o processo de formação do ponto de solda.

Etapa 4, o ponto de solda já formado, a corrente de soldagem é desligada,

porém os eletrodos são mantidos sobre pressão para que o ponto de solda

solidifique sob pressão.

Etapa 5 e 6, após a solidificação do ponto de solda, a força de soldagem

aplicada pelos eletrodos é desligada até a abertura total dos eletrodos.

GERAÇÃO DE CALOR

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O Calor requerido para o processo de soldagem por resistência é

produzido pela resistência do material base à passagem da corrente

elétrica, denominado efeito Joule.

GERAÇÃO DE CALOR

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Parte do calor é utilizado para gerar a solda e parte é

perdida por condução, convecção e radiação para o

material de base e eletrodo. A abaixo mostra

esquematicamente que a máquina de solda apresenta

uma série de resistências desde o transformador de

soldagem até à interface entre as duas chapas de metal a

serem soldadas.

GERAÇÃO DE CALOR

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O calor gerado na superfície de contato das peças é maior do

que em qualquer outro ponto. Durante a primeira parte do

intervalo de tempo de soldagem, ele é responsável pela

geração de calor na região de solda. Na região de contato

eletrodo / chapa existem 7 resistências conectadas em série,

as quais são responsáveis pela distribuição da temperatura.

a – Resistência elétrica do material do eletrodo superior; b – Resistência de contato entre eletrodo superior e chapa superior; c - Resistência elétrica do material da chapa superior; d – Resistência de contato entre chapas superior e inferior (superfícies sobrepostas); e - Resistência elétrica do material da chapa inferior; f – Resistência de contato entre chapa inferior e eletrodo inferior; g - Resistência elétrica do material do eletrodo inferior.

PARÂMETROS DE SOLDAGEM A PONTO POR RESISTÊNCIA

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  Parâmetros de soldagem são aquelas condições que com um

determinado valor e uma adequada combinação entre eles é realizado um ponto de solda, efetivando a junção de uma junta. Os valores certos desses parâmetros são os responsáveis de uma boa ou má qualidade da solda.

Em soldagem a ponto por resistência existem três parâmetros principais: Corrente de soldagem;Força do eletrodo;Tempo de soldagem.

EFEITOS DOS PARÂMETROS DE SOLDAGEM NA GERAÇÃO DE CALOR

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  Para obter uma condição de calor desejada, a corrente de

soldagem, pressão aplicada na peça de trabalho e o tempo de soldagem são pré-selecionados para uma particular aplicação, dependendo das propriedades do material da peça de trabalho a ser soldada e a geometria da ponta do eletrodo.

As combinações desses parâmetros formam um ciclo de soldagem. Este ciclo de solda está dividido em 4 partes características

OUTROS FATORES QUE INFLUENCIAM NA GERAÇÃO DE CALOR

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  Mesmo que as variáveis da máquina são fixadas em uma

desejada condição há geralmente considerável variação em qualidade de solda de parte a parte. Isto é devido à variação na corrente de soldagem causado pela mudança em: condição de superfície da peça de trabalho, diâmetro da ponta do eletrodo e na impedância no circuito de solda e em outros fatores os quais são descritos a seguir:

Condições da superfície do material base;

Influência dos eletrodos;

Dissipação do calor;

Influência da composição do metal.

TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR CONDUÇÃO

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   É o processo de transferência de energia através de um meio

material, sem transporte de matéria. A energia térmica se propaga de partícula para partícula do meio. Ocorre principalmente nos materiais sólidos.

LEI DE FOURIER

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  A lei de Fourier foi desenvolvida a partir da observação dos

fenômenos da natureza em experimentos. Em um experimento onde o fluxo de calor resultante é medido após a variação das condições experimentais, pode ser exemplificada a transferência de calor através de uma barra de ferro com uma das extremidades aquecidas e com a área lateral isolada termicamente.

LEI DE FOURIER

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A proporcionalidade pode se convertida para igualdade através

de um coeficiente de proporcionalidade. Assim sendo, a Lei de

Fourier foi enunciada como “a quantidade de calor transferida

por condução, na unidade de tempo, em um material, é igual

ao produto das seguintes quantidades:”

FUNÇÃO ENTALPIA

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Para tratar problemas de condução de calor onde ocorrem

mudanças de estado (de sólido para líquido, por exemplo),

uma das alternativas é a utilização da equação para condução

de calor em regime transiente com geração de calor, formulada

em termos da função entalpia conforme a equação abaixo:

FUNÇÃO ENTALPIA

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  Onde, H é a função entalpia por unidade de volume e k é a

condutividade térmica, ambas funções da temperatura T. Para evitar problemas numéricos é considerado que a mudança de estado, de sólido para líquido, ocorre em um pequeno intervalo de temperaturas, de Ts até Tl, como mostra a Figura abaixo.