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SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL
DEPARTAMENTO REGIONAL DE GOIÁS
CURSO BÁSICO DE SERRALHEIRO 160 HORAS
Desenho, Metrologia e Teoria de Solda (Eletrodo Rev. e Mig/Mag).
ALUNO:_________________________________________
CRISTALINA – 2015
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Leitura e Interpretação de Desenho Técnico
O que é desenho técnico?
O desenho técnico é um tipo de representação gráfica utilizada por profissionais de uma mesma área,
como, por exemplo, na área ambiental, na civil, na mecânica, na eletricidade.
O desenho técnico deve transmitir com exatidão todas as características do objeto que representa. Para
conseguir isso, o desenhista deve seguir regras estabelecidas previamente, chamadas de normas técnicas. Assim
todos os elementos do desenho técnico obedecem às normas técnicas, ou seja, são normalizados. Cada área
ocupacional tem seu próprio desenho técnico, de acordo com as normas específicas. Observe alguns exemplos:
Padronização
Para transformar o desenho técnico em uma linguagem gráfica foi necessário padronizar seus
procedimentos de representação gráfica. Essa padronização é feita por meio de normas técnicas seguidas e
respeitadas internacionalmente.
No Brasil as normas técnicas são aprovadas e editadas pela Associação Brasileira de Normas técnicas –
ABNT, fundada em 1940. As normas técnicas que regulam o desenho são normas editadas pela ABNT,
registradas pelo INMETRO (Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial) como
normas brasileiras – NBR e estão de acordo com as normas internacionais ISO (International Organization for
Standardization).
A execução de desenho técnico é inteiramente normalizada ABNT. Os procedimentos para execução de
desenhos técnicos aparecem em normas gerais que abordam desde a denominação e classificação dos desenhos
até as formas de representação gráfica.
Por que padronizar?
Economia
Rapidez
Qualidade
Segurança
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NORMAR BÁSICAS PARA EXECUÇÃO DE DESENHOS TÉCNICOS
CÓDIGO TÍTULO
NBR 8196 Emprego de escalas em desenho técnico
NBR 8402 Execução de caracter para escrita em desenho técnico
NBR 8403 Aplicação de linhas em desenho – Tipos de Linha – Largura das linhas
NBR 10067 Princípios gerais de representação em desenho técnico
NBR 10068 Folha de desenho – Leiaute e dimensões
NBR 10582 Apresentação de folhas em desenho técnico
IDENTIFICAÇÃO DE NORMA DA ABNT
Código da
Norma
Data de Referência: para
normas com mesmo código,
mais recente é que será válida Título
Tipo da Norma
Padronização
Procedimento
Terminologia
Origem Normas
e/ou trabalhos
que deram
origem à norma
Palavra-chave
Para localização
de normas por
assunto
Número de
Páginas
Corpo da
Norma
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Folhas de desenho – Layout e dimensões (NBR 10068)
Formatos Padronizados
Designação Dimensões
A0 841 X 1189
A1 594 X 841
A2 420 X 594
A3 295 X 420
A4 210 X 297
Largura das linhas e Margens
Formato
Margem Largura da linha (Conforme
NBR 8403) Esquerda Direita, Inferior e
Superior
A0 25 10 1,4
A1 25 10 1,0
A2 25 7 0,7
A3 25 7 0,5
A4 25 7 0,5
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Apresentação da folha para desenho – Legenda e lista de
itens (NBR10067, NBR 10582 e NBR 13272)
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Caligrafia técnica (NBR 8402)
Proporção e dimensão de símbolos gráficos
Característica Relação Dimensões (mm)
Altura de letra
Maiúscula h
(10/10) h 2,5 3,5 5 7 10 14 20
Altura das
letras
minúsculas c
(7/10) h - 2,5 3,5 5 7 10 14
Distância
mínima entre
caracteres a
(2/10) h 0,5 0,7 1 1,4 2 2,8 4
7
Distância
mínima entre
linhas de base
b
(14/10) h 3,5 5 7 10 14 20 28
Distância
mínima entre
palavras e
(6/10) h 1,5 2,1 3 4,2 6 8,4 12
Largura da
linha d
(1/10) h 0,25 0,35 0,5 0,7 1 1,4 2
Aplicação de linhas em desenho
Tipos e Larguras das linhas (NBR 8403)
Denominação Linha Aplicação Largura (mm)
Contínua larga
Arestas e contornos
visíveis
0,5 a 0,6
Contínua estreita
Chama de cota e
hachuras
0,15 a 0,2
Tracejada estreita
Arestas e contornos não
visíveis
0,3 a 0,4
Traço ponto
Linha de centro e
simetria
0,15 a 0,2
Escalas – Redução e Ampliação (NBR 8196)
Escala é a relação entre duas dimensões. A escala a ser escolhida para um desenho técnico depende da
complexidade de um objeto ou elemento a ser representado e da finalidade da representação. Independentemente
do caso, a escala selecionada deve ser suficiente para permitir uma interpretação fácil e clara da informação
representada. A escala e o tamanho do objeto em questão são parâmetros para a escolha do tamanho da folha de
desenho.
E= MD/MO
Onde: E – Escala; MD – Medida de desenho; Mo – Medida do objeto
Portanto:
E = 1 – Escala natural; E < 1 - Escala de Redução; E > 1 – Escala de redução
Identificação de escala
Redução Natural Ampliação
1:2 1:1 2:1
8
1:5 5:1
1:10 10:1
Exemplos:
Redução
Desenho em tamanho real Desenho em redução 1:2
Escala 1:1
Escala 1:2
Ampliação Desenho em tamanho real Desenho em ampliação 5:1
Escala 1:1
Escala 5:1
Desenhando Perspectiva Isométrica
O problema fundamental do desenho é representar um objeto tridimensional em um
plano. Então como fazer isso? Através da perspectiva. É importante saber que existem
diferentes tipos de perspectiva, porém iremos aprender e utilizar somente a perspectiva
isométrica.
O desenho de perspectiva isométrica é baseado em um sistema de três semi-retas que
tem o mesmo ponto de origem e forma entre si um ângulo de 120°. Essas semi-retas, assim
dispostas, recebem o nome de eixos isométricos. Cada uma das semi-retas é um eixo
isométrico.
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Supressão de Vistas em Peças
No desenho técnico, à direita, estão representadas as 3 vistas que você já conhece: vista
frontal, vista superior e vista lateral esquerda. Estas três vistas cotadas dão a idéia da peça.
Como a vista frontal e a vista lateral esquerda são iguais, é possível suprimir uma delas. A
vista frontal é sempre a vista principal da peça. Então, neste caso, a vista escolhida para
supressão é a vista lateral esquerda.
Nos dois exemplos analisados, a vista suprimida foi a lateral esquerda. Mas,
dependendo das características da peça, a vista superior também pode ser suprimida. Veja. O
desenho técnico abaixo representa um pino de seção retangular em três vistas.
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Observe a perspectiva do prisma com rebaixo e furo e, as três vistas ortográficas
correspondentes.
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Exercício: Dadas a figuras abaixo desenhar a perspectiva isométrica
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Projeção Ortogonal
Em desenho técnico, projeção é a representação gráfica de um modelo feito em um plano.
Supõe-se que uma superfície de um objeto seja colocada paralelamente a um plano posterior a ela,
imagine-se agora, que a figura seja iluminada por uma fonte luminosa colocada à distância infinita e
perpendicular ao plano; conseqüentemente, os raios que provem da fonte luminosa são paralelos entre si ao
mesmo tempo perpendiculares ao pano de projeção, eles produzirão no plano uma imagem com o mesmo
contorno e a mesma grandeza do objeto, chamada projeção ortogonal.
A partir da perspectiva é possível executar desenhos na projeção ortogonal dividindo o desenho por
planos de referência.
Para entender como é feita uma projeção é necessário conhecer os seguintes elementos:
O Observador (ou Centro de Projeção)
O Modelo (Ou objeto)
E o Plano de Projeção
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Para cada face de referência projetada no plano é dada um nome diferente que são:
Vista Frontal
Vista Superior
Vista Lateral Esquerda
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Na figura abaixo o objeto é representado por um dado, observem que a linha projetante é perpendicular
ao plano de projeção, essa projeções são chamadas vistas como vimos anteriormente.
Quando se tem uma projeção ortogonal de um objeto, o objeto não é mais necessário e assim é possível
rebater os planos de projeção.
Com o rebatimento os planos de projeção que estavam ligados perpendicularmente
entre si, aparecem em um único plano de projeção. Pode-se ver o rebatimento dos planos de
projeção, imaginando-se os planos de projeção ligados por dobradiças conforme a seguir.
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Agora imagine que o plano da vista frontal fica fixo que os outros dois planos giram
para baixo e para a direita, conforme a seguir.
Na prática as vistas do objeto aparecem sem os planos de projeção. As linhas
projetantes auxiliares indicam a relação entre as vistas do desenho técnico.
Observação: as linhas auxiliares não aparecem no desenho técnico do objeto, são
apenas linhas imaginárias que auxiliam o estudo na teoria da projeção ortogonal.
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Neste outro exemplo dispondo as vistas alinhadas entre si, tem-se as projeções da peça
formadas pela vista frontal, vista superior e vista lateral esquerda.
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Exercício: Dadas a figuras abaixo desenhar as projeções ortogonais.
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Planta Baixa A planta baixa é a representação gráfica onde são indicadas as dimensões horizontais.
Consideramos para efeito de desenho uma vista ortográfica seccional do tipo corte, que se
encontra entre 1,2 a 1,6m de altura do piso, e o sentido de observação é sempre em direção ao
piso, em outras palavras sempre à vista superior.
Qualquer construção projetada em um único piso terá a necessidade obvia de uma
única planta baixa, que será denominada simplesmente “planta baixa”. Em construções
projetadas em vários pavimentos, será necessária uma planta baixa para cada pavimento
distinto. Vários pavimentos iguais terão como representação uma única planta baixa, que neste
caso será chamada de “planta baixa do pavimento tipo”.
Quanto aos demais pavimentos, o título de planta recebe o nome do respectivo piso.
Exemplo: Planta baixa do 1º pavimento; planta baixa do sub-solo; planta baixa do pavimento
cobertura. Observação utiliza-se as denominações “pisos” ou “pavimentos” e não andar.
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METROLOGIA DIMENSIONAL
É ciência que estuda as medições. Trata da quantificação de grandezas físicas. Antes
de quantificarmos a grandeza, temos que conhecer os métodos, os erros, as unidades de
medida, os padrões utilizados na dinâmica do sistema de medição, partindo então para
dimensionar determinada coisa ou objeto.
MEDIÇÃO
É a sequência de ações para se determinar a quantificação, isto é, dimensionar o
valor, podendo ser através de ensaios, testes, analises comparações, etc. O resultado de uma
medição é em geral numérico podendo ser observado, lido e registrado.
MEDIDA
É leitura do resultado numérico propriamente dito ou a informação obtida através da
medição. É através da medida, que se qualifica um produto, ou qualquer das fases de um
processo.
INSTRUMENTO
É o dispositivo usado para se fazer a medição, o instrumento, é em geral apenas um
incremento, que com o auxilio de outros incrementos fornecem a medida. UM BREVE HISTÓRICO DAS MEDIDAS
As unidades de medição primitivas estavam baseadas em partes do corpo humano,
que eram referências universais, pois ficava fácil chegar-se a uma medida que podia ser
verificada por qualquer pessoa. Foi assim que surgiram medidas padrão como a polegada, o
palmo, o pé, a jarda, a braça e o passo.
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UNIDADES DE MEDIDA
Como as pessoas têm tamanhos diferentes, o cúbito variava de uma pessoa para
outra, ocasionando as maiores confusões nos resultados nas medidas.
Para serem úteis, era necessário que os padrões fossem iguais para todos.
Diante desse problema, os egípcios resolveram criar um padrão único: em lugar do próprio
corpo, eles passaram a usar em suas medições, barras de pedra com o mesmo
comprimento. Foi assim que surgiu o cúbito-padrão. Com o tempo, as barras passaram a ser
construídas de madeira, para facilitar o transporte. Como a madeira logo se gastava, foram
gravados comprimentos equivalentes a um cúbito-padrão nas paredes dos principais templos.
Desse modo, cada um podia conferir periodicamente sua barra ou mesmo fazer outras,
quando necessário. Nos séculos XV e XVI, os padrões mais usados na Inglaterra para medir
comprimentos eram a polegada, o pé, a jarda e a milha.
Na França, no século XVII, ocorreu um avanço importante na questão de medidas.
A Toesa, que era então utilizada como unidade de medida linear, foi padronizada em uma
barra de ferro com dois pinos nas extremidades e, em seguida, chumbada na parede externa do
Grand Chatelet, nas proximidades de Paris. Dessa forma, assim como o cúbito-padrão, cada
interessado poderia conferir seus próprios instrumentos. Uma toesa é equivalente a seis pés,
aproximadamente, 182,9 cm. Entretanto, esse padrão também foi se desgastando com o
tempo e teve que ser refeito. Surgiu, então, um movimento no sentido de estabelecer
uma unidade natural, isto é, que pudesse ser encontrada na natureza e, assim, ser
facilmente copiada, constituindo um padrão de medida. Havia também outra exigência para
essa unidade: ela deveria ter seus submúltiplos estabelecidos segundo o sistema decimal. O
sistema decimal já havia sido inventado na Índia, quatro séculos antes de Cristo. Finalmente,
um sistema com essas características foi apresentado por Talleyrand, na França, num
projeto que se transformou em lei naquele país, sendo aprovada em 8 de maio de 1790.
Estabelecia-se, então, que a nova unidade deveria ser igual à décima milionésima parte de um
quarto do meridiano terrestre
Essa nova unidade passou a ser chamada metro (o termo grego metron significa medir). Os
astrônomos franceses Delambre e Mechain foram incumbidos de medir o meridiano.
Utilizando a toesa como unidade, mediram a distância entre Dunkerque (França) e Montjuich
(Espanha). Feitos os cálculos, chegou-se a uma distância que foi materializada numa barra de
platina de secção retangular de 4,05 x 25 mm. O comprimento dessa barra era equivalente ao
comprimento da unidade padrão metro, que assim foi definido:
Metro é a décima milionésima parte de um quarto do meridiano terrestre. Foi esse
metro transformado em barra de platina que passou a ser denominado metro dos arquivos.
Com o desenvolvimento da ciência, verificou-se que uma medição mais precisa do
meridiano fatalmente daria um metro um pouco diferente. Assim, a primeira definição foi
substituída por uma segunda: Metro é a distância entre os dois extremos da barra de platina
depositada nos Arquivos da França e apoiada nos pontos de mínima flexão na temperatura
de zero grau Celsius. Escolheu-se a temperatura de zero grau Celsius por ser, na época, a
mais facilmente obtida com o gelo fundente.
No século XIX, vários países já haviam adotado o sistema métrico. No Brasil, o
sistema métrico foi implantado pela Lei Imperial nº 1157, de 26 de junho de 1862.
Estabeleceu-se, então, um prazo de dez anos para que padrões antigos fossem inteiramente
substituídos.
Com exigências tecnológicas maiores, decorrentes do avanço científico, notou- se que
o metro dos arquivos apresentava certos inconvenientes. Por exemplo, o paralelismo das
faces não era assim tão perfeito. O material, relativamente mole, poderia se desgastar, e a
barra também não era suficientemente rígida. Para aperfeiçoar o sistema, fez-se outro padrão,
que recebeu:
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Seção transversal em X, para ter maior estabilidade;
Uma adição de 10% de irídio, para tornar seu material mais durável;
Dois traços em seu plano neutro, de forma a tornar a medida mais perfeita.
Assim, em 1889, surgiu a terceira definição: Metro é a distância entre os eixos de dois
traços principais marcados na superfície neutra do padrão internacional depositado no B.I.P.M.
(Bureau Internacional dês Poids et Mésures), na temperatura de zero grau Celsius e sob uma
pressão atmosférica de 760 mmHg e apoiado sobre seus pontos de mínima flexão.
Atualmente, a temperatura de referência para calibração é de 20ºC. É nessa
temperatura que o metro, utilizado em laboratório de metrologia, tem o mesmo comprimento
do padrão que se encontra na França, na temperatura de zero grau Celsius.
Ocorreram, ainda, outras modificações. Hoje, o padrão do metro em vigor no Brasil é
recomendado pelo INMETRO, baseado na velocidade da luz, de acordo com decisão da 17ª
Conferência Geral dos Pesos e Medidas de 1983. O INMETRO (Instituto Nacional de Metrologia,
Normalização e Qualidade Industrial), em sua resolução 3/84, assim definiu o metro:
Metro é o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vácuo, durante o
intervalo de tempo de do segundo.
É importante observar que todas essas definições somente estabeleceram com maior
exatidão o valor da mesma unidade: o metro.
Medidas Inglesas
A Inglaterra e todos os territórios dominados há séculos por ela utilizavam um sistema
de medidas próprio, facilitando as transações comerciais ou outras atividades de sua
sociedade.
Acontece que o sistema inglês difere totalmente do sistema métrico que passou a ser
o mais usado em todo o mundo. Em 1959, a jarda foi definida em função do metro,
valendo 0, 91440 m. As divisões da jarda (3 pés; cada pé com 12 polegadas) passaram, então,
a ter seus valores expressos no sistema métrico:
1 yd (uma jarda) = 0,91440 m 1 ft
(um pé) = 304,8 mm
1 inch (uma polegada) = 25,4 mm
Padrões do Metro no Brasil
Em 1826, foram feitas 32 barras-padrão na França. Em 1889, determinou-se que a
barra nº 6 seria o metro dos Arquivos e a de nº 26 foi destinada ao Brasil.
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Este metro-padrão encontra-se no IPT (Instituto de Pesquisas Tecnológicas). Múltiplos
e submúltiplos do metro. A tabela abaixo é baseada no Sistema Internacional de
Medidas (SI).
Múltiplos e Submúltiplos do Metro
Nome Símbolo Fator pelo qual a unidade é multiplicada
Exametro Em 10 18 = 1 000 000 000 000 000 000 m
Peptametro Pm 10 15 = 1 000 000 000 000 000 m
Terametro Tm 10 12 = 1 000 000 000 000 m
Gigametro Gm 10 9 = 1 000 000 000 m
Megametro M
m
10 6 = 1 000 000 m
Quilômetro km 10 3 = 1 000 m
Hectômetro hm 10 2 = 100 m
Decâmetro dam 10 1 = 10 m
Metro m 1 =1m
Decímetro Dm 10 -1 = 0,1 m
Centímetro cm 10 -2 = 0,01 m
Milímetro mm 10 -3 = 0,001 m
Micrometro M
m
10 -6 = 0,000 001 m
Nanômetro nm 10 -9 = 0,000 000 001 m
Picometro pm 10 -12 = 0,000 000 000 001 m
Fentometro fm 10 -15 = 0,000 000 000 000 001 m
Attometro am 10 -18 = 0,000 000 000 000 000 001 m
Polegada, Fração Decimal
A polegada divide-se em frações ordinárias de denominadores iguais a: 2, 4, 8,16, 32,
64, 128... Temos, então, as seguintes divisões da polegada:
1/2" (meia polegada)
1/4" (um quarto de polegada) 1/8"
(um oitavo de polegada)
1/16" (um dezesseis avos de polegada) 1/32"
(um trinta e dois avos de polegada)
1/64" (um sessenta e quatro avos de polegada)
1/128” (um cento e vinte e oito avos de polegada)
Os numeradores das frações devem ser números ímpares;
Quando o numerador for par, deve-se proceder à simplificação da fração;
Conversões
Sempre que uma medida estiver em uma unidade diferente da dos
equipamentos utilizados, deve-se convertê-la (ou seja, mudar a unidade de medida).
Para converter polegada fracionária em milímetro metro, deve-se multiplicar o valor
em polegada fracionária por 25,4.
Exemplos:
a) 2" = 2 x 25,4 = 50,8 mm b)
3/8 = 3 x 25,4 = 9,525
8
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A conversão de milímetro em polegada fracionária é feita dividindo-se o valor em
milímetro por 25,4 e multiplicando-o por 128. O resultado deve ser escrito como numerador
de uma fração cujo denominador é 128. Caso o numerador não dê um número inteiro,
deve-se arredondá-lo para o número inteiro mais próximo.
Exemplos:
Regra Prática:
Para converter milímetro em polegada ordinária, basta multiplicar o valor em
milímetro por 5,04, mantendo-se 128 como denominador arredondar, se necessário.
INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO
Régua Graduada A régua graduada, o metro articulado e a trena são os mais simples entre os
instrumentos de medida linear. A régua apresenta-se, normalmente, em forma de lâmina de
aço-carbono ou de aço inoxidável. Nessa lâmina estão gravadas as medidas em centímetro
(cm) e milímetro (mm), conforme o sistema métrico, ou em polegada e suas frações,
conforme o sistema inglês.
Utiliza-se a régua graduada nas medições com, erro admissível. Superior à menor
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graduação. “Normalmente, essa graduação equivale a 0,5 mm”. As réguas graduadas
apresentam-se nas dimensões de 150, 200, 250, 300, 500, 600, 1000,
1500, 2000 e 3000 mm. As mais usadas na oficina são as de 150 mm (6") e 300 mm
(12").
Tipos e Usos
Régua de Encosto Interno: Destinada a medições que apresentem faces internas de
referência.
Régua sem Encosto: Nesse caso, devemos subtrair do resultado o valor do ponto de
referência.
Régua com Encosto: Destinada à medição de comprimento a partir de uma face
externa, a qual é utilizada como encosto.
As réguas acima descritas são utilizadas para medição de deslocamentos em máquinas-
ferramenta, controle de dimensões lineares, traçagem etc.
Características de uma Boa Régua Graduada
De modo geral, uma escala de qualidade deve apresentar bom acabamento, bordas
retas e bem definidas, e faces polidas.
As réguas de manuseio constante devem ser de aço inoxidável ou de metais tratados
termicamente. É necessário que os traços da escala sejam gravados, bem definidos,
uniformes, eqüidistantes e finos.
A retitude e o erro máximo admissível das divisões obedecem a normas
internacionais.
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Conservação
• Evitar que a régua caia ou a escala fique em contato com as ferramentas comuns
de trabalho.
• Evitar riscos ou entalhes que possam prejudicar a leitura da graduação.
• Não flexionar a régua: isso pode empená-la ou quebrá-la.
• Não utilizá-la para bater em outros objetos.
• Limpá-la após o uso, removendo a sujeira. Aplicar uma leve camada de óleo
fino, antes de guardar a régua graduada.
Metro Articulado
O metro articulado é um instrumento de medição linear, fabricado de madeira, alumínio
ou fibra. A leitura das escalas de um metro articulado é bastante simples: faz-se coincidir o
zero da escala, isto é, o topo do instrumento, com uma das extremidades do comprimento a
medir. O traço da escala que coincidir com a outra extremidade indicará a medida.
No comércio o metro articulado é encontrado nas versões de 1 m e 2 m.
Trena
Trata-se de um instrumento de medição constituído por uma fita de aço, fibra ou
tecido, graduada em uma ou em ambas as faces, no sistema métrico e/ ou no sistema
inglês, ao longo de seu comprimento, com traços transversais. Em geral, a fita está acoplada
a um estojo ou suporte dotado de um mecanismo que permite recolher a fita de modo
manual ou automático. Tal mecanismo, por sua vez, pode ou não ser dotado de trava. A fita
das trenas de bolso são de
aço fosfatizado ou esmaltado e apresentam largura de 12, 7
mm e comprimento entre 2 m e 5 m.
Quanto à geometria, as fitas das trenas podem ser planas
ou curvas. As de geometria plana permitem medir perímetros de
cilindros, por exemplo.
Não se recomenda medir perímetros com trenas de bolso
cujas fitas sejam curvas.
As trenas apresentam, na extremidade livre, uma pequenina
chapa metálica dobrada em ângulo de 90º. Essa chapa é chamada
encosto de referência ou gancho de zero absoluto.
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O que é um paquímetro? O paquímetro é um instrumento usado para medir com precisão as dimensões de
pequenos objetos. Trata-se de uma régua graduada, com encosto fixo, sobre a qual desliza um
cursor. O paquímetro possui dois bicos de medição, sendo um ligado à escala e o outro ao
cursor.
Para que serve um paquímetro?
Com um paquímetro podemos medir diversos objetos, tais como: parafusos, porcas, tubos,
entre outros. Para realizar tal medição basta aproximar o objeto do bico superior e deslizar o
cursor até que a peça fique justa.
Quem inventou o paquímetro e como são suas medida?
O paquímetro possui normalmente uma graduação em centímetros e outra em polegadas para
que possamos realizar as medições. O cursor móvel tem uma escala de medição que se
denomina nônio ou vernier. A escala é chamada de nônio ou vernier em homenagem aos seus
criadores: o português Pedro Nunes e o francês Pierre Vernier. O vernier (nônio) possui uma
escala com n divisões para X mm da escala fixa.
Paquímetro
O paquímetro é um instrumento usado para medir as dimensões lineares internas,
externas e de profundidade de uma peça. Consiste em uma régua graduada, com encosto
fixo, sobre a qual desliza um cursor.
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O cursor ajusta-se à régua e permite sua livre movimentação, com um mínimo de folga. Ele é
dotado de uma escala auxiliar, chamada nônio ou vernier. Essa escala permite a leitura de
frações da menor divisão da escala fixa.
O paquímetro é usado quando a quantidade de peças que se quer medir é pequena.
Os instrumentos mais utilizados apresentam uma resolução de:
0,05 mm, 0,02 mm.
As superfícies do paquímetro são planas e polidas, e o instrumento geralmente é feito
de aço inoxidável. Suas graduações são calibradas a 20ºC.
Tipos e usos
Paquímetro Universal: É utilizado em medições internas, externas, de profundidade e
de ressaltos. Trata-se do tipo mais usado.
Paquímetro Universal com Relógio: O relógio acoplado ao cursor facilita a leitura,
agilizando a medição interna externo de profundidade de ressalto.
Paquímetro de profundidade com Nônio ou Vernier
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Paquímetro digital de profundidade haste com gancho
Paquímetro universal digital
Princípio de Nônio
A escala do cursor é chamada de
Nônio ou vernier, em homenagem ao
português Pedro Nunes e ao francês Pierre
Vernier, considerados seus inventores.
29
Processo de Leitura de Medidas com o Paquímetro
Leitura no Sistema Métrico: Na escala fixa ou principal do paquímetro, a leitura
feita antes do zero do nônio corresponde à leitura em milímetro.
Em seguida, você deve contar os traços do nônio até o ponto em que um deles coincidir
com um traço da escala fixa.
Depois, você soma o número que leu na escala fixa ao número que leu no nônio. Para você
entender o processo de leitura no paquímetro, são apresentados, a seguir, dois exemplos
de leitura.
Escala em Milímetro com 20 divisões
Resolução = 1mm = 0,05
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1. Definição de Soldagem
Um grande número de diferentes processos utilizados na fabricação e
recuperação de peças, equipamentos e estruturas é abrangido pelo termo SOLDAGEM.
Classicamente, a soldagem é considerada como um método de união, porém, muitos
processos de soldagem ou variações destes são usados para a deposição de material
sobre uma superfície, visando a recuperação de peças desgastadas ou para a formação
de um revestimento com características especiais.
Algumas definições de soldagem são:
"Operação que visa obter a união de duas ou mais peças , assegurando, na junta
soldada, a continuidade de propriedades físicas, químicas e metalúrgicas".
"Operação que visa obter a coalescência localizada produzida pelo aquecimento até
uma temperatura adequada, com ou sem a aplicação de pressão e de metal de
adição." (Definição a adotada pela AWS - American Welding Society).
“Processo de união de materiais baseado no estabelecimento, na região de contato
entre os materiais sendo unidos, de forças de ligação química de natureza similar
às atuantes no interior dos próprios materiais.”
Embora a soldagem, na sua forma atual, seja um processo recente, com cerca de
100 anos, a brasagem e a soldagem por forjamento têm sido utilizadas deste épocas
remotas. Existe, por exemplo, no Museu do Louvre, um pingente de ouro com
indicações de ter sido soldado e que foi fabricado na Pérsia, por volta de 4000 AC. A
tabela 1.1 mostra um resumo do histórico da soldagem.
Tabela 1.1. resumo cronológico da história da soldagem
1801 Sir Humphey Davis descobre o fenômeno do arco elétrico
1836 Edmund Davy descobre o Acetileno
1885 N. Bernardos e S. Olsewski depositam patente do processo de soldagem por arco
elétrico
1889 N.G. Slavianoff e C. Coffin substituem o eletrodo de grafite por arame metálico
1901 Fouché e Picard desenvolvem o primeiro maçarico industrial para soldagem
oxiacetilênica
1903 Goldschmidt descobre a solda aluminotérmica
1907 O. Kjellberg deposita a patente do primeiro eletrodo revestido
1919 C. J. Halsag introduz a corrente alternada nos processos de soldagem
1926 H.M. Hobart e P.K. Denver utilizam gás inerte como proteção do arco elétrico
1930 Primeiras normas para eletrodo revestido nos EUA
1935 Desenvolvimento dos processos de soldagem TIG e Arco Submerso
1948 H.F. Kennedy desenvolve o processo de soldagem MIG
1950 França e Alemanha desenvolvem o processo de soldagem por feixe de elétrons
1953 Surgimento do processo MAG
1957 Desenvolvimento do processo de soldagem com arame tubular e proteção gasosa
1958 Desenvolvimento do processo de soldagem por eletro-escória , na Rússia
1960 Desenvolvimento de processo de soldagem a laser, nos EUA
1970 Aplicados os primeiros robôs nos processos de soldagem
31
INTRODUÇÃO
SOLDAGEM
Denomina-se soldagem ao processo de união entre duas partes metálicas, usando uma
fonte de calor, com ou sem aplicação de pressão. A solda é o resultado desse processo.
EVOLUÇÃO DOS PROCESSOS DE SOLDAGEM COM O TEMPO
32
SOLDAGEM COM ELETRODO REVESTIDO ( Shielded Metal Arc Welding
SMAW)
FUNDAMENTO DO PROCESSO
Soldagem com eletrodo revestido (SAMR) é a união de metais pelo aquecimento
oriundo de um arco elétrico entre um eletrodo revestido e o metal de base, na junta a ser
soldada.
O metal fundido do eletrodo é transferido através do arco até a poça de fusão do metal
de base formando assim o metal de solda depositado.
Uma escória , que é formada do revestimento do eletrodo e das impurezas do metal de
base, flutua para a superfície e cobre o deposito, protegendo esse deposito da
contaminação atmosférica e também controlando a taxa de resfriamento. O metal de
adição vem da alma metálica do eletrodo (arame) e do revestimento que em alguns
casos é constituído de pó de ferro e eletrodo de liga.
Esse processo de soldagem e o mais usado, devido a simplicidade dos equipamentos, á
resistência e qualidade das soldas, e do baixo custo. Ele tem grande flexibilidade e solda
a maioria dos metais numa faixa grande de espessura. Podendo ser feita em todos os
lugares e em condições extremas. Ele também e extensivamente utilizado em
fabricações industriais , edificações, navios , carros, caminhões e outros conjuntos
soldados.
33
EQUIPAMENTOS DE SOLDAGEM
Fonte de energia
O suprimento de energia pode ser CA - corrente alternada ou CC - corrente continua
com eletrodo negativo, polaridade direta e eletrodo positivo polaridade inversa,
dependendo das exigências do serviço.
Para polaridade direta a peça é ligada ao polo positivo e o eletrodo ao negativo. Sendo o
bombardeio de elétrons dar-se na peça, a qual será a parte mais quente. Permite melhor
estabilidade do arco e formato de cordão
Polaridade inversa o eletrodo positivo e a peça negativa. O bombardeio de elétrons dá-
se na alma do eletrodo, o qual será a parte mais quente. Permite maior taxa de
deposição.
34
Cabos do eletrodo e cabo-terra
Formado por vários fios de cobre enrolados juntos e protegidos por um revestimento
isolante e flexível, serve para conectar o alicate de eletrodo e o grampo a fonte de
energia.
Porta eletrodo
Permite ao soldador segurar e controlar o eletrodo.
Pinça para ligação à peça
É um dispositivo para conectar o cabo terra á peça a ser soldada.
FUNÇÕES DE CONSUMIVEIS – ELETRODOS
Alem de estabelecer o arco e fornecer o metal de adição para a solda ele tem outras
funções importantes no processo que podemos classificadas em elétricas , físicas e
metalúrgicas:
Funções Elétricas de isolamento e Ionização
Isolamento – O revestimento é um mau condutor de eletricidade, assim isola a alma do
eletrodo evitando aberturas de arco laterais. Orienta a abertura de arco para locais de
interesse.
Ionização – o revestimento contém silicatos de Na e K que ionizam a atmosfera do arco.
A atmosfera ionizada facilita passagem de corrente elétrica, dando origem a um arco
estável.
Funções físicas
Fornece gases para formação da atmosfera protetora das goticulas do metal contra a
ação do hidrogênio e oxigênio da atmosfera.
O revestimento funde e depois solidifica sobre o cordão de solda, Formando uma
escória de metal não metálico que protege o cordão de solda da oxidação pela atmosfera
normal, enquanto a solda está esfriando.
Proporciona o controle da taxa de resfriamento; contribuindo no acabamento do cordão.
Funções metalúrgicas
Pode contribuir com elementos de liga, de maneira a alterar as propriedades de solda.
35
CARACTERÍSTICAS DOS ELETRODOS REVESTIDOS
Os eletrodos revestidos são constituídos por uma alma metálica, cercada por um
revestimento composto de matérias orgânicas e/ou minerais, de dosagem bem definida.
Material da alma: depende do material a soldar, podendo szer da mesma natureza ou de
natureza diferente do metal base.
Para soldar: Usar alma de:
Aços doces e baixa liga Aço efervecente (C<0,10%)
Aços inoxidáveis Inox
Ferro fundido Níquel puro, liga Fe-Ni, Fo. Fo., Saço, Brnze, etc
Materiais do revestimento: entram na forma de pós, a exceção do aglomertante que é
geralmente Silicato de sódio ou Potássio.
Funções Compostos e Elementos presentes
Elementos de liga: Fe/Cr, Fe/Ni, Fe/Mn, etc.
Desoxidantes: Fe/Si, Fe/Mn, Fe/Cr, etc.
Estabilizadores de arco: TiO2, ilmenita, silicatos de Na e K, etc.
Formadores de escória e materiais
fundentes
Argila, talco, TiO2, CaCO3, SiO2, Fe/Mn, feldspato,
asbestos, FeO, etc.
Formadores de gás Celulose, CaCO3, dolomita, etc.
Revestimentos podem ser aplicados por imersão ou extrusão.
Os revestimentos servem como isolante térmico sobre o cordão de solda, refino do
metal de solda, isolante elétrico em soldagens de chanfros profundos, com pó de ferro
aumentam a taxa de deposição.
Eletrodos são classificados conforme as Normas Americanas AWS – Americam
Welding Society
A.5.1 – Aços ao carbono
A.5.5 – Aços Baixa Liga
A.5.15 – Ferros Fundidos
A.5.3 – Alumínio e suas ligas
A.5.6 – Cobre e suas Ligas
A.5.11 – Níquel e suas Ligas
A.5.4-69 – Aços Inoxidáveis
36
DEFEITOS EM CORDÕES DE SOLDA
Causadas pela presença de hidrogênio no cordão de solda causadas por:
má secagem dos eletrodos (revestimentos de eletrodos
úmidos)
proteção deficiente da poça de solda contra a umidade
atmosférica
juntas contaminadas com óleos, graxas
óxidos hidratados na superfície da junta (ferrugem)
Defeitos de forma
Reforço excessivo
Concavidade da raiz
Falta de fusão
Inclusões de escória
37
Falta de penetração
Mordedura
Porosidades
Trinca longitudinal
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CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES DO PROCESSO
O processo de soldagem por eletrodo revestido pode ser usado para soldar em todas as
posições;
É utilizado na soldagem da maioria dos aços e alguns dos metais não ferroso, bem como
para deposição superficial de metal de adição para obter determinadas propriedades e
dimensões.
Solda metal de base numa faixa de 2mm até 200mm, dependendo do aquecimento ou
requisitos de controle de distorção e da técnica utilizada.
O controle de energia de soldagem durante a operação é um fator relevante em alguns
materiais, tais como aços temperados e revenidos, aços inoxidáveis e aços de baixa liga
contendo molibdênio. Controle inadequado da energia de soldagem durante a operação
de soldagem, quando requerido, pode facilmente causar trincas ou, perdas das
propriedades primarias do metal base, como a perda de resistência a corrosão em aços
inoxidáveis. A taxa de deposição deste processo é pequena comparada com os outros
processos de alimentação contínua. A taxa de deposição varia de 1 a 5 Kg e depende do
eletrodo escolhido.
Este processo e considerado arcaico pois o sucesso do processo depende muito da
habilidade e da técnica do soldador, porque toda a manipulação de soldagem é
executada por ele.
Há quatro itens que o soldador deve estar habilitado a controlar:
1 – Comprimento do arco
2 – Angulo de trabalho e de deslocamento do eletrodo
3 – Velocidade de deslocamento do eletrodo
4 – amperagem da máquina
PRECAUÇÕES E ASPECTOS DE SEGURANÇA
- as peças a serem soldadas, devem estar isentas de óleo, graxas, ferrugem, tintas,
resíduos de LP, areia e fuligem numa faixa de 20 mm de cada lado das bordas.
- A soldagem não deve ser executada na presença de chuva e vento, devendo estar
sempre bem protegidas.
- O arco elétrico emite radiação visíveis e ultravioleta, alem de projeções e gases
nocivos. Por estes motivos, o soldador deve estar devidamente protegido, utilizando
equipamentos de segurança e em locais com ventilação adequada.
39
PROCESSO DE SOLDAGEM MIG/MAG
A soldagem a arco com eletrodos fusíveis sobre proteção gasosa, é conhecida pelas
denominações de:
MIG, quando a proteção gasosa utilizada for constituída de um gás inerte, ou seja um
gás normalmente monoatômico como Argônio ou Hélio, e que não tem nenhuma
atividade física com a poça de fusão
MAG, quando a proteção gasosa é feita com um gás dito ativo, ou seja, um gás que
interage com a poça de fusão, normalmente CO2 - dióxido de Carbono
GMAW, (abreviatura do inglês Gás Metal Arc Welding) que é a designação que
engloba os dois processos acima citados
Princípios básicos do processo MIG / MAG
Os dois processos diferem entre si unicamente pelo gás que utilizam, um vez que os
componentes utilizados são exatamente os mesmos. A simples mudança do gás por sua
vez, será responsável por uma série de alterações no comportamento das soldagens.
Estes gases, segundo sua natureza e composição, tem uma influência preponderante nas
características do arco, no tipo de transferência de metal do eletrodo à peça, na
velocidade de soldagem, nas perdas por projeções, na penetração e na forma externa da
solda. Além disto, o gás também tem influência nas perdas de elementos químicos, na
temperatura da poça de fusão, na sensibilidade a fissuração e porosidade, bem como na
facilidade da execução da soldagem em diversas posições. Os gases nobres (processo
MIG) são preferidos por razões metalúrgicas, enquanto o CO2 puro, é preferido por
razões econômicas.
40
Como seria lógico de concluir, muitas das vezes impossibilitados tecnicamente por um
lado e economicamente por outro, acabamos por utilizar mistura dos dois tipos de gás,
como por exemplo Argônio (inerte) com Oxigênio (ativo), Argônio com CO2 e outros
tipos.
Existe uma certa indefinição de quais seriam os limites percentuais dos gases, a partir
dos quais um mistura deixaria de ser inerte e passaria a ser ativa e vice-versa, porém é
uma discussão meramente teórica. Assumimos na prática o comportamento em
soldagem e o modo como ocorre a transferência metálica como determinantes da
percentagem correta onde ocorre a transição. Assim, misturas cujo maior componente
seja um gás ativo (exemplo: Argônio 98 % - Oxigênio 2 % utilizado para a soldagem de
aços inoxidáveis), conservam as características gerais de gás inerte e são consideradas
como gás inerte. Misturas cujo maior componente seja um gás ativo (CO2 75 % -
Argônio 25 % usado para a soldagem de aços ao Carbono em posição diferente da
posição plana), conservam as características gerais de gás ativo e são consideradas
como gás ativo.
O processo MAG é utilizado somente na soldagem de materiais ferrosos, enquanto o
processo MIG pode ser usado tanto na soldagem de materiais ferrosos quanto não
ferrosos como Alumínio, Cobre, Magnésio, Níquel e suas ligas.
Uma das características básicas deste processo, em relação aos outros processos de
soldagem manuais, é sua alta produtividade, que é motivada, além da continuidade do
arame, pelas altas densidades de corrente que o processo pode ser utilizado.
A tabela abaixo apresenta uma comparação entre os valores de densidade de corrente
dos processos MIG MAG e eletrodo revestido. Na tabela abaixo, os valores
comparativos de densidade de corrente:
Processo Densidade de Corrente
E. revestido 5 a 20 A/mm2
MIG MAG 100 a 250 A/mm2
De um modo geral, pode-se dizer que as principais vantagens da soldagem MIG MAG
são: alta taxa de deposição e alto fator de trabalho do soldador, grande versatilidade,
quanto ao tipo de material e espessuras aplicáveis, não existência de fluxos de soldagem
e, conseqüentemente, ausência de operações de remoção de escória e exigência de
menor habilidade do soldador, quando comparada à soldagem com eletrodos revestidos.
A principal limitação da soldagem MIG MAG é a sua maior sensibilidade à variação
dos parâmetros elétricos de operação do arco de soldagem, que influenciam diretamente
na qualidade do cordão de solda depositado. Além da necessidade de um ajuste rigoroso
de parâmetros para se obter um determinado conjunto de características para solda, a
determinação desses parâmetros para se obter uma solda adequada é dificultada pela
forte interdependência destes, e por sua influência no resultado final da solda produzida.
O maior custo do equipamento, a maior necessidade de manutenção deste, em
comparação com o equipamento para soldagem com eletrodos revestidos e menor
variedade de consumíveis são outras limitações deste processo.
41
A soldagem MIG MAG e a soldagem com arame tubular, tem sido as que apresentaram
um maior crescimento em termos de utilização, nos últimos anos em escala mundial.
Este crescimento ocorre principalmente devido à tendência à substituição, sempre que
possível da soldagem manual por processos semi-automáticos, mecanizados e
automáticos, para a obtenção de maior produtividade em soldagem. Estes processos tem
se mostrado os mais adequados dentre os processos de soldagem à arco, à soldagem
automática e com a utilização de robôs.
EQUIPAMENTOS revestimento, e a peça de trabalho. A proteção do arco e da região
de solda contra a contaminação da atmosfera, é feita por um gás, ou uma mistura de
gases.
O processo de soldagem MIG MAG é considerado um processo semi-automático, em
que a alimentação do arame-eletrodo é feita mecanicamente através de um alimentador
motorizado, ficando para o soldador a responsabilidade pela iniciação e interrupção do
arco, além da condução da tocha durante a execução da soldagem.
A alimentação do arco é garantida pela contínua alimentação do arame-eletrodo,
enquanto que o comprimento do arco é, em princípio, mantido aproximadamente
constante pelo próprio sistema, dentro de certos limites, independente dos movimentos
do soldador.
O calor gerado pelo arco é usado para fundir as peças a serem unidas e o arame-eletrodo
que é transferido para a junta como metal de adição.
O processo de soldagem MIG MAG pode ser utilizado em materiais em uma ampla
faixa de espessuras. No Brasil, o diâmetro dos arame-eletrodos utilizados varia entre 0,8
e 3,2 mm. No Japão, encontramos arames de menores diâmetros (0,5 mm) que irão
facilitar os trabalhos em posições de soldagem diferentes da posição plana.
A transferência contínua de metal pela coluna de arco faz com que a eficiência do calor
adicionado seja superior, neste caso, do que a soldagem pelo processo TIG. A
transferência é tão eficiente neste processo que até elementos muito ativos como o
Titânio conseguem ser recuperados no metal de solda com relativa eficiência, desde que
presentes no arame em forma de elementos de liga.
EQUIPAMENTOS PARA SOLDAGEM
42
Figura - Equipamento básico para a soldagem MIG MAG
O equipamento básico para soldagem MIG MAG consiste de uma fonte de energia, uma
tocha de soldagem com um jogo de bocais, um alimentador de arame, um sistema de
controle, um par de cabos elétricos, um jogo de válvulas redutoras para o gás de
proteção, canalizações para transporte do gás ( água se houver), uma fonte para o gás de
proteção e uma garra para fixação do cabo a peça. Estes equipamentos podem ser vistos
na figura acima e são descritos em seguida.
FONTES DE ENERGIA
O processo utiliza corrente do tipo contínua que pode ser fornecida por um conjunto
transformador-retificador ou por um conversor.
A forma da característica estática da fonte pode ser do tipo corrente constante ou tensão
constante, conforme o sistema de controle do equipamento.
Quando se utiliza uma fonte do tipo tensão constante, a velocidade de alimentação do
arame-eletrodo se mantém constante durante a soldagem. Este sistema é mais simples e
mais barato.
Com a fonte de energia do tipo corrente constante o comprimento do arco é controlado
pelo ajuste automático da velocidade de alimentação do arame. este tipo de sistema é
particularmente recomendado para arames de diâmetro superior a 1.2 mm.
Para certas aplicações particulares, pode-se sobrepor à corrente principal uma certa
corrente pulsada, proveniente de um segundo gerador ligado ao primeiro.
TOCHA , BICOS DE CONTATO E BOCAIS
A tocha de soldagem consiste basicamente de um bico de contato, que faz a energização
do arame-eletrodo, de um bocal que orienta o fluxo de gás protetor e de um gatilho de
acionamento do sistema. O bico de contato é um pequeno tubo à base de cobre,cujo
diâmetro interno é ligeiramente superior ao diâmetro do arame-eletrodo, e serve de
43
contato elétrico deslizante. O bocal é feito de Cobre ou material cerâmico e deve ter um
diâmetro compatível com a corrente de soldagem e o fluxo de gás a ser utilizado numa
dada aplicação. O gatilho de acionamento movimenta um contator que está ligado ao
primário do transformador da máquina de solda, energizando o circuito de soldagem,
além de acionar o alimentador de arame e uma válvula solenóide, que comanda o fluxo
de gás protetor para a tocha. As tochas para soldagem MIG MAG podem ser
refrigeradas a água ou pelo próprio gás de proteção, dependendo de sua capacidade, dos
valores de corrente utilizados e do fator de trabalho. Quanto ao formato, as tochas
podem ser retas ou curvas, sendo as mais utilizadas as do tipo "pescoço de cisne" que
são as que oferecem maior manejabilidade. Na figura pode ser observado o esquema de
uma tocha de soldagem MIG MAG.
Figura - Tocha para soldagem MIG - MAG
ALIMENTADOR DE ARAME
O alimentador de arame normalmente utilizado, é acionado por um motor de corrente
contínua e fornece arame a uma velocidade constante ajustável numa ampla faixa. Não
existe qualquer ligação entre o alimentador e a fonte de energia, entretanto ajustando-se
a velocidade de alimentação de arame, ajusta-se a corrente de soldagem fornecida pela
máquina, devido as características da fonte e do processo. O arame é passado entre um
conjunto de roletes chamados de roletes de alimentação que podem estar próximos ou
longe da tocha de soldagem e, dependendo da distância entre o carretel de arame e a
tocha de soldagem, um ou outro tipo de alimentador apresenta melhores resultados.
SISTEMA DE CONTROLE
O sistema de controle permite a verificação e o ajuste de alguns parâmetros de
soldagem, como por exemplo: velocidade de alimentação do arame, corrente e tensão de
soldagem, etc. Estes vários controles estão normalmente em um único painel.
Também neste processo, o sistema de controle é a parte que consideramos o "coração"
do equipamento de soldagem. Deve ser sempre manipulado com cuidado,
especialmente, quando transportado, devido ao grande número de componentes eletro-
eletrônicos que se encontram em seu interior.
CABOS ELÉTRICOS E GARRAS DE FIXAÇÃO
O processo necessitará, como no caso da soldagem com eletrodos revestidos, de cabos
para transporte da eletricidade.
44
As garras de fixação servem para prender o cabo de retorno da eletricidade. Deve ser
verificado se prendem a peça com boa fixação, e se a fixação do cabo de soldagem nelas
está feito de maneira adequada.
CANALIZAÇÕES E VÁLVULAS REDUTORAS
A tocha de soldagem manipulada pelo operador é conectada ao equipamento de
soldagem por uma série de cabos e canalizações. Para além do cabo de transporte da
eletricidade e da espiral que leva em seu interior o arame-eletrodo, existem também as
canalizações do gás de proteção (obrigatória), e nos casos de tochas refrigeradas à água,
as canalizações para a água.
Estas canalizações devem ser constituídas de mangueiras de resistência compatível com
as pressões de trabalho utilizadas, e, em suas extremidades, serem fixadas por
abraçadeiras.
FONTE DE GÁS
Os diversos gases de proteção, que serão vistos mais adiante, estão normalmente
contidos em garrafas de aço de alta resistência. A garrafa é colocada na instalação na
proximidade do posto de trabalho, e é equipada de um conjunto redutor-manômetro, que
baixa a pressão do gás a um valor conveniente para a alimentação da tocha de soldagem,
e que permite a regulagem da vazão expressa em litros por minuto.
No caso de várias instalações funcionarem na mesma oficina, a fonte de gás pode ser
substituída de um cilindro único, por uma central de vários cilindros conectados entre sí
num sistema único. Esta central deve ter um conjunto redutor único, e o gás é
distribuído por canalização à pressão desejada, a vazão é regulada por cada operador por
meio de um manômetro local e individual. No caso de consumos muito elevados pode-
se adquirir o gás em sua forma líquida, ficando este também em uma instalação
centralizada.
Estas duas últimas formas citadas, são investimentos inicialmente maiores, porém
proporcionam numerosas vantagens, das quais algumas são citadas à seguir:
eliminação de garrafas no interior das oficinas
ganho de espaço
melhor aproveitamento do conteúdo das garrafas
funcionamento contínuo sem risco de interrupção da alimentação de gás durante a
soldagem.
ganhos de tempo (trocas de garrafas)
aumento da segurança
CONSUMÍVEIS
45
Os principais consumíveis utilizados na soldagem MIG MAG, são o arame-eletrodo e
os gases de proteção.
Os arames para soldagem são constituídos de metais ou ligas metálicas que possuem
composição química, dureza, condições superficiais e dimensões bem controladas.
Arames de má qualidade em termos destas propriedades citadas, podem produzir falhas
de alimentação, instabilidade do arco e descontinuidades no cordão de solda. Arames de
aço Carbono geralmente recebem uma camada superficial; de cobre com o objetivo de
melhorar seu acabamento superficial e seu contato elétrico com o bico de Cobre. Os
arames de aço usados com proteção de CO2 contém maiores teores de Silício e
Manganês em sua composição, devido a sua ação desoxidante. A seleção do arame a ser
utilizado em uma dada operação, é feita em termos da composição química do metal de
base, do gás de proteção a ser usado e da composição química e propriedades mecânicas
desejadas para a solda. A tabela relaciona as especificações AWS de arames para
soldagem MIG MAG.
TABELA ESPECIFICAÇÕES AWS DE MATERIAIS DE ADIÇÃO PARA MIG
MAG
Especificação Materiais
AWS - A 5.10 Alumínio e suas ligas
AWS - A 5.7 Cobre e suas ligas
AWS - A 5.9 Aço inóx e aços com alto Cr
AWS - A 5.14 Níquel e suas ligas
AWS - A 5.16 Titânio e suas ligas
AWS - A 5.18 Aço Carbono e baixa liga
AWS - A 5.19 Magnésio e suas ligas
A interpretação da especificação para arames utilizados na soldagem de aços ao
Carbono é apresentada a figura a seguir.
Tabela - Análise química de arames conforme AWS
Classificaçã C Mn Si P S
46
o
ER 70S- 2 0,07 0.90 to 1.40 0,40 to 0,70 0,025 0,035
ER 70S- 3 0,06 to 0,15 0,90 to 1,40 0,45 to 0,70 0,025 0,035
ER 70S- 4 0,07 to 0,15 1,00 to 1,50 0,65 to 0,85 0,025 0,035
ER 70S- 5 0,007 to 0,19 0,90 t0 1,40 0,30 t0 0,60 0,025 0,035
ER 706S- 6 0,07 to 0,15 1,40 to 1,85 0,80 to 1,15 0,025 0,035
ER 70S - 7 0,07 to 0,15 1,50 to 2,00 0,50 to 0,80 0,025 0,35
GASES DE PROTEÇÃO
Os gases de proteção utilizados em soldagem MIG MAG podem ser inertes, ativos ou
misturas destes dois tipos. O tipo de gás influencia as características do arco e
transferência do metal, penetração largura e formato do cordão de solda, velocidade de
soldagem, tendência a aparecimento de defeitos e o custo final do cordão de solda.
Os principais gases e misturas utilizados na soldagem MIG MAG são apresentados na
tabela a seguir
TABELA - GASES E MISTURAS UTILIZADOS NA SOLDAGEM MIG MAG
Gás ou mistura Comportamento
químico Aplicações
Argônio (Ar) inerte quase todos metais (- aço)
Hélio (He) inerte Al, Mg, Cu e suas ligas
Ar + 20 a 50 % He inerte ídem He (melhor que 100% He)
Nitrogênio (N2) inerte Cobre e suas ligas
Ar + 20 a 30 % N2 inerte ídem N2 (melhor que 100% N2)
Ar + 1 a 2 % O2 ligeiram. oxidante aços inóx e alg. ligas Cu
Ar + 3 a 5 % O2 oxidante aços Carb. e alguns b. liga
CO2 oxidante aços Carb. e alguns b. liga
Ar + 20 a 50 % CO2 oxidante div. aços - transf. c. circ
Ar + CO2 + O2 oxidante diversos aços
Os gases inertes puros são utilizados principalmente na soldagem de metais não
ferrosos, principalmente os mais reativos como Titânio e Magnésio. Na soldagem de
metais ferrosos, a adição de pequenas quantidades de gases ativos melhora
sensivelmente a estabilidade do arco e a transferência de metal. Para aços Carbono e
baixa liga, o custo da soldagem pode ser reduzido com a utilização de CO2 como gás de
proteção. As misturas de gases inertes ou inertes com ativos, em diferentes proporções,
permitem a soldagem com melhor estabilidade de arco e transferência de metal em
certas aplicações. Nitrogênio e misturas com Nitrogênio, são utilizados na soldagem de
Cobre e suas ligas.
De um modo geral, com a utilização de Hélio e CO2 obtém-se maiores quedas de tensão
e maior quantidade de calor gerado no arco de soldagem para uma mesma corrente e
comprimento de arco, em relação ao Argônio, devido a maior condutividade térmica
destes gases. Em geral, misturas contendo He são utilizadas em peças de maior
espessura.
A figura mostra o perfil do cordão de solda característico para diversos gases e misturas.
Entretanto, deve-se lembrar que o perfil do cordão de solda também pode ser alterado
por alterações nos parâmetros de soldagem.
47
Figura - PERFIL DE CORDÕES DE SOLDA FEITOS COM DIFERENTES GASES
GENERALIDADES SOBRE ALGUNS GASES DE PROTEÇÃO
Argônio e Hélio
São utilizados freqüentemente para a soldagem de metais não ferrosos. Em ligas
ferrosas, quando puros, causam instabilidade e salpicos.
· Hélio apresenta maior condutividade térmica do que o Argônio, o que resulta em
maior área de penetração da soldagem. Para correntes iguais, o Hélio apresentará maior
potência de arco. Daí a preferência de seu uso em soldagens de materiais de elevada
espessura, especialmente aqueles de elevada condutividade térmica, tais como Alumínio
e Cobre. Para ligas ferrosas, em chapas finas ou em soldagens fora de posição, a
preferência é pelo Argônio. O Hélio é cerca de 10 vezes mais leve do que o Argônio,
isto resultará em maior consumo para garantir a mesma proteção à soldagem. A
transferência por spray é melhor obtida com Argônio do que com Hélio. O custo do
Hélio é muito maior do que o do Argônio na maioria dos países que não tem Hélio em
suas riquezas naturais
Adições de O2 e CO2 ao Argônio ou Hélio
· Adições de O2 e CO2 ao Argônio ou Hélio melhoram a transferência metálica,
estabilizam o arco e minimizam os salpicos nos aços. Em alguns casos pode causar
porosidade e perdas de elementos de liga como por exemplo: Cromo, Vanádio, Titânio,
Manganês e Silício devido ao seu poder oxidante. Para se evitar este problema, deve-se
utilizar arames com desoxidantes. Em soldagens de aços inoxidáveis com teor de
Carbono menor que 0,07%, pode ocorrer aumento do teor de Carbono do metal
depositado com a adição de CO2 no gás de proteção. Isto acarretará problemas futuros
de corrosão.
CO2 puro
· A utilização de CO2 puro como gás de proteção apresenta, inicialmente, uma
vantagem muito grande em comparação a utilização de gases inertes que é o custo do
gás. Por isto sua utilização na soldagem de aços Carbono tem aumentado muito
ultimamente. A utilização deste gás possibilita a transferência metálica ocorrer tanto em
modo globular ou curto circuito. A obtenção de transferência tipo spray com a utilização
deste gás é discutível, e de qualquer forma, instável e com muitos salpicos. Uma outra
característica deste gás é sua característica oxidante. Na elevada temperatura do arco, o
CO2 se decompõe em monóxido de Carbono (CO) e Oxigênio (O2). O O2 livre oxida o
ferro do metal de base dando FeO e este reage com o Carbono da poça de fusão
liberando monóxido de carbono (gás) que pode vir a provocar porosidades no cordão de
solda.Em temperaturas mais baixas, parte deste CO se decompõe em Carbono e
Oxigênio. De acordo com a quantidade original de Carbono na poça de fusão, o efeito
final poderá ser de aumentar ou diminuir o conteúdo definitivo de Carbono no cordão
solidificado. Para evitar isto, os arames recomendados para a soldagem sob proteção de
CO2, possuem em sua composição, quantidades altas de desoxidantes, principalmente
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Manganês e Silício, pois estes apresentam maior afinidade química pelo O2 do que o
Carbono. O silicato de Manganês assim formado se deposita sobre os cordões como
uma capa fina e descontínua de escória facilmente destacavel. O manganês cumpre
também a função de dessulfurante, formando MnS. O Silício e o Manganês
remanescentes são transferidos para o metal de solda sob a forma de elementos de liga.
Certas composições de arames conhecidos como "triplo-desoxidados" apresentam para
além do Manganês como desoxidante um outro elemento para esta função. Este
elemento pode ser: Alumínio, Titânio ou Zircônio.
VARIÁVEIS
A habilidade manual requerida para o soldador no processo MIG MAG é menor do que
a necessária para a soldagem com eletrodos revestidos, uma vez que a alimentação do
arame é mecanizada, dispensando com isto o movimento de mergulho da tocha em
direção a poça de fusão. No entanto, a otimização de parâmetros é mais difícil de ser
feita devido ao maior número de variáveis existentes neste processo.
A abertura do arco se dá por toque do eletrodo na peça. Como a alimentação é
mecanizada, o início da soldagem é feita aproximando-se a tocha à peça e acionando o
gatilho. Neste instante é iniciado o fluxo de gás protetor, a alimentação do arame e a
energização do circuito de soldagem. Depois da formação da poça de fusão, a tocha
deve ser deslocada ao longo da junta, com uma velocidade uniforme. Movimentos de
tecimento do cordão devem ser executados quando necessários.
Ao final da operação simplesmente se solta o gatilho da tocha que interromperá
automaticamente a corrente de soldagem, a alimentação do arame e o fluxo de gás,
extinguindo com isto, o arco de soldagem.
O processo de soldagem MIG MAG utiliza normalmente corrente contínua e polaridade
inversa (eletrodo positivo), que é o tipo de corrente que apresenta melhor penetração e
estabilidade de arco. Polaridade direta pode eventualmente ser utilizada para aumentar a
velocidade de deposição, quando não for necessária grande penetração (revestimentos),
porém causa grande instabilidade de arco. A corrente alternada não é normalmente
utilizada em MIG MAG.
ESTUDO DOS PARÂMETROS DE SOLDAGEM
As variáveis mais importantes, que afetam a penetração e a geometria do cordão são:
CORRENTE DE SOLDAGEM
Se forem mantidas constantes todas as demais variáveis de soldagem, um aumento na
corrente de soldagem (aumento na velocidade de alimentação do arame), irá causar
aumento na profundidade e largura de penetração, aumento na taxa de deposição e
aumento do cordão de solda.
TENSÃO DE SOLDAGEM
Nas mesmas condições citadas acima, um aumento na tensão proporcionará
alargamento e achatamento do cordão de solda, aumento da largura de fusão e aumento
do aporte térmico que resultará em um aumento do tamanho da zona termicamente
afetada. Uma tensão de soldagem muito alta poderá causar
porosidades, respingos e mordeduras. Já uma tensão muito baixa tenderia a estreitar o
cordão de solda e aumentar a altura do reforço do cordão.
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VELOCIDADE DE SOLDAGEM
Uma velocidade de soldagem baixa resultará em um cordão muito largo com muito
depósito de material. Já velocidades muito altas produzem cordões estreitos e com
pouca penetração. Quando a velocidade é excessivamente alta, a tendência é de que
cause mordeduras no cordão de solda.
EXTENSÃO LIVRE DO ELETRODO
Define-se como extensão livre do eletrodo ou stick-out a distância entre o último ponto
de contato elétrico do arame (normalmente o tubo de contato), e a ponta do eletrodo
ainda não fundida. Quando esta distância aumenta, aumenta também a resistência
elétrica do eletrodo, que terá assim mais tempo para aquecer-se por efeito Joule. Com
esta elevação da temperatura do eletrodo, será necessária uma menor corrente para
fundir o eletrodo para a mesma taxa de alimentação, ou vendo de outra forma, para a
mesma corrente de soldagem utilizada, se obterá uma maior taxa de deposição, porém
com menor penetração. As extensões normalmente utilizadas situam-se na faixa entre 6
e 13 mm. para a transferência por curto-circuito e entre 13 e 35 para os demais modos
de transferência.
Influência da distância entre o bico de contato e a peça
INCLINAÇÃO DA PISTOLA DE SOLDAGEM
A inclinação da pistola de soldagem durante a execução dos cordões, tem, a nível de
forma e penetração do cordão, um efeito mais marcante do que algumas variações em
parâmetros como velocidade e tensão de soldagem. Na soldagem à esquerda, aponta-se
o cordão para o metal de base frio, causando com isto cordões mais largos, achatados e
de menor penetração. Já quando se solda no sentido oposto (à direita), apontando-se
para a poça de fusão os cordões são mais estreitos, o reforço é mais convexo, o arco é
mais estável e a penetração é máxima.
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Sentido Positivo: Nesse sentido de soldagem, ocasiona uma penetração profunda e
cordão estreito.
Sentido Negativo: A configuração do cordão de solda nesse sentido o cordão é de baixa
penetração e largo.
Sentido Neutro: A configuração do cordão de solda nesse sentido é de média penetração
como também a largura do mesmo.
DIÂMETRO DO ELETRODO
Cada eletrodo de uma dada concepção e natureza, tem uma faixa de corrente utilizável
de trabalho. Esta faixa é naturalmente delineada por efeitos indesejáveis, tais como
ausência de molhabilidade em valores muito baixos de correntes, e salpicos e
porosidades no caso de valores muito elevados
Tanto a taxa de fusão de um eletrodo, como sua penetração, são entre outras coisas
função da densidade de corrente. Assim, em igualdade de corrente, um eletrodo mais
fino penetrará mais e depositará mais rapidamente do que um eletrodo de maior
diâmetro. Deve-se lembrar porém, que esta aparente vantagem acabará saindo mais caro
uma vez que, devido ao processo produtivo, em igualdade de pêso, o arame de menor
diâmetro é sempre mais caro.
CARACTERISTICAS
Na soldagem com eletrodos consumíveis, o metal fundido na ponta do arame tem que
ser transferido para a poça de fusão. O modo como esta transferência ocorre, é muito
importante na soldagem MIG MAG, pois afeta muitas características do processo, como
por exemplo: a quantidade de gases (principalmente Hidrogênio, Nitrogênio e
Oxigênio) absorvido pelo metal fundido, a estabilidade do arco, a aplicabilidade do
processo em determinadas posições de soldagem e o nível de respingos gerados. Os
principais fatores que influenciam no modo de transferência são:
Intensidade e tipo de corrente
Tensão do arco elétrico
Densidade da corrente
Natureza do arame-eletrodo
Extensão livre do eletrodo
Gás de proteção
Características da fonte de energia
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De uma forma simplificada, pode-se considerar que existem quatro modos distintos de
transferência. Estes modos são apresentados à seguir:
TRANSFERÊNCIA GLOBULAR
Em CC+ a transferência globular toma lugar com níveis baixos de corrente,
independente do tipo de gás de proteção. Com CO2 este tipo de transferência ocorre
com alta intensidade de corrente utilizável) Este tipo de transferência é caracterizado
pela formação de gotas maiores do que o diâmetro do eletrodo.
A transferência globular e axialmente dirigida, pode ser obtida em uma atmosfera
gasosa substancialmente inerte (teores de CO2 menores que 5%). O comprimento do
arco deve ser longo bastante para garantir o destacamento da gota antes que mesma
atinja a poça de fusão (curto-circuito). Entretanto, a solda resultante não é considerada
de boa qualidade por típicas faltas de fusão, insuficiente penetração e reforço excessivo.
Quando sob um gás ativo (CO2), a transferência em tensões elevadas é tipicamente
globular, não axial. Isto é devido o aparecimento de uma força contraria (jato catódico)
ao destacamento da gota. A gota cresce de uma forma desordenada, oscilando na ponta
do arame, levando consigo o arco elétrico. A gota é finalmente destacada, quer por
excesso de pêso (forças gravitacionais) ou por curto circuito com a peça (efeito Pinch).
TRANSFERÊNCIA POR SPRAY
Com uma proteção gasosa de pelo menos 80% de Argônio ou Hélio, a transferência do
metal de adição muda de globular para spray (ou aerosol) a partir de um determinado
nível de corrente conhecido como corrente de transição para um dado diâmetro de
eletrodo.
Na transferência spray pequenas gotas são arrancadas do arame-eletrodo e ejectadas em
direção ao metal de base. A redução do tamanho da gota é acompanhado de um
aumento na taxa de destacamento dos mesmos.
Sob proteção de CO2 não há transição de globular para spray. Com o aumento da
corrente, as gotas diminuem de tamanho, mas não são axialmente dirigidas. Com isto a
quantidade de salpicos será muito grande. Isto pode ser minimizado com a utilização de
um arco muito curto.
Em metais ferrosos, a transferência por spray é limitada a posição plana, devido a
grande quantidade de material transferido e a fluidez da poça de fusão. Também devido
a grande penetração, nestes mesmos materiais não é o tipo de transferência adequado
para chapas finas. Em metais não ferrosos, pode ser utilizada com maior liberdade.
TRANSFERÊNCIA POR CURTO-CIRCUITO
A soldagem por curto circuito é a característica mais importante de utilização das
misturas de gases ativas (CO2 puro ou misturas com teor deste gás superior a 25%).
Com esta proteção gasosa em baixos níveis de corrente e tensão, os glóbulos crescem
algumas vezes o diâmetro do eletrodo até que tocam na poça de fusão. Quando ocorre o
curto, a gota na extremidade saliente do arame se estrangula por capilaridade
ocasionando alta densidade de corrente que irá destacar, finalmente, a gota dando
origem a novo arco. O eletrodo curto circuita a poça de fusão numa taxa de 20 a 200
vezes por segundo.
Este tipo de transferência produz uma poça de fusão pequena e de rápido resfriamento,
sendo por isto adequada para chapas finas, soldagem fora de posição e passes de raiz.
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Por outro lado, como o calor transferido para a poça de fusão é menor, ocorrerão
menores problemas de distorções.
Nesta transferência alguns problemas de salpicos poderão ocorrer, porém podem ser
eficientemente controlados por modificações de indutância que são normalmente
colocadas em série com o circuito de soldagem, diminuindo assim a velocidade de
estabelecimento do pico de corrente de curto circuito.
TRANSFERÊNCIA CONTROLADA
Sob esta denominação estão agrupados outros modos de transferência que podem ser
obtidos pela introdução de perturbações controladas na corrente de soldagem e/ou na
alimentação do arame. Estas perturbações tem como objetivo obter uma transferência
controlada de metal de adição com as características desejáveis da transferência por
spray, mas a níveis de corrente média bem mais baixos, de forma a permitir sua
utilização na soldagem de chapas finas ou fora da posição plana.
A transferência controlada mais usada é a pulsada, que é um tipo de transferência mais
estável e uniforme obtido pela pulsação da corrente de soldagem em dois patamares, um
inferior a corrente de transição e outro superior a esta, de modo que durante o período
de tempo que a corrente é baixa, uma gota se forma e cresce na ponta do arame e é
transferida quando o valor da corrente é elevado. Para se obter este modo de
transferência deve-se utilizar fontes de energia especiais, capazes de fornecer corrente
pulsada, com parâmetros de pulso controláveis. Um problema acarretado pela adoção
deste tipo de transferência é a introdução de quatro novas variáveis no processo de
soldagem MIG MAG (tempo de pico, corrente de pico, tempo de pulso e corrente de
pulso). Isto dificultará um pouco mais a seleção e otimização dos parâmetros de
soldagem.
