Blog

CENTRO UNIVERSITÁRIO ANHAGUERA DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Mecânica SOLDAS TIPOS E APLICAÇOES Rafael F. Pulido – RA 3251573355 Fernando vanilto – RA 1094160807 Denis Marim – RA 2164257375 Roberto Lima – RA 3276572630 Raphael Mariano — RA xxxxxxxx Prof. Isabela Ferro São Paulo, Abril 2012 Sumário A soldagem 3 ar 17 to view nut*ge Processos de soldagem 4 Soldagem de pinos 5 Soldagem com eletrodo revestido 6 soldagem TIG 7 Soldagem MIG 8 Soldagem por resistência 9 Soldagem com Arame Tubular 10 Soldagem por arco submerso 1 1 Soldagem em alumínio 13 Soldagem plasma 14 Bibliografia 16

A soldagem é um processo que visa a união localizada de materiais, similares ou não, de forma permanente, baseada na navios e grandes estruturas, passando pela fabricação de máquinas e equipamentos, veículos e aviões e muitas outras. Cerca de 70% do PIB de um país está relacionado de alguma forma à soldagem. A solda deve propiciar forte aderência mecânica, e no caso de soldas em equipamentos elétricos ou eletrônicos deve permitir a mínima resistência elétrica.

O processo envolve muitos fenômenos metalúrgicos como, por exemplo, fusão, solidificação, transformações no estado ólido, deformações causadas pelo calor e tensões de contração, que podem causar mutos problemas práticos. Estes podem ser evitados ou resolvidos aplicando-se princípios metalúrgicos apropriados ao processo de soldagem. A Soldagem é sem sombra de dúvida o modo mais utilizado para unir duas partes metálicas, que é um processo de união, utilizando uma fonte de calor, com ou sem aplicação de pressão.

Características do Processo de Soldagem: * Produzir energia para unir dois metais EVItar o contato da reglão aquecida com o ar atmosférico * Remover contaminações das superfícies que estão sendo unidas Controlar as transformações de fase na junta soldada Os processos de soldagem podem ser classificados de acordo com o tipo de fonte de energia ou de acordo com a natureza da união. Industrialmente, os processos de soldagem mais empregados são os que utilizam a eletricidade como geração de energia para realizar a união.

A soldagem por resistência envolve as seguintes variantes de processo: soldagem a ponto, soldagem com costura, soldagem topo-a-topo e soldagem com ressalto. Já a soldagem com arco elétrico pode ser subdividida entre soldagem PAGF70F17 topo-a-topo e soldagem com ressalto. Já a soldagem com arco létrico pode ser subdividida entre soldagem com eletrodo consumível e soldagem com eletrodo não consumível. No prmeiro caso estão englobados os processos de soldagem com eletrodo revestido, processo de soldagem MIG/MAG, processo de soldagem com eletrodo tubular e processo de soldagem com arco submerso.

Os processos que utilizam eletrodo nao consumível são soldagem TIG e soldagem com plasma. Todos os processos citados podem ser utilizados para soldagem dos aços inoxidáveis. A escolha vai depender de diversos fatores que são abordados a seguir. A escolha do processo de soldagem envolve basicamente uatro fatores: * O projeto da junta (tipo, posição,… ) ‘k A espessura do material * A natureza do material a ser soldado * O custo de fabricação (produtividade, qualidade da junta, durabilidade do produto).

Soldagem de pinos Trata-se de um processo de soldagem a arco elétrico que une pinos ou peças semelhantes por aquecimento e fusão do metal base e parte da ponta do pino, seguido de imediata pressão, para melhor união e solidificação. A energia elétrica e a força mecânica são transmitidas através de um porta-pinos num dispositivo de elevação, e protegidos por uma cerâmica, que tem como função a roteção contra os respingos, contaminação atmosférica, e conter o metal líquido.

O arco elétrico é obtido através da operação de toque e retração de pino. Depois de um determinado tempo, onde o pino é submerso no banho de fusão. O anel de cerâmica concentra o arco voltaico, protege contra a atmosfera e limita o banho de fusão. Durante a soldagem, o an protege contra a atmosfera e limita o banho de fusão. Durante a soldagem, o anel de cerâmica e o pino são colocados manualmente no equipamento apropriado conhecido como pistola para Stud e o processo de solda é executado pelos comandos existentes.

O tempo de operação é da ordem dos milissegundos, é relativamente curto se comparado com os processos a arco convencionais, devido o ciclo de trabalho ser muito curto, temos uma ZTA ( Zona Termicamente Afetada ) muito estreita. A pistola de soldagem tem por finalidade segurar e movimentar o pino; contém um gatilho que libera a corrente de soldagem, a qual é transmitida para a ponta do pino, que é uma espécie de encaixe, estes encaixes podem ter dlferentes geometrias e espessuras, compatíveis com o pino a fixar.

A pistola também fornece pressão e alivio ao sistema, através de uma mola ontrolada por uma válvula solenóide. As unidades de controle são basicamente circuitos temporizadores para aplicação do tempo de soldagem e tempo de pressão, que são ligadas as fontes e à pistola de soldagem, os controladores podem ser integrados as fontes de energia ou separadas.

As fontes de energia empregadas no processo convencional são semelhantes às usadas para o processo eletrodo revestido, tanto geradores ou retificadores, com os pinos ligados ao pólo positivo, é recomendado utilizar fontes com potência acima de 400 Ampéres e tensões em vazio de no mínimo 70 Volts, aso haja a exigência de correntes mais elevadas, pode-se ligar as fontes em paralelo, ou utilizar-se de fontes desenvolvidas para goivagem a grafite, que normalmente são projetadas para correntes de até 1600 Amperes, outra vari 17 goivagem a grafite, que normalmente são projetadas para correntes de até 1600 Amperes, outra variante do processo, utiliza-se uma fonte com descarga capacitiva, com capacitores de alta capacldade. Aplicações da soldagem à pinos * Caldeiraria, Fornos e Chaminés, colocação de pinos em tubos de trocadores de calor e fixação de ancoragens para isolamento; Estruturas Metálicas e em Concreto Armado, fixação de buchas e ancoramento de concreto. * Construção Elétrica substitui uniões roscadas complicadas e pequenas peças de fixação; Construção Naval: Fixadores para mantas isolantes e fixadores de cabos; ‘k Indústria Automobilística, por exemplo, fixação das armações, revestimentos, parafusos e porcas.

Materiais Os pinos podem ser de aço SAE 1 030, em aço baixa liga com Cr Mo; pino de aço inox com alta liga; pinos de alumínio 99,5 em ligas de alumínio (proteção da poça de soldagem com gás argônio é necessáno). É possivel solda dissimilar, geralmente com pinos e aço inoxidável para ancoragem de refratário para válvulas siderúrgicas. Soldagem com eletrodo revestido Consiste em um arco elétrico que é formado com o contato do eletrodo (revestido) na peça a ser soldada. O eletrodo é consumido à medida que vai se formando o cordão de solda, cuja proteção contra contaminações do ar atmosférico é feita por atmosfera gasosa e escóna, proveniente da fusão do seu revestimento. Eletrodo: alma metálica + revestimento.

Funções do revestimento * Estabilizar o arco elétri fusão * Produzir escória que evita contaminação pelo ar atmosférico a poça de fusão e do cordão de solda: Adicionar elementos de liga na poça de fusão * Facilitar a soldagem fora de posição Facilitar a fabricação dos eletrodos revestidos Vantagens * Baixo custo do equipamento * Versatilidade * Soldagem em locais de dificil acesso * Disponibilidade de consumíveis no mercado Limitações Baixa produtividade devido à taxa de deposição * Necessidade de remoção de escória ‘k Dependente da habilidade do soldador * Produção de fumos e respingos * Qualidade do cordão inferior aos processos TIG, Plasma e MIG * Posição de soldagem restrita * Não automatizável soldagem TIG O processo de soldagem TIG (Tungsten Inert Gas) é definido como o processo de soldagem a arco elétrico estabelecido entre um eletrodo não consumível a base de tungstênio e a peça a ser soldada.

A poça de fusão é protegida por um fluxo de gás inerte. * Soldas de excelente qualidade * Acabamento do cordão de solda * Menor aquecmento da peça soldada * Baixa sensibilização à corrosão intergranular ‘k Ausência de respingos * Pode ser automatizado * Dificuldade de utilizaçã a de corrente de ar elétrico se estabelece entre a peça de trabalho e um eletrodo de tungstênio com aproximadamente 2% de tório. A poça de fusão e o eletrodo são protegidos contra os efeitos do ar atmosférico por um gás inerte, cujo fluxo é direcionado por um bocal que circunda o eletrodo. O arco elétrico é ignitado por um gerador de faísca (gerador de alta freqüência) entre o eletrodo e a peça.

O eletrodo representa apenas o terminal de um dos pólos e não é adicionado à poça de fusão (eletrodo não consumível). Consequentemente são utilizados eletrodos de material de alto ponto de fusão e de alta emissão termiônica (o ponto de fusão do tungstênio é de 3. 3700C). Para solda de aço, cobre, níquel, titânio, tc, é utilizada corrente contínua com polaridade direta (eletrodo conectado ao terminal negativo) aquecendo menos o eletrodo se comparado com a polaridade inversa. Alumínio e suas ligas são normalmente soldados com corrente alternada. A corrente alternada dá um arco que limpa a chapa no ciclo positivo, permitindo ao metal fluir facilmente.

Alumínio pode também ser soldado com corrente contínua, polaridade direta, com o uso de Hélio como gás de proteção. Escolha do gás de proteção para vários metais base e suas ligas: Argónio é o gás de proteção mais utilizado em soldagem pelo processo TIG. Hélio (He), misturas de Argônio/Hélio ou a mistura de Argônio/Hldrogênio são utillzados em casos específicos. Soldagem MIG No processo de soldagem MIG (Metal Inert Gas) o arco elétrico é aberto entre um arame alimentado continuamente e o metal de base. A região fundida é protegida por um gás inerte ou mistura de gases (argôn10, C02, Hélio ou 02). protegida por um gás inerte ou mistura de gases (argônio, C02, Hélio ou 02). Facilidade de operação Alta produtividade * Processo automatizável * Baixo custo * Não forma escória * Cordão de solda com bom acabamento * Gera pouca quantidade de fumos * Regulagem do processo bastante complexa k Não deve ser utilizado em presença de corrente de ar * Posição de soldagem limitada * Probabilidade elevada de gerar porosidade no cordão de solda * Produção de respingos * Manutenção mais trabalhosa Detalhes Processo de Solda Mig (Metal Inert Gás) A soldagem MIG é um processo em que o arco elétrico, obtido por meio de uma corrente contínua, é estabelecido entre a peça e um arame de alumínio ou liga de alumínio, que combina as funções de eletrodo e metal de adição, numa atmosfera de gás inerte. No processo MIG o eletrodo é sempre o pólo positivo do arco elétrico.

Utilizando-se as versões automática e semi- utomática é possível soldar o alumínio desde espessuras finas, cerca de 1,0 mm, até espessuras sem limite. Tal como no processo TIG, o gás inerte protege a região do arco contra a contaminação atmosférica durante a soldagem. Na soldagem MIG do alumínio, normalmente, são utilizados os gases argônio, hélio ou uma mistura de argônio/hélio. Soldagem por resistência O efeito Joule ocorre pela geração de calor através da passagem de corrente elétrica em uma resistência. No caso da soldagem de chapas, a maior resistência está localizada exatamente na superfície interna das chapas, utilizando-se as condições corretas e soldagem.

Com aplicação da pressão pelos eletrodos de cobre e a posterior passagem de corrente, ocorre a fusão desta face em comum. * Soldagem de chapas muito finas * Velocidade do processo elevada Facilldade para manutenção * Não depende da habilidade do soldador * Não aceita peças com formatos muito complexos e pesadas * Custo elevado do equipamento e da manutenção * Demanda de energia elétrica durante a soldagem Soldagem com Arame Tubular Data da década de 30 0 inicio da utillzaç¿o de proteção gasosa nas operações de soldagem, para resolver problemas da ontaminação atmosférica nas soldas de materiais reativos (i. e. alumínio, titânio e ligas de magnésio), tendo dado origem ao processo TIG (Tungsten Inert Gas).

Utilizando o mesmo princípio de funcionamento do TIG, ou seja um arco elétrico estabelecido entre um eletrodo e a peça, envolto por uma atmosfera protetora de gás inerte, surge em 1948 0 processo MIG, o qual difere do anterior por utilizar um eletrodo consumível de almentação contínua. Inicialmente utilizado para ligas altamente reativas, pois a utilização de gases inertes tornava seu custo elevado para utilização em aços carbono e baixa liga. Quando da introdução do C02 como gás de proteção revelou-se um processo bem aceito para solda em de aço carbono e baixa liga, uma vez que bar PAGF40F17 proteção revelou-se um processo bem aceito para soldagem de aço carbono e baixa liga, uma vez que barateou o custo do processo. No início apenas arame sólldo era utilizado e por volta dos anos 50 foi introduzido o uso de Arame Tubular com proteção gasosa.

Na década de 60 0 arame autoprotegido foi introduzido por pesquisadores e engenheiros da Lincoln Eletric [Miskoe 1983]. A utilização de arame tubular deu uma alta qualidade ao etal de solda depositado, excelente aparência ao cordão de solda, boas características de arco, além de diminuir o número de respingos e possibilidade de solda em todas as posições, tendo ganho popularidade para soldagem de aços carbono e balxa liga, em chapas de espessura grossa e fina. Muitas vezes sendo utilizado em fortes espessuras onde a geometria de junta e posição de soldagem não permitia a aplicação de outros processos de alto rendimento tal como arco submerso ou eletroescória.

O processo de soldagem por Arame Tubular tem duas variantes, podendo ser protegido por gás inerte, por gás ativo ou istura destes (“dualshield”) ou autoprotegido, sem a utilização de gases de proteção (“innershield”). Atualmente a utilização de arames tubular autoprotegido tem tido grande interesse em conseqüência da sua versatilidade e possibilidade de aplicação em ambientes sujeitos a intempéries como, na fabricação de plataformas de prospecção de petróleo, estaleiros navais, locais de difícil acesso e condições de trabalho, onde até então era absoluto o dom[nio do processo de soldagem por eletrodos revestidos, assim como vem aumentando sua utilização em estações de trabalho automatizadas e ou robotizadas.