Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Prepare-se para as provas
Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Prepare-se para as provas com trabalhos de outros alunos como você, aqui na Docsity
Os melhores documentos à venda: Trabalhos de alunos formados
Prepare-se com as videoaulas e exercícios resolvidos criados a partir da grade da sua Universidade
Responda perguntas de provas passadas e avalie sua preparação.
Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Comunidade
Peça ajuda à comunidade e tire suas dúvidas relacionadas ao estudo
Descubra as melhores universidades em seu país de acordo com os usuários da Docsity
Guias grátis
Baixe gratuitamente nossos guias de estudo, métodos para diminuir a ansiedade, dicas de TCC preparadas pelos professores da Docsity
Solda a arco Elétrico, processos MIG, MAG, Arame tubular, arco submerso, soldagem a plasma e descrição de procedimento prático
Tipologia: Provas
Oferta por tempo limitado
Compartilhado em 13/01/2012
4.1
(22)36 documentos
1 / 25
Esta página não é visível na pré-visualização
Não perca as partes importantes!
Em oferta
Relatório da Aula de processo de soldagem com eletrodo revestido apresentado para avaliação da Disciplina Tecnologia e metalurgia da soldagem do 8º semestre do Curso de Engenharia Mecânica da Fundação Municipal de Ensino de Piracicaba sob orientação do Prof. Erivelto Marino.
Lista de Figuras
Este trabalho tem o objetivo de mostrar o funcionamento do processo de soldagem ao arco elétrico com eletrodo revestido, desde a preparação do equipamento como do material a ser soldado. É importante observar também as questões relacionadas à segurança, principalmente por se tratar de equipamento que exige uma série de cuidados em função de se trabalhar com produtos gerados como fumos, gases, arco elétrico e radiação.
O processo de soldagem a arco elétrico recebe esse nome pelo tipo de fonte de energia usada para fundir as peças, ou seja, fonte de energia: arco elétrico. Atualmente são os de maior importância industrial.
A temperatura do arco elétrico atinge valores de até 6000ºC. Seu calor intenso e concentrado solda rapidamente as peças e leva o material de enchimento até o ponto de fusão. Nesse estado, os materiais se misturam e, após o resfriamento, as peças ficam soldadas.
Figura 1: Solda a arco elétrico
São vários os processos de soldagem a arco elétrico: ao arco submerso, com eletrodos revestidos, com arame tubular, MIG/MAG, a plasma, TIG. Conforme resumo da tabela abaixo: Tabela 1 : Resumo dos processos a arco elétrico
Com o processo MIG/MAG, podem-se soldar todos os materiais com considerável qualidade.
Processo de soldagem com eletrodo consumível sob proteção gasosa, que utiliza como eletrodo um arame maciço e como proteção gasosa um gás inerte (MIG), um gás ativo (MAG), ou misturas de gases.
Figura 4: equipamento básico necessário para o processo MIG/MAG
A finalidade principal do gás protetor em soldagem MIG/MAG é proteger a solda da contaminação atmosférica. O gás protetor também influi no tipo de transferência, na profundidade de penetração, e no formato do cordão. Argônio e hélio são gases de proteção usados para soldagem das maiorias dos metais não ferrosos. O CO2 é largamente usado para a soldagem de aços doces. Quando da seleção de um gás protetor, o fator mais importante para se ter em mente é que quanto mais denso for o gás, mais eficiente é a sua proteção ao arco. Os eletrodos para soldagem MIG/MAG são similares ou idênticos na composição àqueles dos outros processos de soldagem que utilizam eletrodos nus, sendo que, para o caso específico da soldagem MAG, contêm elementos desoxidantes tais como silício e manganês em percentuais determinados. Como uma regra, as composições do eletrodo e do metal de base devem ser similares, sendo que, especificamente para o processo MAG, deve ser levado em conta o acréscimo de elementos desoxidantes.
0 0 0 1 Figura 5: Ponta da tocha MIG/MAG.
(1) Tocha MIG/MAG, (2) Anel de proteção, (3) Gas de proteção, (4) Bico de contato, (5) Arame.
Figura 6: Arame e máquina de solda MIG/MAG
TIG (tungstênio-inerte-gás)
Soldagem TIG é a união de metais pelo aquecimento e fusão destes com um arco elétrico estabelecido entre um eletrodo não consumível de tungstênio puro ou de ligas a base de tungstênio, e a peça. A proteção durante a soldagem é conseguida com um gás inerte ou mistura de gases inertes, que também tem a função de transmitir a corrente elétrica quando ionizados durante o processo, os gases normalmente empregados são o argônio ou o
hélio, que têm a função de proteger o metal em estado de fusão contra a contaminação de outros gases da atmosfera, tais como o oxigênio e o nitrogênio. A soldagem pode ser feita com ou sem metal de adição, quando é feita com metal de adição, ele não é transferido através do arco, mas é fundido pelo arco, não fazendo, portanto parte do circuito elétrico de soldagem.
Figura 7: Processo TIG.
A área do arco é protegida da contaminação atmosférica pelo gás de proteção, que flui do bico da pistola. O gás remove o ar, eliminando a contaminação do metal fundido e do eletrodo de tungstênio aquecido pelo nitrogênio e oxigênio presentes na atmosfera. Há pouco ou nenhum salpico e fumaça. A camada da solda é suave e uniforme, requerendo pouco ou nenhum acabamento posterior. A soldagem TIG pode ser usada em soldas de alta qualidade na maioria dos metais e ligas. Não apresenta nenhuma escória e o processo pode ser usado em todas as posições. Este é o processo mais lento dos processos de soldagem manuais. A soldagem TIG é usualmente um processo manual, mas pode ser mecanizado e até mesmo automatizado.
Figura 11: Máquina de soldagem TIG
ER (Shielded Metal Arc Welding - SMAW)
Uma escória, que é formada do revestimento do eletrodo e das impurezas do metal de base, flutua para a superfície e cobre o depósito, protegendo esse depósito 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 elementos de liga (figura 80).
Figura 12: Processo de soldagem com eletrodo revestido
A soldagem com eletrodo revestido é o processo de soldagem mais usado de todos, devido à simplicidade do equipamento, à resistência e qualidade das soldas, e do baixo custo. Ele tem grande flexibilidade e solda a maioria dos metais numa faixa grande de espessuras. A soldagem neste processo pode ser feita em quase todos os lugares e em condições extremas. O processo de soldagem com eletrodo revestido é usualmente operado manualmente. O equipamento consiste de uma fonte de energia, cabos de ligação, um porta eletrodo (alicate de eletrodo), um grampo (conector de terra), e o eletrodo.
Figura 13: Equipamento para soldagem com eletrodo revestido
a) Fonte de Energia O suprimento de energia pode ser tanto corrente alternada como corrente contínua com eletrodo negativo (polaridade direta), ou corrente contínua com eletrodo positivo (polaridade inversa), dependendo das exigências de serviço.
e) Eletrodo O eletrodo, no processo de soldagem com eletrodo revestido, tem várias funções importantes. Ele estabelece o arco e fornece o metal de adição para a solda. O revestimento do eletrodo também tem funções importantes na soldagem.
Figura 14: Eletrodo revestido
o Si. No caso dos arames autoprotegidos, existe na composição química do fluxo a presença do AI.
Figura 16: Arame tubular e máquina de solda
(Submerged Arc Welding- SAW)
Soldagem a arco submerso une metais pelo aquecimento destes com um arco elétrico (ou arcos), entre um eletrodo nu (ou vários eletrodos) e o metal de base.
O arco está submerso e coberto por uma camada de material granular fusível que é conhecido por fluxo, que protege e ajuda a estabilizar o arco e desempenha uma função purificadora sobre o metal fundido, portanto o regime de fusão é misto: por efeito joule e por arco elétrico. Como o arco ocorre sob a camada de fluxo, ele não é visível, daí o nome do processo.
Figura 17: Esquema de soldagem a arco submerso.
Dispositivos automáticos asseguram a alimentação do eletrodo (ou dos eletrodos) a uma velocidade conveniente de tal forma que sua ou suas extremidades mergulhem constantemente no banho de fluxo em fusão. A movimentação do arame em relação à
peça faz progredir passo a passo o banho de fusão que se encontra sempre coberto e protegido por uma escória que é formada pelo fluxo e impurezas. Uma vantagem da soldagem a arco submerso é sua alta penetração. A taxa de deposição alta reduz a energia total de soldagem da junta. Soldas que necessitam de vários passes no processo de soldagem com eletrodo revestido, podem ser depositadas num só passe pelo processo a arco submerso.
Figura 18: Processo de soldagem a arco submerso.
Neste processo o soldador ou o operador de solda não necessita usar um capacete ou máscara de proteção. O profissional não pode ver o arco elétrico através do fluxo e tem dificuldades de acertar a direção do arco quando se perde o curso. Devido ao arco estar oculto da vista e requerer um sistema de locação de curso, o processo de soldagem a arco submerso tem flexibilidades limitadas. Mas, isto é compensado por diversas vantagens, tais como: (1) Alta qualidade da solda e resistência. (2) Taxa de deposição e velocidade de deslocamento extremamente altas. (3) Nenhum arco de soldagem visível, minimizando requisitos de proteção. (4) Pouca fumaça. (5) Facilmente automatizável, reduzindo a necessidade de operadores habilidosos. O processo de soldagem a arco submerso também solda uma faixa ampla de espessuras, e a maioria dos aços, ferríticos e austeníticos. Uma utilidade do processo de soldagem a arco submerso está na soldagem de chapas espessas de aços, por exemplo, vasos de pressão, tanques, tubos de diâmetros grandes e vigas. A soldagem a arco submerso é um processo normalmente automático podendo ser encontrado como sem i-automático, em que a alimentação do consumível e o comprimento do arco são controlados pelo alimentador de arame ou fita e pela fonte de energia. No processo automático, um mecanismo de avanço movimenta o cabeçote de soldagem ao longo da peça, e normalmente um sistema de recuperação do fluxo granular não utilizado. Na soldagem de união de cilindros, o cabeçote de soldagem permanece fixo e o conjunto se movimenta através de posicionadores giratórios.
Figura 18: Equipamentos de soldagem a arco submerso.
A fonte de energia para a soldagem a arco submerso pode ser uma das seguintes:
O processo de soldagem a plasma é um processo de soldagem a arco que promove a coalescência de metais pelo aquecimento gerado a partir de um arco constrito (jato de plasma), que é aberto entre um eletrodo não consumível e a poça de fusão. A Figura 20 ilustra de maneira esquemática e simplificada os detalhes de funcionamento do processo Plasma, a partir da sua tocha. A formação do arco-plasma se dá devido a um fluxo de gás - denominado gás de plasma - que é direcionado continuamente para dentro da tocha, fluindo por uma cavidade na qual um eletrodo de tungstênio é concentricamente posicionado. Ao final desta cavidade existe um bocal com um furo de diâmetro menor do que o da cavidade, que constringe a saída do gás. A pressão do gás e o efeito de expansão térmica na região do arco dentro da cavidade fazem com que o plasma seja expelido da tocha através do orifício constritor a altas velocidades, atingindo níveis supersônicos. À medida que passa através do bocal de contrição, o arco-plasma é colimado de tal forma que o calor gerado fique concentrado em uma área relativamente pequena sobre a peça a soldar. Como o gás de plasma colimado é incapaz de fornecer proteção adequada à poça de fusão contra contaminação atmosférica, a proteção da solda contra o meio ambiente se dá pelo fluxo de um outro gás (denominado gás de proteção) de forma concêntrica e externa ao jato de plasma.
Figura 20: Funcionamento do processo Plasma
As três técnicas operacionais A soldagem a plasma pode ser utilizada em três modos de operação: microplasma, "melt-in" e "keyhole". Esses três modos de operação são apresentados de forma esquemática na Figura 21, enquanto a Figura 22 destaca que as espessuras aplicáveis são tipicamente crescentes no sentido do modo microplasma para o "keyhole" e que nem todos os modos se aplicam, na prática, para todos os metais de base.
Figura 21: Forma esquemática dos três modos de operação da soldagem a plasma.
Devido à intensidade e concentração do arco (calor), é possível soldar chapas de até 10 mm de espessura em um único passe. Credita-se ainda ao processo Plasma maior tolerância à variação do comprimento de arco (distância da tocha em relação à peça a soldar) e maior eficiência térmica de fusão, resultando em soldas de menor volume e com menores níveis de tensões ou distorções residuais. Essas vantagens, aliadas a outras características positivas, têm colocado o processo de soldagem a plasma em concorrência direta com outros processos convencionais, não só com o TIG, mas mesmo com o MIG/MAG, em diversas aplicações.
Figura 22: Aplicação da soldagem a plasma em função do material e espessura.
O processo Plasma talvez pudesse ter tido melhor receptividade no mercado se tivesse sido apresentado como uma nova versão do processo TIG e não como um outro processo.
Figura 23: Diferença entre TIG e Plasma
A maior aplicação industrial do processo de soldagem a plasma reside na fabricação de equipamentos de aços inoxidáveis, com chapas de espessuras médias ( a 8 mm) e dos que requerem cordões longos, como é o caso de tanques e reatores para a indústria química e de bebidas. De uma forma geral, a aplicação do processo Plasma se torna típica em soldagens de alta produção, quando as desvantagens relacionadas com os custos são superadas pelas vantagens intrínsecas ao processo. Mas é importante apontar que este processo tem uma inerente complexidade operacional. Há exigência de melhor preparação da junta (menor tolerância) e maior domínio da regulagem dos parâmetros. A exigência de menor tolerância na preparação e fixação das partes da junta direciona este processo para linhas automatizadas, como se vê na Figura 23. Outra desvantagem é a limitada oferta de sistemas de soldagem a plasma e o custo relativamente alto destes equipamentos, principalmente se comparado ao processo TIG. Porém, considerando a maior acessibilidade a tecnologias modernas de fabricação (eletrônica de potência, novos materiais, usinagem de precisão, etc.), a oferta de equipamentos dedicados ao processo Plasma é atualmente maior, com tendência de preços menores. Os pontos críticos para a sua difusão hoje se concentram, efetivamente, na falta de informações consolidadas sobre a regulagem dos parâmetros de soldagem e sobre os materiais realmente soldáveis.
4.1 Quais as funções do revestimento do eletrodo usado nesse processo?
O revestimento gera escória e gases que protegem da atmosfera a região que esta sendo soldada e estabilizam o arco, pode ainda conter elementos que são incorporados a solda, influenciando sua composição química e características metalúrgicas e é um mau condutor de eletricidade, assim isola a alma do eletrodo.
4.2 Que parâmetros devem ser levados em conta na escolha das condições para qualquer soldagem?
Depois de ter selecionado o arame e o gás para a soldagem, as condições de operação devem ser escolhidas. Os quatro parâmetros mais importantes são a corrente de soldagem, a extensão do eletrodo, a tensão de soldagem e a velocidade de soldagem. Esses parâmetros afetarão as características da solda de uma forma marcante.
A corrente de soldagem A corrente de soldagem é a amperagem de saída da fonte quando a solda está sendo realizada. É normalmente lida no indicador da fonte, podendo também ser lida através de um amperímetro separado. No processo MIG/MAG a corrente de soldagem está diretamente relacionada à velocidade de alimentação do arame. Quando a velocidade de alimentação do arame é alterada, a corrente de soldagem varia no mesmo sentido e quando o diâmetro do arame aumenta a corrente de soldagem aumenta. Extensão do eletrodo A extensão do eletrodo é a distância entre o último ponto de contato elétrico, normalmente a extremidade do bico de contato, e a peça de trabalho. Ela afeta a corrente de soldagem necessária para fundir o arame a uma dada velocidade de alimentação de arame. Basicamente, quando essa distância é aumentada, o aquecimento devido ao efeito Joule aumenta e a corrente de soldagem necessária para fundir o arame é diminuída e vice- versa.
A tensão de soldagem O ajuste da tensão de soldagem controla diretamente o comprimento do arco. Além disso, é necessária uma certa faixa para manter a estabilidade do arco a qualquer nível de corrente de soldagem. Velocidade de soldagem A velocidade de soldagem é a relação entre o caminho percorrido pelo arco ao longo da peça e o tempo gasto para percorrê-lo. Esse parâmetro é normalmente expresso em cm/ min ou mm/min. Três regras gerais podem ser enunciadas com respeito à velocidade de soldagem:
4.3 Quais os defeitos mais comuns na soldagem com eletrodos revestidos?
A solda com eletrodo revestido pode conter quase todo tipo de descontinuidades. A seguir estão listados algumas descontinuidades mais comuns que podem ser encontradas quando este processo é usado: a) Porosidade - de um modo geral é causada pelo emprego de técnicas incorretas, pela utilização de metal de base sem limpeza adequada ou por eletrodo úmido. A porosidade agrupada ocorre, às vezes, na abertura e fechamento do arco. A técnica de soldagem com um pequeno passe a ré, logo após começar a operação de soldagem, permite ao soldador refundir a área de início do cordão, liberando o gás deste e evitar assim este tipo de descontinuidade. A porosidade vermiforme ocorre geralmente pelo uso de eletrodo úmido.
b) (^) Inclusões - são provocadas pela manipulação inadequada do eletrodo e pela limpeza deficiente entre passes. É um problema previsível, no caso de projeto inadequado no que se refere ao acesso à junta a ser soldada.
c) Falta de Fusão - resulta de uma técnica de soldagem inadequada: soldagem rápida ou lenta demais, preparação inadequada da junta ou do material, projeto inadequado, corrente baixa demais.
d) Falta de Penetração – mesmas causas do anterior ou diâmetro grande demais.
e) Concavidade e Sobreposição – ocorrem devido a erros do soldador.
f) (^) Trinca Interlamelar - esta descontinuidade não se caracteriza como sendo uma falha do soldador. Ocorre, quando o metal de base, não suportando tensões elevadas, geradas pela contração da solda, na direção da espessura, trinca-se em forma de degraus, situados em planos paralelos à direção de laminação.
g) Trincas na Garganta e Trincas na Raiz - quando aparecem, demandam, para serem evitadas, mudanças na técnica de soldagem ou troca de materiais.
h) Trincas na Margem e Trincas Sob Cordão - são trincas devido à fissuração a frio. Elas ocorrem um certo tempo após a execução da solda e, portanto, podem não ser detectadas por uma inspeção realizada imediatamente após a operação de soldagem. Elas ocorrem, normalmente, enquanto há hidrogênio retido na solda. Como exemplo de fontes de hidrogênio que contribuem para o aparecimento desses tipos de trincas:elevada umidade do ar, eletrodos úmidos, superfícies sujas. Este hidrogênio aliado a uma microestrutura frágil e nível de tensões residuais suficientemente elevados contribuem para o aparecimento desses tipos de trincas.
i) Mordedura- corrente elevada, peça muito quente.
