SENAISC Aparelho Divisor

Curso Técnico em Mecânica

Processos de Fabricação II

Armando de Queiroz Monteiro NetoPresidente da Confederação Nacional da Indústria

José Manuel de Aguiar MartinsDiretor do Departamento Nacional do SENAI

Regina Maria de Fátima TorresDiretora de Operações do Departamento Nacional do SENAI

Alcantaro CorrêaPresidente da Federação das Indústrias do Estado de Santa Catarina

Sérgio Roberto ArrudaDiretor Regional do SENAI/SC

Antônio José CarradoreDiretor de Educação e Tecnologia do SENAI/SC

Marco Antônio DociattiDiretor de Desenvolvimento Organizacional do SENAI/SC

Confederação Nacional das Indústrias

Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial

Curso Técnico em Mecânica

Processos de Fabricação II

Delcio Luís DemarchiGiovani Conrado Carlini

Laércio LuedersRobson Albano Ferreira

Florianópolis/SC2010

É proibida a reprodução total ou parcial deste material por qualquer meio ou sistema sem o prévio consentimento do editor. Material em conformidade com a nova ortografia da língua portuguesa.

Equipe técnica que participou da elaboração desta obra

Coordenação de Educação a DistânciaBeth Schirmer

Revisão Ortográfica e NormatizaçãoContextual Serviços Editoriais

Coordenação Projetos EaDMaristela de Lourdes Alves

Design Educacional, Ilustração, Projeto Gráfico Editorial, Diagramação Equipe de Recursos Didáticos SENAI/SC em Florianópolis

AutoresDelcio Luís DemarchiGiovani Conrado CarliniLaércio LuedersRobson Albano Ferreira

SENAI/SC — Serviço Nacional de Aprendizagem IndustrialRodovia Admar Gonzaga, 2.765 – Itacorubi – Florianópolis/SCCEP: 88034-001Fone: (48) 0800 48 12 12www.sc.senai.br

Ficha catalográfica elaborada por Luciana Effting CRB14/937 - Biblioteca do SENAI/SC Florianópolis D372p

Demarchi, Delcio Luís Processos de fabricação II / Delcio Luís Demarchi... [et al.]. –

Florianópolis : SENAI/SC, 2010. 138 p. : il. color ; 28 cm.

Inclui bibliografias.

1. Processos de fabricação. 2. Máquinas - Ferramenta. 3. Soldagem. 4.

Eletrodos. I. Carlini, Giovani Conrado. II. Lueders, Laércio. III. Ferreira, Robson Albano. IV. SENAI. Departamento Regional de Santa Catarina. V. Título.

CDU 621.9

Prefácio

Você faz parte da maior instituição de educação profissional do estado. Uma rede de Educação e Tecnologia, formada por 35 unidades conecta-das e estrategicamente instaladas em todas as regiões de Santa Catarina.

No SENAI, o conhecimento a mais é realidade. A proximidade com as necessidades da indústria, a infraestrutura de primeira linha e as aulas teóricas, e realmente práticas, são a essência de um modelo de Educação por Competências que possibilita ao aluno adquirir conhecimentos, de-senvolver habilidade e garantir seu espaço no mercado de trabalho.

Com acesso livre a uma eficiente estrutura laboratorial, com o que existe de mais moderno no mundo da tecnologia, você está construindo o seu futuro profissional em uma instituição que, desde 1954, se preocupa em oferecer um modelo de educação atual e de qualidade.

Estruturado com o objetivo de atualizar constantemente os métodos de ensino-aprendizagem da instituição, o Programa Educação em Movi-mento promove a discussão, a revisão e o aprimoramento dos processos de educação do SENAI. Buscando manter o alinhamento com as neces-sidades do mercado, ampliar as possibilidades do processo educacional, oferecer recursos didáticos de excelência e consolidar o modelo de Edu-cação por Competências, em todos os seus cursos.

É nesse contexto que este livro foi produzido e chega às suas mãos. Todos os materiais didáticos do SENAI Santa Catarina são produções colaborativas dos professores mais qualificados e experientes, e contam com ambiente virtual, mini-aulas e apresentações, muitas com anima-ções, tornando a aula mais interativa e atraente.

Mais de 1,6 milhões de alunos já escolheram o SENAI. Você faz parte deste universo. Seja bem-vindo e aproveite por completo a Indústria do Conhecimento.

Sumário

Seção 6 - Vantagens e des-vantagens da soldagem

Seção 7 - Riscos e segurança em soldagem

Seção 8 - Eletricidade aplica-da à soldagem

Seção 9 - Arco elétrico

Seção 10 - Polaridades

Seção 11 - Juntas básicas de soldagem

Seção 12 - Posições de soldagem

Seção 13 - Preparação para soldagem

74 Unidade de estudo 6

Soldagem por Eletrodos Revestidos

Seção 1 - Histórico

Seção 2 - Equipamentos e utensílios

Seção 3 - Eletrodos revesti-dos

Seção 4 - Vantagens e desvantagens do processo

Conteúdo Formativo 11

Apresentação 13


Tempo e Potência de Corte

Seção 1 - Tempo de corte

Seção 2 - Potência de corte


Aparelho Divisor

Seção 1 - Funcionamento do aparelho divisor e da mesa divisora

Seção 2 - Tipos de divisão

Seção 3 - Dados construtivos de engrenagens


Retificação

Seção 1 - Generalidades

Seção 2 - Rebolos

Seção 3 - Retificadoras

Seção 4 - Operação

15

17


Processo de Usinagem por Eletroerosão


Seção 2 - Processo de eletro-erosão

Seção 3 - Aplicações do pro-cesso de eletroerosão

Seção 4 - Categorias de ele-troerosão

Seção 5 - Materiais para eletrodos

Seção 6 - Fluído dielétrico

Seção 7 - Gerador

Seção 8 - Parâmetros a se-rem utilizados


Introdução à Soldagem


Seção 2 - Definição de soldagem e solda

Seção 3 - Classificação dos processos de soldagem

Seção 4 - Soldabilidade dos materiais metálicos

Seção 5 - Fontes de energia para soldagem

49

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Soldagem MIG/MAG

Seção 1 - Definição

Seção 2 - Equipamentos

Seção 3 - Eletrodos

Seção 4 - Gases de proteção

Seção 5 - Transferência do metal de adição

Seção 6 - Vantagens e des-vantagens


Soldagem TIG



Seção 3 - Gases de proteção


Seção 5 - Metal de adição

Seção 6 - Vantagens e desvantagens


Soldagem Oxiacetilênica


Seção 2 - Gases


Seção 4 - Materiais de adição

Seção 5 - Fluxos

Seção 6 - Tipos de chama

Seção 7 - Acendendo e apagando o maçarico

Seção 8 - Práticas de segu-rança

Seção 9 - Técnica operatória

Seção 10 - Vantagens e limitações

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92


Considerações Finais em Soldagem

Seção 1 - Simbologia de soldagem

Seção 2 - Problemas, causas e soluções em soldagem

Seção 3 - Execução de raiz e ponteamento

Finalizando 133

Referências 135


Soldagem Plasma




Seção 4 - Consumíveis

Seção 5 - Técnica operatória



Soldagem por Pontos


Seção 2 - Princípios da soldagem



111

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10 CURSOS TÉCNICOS SENAI

Conteúdo Formativo

11PROCESSO DE FABRICAÇÃO II

Carga horária da dedicação

Carga horária: 120 horas

Competências

Montar e instalar máquinas e equipamentos mecânicos. Planejar e executar os processos de fabricação mecânica. Controlar os processos de fabricação mecânica.

Conhecimentos

▪ Operação de máquinas operatrizes convencionais: furadeiras, plainas, tornos me-cânicos, fresadoras, retificas, eletroerosão (generalidades, classificação e aplicação, nomenclatura, funcionamento, conservação, acessórios, montagem e desmonta-gem, parâmetros de corte, ferramentas de corte).

▪ Operação de soldagem: terminologia de soldagem, processos e técnicas de soldagem, tipos de soldagem (MIG/MAG, TIG, eletrodo revestido, oxiacetilênico, solda ponto, plasma), máquinas de soldagem (transformador, retificador, gerador), consumíveis da soldagem (gases, eletrodos, arames, fluxos, pastas, anti-respingo), materiais e metalurgia da soldagem, EPI e acessórios

Habilidades

▪ Aplicar normas técnicas.

▪ Identificar e selecionar elementos de máquinas.

▪ Identificar, selecionar e utilizar ferramentas.

▪ Aplicar técnicas de ajustes mecânicos.

▪ Aplicar técnicas de montagem e instalação de máquinas e equipamentos.

▪ Ler e interpretar manuais, catálogos e tabelas técnicas.

▪ Aplicar normas técnicas de saúde, segurança e meio ambiente.

▪ Elaborar e acompanhar cronograma de montagem.

▪ Executar sequência de operações.

▪ Identificar e selecionar equipamentos e técnicas de soldagem.

▪ Preparar e operar equipamentos de soldagem.

▪ Identificar materiais, instrumentos de medição, ferramentas necessárias ao pro-cesso, máquinas operatrizes, dispositivos, acessórios e parâmetros de fabricação.

▪ Interpretar desenho técnico.


▪ Especificar materiais para a construção mecânica.

▪ Identificar e utilizar fluídos de corte e refrigeração.

▪ Operar máquinas operatrizes convencionais.

Atitudes

▪ Assiduidade e cumprimento de prazos.

▪ Proatividade e zelo com os equipamentos.

▪ Relacionamento interpessoal e trabalho em equipe.

▪ Adoção de normas técnicas, de saúde e segurança do trabalho.

▪ Responsabilidade ambiental.

Apresentação

PROCESSOS DE FABRICAÇÃO II 13

Você está retornando aos estudos de processos de fabricação me-cânica. Nesta unidade curricular você conhecerá cálculos relacio-nados ao tempo e à potência de corte nas máquinas-ferramentas, identificará acessórios para elas, desenvolverá cálculos para fa-bricação de engrenagens e irá adquirir competências para os processos de retificação e de ele-troerosão.A soldagem está presente nos processos de fabricação, nesta etapa de estudo você conseguirá identificar os diferentes processos de soldagem e suas característi-cas, aplicará normas técnicas para soldagem e desenvolverá conheci-mentos para os consumíveis des-ses diferenciados processos.Ao final desta jornada, você como futuro técnico em mecânica, irá desenvolver competências para identificar, planejar e executar ha-bilidades e atitudes nos processos de fabricação, processos de usina-gem convencionais e processos de soldagem

Delcio Luís Demarchi, Giovani Conrado Carlini, Laércio Lueders e Robson Albano Ferreira.

Delcio Luís Demarchi é graduado em Tecnologia Mecânica pelo Centro Universitário de Jaraguá do Sul – UNERJ. Atua como professor da unida-de curricular de Processos de Fabricação no curso Técnico em Mecânica e no curso Técnico em Eletromecânica no SENAI/SC em Jaraguá do Sul.

Giovani Conrado Carlini é graduado em Tecnologia em Processos de Produção Mecânica pela Faculdade de Tecnologia do SENAI/SC em Ja-raguá do Sul. Atua como professor da unidade curricular de Processos de Fabricação no curso Técnico em Mecânica e no curso Técnico em Eletromecânica no SENAI/SC em Jaraguá do Sul.

Laércio Lueders é graduado em Tecnologia em Processos Industriais – Modalidade Eletromecânica pela FURB. Atua como professor da unida-de curricular de Processos de Fabricação no curso Técnico em Mecânica e no curso Técnico em Eletromecânica no SENAI/SC em Jaraguá do Sul.

Robson Albano Ferreira é engenheiro mecânico, formado pelo Univer-sidade do essa do de Santa Catarina (UDESC), com especialização em Engenharia de Segurança do Trabalho pela mesma universidade.

Unidade de estudo 1

Seções de estudo

Seção 1 – Tempo de corteSeção 2 – Potência de corte


SEÇÃO 1Tempo de corte

O tempo de corte é um parâme-tro indispensável para podermos efetuar o levantamento do custo de fabricação de uma peça. Tam-bém é em função dele que pode-remos realizar o planejamento e a programação da produção em função do número de peças que precisam ser fabricadas e do nú-mero de máquinas disponíveis.É claro que além do tempo de corte, é necessário incluir para estes fins os tempos de colocar e tirar a peça da máquina, ligar a máquina, os deslocamentos em vazio, as trocas de ferramentas, entre outras operações que são necessárias para a fabricação de uma peça.Aqui trabalharemos apenas com a determinação do tempo de corte no torneamento, na furação e na fresagem.Para determinação do tempo de corte no torneamento, emprega-se a seguinte fórmula:

fni

TC ××

=

Sendo:

▪ TC = tempo de corte (min); ▪ l = comprimento a ser usinado

(mm); ▪ i = número de passadas; ▪ n = rotação da peça (rpm); ▪ f = avanço (mm/rot).

Tempo e Potência de Corte

Exemplo

Para a usinagem da peça abaixo, deve-se trabalhar com velocidade de corte (Vc) de 200 m/min, avanço (f) de 0,2 mm/rot e profundidade de corte (ap) de 3 mm. As dimensões do material bruto são diâmetros de 100 mm e comprimento de 200 mm. Qual é o tempo de corte necessário para fabricar essa peça?

Dados:TC = é o que queremos calcular;l = 150 mm;i = 4 passadas (a ferramenta retira 3 mm no raio da peça em cada passada);f = 0,2 mm/rot;

rpm6301001000200

D1000Vc

n ≅××

=××

=ππ

Substituindo essas informações na fórmula de tempo de corte temos:

min762,42,0630

4150

fn

iTC =

××

=××

=

Dessa forma, o tempo que a ferramenta ficará em contato com o mate-rial é de 4,762min.


É importante ressaltar que esse tempo não inclui os tempos de fixa-ção da peça, troca de ferramentas, deslocamentos em vazio, etc.

Quando precisamos determinar o tempo de corte para uma furação, podemos empregar a seguinte fórmula:

fnTC ×=

Sendo:

▪ TC = tempo de corte (min); ▪ l = comprimento a ser usinado

(mm); ▪ n = rotação da broca (rpm); ▪ f = avanço (mm/rot).

Exemplo

Precisamos fazer um furo passan-te em uma peça de 50 mm de es-pessura com uma broca de 10 mm de diâmetro. A broca tem ângulo de ponta de 118°, a velocidade de corte recomendada é de 40 m/min e o avanço de 0,15 mm/rot. Qual é o tempo de corte para a realização desse furo?

Dados:TC = é o que queremos calcular;f = 0,15mm/rot;

rpm127010

100040D

1000Vcn ≅

××

=××

=ππ

l = 53 mm, considerando a espessura da peça que precisa ser furada e o comprimento da ponta da broca, conforme desenho a seguir:

A dimensão da peça é 50 mm. O comprimento da ponta da broca foi determinado por:

mm3º59tg

5CA

CA5

º59tg

CACO

tg

==

=

=α

Substituindo essas informações na fórmula de tempo de corte te-mos:

min278,015,01270

53

fnTC =

×=

×=

Assim, o tempo que a broca essa rá em contato com o material é de 0,278min.Para determinação do tempo de corte na fresagem, emprega-se a seguinte fórmula:

zfn

iT

zC ××

×=


Sendo:

▪ TC = tempo de corte (min); ▪ l = comprimento a ser usinado (mm); ▪ i = número de passadas; ▪ n = rotação da fresa (rpm); ▪ fz = avanço por aresta de corte (mm/aresta); ▪ z = número de arestas de corte da fresa.

Exemplo

Precisa-se fresar uma face de uma peça que tem 100 mm de comprimen-to por 50 mm de largura. É necessário retirar 5 mm de material dessa face. Empregaremos uma fresa com diâmetro 63 mm que possui 5 ares-tas de corte. A velocidade de corte (Vc) recomendada é de 140 m/min, o avanço por aresta (fz) de 0,08 mm/aresta e a profundidade de corte (ap) de 2 mm. Qual é o tempo de corte necessário para fabricar essa peça?

Dados:TC = é o que queremos calcular;i = 3 passadas (a ferramenta retira 2 mm de profundidade em cada passada);fz = 0,08mm/aresta;z = 5 arestas de corte;

rpm710631000140

D1000Vc

n ≅××

=××

=ππ

l = 163 mm.

Aqui deve ser considerado o deslocamento do centro da fresa, conforme figura a seguir:

Substituindo essas informações na fórmula de tempo de corte temos:

min722,1508,0710

3163

zfn

iT

zC =

×××

=××

×=

Desta forma, o tempo que a fresa ficará em contato com o material é de 1,722min.

O comprimento “l” a ser considera-do para o cálculo do tempo de cor-te na fresagem é sempre a distância que o centro da fresa irá percorrer.

Depois de entender como calcular o tempo de corte, você vai apren-der como calcular a potência de corte, assim saberá se a máquina está apta para fazer determinada operação.

SEÇÃO 2Potência de corte

Nesta seção você vai estudar por meio de fórmulas e tabelas como achar a potência da máquina. A determinação da potência para uma operação de usinagem serve para identificar se determinada máquina é capaz de realizar uma operação. Da mesma forma que para o cálculo do tempo, você encontrará aqui como determinar a potência de corte para o torne-amento, para a furação e para a fresagem.Para determinar a potência de corte em uma operação de tor-neamento, pode ser empregada a seguinte fórmula:

60000

VcksapfPC

×××=

Sendo:

▪ PC = potência de corte (kW); ▪ f = avanço (mm/rot); ▪ Vc = velocidade de corte (m/

min); ▪ ap = profundidade de corte

(mm); ▪ ks = pressão específica de

corte (N/mm²). É um dado tabelado, obtido por meio de experimentos, conforme tabela a seguir.


Tabela 1 - Alguns valores de pressão específica de corte (ks) para o torneamento N/mm²)

Espessura do Cavaco

Material da Peça

0,1 0,125 0,16 0,2 0,25 0,315 0,4 0,5 0,63 0,8 1,25 1,6

Aço SAE 1020

2.550 2.460 2.360 2.290 2.210 2.130 2.040 1.970 1.900 1.830 1.700 1.640

Aço SAE 1045

2.700 2.560 2.400 2.280 2.150 2.030 1.910 1.800 1.710 1.610 1.440 1.350

Alumínio DIN Al99.5

640 620 590 570 550 530 510 490 470 460 420 410

Ferro Fundido

DIN GG-201.800 1.700 1.600 1.510 1.430 1.340 1.280 1.200 1.140 1.070 950 900

Fonte: adaptado de Franzner (2004, p. 121).

A espessura do cavaco é calculada da seguinte forma:

rsenfh κ×=

Sendo:

▪ h = espessura do cavaco (mm); ▪ f = avanço (mm/rot); ▪ kr = ângulo de posição

(graus).

Exemplo

Para a usinagem de desbaste da peça abaixo, que é de aço ABNT 1020, deve-se trabalhar com velo-cidade de corte (Vc) de 200 m/min, avanço (f) de 0,2 mm/rot e profundidade de corte (ap) de 3 mm. As dimensões do material bruto são diâmetros de 100 mm e comprimento de 200 mm. A fer-ramenta tem o ângulo de posição (kr) de 95° .Qual será a potência de corte nessas condições?

Dados:

▪ PC = é o que queremos calcular; ▪ f = 0,2 mm/rot; ▪ ap = 3mm; ▪ Vc = 200 m/min; ▪ kr = 95°.

Primeiro determinamos o valor da espessura do cavaco:

199,0º95sen.2,0rsen.fh === κ


Agora, com o valor da espessura do cavaco e o material da peça, encontramos o valor da pressão específica de corte, ks = 2290 N/mm².Então, substituindo essas infor-mações na fórmula da potência de corte temos:

kW58,4P60000

200.2290.3.2,0P

60000

Vc.ks.ap.fP

C

C

C

=

=

=

Por meio desse cálculo, pode-se dizer que a potência de corte necessária para essa operação de desbaste é de 4,58 kW. Mas essa é a potência que precisa essa r dis-ponível para a usinagem, não le-vando em consideração as perdas da máquina. Para determinarmos a potência de acionamento podemos fazer o seguinte:

ηCP

Pa =

Sendo:

▪ Pa = potência de acionamento (kW); ▪ PC = potência de corte (kW); ▪ = rendimento, que atribuire-

mos o valor de 0,7;

kW54,67,0

58,4Pa ==

Ou seja, a máquina precisaria ter um motor de 6,54 kW para realizar essa usinagem.Quando precisamos determinar a potência de corte para uma furação, podemos empregar a seguinte fórmula:

240000

Vc.rsen.f

4,0.k.f.Dc

P

29,0

z4,0C

C

=κ

Sendo:

▪ PC = potência de corte (kW); ▪ Dc = diâmetro de corte da broca (mm); ▪ f = avanço (mm/rot); ▪ fz = avanço por aresta de corte da broca (mm/aresta); ▪ kr = ângulo de posição (graus) = metade do ângulo de ponta da

broca; ▪ Vc = velocidade de corte; ▪ KC 0,4 = pressão específica de corte para uma espessura de cavaco =

0,4 mm.

Da mesma forma que ks (do torneamento) é tabelado e obtido por meio de testes.

Tabela 2 - Alguns valores de pressão específica de corte (kC 0,4) para furação em N/mm², com espessura do cavaco de 0,4 mm

Material da peça KC 0,4 (N/mm²)

Aço SAE 1020 2100

Aço SAE 1045 2250

Alumínio DIN Al99.5 500

Ferro fundido DIN GG-20 1100

Fonte: adaptado de Sandvik do Brasil ([2005], p. E83).

Exemplo

Precisamos fazer um furo passante em uma peça de 50 mm de espessura com uma broca de 10 mm de diâmetro. A broca tem duas arestas de corte, que formam um ângulo de ponta de 118°. A velocidade de corte recomendada é de 40 m/min e o avanço de 0,15 mm/rot. A peça a ser furada é de ferro fundido DIN GG-20. Qual é a potência de corte que será consumida para a realização desse furo?


Dados:

240000

Vc.rsen.f

4,0.k.f.Dc

P

29,0

z4,0C

C

=κ

▪ PC = é o que queremos calcular; ▪ Dc = 10 mm; ▪ f = 0,15mm/rot; ▪ kC 0,4 = 1.100 N/mm²; ▪ fz = 0,075mm/aresta; ▪ kr = 59°; ▪ Vc = 40m/min.

Substituindo essas informações na fórmula da potência de corte temos:

kW467,0P240000

40.º59sen.075,0

4,0.1100.15,0.10

P

240000

Vc.rsen.f

4,0.k.f.Dc

P

C

29,0

C

29,0

z4,0C

C

=

=

=κ

Assim, a potência necessária para a broca fazer este furo é de 0,467 kW.A potência de acionamento é:

kW667,07,0

467,0PaPa ===

η

No caso da fresagem, precisamos de várias informações para a determi-nação da potência de corte. São elas:


60000000

k.z.f.n.ae.apP Cz

C =

mcm1CC h.kk −=

Dcae

.fh zm ≈ Quando ae/Dc < 0,1

=

Dcae

arcsen.Dc.

f.ae.180.rsenh z

m

π

κ Quando ae/Dc > 0,1

Sendo:

▪ PC = potência de corte (kW); ▪ ap = profundidade de corte (mm); ▪ ae = largura de corte (mm); ▪ n = rotação (rpm); ▪ fz = avanço por aresta de corte (mm/aresta); ▪ z = número de arestas de corte; ▪ kC = pressão específica de corte (N/mm²); ▪ hm = espessura média do cavaco (mm); ▪ mc = aumento da pressão específica de corte em função do aumen-

to da espessura do cavaco; ▪ Dc = diâmetro de corte da fresa (mm); ▪ kr = ângulo de posição da fresa (graus); ▪ kC1 = pressão específica de corte (N/mm²) para uma espessura de

cavaco de 1mm. Da mesma forma que ks (no torneamento) é tabelado e obtido por meio de testes.


Tabela 3 - Alguns valores de pressão específica de corte (kC1) para fresagem em N/mm², com espessura do cavaco de 1 mm

Material da Peça KC1 (N/mm²) mc

Aço SAE 1020 1500 0,25Aço SAE 1045 1600 0,25Alumínio DIN Al99.5 600 0,25Ferro fundido DIN GG-20 900 0,28

Fonte: adaptado de Sandvik do Brasil ([2005], p. D170).

Exemplo

Precisa-se fresar a face de uma peça de aço SAE 1045. As dimensões dessa face são 100 mm de comprimento por 50 mm de largura. É ne-cessário retirar 5 mm de material da face. Empregaremos uma fresa com diâmetro 63 mm que possui 5 arestas de corte, com ângulo de posição (kr) de 45°. A velocidade de corte (Vc) recomendada é de 140 m/min, o avanço por aresta (fz) de 0,08 mm/aresta e a profundidade de corte (ap) de 2 mm. Qual é a potência de corte necessário para fabricar essa peça?Dados:

▪ PC = é o que queremos calcular; ▪ ap = 2 mm; ▪ ae = 50 mm; ▪ fz = 0,08mm/aresta; ▪ z = 5 arestas de corte; ▪ kC1 = 1.600 N/mm²; ▪ mc = 0,25; ▪ Dc = 63 mm; ▪ kr = 45°.

Precisamos saber a rotação adequada para a fresa:

rpm71063.

1000.140

D.

1000.Vcn ≅==

ππ


Determinamos a espessura média do cavaco, considerando ae/Dc > 0,1:

mm049,0h6350

arcsen.63.

08,0.50.180.º45senh

Dcae

arcsen.Dc.

f.ae.180.rsenh

m

m

zm

=

=

=

π

π

κ

Determinamos a pressão específica de corte para essa situação:

²mm/N15,3401k

049,0.1600k

h.kk

C

25C

mcm1CC

==

=−

−

E por fim determinamos a potência de corte:

kW61,1P60000000

15,3401.5.08,0.710.50.2P

60000000

k.z.f.n.ae.apP

C

C

CzC

=

=

=

Depois de aprender a calcular o tempo e a potência de corte, na Unidade 2 você irá conhecer as características e a utilização de aparelhos divisores e conhecerá alguns dados construtivos das engrenagens.

Unidade de estudo 2

Seções de estudo

Seção 1 – Funcionamento do aparelho divisor e da mesa divisoraSeção 2 – Tipos de divisãoSeção 3 – Dados construtivos de engrenagens


SEÇÃO 1Funcionamento do aparelho divisor e da mesa divisora

Nesta seção você verá quais são os princípios, como funciona e como se utiliza um aparelho divisor e uma mesa divisora.Aparelho divisor é um aparelho cuja função é permitir que a peça gire sucessivamente de um determinado ângulo, de modo a possibilitar:

▪ fresagem de perfis poligonais na peça (hexágono, quadrado, pentá-gono, etc.; ▪ usinagem de detalhes regularmente espaçados ao longo de uma

circunferência (furos equidistantes, ranhuras em alargadores e machos, etc.); ▪ usinagem de dentes de engrenagens.

Figura 1 - Aparelho divisor

Fonte: Silva (2009, p. 1).

Aparelho Divisor

Funcionamento (mecanismo interno)

Existe uma relação de transmis-são entre a manivela do prato di-visor e a árvore dada pelo para-fuso sem-fim/coroa que permite obter uma maior quantidade de divisões com o mesmo prato di-visor. Ao longo do eixo do prato divisor, verifica-se a existência de uma rosca trapezoidal sem-fim. Quando giramos o prato divisor, a rosca sem-fim transmite movi-mento circular perpendicular para a coroa (roda helicoidal), que por sua vez transmite movimento de rotação para o eixo-árvore. Defi-nimos a constante do divisor em função número de voltas que de-vem ser executadas no prato di-visor para que seja efetuada uma volta completa do eixo-árvore. Esse número coincide com o nú-mero de dentes da coroa (roda helicoidal) e implica redução do aparelho.As reduções usuais (constante do divisor) utilizadas são: 40:1, 60:1, 80:1.


Figura 2 - Mecanismo interno do aparelho divisor


Além do cabeçote divisor existe também a mesa divisora. Geralmente ela possui uma constante maior (número de dentes da coroa maior), pois é destinada à usinagem de detalhes mais precisos como a divisão angular e a distância precisa entre furos. Ao posicionar a mesa divisora sobre a mesa da fresadora, o primeiro passo é centralizar o furo central da mesa divisora em relação à árvore da fresadora utilizando relógio apalpador.

Figura 3 - Mesa divisora universal

Fonte: Winner... (2009).

Na seção seguinte você verá quais são os quatro tipos de divisão que existem.

SEÇÃO 2Tipos de divisão

Nesta seção você vai estudar os tipos de divisão: direta, indireta, diferencial e combinada.

Tipos de divisão

Quanto aos tipos de divisão po-demos ter:

▪ direta; ▪ indireta; ▪ diferencial; ▪ combinada.


Divisão direta

Figura 4 - Divisão direta


Este tipo de divisão é utilizado quando se deseja executar um pe-queno número de divisões, pois só permite divisão em número de partes que sejam submúlti-plos das quantidades de entalhes existentes no prato divisor. Para tal, a relação sem-fim/coroa deve ser desabilitada ou se utiliza um cabeçote divisor específico para divisões diretas (desprovido do mecanismo coroa/sem-fim) ou, então, monta-se o prato giratório diretamente sobre o eixo-árvore conforme figura acima.

Exemplo

A partir de um prato que tenha uma carreira de 40 entalhes, po-demos executar perfis definidos a partir das seguintes divisões: 2, 4, 5, 8, 10, 20 e 40, pois todos os números apresentados acima são divisores exatos de 40.O prato divisor pode conter mais de uma carreira de furos (denomi-nadas séries de furos) e pode tam-bém apresentar furos em ambas as faces, a fim de aumentar a capa-cidade do prato divisor em função do número de séries disponíveis.

Quando se efetua cada divisão, o prato é fixado na nova posição por meio de um pino que se ajusta ao furo equivalente.

nƒ = nprato

nd

Sendo:

▪ nƒ = número de furos ou ranhuras a deslocar no prato divisor em cada operação; ▪ nprato = número de furos ou

ranhuras existentes no prato divisor; ▪ nd = número de divisões a

realizar.

Exemplo de divisão direta

Fresagem de um quadrado (número de lados = 4) de lado l = 32 mm, usando nprato = 56, nƒ = 56/4 = 14 divisões (furos ou ranhuras a serem deslo-cados no prato divisor para usinar cada novo lado).Precisamos definir qual é o diâ-metro “a” a ser usinado para usi-nagem posterior do quadrado.

Figura 5 - Geometria indicando as

características a serem definidas para

a usinagem de um quadrado

Fonte: Franzner (2004, p. 185).

No caso do quadrado proposto b = c = l = 32 mm.Fórmula a ser usada

22 cba +=

mm25,453232a 22 =+=

Precisamos também definir quan-to deve ser avançado a cada divi-são para determinar a profundi-dade de corte “p” que será obtida levantando a mesa da fresadora.

mm625,62

)3225,45(

2

)1a(p =

−=

−=

Agora para polígonos que apre-sentam um número de lados qual-quer, como por exemplo, sextava-do, pentágono, heptágono, etc.


Figura 6 - Geometria indicando as

características a serem definidas

para a usinagem de um perfil regular

qualquer

Procedemos proceder conforme descrito a seguir.

1. Primeiramente dividimos a cir-cunferência em ângulos iguais através da expressão:

n.2

360=α

Sendo “n” é o número de divisões do polígono.

2. Agora calculamos o raio da circunferência prévia que deve ser torneada antes de usinar o perfil através da relação:

)(sen.2

1r

α=

3. O diâmetro “a” da circunfe-rência é obtido fazendo:

α = 2 . R

4. Em seguida, obtemos a profundidade através da relação:

p = R . [1 - COS (α)]

Sendo que “p” é a profundidade e “R” é o raio da circunferência.Para usinar superfície pela divisão direta, procede-se da maneira seguin-te. Acompanhe.

1. Alinhar o aparelho divisor, montando o eixo-padrão na placa e uti-lizando o apoio da contraponta no sentido longitudinal da mesa da fresadora com relógio comparador.

2. Posicionar a peça abaixo da fresa pelos avanços longitudinal e trans-versal e tangenciar a fresa sobre a superfície da peça referenciando o anel graduado da mesa.

3. Deslocar a peça retirando-a de baixo da ação da fresa.

4. Levantar a mesa até a profundidade de corte desejada.

5. Acionar o avanço transversal da máquina para efetuar o corte.

6. Medir a altura da face usinada (em alguns casos é necessário mais de uma passada, dependendo da potência da máquina e das condições de trabalho).

7. Caso a primeira face esteja pronta, girar o prato divisor o número de entalhes necessários para executar a próxima face (conforme cálcu-lo), e assim sucessivamente.

Divisão indireta

Neste caso usaremos o mecanismo coroa/sem-fim apresentado.

Figura 7 - Mecanismo coroa/sem-fim do aparelho divisor



Quando se adquire um cabeçote divisor, vários pratos divisores o acom-panham, sendo que cada um deles possui algumas carreiras de furos, cada qual contendo um número distinto de furos equidistantes ao longo da circunferência. Essas carreiras são denominadas séries de furos. Para aperfeiçoar o prato, alguns fabricantes produzem contendo um número de série em face distinta da outra face.Como exemplo temos o conjunto de três pratos divisores denominado Brown and Sharpe apresentado na tabela abaixo:

Tabela 4 - Brown and sharpe

Prato Número de furos

I 15 16 17 18 19 20

II 21 23 27 29 31 33

III 37 39 41 43 47 49

Fórmula da divisão indireta

dv n

CDn =

Sendo:

▪ nd = número de divisões a executar; ▪ CD = constante do divisor (número de dentes da coroa); ▪ nv = número de voltas da manivela.

O resultado geralmente é uma fração mista por meio da qual a parte inteira considera o número de voltas completas da manivela e a fração corresponde ao número de furos que devem ser deslocados ao longo da série de furos a ser utilizada. Nem sempre o denominador corresponde ao número de furos de uma série disponível. Dessa forma, devemos en-contrar um fator multiplicador que ao se multiplicar tanto o numerador como o denominador incida em uma série de furos disponível.

Exemplo

Usinar um heptágono cuja medida de cada lado é igual a 30 mm, sendo a constante do divisor = 40.Quantas voltas a manivela deve dar após cada operação de fresagem?

Solução:

▪ nd = número de divisões a executar = 7; ▪ CD = constante do divisor = 40.

7

55

7

40

n

CDn

dv ===

A leitura seriam cinco voltas com-pletas da manivela do prato gira-tório e mais cinco furos em uma série de sete furos disponíveis. Porém não dispomos de uma sé-rie de sete furos no conjunto de pratos Brown and Sharpe. Devemos recorrer a um número que seja múltiplo de sete (denominador da fração) que caracterize uma das séries disponíveis.Sendo assim, temos duas opções, já que o prato II possui uma série de 21 furos enquanto o prato III possui uma de 49 furos. Optamos pela série de 21 furos, multiplican-do tanto o denominador da fração como o numerador por 3.Portanto,

21

155

3.7

3.55 ==

Ou seja, a cada nova divisão a ser usinada devemos dar 5 voltas completas na manivela e deslocar mais 15 furos em 1 série de 21 fu-ros. Observação: para facilitar o des-locamento angular do prato para as próximas divisões e evitar erros devido a uma contagem de furos incorreta, existe o compasso, con-forme figura abaixo. No caso “A”, no qual a primeira face está sendo usinada, temos o pino da manive-la posicionado no furo devido e uma das pernas do compasso en-costada no pino conforme figura.


A segunda perna do compasso deve ser ajustada de forma que exista um número de furos equi-valente à quantidade que deve ser deslocada para permitir a usina-gem da próxima face a partir do furo onde foi fixado o pino no caso “A”. No caso B, a primeira face já se encontra pronta e já gi-ramos o pino da manivela com as voltas completas referentes ao cálculo e à quantidade de furos na série definida, onde posicionamos o pino da manivela no furo rente à segunda perna do compasso.Com o compasso fixo, giramos o mesmo no sentido horário até a primeira perna do compasso atin-gir o pino caracterizando o caso “C”.

Figura 8 - Regulagem da posição do

compasso antes, durante e após a

usinagem de um dos lados


Dando continuidade ao exemplo da construção do heptágono, preci-samos determinar o raio da circunferência prévia a ser construída, em seguida o seu diâmetro e a profundidade a ser efetuada para a usinagem do perfil.Dessa forma temos:

graus714,257.2

360

n.2

360===α

Sendo que “n” é o número de divisões do polígono. No caso do heptá-gono temos n = 7.Em seguida obtemos o raio da circunferência prévia a ser torneada por meio da relação,

mm319,27)714,25(sen.2

30

)(sen.2R ===

αι

Para o diâmetro usamos a relação:

a = 2 . R = 2 . 27,319 = 54,637 mm

Em seguida obtemos a profundidade, utilizando a relação:

p = R . [1 - COS(α)] = 27,319 . [1 - cos 25,714] = 4,487 mm

Cálculo de divisão angular

Por meio dos mecanismos de divisão direta podemos caracterizar a divi-são angular em casos em que se deseja deslocar a peça em um determi-nado ângulo, especialmente para usinar dimensões angulares críticas no que diz respeito à precisão angular e também para usinar rasgos.Para fazer esse cálculo, aplica-se a seguinte fórmula:

360.CVmα

=


Em que C é o número de dentes da coroa, α é o ângulo a ser deslocado e 360° é o ângulo de uma volta completa.

Figura 9 - Exemplo de rasgo que requer o mecanismo de divisão angular


Exemplo

Vamos supor que você tenha de fazer dois rasgos equidistantes 28° em uma peça. Quantas voltas você precisará dar na manivela para obter o ângulo indicado, uma vez que a coroa tem 40 dentes?Substituindo os valores na fórmula:

360

403

360

1120

360

28.40Vm === , simplificando a fração,

onde dividimos tanto o numerador como o

denominador por 20, 18

23Vm =

Portanto, para obter um deslocamento de 28°, você terá de dar 2 voltas completas da manivela e avançar 2 furos em uma série de 18 furos.

Divisão diferencial

Existe alguns casos em que não existe uma série padrão a partir de um determinado número, ou a fração resultante não pode ser simplificada a um número para o denominador por meio do qual existe uma série correspondente. Nesse caso, não é possível a utilização nem da divisão direta nem da indireta. Para tal foi criada a divisão diferencial. O processo de diferencial consiste em deslocar o prato de uma pequena fração angular enquanto a manivela executa as voltas completas e os furos, fazendo com que o deslocamento total seja ligeiramente maior ou menor, ajustando um número de divisões impraticável através das divisões diretas ou indiretas.


Um trem de engrenagens é responsável por transmitir movimento de rotação da árvore do divisor para o prato giratório, podendo esse mo-vimento ser no mesmo sentido de rotação da manivela ou no sentido oposto. Assim, devemos calcular o número de voltas da manivela e a fração a ser efetuada no prato giratório para um número de divisões próximo ao que se deseja obter, mas que seja múltiplo da constante do divisor.Para a correção da diferença é calculado o trem de engrenagens para efetuar a compensação, sendo que esse trem deve ser posicionado entre a árvore e o disco do divisor.

Figura 10 - Trem de engrenagens para divisão diferencial


A divisão diferencial ocorre da seguinte maneira: ao girar a manivela que aciona o parafuso sem-fim, gira a coroa e também gira a engrenagem z1 (figura acima). O movimento de rotação se sucede até que a última engrenagem do trem transmite a rotação para o disco, efetuando a cor-reção. Se a relação de transmissão for positiva, o disco gira no mesmo sentido da manivela, porém se for negativa, caracterizará a rotação no sentido inverso. Se optarmos pela correção desse movimento, precisa-mos montar uma engrenagem intermediária. Para efetuar o cálculo vamos a uma situação prática em que precisamos determinar o número de voltas da manivela de um aparelho divisor, sen-do que precisamos efetuar nd = 87 divisões equidistantes, em que a coroa do divisor apresenta 40 dentes.A princípio temos

8740

nCD

Vmd


Ocorre que essa divisão não é passível de ser simplificada e não existe divisor disponível que apresente 87 divisões.Vamos então encontrar um número próximo de 87 que seja múltiplo de alguma série de furos disponível, no caso, optamos por N ’ = 90.Agora usamos a relação

188

9040

'NC

Vm

ou seja, 8 furos em uma série de 18.Agora calculamos as engrenagens por meio da relação:

)2ZMOVIDA(24

)1ZMOTORA(32

34

90120

903.40

'NN.c

z

z

mot

mot

Sendo:

▪ zmot = número de dentes da engrenagem motora; ▪ zmov = número de dentes da engrenagem movida; ▪ C = número de dentes da coroa; ▪ ∆N = diferença entre nd e N’.

Geralmente, as fresadoras dispõem de um conjunto de engrenagens au-xiliares conforme o seguinte número de dentes: 24 (2 engrenagens), 28, 32, 36, 40, 44, 48, 52, 56, 60, 64, 72, 80, 86 e 100.

Figura 11 - Engrenagens z1 e z2 montadas no aparelho divisor


Muitas vezes não é possível utili-zar um trem com apenas uma en-grenagem intermediária confor-me figura acima.Em relação à fração por exem-plo, a montagem de engrenagens intermediárias é necessária e feita da seguinte forma:

, a qual desmembramos em duas frações conforme segue:

2472

24.124.3

4z3z

e5632

8.78.4

2z1z

Cuja montagem seria conforme figura a seguir.

127

1.73.4

712


Figura 12 - Engrenagens z1 , z2, z3 e z4 montadas no aparelho divisor


Depois de aprender os tipos de aparelho de divisor, você será apresenta-do na próxima seção a alguns dados construtivos de engrenagem.

SEÇÃO 3Dados construtivos de engrenagens

Você vai estudar nesta seção alguns dados construtivos de engrenagem. Considere uma engrenagem condutora “A” transmitindo movimento de rotação para uma engrenagem conduzida “B”. Para um determinado dente de “B”, temos que este inicia o contato com um flanco de um dos dentes de “A” no ponto “M”, sendo que o contato é mantido até atingir o ponto “N”, conforme figuras abaixo:

Figura 13 - Relação de movimentos entre engrenagem condutora e conduzida

Fonte: Provenza (1976, p. 6-79).

Temos um terceiro ponto P que é o único ponto comum às cir-cunferências primitivas de “A” e de “B” denominado ponto primi-tivo. Ao unirmos os pontos “M, N e P”, caracterizamos a reta “r”. Existe a reta “t” que é tangente as duas circunferências primitivas no ponto “P”. O ângulo formado entre as retas “r” e “t” é o ângulo β, chamado de ângulo de pressão entre as engrenagens. Por sua vez, a curva formada pelo perfil de cada um dos dentes é denomina-da evolvente da circunferência.


Figura 14 - Evolvente e circunferência primitiva de engrenagens


Os ângulos de pressão mais comuns são os de 20° e de 14°30’. Concen-traremos nossas atenções em engrenagens com ângulo de pressão 20° para estabelecermos os cálculos dos parâmetros construtivos.

Figura 15 - Parâmetros construtivos de engrenagens


Sendo:

▪ M = módulo da engrenagem; ▪ Z = número de dentes; ▪ Dp = diâmetro primitivo; ▪ p = passo (distância entre 2

dentes medida sobre o diâmetro primitivo); ▪ De = diâmetro externo; ▪ e = espessura da circunferên-

cia do dente; ▪ a = altura da cabeça do dente; ▪ b = altura do pé do dente; ▪ h = altura total do dente; ▪ L = distância entre os eixos

das engrenagens conduzida e condutora.


Relações para dimensionamento da engrenagem

▪ Passo p = M . π ▪ Diâmetro primitivo Dp = M . Z ▪ Diâmetro externo De = M . ( Z +2 ) ▪ Altura da cabeça do dente a = M ▪ Altura do pé do dente b = 1,167 . M (β = 20°) ▪ Altura total do dente h = 2,167 . M (β = 20°) ▪ Espessura da circunferência do dente e = M . π/2

Exemplo

Calcular as dimensões necessárias para fresar uma engrenagem cujo ân-gulo de pressão é β = 20°, módulo 1,5 e 20 dentes.De = M . (Z + 2). = 1,5 . (20 + 2) = 33 mm.Dp = M . Z = 1,5 . 20 = 30 mm.e = M . π / 2 = 1,5 . π / 2 = 2,356 mm.h = 2,167 . M = 2,167 . 1,5 = 3,2505 mmp = M . π = 1,5 . π = 4,712 mm.

Módulos normalizados conforme ISO: 0,25 – 0,5 – 1 – 1,25 – 1,5 – 1,75 – 2 – 2,25 – 2,5 – 2,75 – 3 – 3,25 – 3,5 – 3,75 – 4 – 4,25 – 4,5 – 5 – 5,25 – 5,5 – 5,75 – 6 – 6,5 – 7 – 7,5 – 8 – 8,5 – 9 – 9,5 – 10 – 11 – 12 – 13 – 14 – 16 – 20.

Valores a serem utilizados preferencialmente:0,5 – 1 – 1,25 – 1,5 – 2 – 2,5 – 3 – 4 – 5 – 6 – 7 – 8 – 10 – 12 – 16 – 20. Diametral pitch (DP): usado ao invés do módulo quando as dimensões da engrenagem forem expressas em polegadas. DP = Z/Dp com diâmetro primitivo Dp dado em polegadas.

Exemplo

Uma engrenagem tem 4” de diâmetro primitivo e 80 dentes. Calcular o diametral pitch DP:DP = Z/Dp = 80 / 4 = 20.Preferencialmente, e obedecendo á normalização conforme a ISO, utili-zam-se os seguintes valores para o diametral pitch:20 – 16 – 12 – 10 – 8 – 6 – 5 – 4 – 3 – 2,5 – 2 – 1,5 – 1,25 – 1.

Jogo de fresas para engrenagens

Teoricamente, teríamos a neces-sidade de dispor de uma fresa para cada situação (módulo versus número de dentes). Essa condi-ção é inviável para quem produz essas ferramentas e também para quem desejasse adquirir, em vir-tude do espaço físico necessário para armazenar todas essas ferra-mentas, além, é óbvio, da relação custo-benefício, requerendo um investimento alto para adquirir inúmeras ferramentas, sendo que em contrapartida algumas delas seriam pouco utilizadas. Dessa forma, discriminam-se jogos de fresas. O jogo de fresa mais utili-zado dispõe de 8 fresas seleciona-das a partir do número de dentes a construir.


Tabela 5 - Número da fresa módulo em função do número de dentes da engrena-gem a ser usinada

Núm. fresa módulo

1 2 3 4 5 6 7 8

Número de dentes por construir

12

e

13

14

a

16

17

a

20

21

a

25

26

a

34

35

a

54

55

a

134

Acima

de

135


Procedimento para a usinagem de uma engrenagem cilíndrica de dentes retos

Exemplo

Engrenagem com módulo 4 e 22 dentes.

▪ Cálculo do diâmetro primitivo:Dp = M . Z = 4 . 22 = 88 mm.

▪ Cálculo do diâmetro externo:De = M . (Z + 2). = 4 . (22 + 2). = 96 mm.

▪ Cálculo da espessura da circunferência do dente:e = M . π / 2 = 4 . π / 2 = 6,28 mm.

Após os cálculos, veja os passos para usinagem de engrenagem com módulo 4 e 22 dentes!

1. Uma vez usinada a parte cilíndrica conforme diâmetro externo calcu-lado, deve-se posicionar o aparelho divisor sobre a mesa da fresadora e alinhá-lo no sentido longitudinal da mesa da fresadora com auxílio de relógio comparador.

2. Deve-se fixar a peça na placa do aparelho divisor ou em um mandril placa e ponta ou até mesmo entre as pontas, conforme a geometria da engrenagem.

3. Calcular o número de voltas da manivela sendo que a constante do divisor é 1:40.

4.

5. Como não há série de 22 furos, multiplicamos tanto o numerador como o denominador por 1,5 obtendo ou seja, entre a usinagem de um dentre e outro o disco divisor deve girar uma volta completa e mais 27 furos em uma série de 33 furos.

6. Fixar o disco que contém a série de 33 furos no aparelho divisor e regular o compasso para o número de furos a se-rem deslocados a cada novo dente a ser usinado, no caso 18 furos, fixando o compasso em seguida e encostando a perna do compasso no pino do divi-sor ao girar no sentido horário.

7. Selecionar a fresa de acordo com o módulo e número de dentes (consultando tabela re-lativa ao número da fresa mó-dulo) e fixá-la no eixo-árvore da fresadora. No nosso caso, a fresa escolhida é a número 4.

8. Posicionar a fresa centralizan-do-a em relação ao centro da engrenagem a ser usinada. Para isso, pode-se posicionar um esquadro sobre a mesa da fresadora e em contato com a lateral da peça, sendo que ao medir a distância entre a face do esquadro e a face da fre-sa, essa deve ser a mesma em ambos os lados para garantir a centralização.

9. Selecionar o número de rota-ções da fresa conforme a velo-cidade de corte do material da ferramenta.

10. Tangenciar a fresa sobre a peça e referenciar o anel graduado da mesa da fresadora.

11. Dar profundidade de corte ne-cessária (conforme potência da máquina e recomendações do material da peça e da fer-ramenta) e iniciar o corte ma-nualmente. Em seguida, sele-cionar o avanço automático da mesa conforme especificação do material da ferramenta.

2218

122/40nd/CDnv

,3327

1nv


12. Girar a peça através do prato divisor e repetir o processo para todos os dentes.

Figura 16 - Fresadora gerando uma engrenagem de dentes retos


13. Dar quantos passes forem necessários conforme profundidade de corte admissível para a máquina e para a ferramenta.

14. Medir a espessura da circunferência do dente conforme figura abaixo.

Figura 17 - Medição da espessura da circunferência do dente


Engrenagem cilíndrica de dentes helicoidais

Figura 18 - Engrenagens helicoidais de eixos paralelos e perpendiculares



Para fresar uma engrenagem cilíndrica de dentes helicoidais precisamos conhecer o ângulo β, por meio do qual é possível reconhecer o passo normal “pn”, o passo frontal “pf ” e o passo da hélice “ph”.

Figura 19 - Passo da hélice de uma engrenagem helicoidal


Sendo:

Precisamos conhecer o passo constante da fresadora “pc” que é dado pelo produto pc = C * pf, em que C é a constante do aparelho divisor (número de dentes da coroa).Conhecendo “pc” é possível calcular as engrenagens que formarão a grade de transmissão, ou seja, o conjunto de engrenagens que transmite o movimento sincronizado entre o fuso da mesa da fresadora e o apa-relho divisor.

Figura 20 - Trem de engrenagens para usinagem de uma engrenagem helicoidal


Assim temos:

motorassengrenagendentes.nummotrizessengrenagendentes.num

phpc

=

Devemos também escolher a fresa módulo. Para tal precisamos encon-trar o número de dentes imaginário da fresa Zi pela relação:

3)(cos

zZi

De posse do valor Zi, procura-mos na tabela de fresas módulo uma equivalente ao número de dentes imaginário Zi.Para calcular as engrenagens auxi-liares para o aparelho divisor usa-mos a relação:

PhC.Pf

ZmovZmot

Existem casos em que precisamos de 4 engrenagens (Z1, Z2, Z3 e Z4). Nesse caso, Z1 é montada no fuso da fresadora, Z4 no eixo do divisor com Z3 e Z4 montadas em um mesmo eixo intermediário conforme figura abaixo, sendo que para hélice à esquerda mon-tamos apenas uma engrenagem intermediária, e para hélice à di-reita montamos duas engrenagens intermediárias.

Figura 21 - Trem de engrenagens com 2

engrenagens intermediárias


Na unidade seguinte você irá estu-dar a retificação, as definições e os tipos de rebolos, as retificadoras e os cuidados com as máquinas re-tificadoras.

tg.dp

ph

Unidade de estudo 3

Seções de estudo

Seção 1 – GeneralidadesSeção 2 – RebolosSeção 3 – RetificadorasSeção 4 – Operação


SEÇÃO 1Generalidades

Nesta seção você verá o que é re-tificação e em que processos ela é usada.A retificação é um processo de usinagem executado por ferra-mentas chamadas de esmeratri-zes, que são pedras fabricadas com materiais abrasivos, usado constantemente no setor metal mecânico, como acabamento e precisão de peças que exigem esse processo. É considerado como a última operação entre várias que a peça sofre no decorrer de sua transformação, possibilitando a obtenção de tolerâncias justas, de baixa rugosidade e com a mínima remoção de cavaco.Logo, podemos dizer que a reti-ficação é um processo de fabri-cação com remoção de cavacos e é um processo abrasivo, ou seja, que emprega ferramentas de cor-te abrasivas. Tais ferramentas são chamadas de rebolos, que são fer-ramentas de corte com geometria indefinida, pois não conseguimos identificar quais são os ângulos ou as superfícies dos grãos abrasivos que entrarão em contato com o material.Na usinagem com ferramentas com gumes geometricamente in-definidos, cujos formatos podem ser cilíndricos, ovalizados ou es-féricos, a remoção de material se dá pela ação de grãos abrasivos de alta dureza que atuam soltos ou unidos por um ligante, formando os rebolos.Podemos dizer que a retificação é um processo destinado a corrigir

Retificação

as irregularidades de uma ou mais superfícies de uma peça. Normal-mente aplicamos os processos de retificação quando precisamos:

▪ melhorar o acabamento super-ficial de uma peça que passou por processos como torneamento, fresamento ou furação; ▪ melhorar a precisão dimensio-

nal de uma peça, quando não é possível com outros processos de fabricação; ▪ usinar peças que tenham

sofrido deformação durante um tratamento térmico ou termoquí-mico; ▪ usinar peças de materiais

endurecidos, em que outros processos de usinagem não são viáveis.

SEÇÃO 2 Rebolos

Nesta seção você será apresenta-do às definições, aos elementos, formas e aplicações dos rebolos. A ferramenta de corte emprega-da nos processos de retificação é chamada de rebolo. O rebolo é, basicamente, constituído de um aglomerado de partículas duras (abrasivas), unidas por um aglo-merante ou ligante. A superfície do rebolo é repleta de pequenos grãos abrasivos, que, quando en-tram em contato com a peça, cada pequeno grão retira uma pequena quantidade de material da superfí-cie da peça.

Os rebolos têm cinco elementos que devem ser considerados: o abrasivo, a granulação, o aglome-rante, o grau de dureza e a estru-tura.Os grãos abrasivos podem ser constituídos de diversos materiais, entre eles o óxido de alumínio, o carbeto de silício, CBN ou dia-mante. São esses grãos que efe-tivamente irão retirar material da peça, por isso precisam ter dureza elevada.Os rebolos de óxido de alumínio são obtidos a partir da bauxita. Podem ser encontrados na varia-ção de óxido de alumínio comum, com 97% de pureza, e óxido de alumínio branco, com 99% de pu-reza. Também pode haver outras variações, mas menos empregadas na indústria.Já os rebolos de carbeto de silício são obtidos pela reação química de sílica pura com carvão coque em fornos elétricos. Têm maior dureza que o óxido de alumínio. Podem ser encontrados nas varia-ções cinza, verde ou combinado, sendo o verde o mais refinado.Os rebolos com abrasivos de CBN são os que têm aplicação mais recente na indústria. CBN é a sigla para Nitreto Cúbico de Boro, um material sintético ex-tremamente duro, sendo um dos materiais mais duros que existem. Tem a vantagem de poder tra-balhar com velocidades de corte bastante altas, se comparado aos demais abrasivos.


Por fim, os rebolos de diamante são normalmente peças metálicas recobertas com pó de diamante. Como todos já devem saber, o diamante é o material mais duro encontrado na natureza.A granulação do rebolo diz res-peito ao tamanho dos grãos abra-sivos, que podem ser grossos ou até mesmo em pó. É representada por número que indica a classifi-cação de peneiras correspondente ao tamanho, conforme tabela de classificação internacional de pe-neiras. A medida é feita em mesh/polegada, variando de 8 (grossei-ra) até 1.200 mesh (ultrafina).Para retificação de aços em geral, o tamanho dos grãos varia de 24 até 100 mesh. As classes mais gros-seiras são utilizadas para taxas de remoção de materiais mais eleva-das, particularmente na retifica-ção de peças de grande porte, ma-teriais moles (aços recozidos, por exemplo) ou mesmo quando a su-perfície de contato entre o rebolo e a peça é grande. As granulações mais finas são utilizadas quando se deseja elevada qualidade de acaba-mento superficial, materiais duros (aços temperados, por exemplo) e pequena área de contato (retífica de perfil, por exemplo).O aglomerante é o material que faz com que o rebolo tenha a forma e as dimensões desejadas, e também elimina os grãos que já perderam as características de corte. É este material que limita-rá a rotação máxima que o rebolo poderá trabalhar. Pode ser vitrifi-cado, resinóide, borracha, goma-laca, oxicloreto, silicioso ou metá-lico. Os mais utilizados são:

▪ vitrificados – são os mais comuns, muito utilizados em retífica de precisão, tendo baixa sensibilidade a altas temperaturas devido à sua estrutura porosa;

▪ resinóides – de baixa porosi-dade, dão excelente acabamento superficial, sendo indicados para operações de acabamento. Têm elevada sensibilidade nas altas temperaturas, exigindo refrigera-ção intensa e constante; ▪ borracha – usado em discos

de corte refrigerados. Boa quali-dade superficial; ▪ metálicos – são os mais uti-

lizados com abrasivos de CBN e diamante.

O grau de dureza de rebolo é a sua resistência ao arrancamento das partículas abrasivas, ou seja, a resistência à tração do aglome-rante. Portanto, o grau de dureza do rebolo se refere à capacidade que o rebolo tem de reter mais ou menos os grãos abrasivos durante o processo de usinagem.

É importante não confundir o grau de dureza do rebolo com a dureza do abrasivo.

A quantidade de ligante é dire-tamente proporcional à dureza do rebolo. Quanto mais ligante, menos poros, maior superfície li-gada, e maior resistência ao arran-camento das partículas abrasivas.A estrutura do rebolo se refere ao seu grau de compactação, isto é, quanto espaço vazio existe dentro do rebolo. É a porosidade do re-bolo. Esses espaços vazios é que formarão os ângulos de corte do rebolo. Também servirão para alojar os cavacos gerados durante o processo de retificação.O grão abrasivo é responsável pelo corte da peça que está sen-do retificada. O aglomerante tem como função manter o grão abrasivo no lugar. E a porosidade corresponde aos espaços vazios

entre os grãos tem a importante finalidade de conduzir o fluido re-frigerante para a peça e dar espaço para os cavacos.Para cada tipo de serviço deve ser encontrada a combinação ideal entre os tipos de abrasivos, o ligante e a granulométrica dos abrasivos, que define o tamanho dos poros. Associado a essas in-formações, é importante que pa-râmetros de usinagem, como a velocidade do rebolo e o avanço correspondente, sejam adequados ao trabalho. Esses dados, em ge-ral, podem ser encontrados nos manuais e catálogos dos fabrican-tes de rebolos.A eficiência do rebolo está dire-tamente relacionada com o tipo do abrasivo empregado, o aglo-merante e a porosidade existen-te. Durante o processo, os grãos abrasivos vão perdendo as suas características geométricas (vão se desgastando) e vão sendo elimina-dos do rebolo.Comercialmente, podemos en-contrar diversos tipos de rebolos no que diz respeito ao formato, dimensões e combinação entre abrasivo, granulometria, aglome-rante, estrutura e dureza. Existe uma codificação para identificar-mos as informações do rebolo. Elas são apresentadas no selo do rebolo conforme figura abaixo.


Figura 22 - Características do rebolo

Fonte: Munhato (1996, p. 116).

Quadro 1 - Formas e aplicações dos rebolos

Forma Aplicação Forma AplicaçãoDisco reto

Afiação de brocas e ferramentas diversas

Copo reto

Afiação de fresas frontais, fresas de topo, fresas cilíndricas, machos, cabeçotes porta-bits

Perfilado

Peças perfiladas

Copo cônico

Afiação de fresas angulares, rebaixadores, broca de 3 e 4 arestas cortantes, fresas frontais, fresas de topo

Disco

Afiação de machos, brocas

Segmentos

Retificação plana de ataque frontal no faceamento de superfícies

Prato

Afiação de fresas de forma, fresas detalonadas, fresas cilíndricas, fresas frontais, fresas de disco

Pontas montadas

Ferramentas de corte e estampos em geral



É importante salientar que cada fabricante pode construir rebolos e identificar de forma particular, não seguindo todas essas orienta-ções.Na próxima seção você irá estu-dar as definições, os tipos e com-posições das retificadoras.

SEÇÃO 3Retificadoras

Nesta seção você irá aprender as definições, os elementos e as composições de uma retificadora.Retificadoras são máquinas que estão preparadas para a usina-gem por abrasão (retificação) de materiais ou peças que se encon-tram no estado natural ou trata-das termicamente, por meio de uma ferramenta chamada rebolo. O fato de que essa ferramenta de trabalho seja de cortes múltiplos, e que se pode montar no eixo cor-respondente rebolos de distintos tipos e formas, dá à retificadora características especiais e uma vantagem sobre outras máquinas-ferramentas (plaina, torno, fresa-dora), como a de poder dar às su-perfícies já trabalhadas por essas uma usinagem mais precisa e um acabamento fino.Podemos identificar diferentes retificadoras no que diz respeito ao sistema de movimentação da peça e do cabeçote da máquina. Existem retificadoras com mo-vimentos manuais, retificadoras com movimento semiautomático e retificadoras com movimento automático.

Também é possível identificá-las pelas operações que realizam. Temos retificadoras planas, que produzem superfícies: planas, planas parale-las, planas perpendiculares, planas inclinadas, de perfis lineares diver-sos. Existem as retificadoras cilíndricas que reproduzem basicamente as mesmas operações que são executadas no torno, como superfícies: cilíndricas internas ou externas, cônicas internas ou externas, planas (faceamento). Além dessas, também existem as retificadoras especiais, específicas para uma operação.

Figura 23 - Retificadora plana de eixo vertical

Fonte: Adaptado de Solimaq Indústria (2009).

Figura 24 - Retificadora plana tangencial

Fonte: Adaptado de Deb’Maq (2009).

Figura 25 - Retificadora cilíndrica universal

Fonte: Adaptado de CIMM (2009).


Figura 26 - Retificação cilíndrica

“Center Less”

Fonte: Aviation metals (2009).

Figura 27 - Retificadora afiadora

Fonte: Adaptado de Cuoghi Affilatrici

(2009).

As retificadoras, em geral, são compostas pelas seguintes partes:

▪ base – é fundida, sólida e bem proporcionada com grande superfície de apoio. É a parte por meio da qual a máquina se apoia no piso, e que serve de sustentação aos demais órgãos da máquina;

▪ mesa de trabalho ou porta-peça – serve de apoio a peças que vão ser trabalhadas, direta-mente montadas sobre ela ou através de acessórios de fixação. É construída de ferro fundido, possui nervuras e uma superfície plana finamente acabada com ranhuras para a colocação dos parafusos de fixação; ▪ cabeçote porta rebolo – é

uma das partes mais importan-tes da máquina, pois serve de suporte do eixo porta-rebolo o qual recebe movimento através do motor. É fabricado de ferro fundido, o assentamento do eixo pode ser sobre buchas de bronze ou rolamentos; ▪ sistema de movimento –

pode ser manual, pois os movi-mentos das mesas e o cabeçote porta-rebolo se efetuam por meio de parafusos e porcas e/ou engrenagem e cremalheira, semi-automático, os movimentos são comandados unicamente por sistema hidráulico, mecânico e manual combinado, e automáti-co, em que os movimentos são comandados unicamente por sistema hidráulico, elétrico e me-cânico ou todos combinados.

Na retificadora plana, a peça pode ser presa diretamente sobre a mesa da retificadora. Ou pode ser presa com o auxílio de uma placa mag-nética fixada à mesa da retificado-ra. Durante a usinagem, a mesa se desloca em um movimento re-tilíneo da direita para a esquerda e vice-versa, fazendo com que a peça ultrapasse o contato com o rebolo em aproximadamente 10 mm. Há também o deslocamento transversal da mesa.A combinação dos movimentos transversal e longitudinal permite uma varredura de toda a superfí-cie a ser usinada. O valor do des-locamento transversal depende da largura do rebolo.Na retificadora cilíndrica uni-versal, a peça pode ser fixada por meio de uma placa universal como a utilizada no torno, que é dotada de um movimento de rota-ção. Também é possível realizar a fixação da peça entre placa e pon-ta, ou entre pontas, dependendo do formato e da operação que precisa ser realizada.A retificadora sem centros (Center Less), é muito usada na produção em série. A peça é conduzida pelo rebolo e pelo disco de arraste. O disco de arraste gira devagar e serve para imprimir movimento à peça e para produzir o avanço longitudinal. Por essa razão, o dis-co de arraste possui uma inclina-ção de 3 a 5 graus, que é respon-sável pelo avanço da peça.Na seção seguinte você verá quais cuidados que se deve ter ao traba-lhar com usinagem.


SEÇÃO 4Operação

Nesta seção você irá estudar os cuidados a serem tomados ao tra-balhar com usinagem.Sabendo que a retificadora é uma máquina idealizada para realizar trabalhos de grande precisão, sua fabricação é feita com muitos cui-dados, o qual motiva um elevado custo. Dessa forma, é extrema-mente importante conservá-la em condições ótimas de uso. Pode-mos fazer isso da seguinte forma:

▪ mantenha seus mecanismos de movimentação sempre bem ajustados e sem folga; ▪ lubrifique as superfícies de

rotação e deslizamento; ▪ revise periodicamente o filtro

e o sistema hidráulico; ▪ faça a manutenção do fluído

de corte adequadamente; ▪ realize as trocas de óleo con-

forme plano de lubrificação da máquina.

Para efetuar uma operação de re-tificação, é necessário selecionar o rebolo adequado ao trabalho a realizar. Depois, é preciso montar, balancear e dressar o rebolo. As-sim, ele fica bem equilibrado, evita vibrações na retificadora e permi-te a obtenção de superfícies com o acabamento desejado.

▪ Balancear: fazer com que a distribuição da massa do con-junto do rebolo (rebolo+flange) esteja uniforme, evitando vibra-ções. ▪ Dressar: retificar o rebolo,

ou seja, fazer com que ele esteja concêntrico com o movimento de rotação do eixo porta-rebolos e com o perfil desejado.

Os cuidados com segurança de-vem ser constantes quando se trabalha com usinagem. No caso das operações de usinagem por abrasão, esses cuidados devem ser redobrados.Os acidentes em geral são causa-dos pelo quebra dos rebolos. Tal fato se deve a várias causas: ocor-rência de trincas durante o trans-porte ou armazenamento dos rebolos, montagens defeituosas, excesso de velocidade no traba-lho, pressão demasiada em rebolo de pouca espessura, contato mui-to brusco do rebolo com a peça a retificar, uso do rebolo muito duro, entre outras.

Por isso, é importante seguir algu-mas medidas preventivas:

▪ antes de qualquer operação, verifique se o rebolo está em bom estado e se ele é adequado ao serviço a ser feito; ▪ limpe bem o rebolo e evite

choques e pressões excessivas sobre sua superfície para ele não estourar; ▪ ao iniciar a rotação, fique ao

lado e não à frente do rebolo; ▪ use sempre óculos de prote-

ção; ▪ em caso de usinagem a seco,

ajuste um coletor de aspiração de pó junto ao protetor e use másca-ra contra pó para evitar inalação de poeira, prejudicial ao aparelho respiratório; ▪ use sempre luvas durante tra-

balhos em que a peça for guiada manualmente. O atrito do rebolo produz aquecimento da peça que pode queimar a mão; ▪ não use roupas soltas; ▪ não empilhe rebolos, pois

eles podem empenar ou quebrar. Além disso, o armazenamento deve ser em local apropriado.


Devemos também tomar cuidado com os limites de rotação do rebolo. Normalmente ele vem especificado no rótulo do mesmo. Os rebolos não devem ultrapassar a velocidade periférica máxima indicada, pois com o aumento da velocidade, ocorre o aumento da força centrífuga que poderá romper o rebolo.Abaixo temos as velocidades máximas recomendadas para cada tipo de aglomerante.

Tabela 6 - Velocidades de corte para rebolos de acordo com o aglomerante

AGLOMERANTE VELOCIDADE DE CORTE

Vitrificado Até 33 m/sResina Até 45 m/s

Borracha Até 35 m/s

Metálico Até 35 m/s


Na unidade seguinte você irá conhecer quais são os processos de usina-gem por eletroerosão. Verá como começou como funciona e são aplica-dos, quais são as categorias, os materiais, os fluídos, o que é um gerador e quais são os parâmetros a serem usados nesse processo.

Unidade de estudo 4

Seções de estudo

Seção 1 – HistóricoSeção 2 – Processo de eletroerosãoSeção 3 – Aplicações do processo de eletroerosãoSeção 4 – Categorias de eletroerosãoSeção 5 – Materiais para eletrodosSeção 6 – Fluído dielétricoSeção 7 – GeradorSeção 8 – Parâmetros a serem utilizados


SEÇÃO 1Histórico

Nesta seção você conhecerá a his-tória da eletroerosão. Em seguida, estudará o funcionamento dos processos de eletroerosão.Em virtude dos desgastes elétri-cos decorrentes da erosão elétrica, surgiu a necessidade de se procu-rar materiais cada vez mais resis-tentes a esse tipo de erosão, e com isso iniciaram os estudos sobre a capacidade destruidora de uma descarga elétrica. Desde o início do século XX despertou interesse acerca da verificação dos fenôme-nos físico-químicos que ocorrem quando uma corrente elétrica sur-ge entre duas superfícies metálicas separadas por uma determinada distância, porém imersas em um recipiente contendo um determi-nado líquido ou até mesmo ao ar livre. Dentre tais fenômenos o mais enfático é a ocorrência da remoção de partículas de ambas as superfícies metálicas.Num primeiro momento, o pro-cesso de eletroerosão foi desen-volvido para solucionar alguns problemas críticos de fabricação, como a extração de brocas e ma-chos quebrados no interior das peças mecânicas, até a plenitude do seu desenvolvimento, sendo que atualmente se obtém a usi-nagem de perfis complexos, com excelente precisão e acabamento superficial.

Processo de Usinagem por Eletroerosão

SEÇÃO 2Processo de eletroerosão

Nesta seção você será apresentado às definições e o funcionamento do processo de eletroerosão.O processo de eletroerosão é um processo de usinagem não conven-cional, baseado na remoção de material através de sucessivas descargas elétricas separadas por intervalos de tempo. Neste processo, tanto a peça como o eletrodo são imersos num tanque contendo fluido isolante, também chamado de líquido dielétrico, em que ambos (peça e eletrodo) são ligados a uma fonte de corrente contínua por emio de cabos, sendo que na maioria das vezes o eletrodo se encon-tra ligado com polaridade positiva e a peça a ser usinada com polaridade negativa. Obviamente, um dos cabos está conectado a um interruptor que aciona o fornecimento de energia para o sistema. A Figura 28 ilustra o esquema básico que representa o processo de eletroerosão, com os seus elementos principais:

Figura 28 - Esquema básico do processo de eletroerosão

1 – Fonte geradora de corrente contínua2 – Cabo de polaridade +3 – Cabo de polaridade –4 – Interruptor de corrente5 – Eletrodo6 – Peça7 – Mesa de trabalho8 – Dielétrico9 – Bandeja de trabalho


Quando o interruptor é aciona-do, verifica-se uma tensão elétrica (voltagem) entre um eletrodo (su-posta “ferramenta” que permite a passagem de corrente elétrica) e a peça. No início do processo não há passagem de corrente, uma vez que o fluido dielétrico atua como um isolante. Quando o espaço en-tre a peça e o eletrodo é diminuí-do até uma distância determinada, o dielétrico deixa de ser isolante e passa a atuar como condutor de cargas elétricas, permitindo a mi-gração de íons entre o eletrodo e a peça. Nesse momento é produ-zida uma centelha (faísca) que su-peraquece a superfície do material na área diretamente abaixo da su-perfície do eletrodo onde ocorre a fusão do material da peça, tendo em vista que se estima que, depen-dendo da intensidade da corrente aplicada, a temperatura na região da centelha possa variar entre 8.000 e 30.000 °C (muito acima do ponto de fusão dos materiais tanto da peça como do eletrodo).Como consequência da descarga elétrica, temos o efeito indesejado da fusão também do material do eletrodo. O que se busca sempre é um material para o eletrodo que possibilite um menor desgaste e que seja capaz de transmitir a des-carga causando a usinagem (ero-são) da peça com relativa precisão e acabamento superficial.

O processo de erosão ocorre simultaneamente entre peça e eletrodo. Além do material do eletrodo visando um menor desgaste do mesmo, podem ser efetuados ajustes convenientes da máquina obtendo até em torno de 99% de erosão na peça e apenas 1% no eletrodo. O compri-mento da centelha caracterizado pela distância entre a peça e o eletrodo é denominado entreferro, porém conhecido também como GAP e de-pende da intensidade da corrente.

▪ GAP frontal: folga provocada pela centelha, porém determinada pelo sistema eletrônico da máquina de eletroerosão. ▪ GAP lateral: folga lateral relacionada diretamente com a duração do

tempo de descarga (Ton) e tempo de pausa (Toff).

Figura 29 - Gap frontal e lateral

DICA Deve-se observar uma relação interessante existente entre o tempo de usinagem e a rugosidade superficial em função do GAP. Utilizando GAP alto, a usinagem é mais rápida, porém a rugosidade também. Se o GAP for baixo, a usinagem é mais demorada, porém obtém-se uma rugosidade mais baixa, caracterizando um bom acabamento superficial.

Como consequência do processo de eletroerosão, temos uma quanti-dade relativamente alta de partículas fundidas, cujo formato unitário é aproximadamente o de minúsculas esferas. Essas esferas precisam ser removidas da região, pois, caso contrário, influenciarão negativamente o processo impedindo que as novas descargas elétricas continuem inci-dindo sobre a superfície que está sendo usinada. Para expulsá-las dessa região existe o sistema de limpeza (injeção ou aspiração de líquido du-rante duas descargas sucessivas) por meio do qual ejeta-se a partícula formando uma pequena cratera.


Figura 30 - Limpeza da zona de erosão por aspiração através da peça

Figura 31 - Limpeza da zona de erosão por aspiração através do eletrodo

Figura 32 - Limpeza da zona de erosão por injeção de fluído dielétrico

O fluido dielétrico, além de atuar como isolante, participa do processo de limpeza e ainda possui a função de refrigerar a superfície da peça que está sendo usinada. Quando o eletrodo se afasta, ocorre a interrupção de energia e consequentemente o fim da descarga elétrica. Quando o eletrodo se aproxima novamente até a distância definida pelo GAP, há

o reinício do ciclo, pois uma nova descarga é produzida, afinal, o conjunto de descargas sucessivas, ao longo de toda a superfície do eletrodo, reflete na usinagem da peça efetivamente. Obviamente, muitas descargas devem ser pro-duzidas, sendo que tal frequência pode atingir cerca de 200 mil ci-clos por segundo. O resultado ob-tido é uma cavidade com formato equivalente ao inverso da superfí-cie do eletrodo.Depois de conhecer o processo de eletroerosão, você verá onde elas se aplicam.

SEÇÃO 3Aplicações do processo de eletroerosão

Nesta seção você será apresenta-do à aplicação do processo e na seção seguinte você conhecerá os tipos de eletroerosão.O processo de usinagem por ele-troerosão possibilita a usinagem de ligas duras resistentes sem a re-moção de cavacos, caracterizando uma vantagem muito grande em relação aos processos convencio-nais.Outra vantagem é a de reprodu-zir o perfil exato do eletrodo para a peça (na forma inversa obvia-mente), uma vez que não existe movimento relativo entre ambos. Enfatizando o processo de ele-troerosão por penetração, há a necessidade de que a forma a ser reproduzida seja “desmoldável”, ou seja, que a forma da peça e consequentemente do eletrodo possibilitem o movimento vertical de subida e descida sem interrup-ção, conforme Figura 33.


Figura 33 - Movimento livre do eletro-

do no sentido vertical (forma desmol-

dável)

SEÇÃO 4Categorias de eletroerosão

Nesta seção você verá os tipos do processo de eletroerosão. O processo de eletroerosão que está sendo explanado, onde um eletrodo com o perfil inverso ao da cavidade a ser produzida é res-ponsável por permitir a passagem da corrente elétrica possibilitan-do a erosão sobre a superfície da peça, é denominado eletroerosão por penetração e é capaz de pro-duzir furos passantes ou não pas-santes (cavidades).

Figura 34 - Processo de eletroerosão

por penetração de furos passantes

Figura 35 - Processo de eletroerosão

por penetração de furos não passantes

(cavidades)

Existe ainda a retificação por ele-troerosão, na qual o eletrodo é gi-ratório, obtendo como vantagem uma rugosidade muito menor e o corte por eletroerosão, conhecido como processo de usinagem por eletroerosão a fio.

Figura 36 - Retificação por eletroero-

são

Figura 37 - Corte por eletroerosão

(eletroerosão a fio)

No processo de eletroerosão a fio, o eletrodo nada mais é do que um fio de cobre ou latão io-nizado (eletricamente carregado), que atravessa uma peça imersa em água deionizada, em movimentos constantes, provocando descargas elétricas entre o fio e a peça, pro-duzindo o corte do material. O fio é adaptado a um sistema de car-retéis cuja função é enrolar con-tinuamente mantendo o fio esti-cado entre duas bobinas. O perfil a ser produzido é regido por um programa CNC. O cobre e o latão são indicados como material do fio quando o seu diâmetro for da ordem de 0,1 a 0,3 mm. Para ou-tras faixas de diâmetros, pode-se utilizar outros materiais alternati-vos tais como molibdênio, tungs-tênio, níquel, cromo e outros. Enquanto na eletroerosão por penetração uma cavidade inicial-mente é produzida caracterizan-do um volume de material a ser removido por unidade de tempo, na eletroerosão a fio o material re-movido é medido em função da área usinada em função do tempo de usinagem.Depois de estudar as categorias do processo você será apresenta-do aos materiais usados para ele-trodos.

SEÇÃO 5Materiais para eletrodos

Nesta seção você irá estudar quais são os tipos de materiais e na pró-xima seção, os fluidos usados para eletrodos.


Os materiais devem apresentar baixo custo, boa condutividade elétrica, alto ponto de fusão e re-sistividade baixa para que os ele-trodos sejam eficientes. Os mais utilizados são o cobre eletrolítico e o grafite, porém em casos espe-ciais, pode-se utilizar latão, cobre ao cromo, cobre ao tungstênio, tungstênio-prata e ligas de alumí-nio.De modo geral, para erosão de peças de aço se utiliza o cobre ele-trolítico por apresentar um bom rendimento em função de eleva-dos padrões de taxa de remoção de material e, quando necessário, bom acabamento superficial alia-do a uma baixa relação custo-be-nefício. Quando a precisão dimensional desejada é relativamente alta e a rugosidade superficial muito pe-quena, recomenda-se erosão com cobre ao tungstênio, pois é de fácil usinagem, possui boa estabilidade mecânica, não se deforma com a usinagem. Sua desvantagem está relacionada com o seu custo, que é superior ao cobre eletrolítico.Os eletrodos de grafite são reco-mendados quando o desgaste do eletrodo é alto com relação aos outros materiais, pois são insen-síveis aos choques térmicos, con-servam suas qualidades mecânicas a altas temperaturas, praticamente não apresentam deformações, são facilmente usinados e são leves comparados aos demais mate-riais, caracterizando ganho con-siderável no peso do eletrodo. Os eletrodos de grafite são ideais quando se erosiona superfícies que contêm arestas críticas (fa-cilmente deformadas quando se utiliza eletrodos de outros mate-riais). Sua desvantagem é a abrasi-vidade, requerendo proteger guias e barramentos das máquinas e fragilidade, requerendo cuidados especiais.

SEÇÃO 6Fluído dielétrico

Nesta seção você será apresentado aos tipos de fluídos usados no mer-gulho das peças e eletrodos no processo de eletroerosão, em seguida, você verá o que é e como funciona o gerador nesse seguimento.É o fluido em que tanto a peça como o eletrodo se encontram imersos durante o processo de eletroerosão. As propriedades mais importantes relacionadas aos dielétricos são sua viscosidade e seu ponto de inflama-ção.O óleo mineral é o que apresenta melhores resultados, pois não contém aditivos e praticamente também não contém aromatizantes. Alta visco-sidade não é ideal para acabamento, pois nessas condições os GAPs são pequenos e haverá dificuldade de circulação do dielétrico com conse-quente deficiência em retirar as partículas liberadas da zona de erosão. Os óleos espessos apresentam bons desempenhos em operações de des-baste. Se o ponto de inflamação é baixo, haverá fácil formação de vapo-res na zona de erosão, sendo que prejudicam o rendimento do processo.Para acabamento, o querosene é recomendado por sua baixa viscosi-dade, contudo, recomenda-se que seja desodorizado e desaromatizado.

SEÇÃO 7Gerador

Nesta seção você irá conhecer a definição e o funcionamento do gera-dor. Trata-se de um componente importante da máquina de eletroerosão, dado que o mesmo é responsável pela transformação da corrente alter-nada (em formato de ondas senoidais) que chega ao equipamento em corrente contínua. É indispensável o uso de corrente contínua durante o processo de eletroerosão em virtude da facilidade que se tem em utilizá-la e controlá-la.

Figura 38 - Fase de transformação da corrente alternada recebida da rede indus-

trial em corrente contínua ideal para ser utilizada no processo de eletroerosão



Amplitude de pulso

Este parâmetro representa a corrente de descarga necessária para que efetivamente ocorra o processo de centelhamento, sendo que este in-fluencia diretamente na qualidade e no rendimento do processo. Quan-do a corrente passa constantemente pelo eletrodo, ao longo do processo ocorre modificação do GAP, implicando em condições distintas de equi-líbrio térmico. A corrente a ser escolhida depende:

▪ da rugosidade a ser atingida; ▪ do desgaste máximo permitido sobre o eletrodo; ▪ da velocidade desejada de erosão; ▪ das características térmicas do eletrodo; ▪ do GAP; ▪ da área de contato entre peça e eletrodo.

Obs.: dada uma área de erosão constante, temos que a taxa de erosão (mm3/min) é diretamente proporcional à corrente.

Figura 39 - Gráfico da taxa de erosão em função do tempo para 2 valores de cor-

rente contínua distintos


Na seção seguinte você irá estudar como calcular os parâmetros a serem utilizados.

SEÇÃO 8Parâmetros a serem utilizados

Nesta seção você aprenderá a calcular o tempo de usinagem, analisar uma tabela de parâmetros, calcular a medida do eletrodo, o dimensio-namento do eletrodo, o tempo de desgaste e o ciclo ativo por operação.

▪ Comprimento de onda (Ton) – é a duração do tempo de descarga, apresentando como unidade o microssegundo (µs). ▪ Intervalo (Toff) – é o tempo de pausa entre 2 descargas consecuti-

vas, sendo observada a interrupção da corrente. Também é dado em µs.


Figura 40 - Parâmetros inerentes ao processo de eletroerosão


Em função de Ton e Toff se define o ciclo ativo do processo em (%).

offon

on

TT

TAtivoCiclo

Tempo de usinagem:

wVV

T

Sendo:

▪ T = tempo de erosão (min); ▪ V = volume de material a sofrer erosão (mm³); ▪ Vw = taxa de remoção de material da peça (mm³/min).

Os valores de Ton e Toff são empíricos (obtidos em laboratórios), cujos valores constam na tabela abaixo.


Tabela 7 - Parâmetros para eletroerosão

TS(quant)

Ton

(µs)Toff

(posição)Rmáx (µm)

Vw

(mm3 /min)Vv (%)

2 Gsmáx (mm)

2 Gs (mm)

1 5 2 7 1,6 10 0,071 0,045

1 50 2 14 6,8 1,5 0,141 0,082

2 5 2 8 4,8 30 0,082 0,052

2 50 2 17 27 1,6 0,168 0,094

3 5 2 8 9,6 40 0,09 0,057

3 50 1 21 36 3 0,192 0,105

4 5 1 9 12 45 0,095 0,059

4 150 1 35 62 0,8 0,279 0,145

5 5 1 10 13 45 0,102 0,062

5 150 1 38 87 1,8 0,305 0,153

6 5 1 10 15 45 0,109 0,065

6 150 1 40 112 2,8 0,331 0,161

7 5 1 11 20 45 0,117 0,069

7 200 1 48 132 1,8 0,392 0,18

8 5 2 11 25 45 0,124 0,072

8 300 1 56 152 1,2 0,444 0,202

9 5 3 11 28 45 0,127 0,073

9 300 1 60 184 1,6 0,489 0,211

10 5 3 11 32 45 0,129 0,074

10 300 1 63 216 2 0,493 0,22

11 5 3 12 38 45 0,133 0,076

11 300 1 65 224 2,4 0,506 0,224

12 5 3 13 46 45 0,137 0,077

12 300 1 67 232 2,8 0,518 0,228

13 5 3 14 49 45 0,141 0,079

13 300 1 69 272 3,4 0,531 0,233

14 5 3 15 52 45 0,144 0,08

14 300 1 71 312 3,9 0,543 0,238

15 10 3 20 124 38 0,191 0,101

15 200 1 64 333 7,5 0,513 0,222

16 10 3 21 136 38 0,195 0,102

16 200 1 66 356 8 0,532 0,228


TS(quant)

Ton

(µs)Toff

(posição)Rmáx (µm)

Vw

(mm3 /min)Vv (%)

2 Gsmáx (mm)

2 Gs (mm)

17 10 3 22 148 38 0,201 0,105

17 200 1 68 376 8 0,542 0,231

18 10 3 22 160 38 0,206 0,107

18 150 1 62 408 11 0,487 0,217

19 20 2 30 260 31 0,267 0,133

19 200 1 72 428 8 0,566 0,237

20 20 3 31 268 30 0,272 0,136

20 200 1 73 453 8 0,58 0,24

21 20 3 32 276 30 0,274 0,137

21 200 1 71 480 8,5 0,585 0,243

22 50 3 47 410 26 0,378 0,174

22 200 1 68 508 9 0,589 0,245

23 20 4 33 294 30 0,279 0,138

23 200 1 73 533 9 0,599 0,249

24 20 4 33 304 31 0,291 0,138

24 200 1 77 560 9 0,609 0,252

Fonte: adaptado de Franzner (1995, p. 10-15).

Sendo:

▪ TS = número de transistores habilitados; ▪ Ton = tempo de descarga (µs); ▪ Toff = tempo de pausa (posição); ▪ Rmax = rugosidade máxima (µm); ▪ Vw = taxa de remoção de material (mm³/min); ▪ Vv = taxa de desgaste do eletrodo (%); ▪ 2 Gsmax = tamanho de 2 gap máximo; ▪ 2 Gs = tamanho de 2 gap.

Observação: valores obtidos empiricamente do fabricante Engemaq, utilizando tensão 100 V, material da peça = aço e material do eletrodo = cobre eletrolítico.

Os valores foram baseados no catálogo da máquina Engemaq ED 60 S. Foram relacionados na tabela acima dois conjuntos de parâmetros para cada valor de TS previamente calculado, sendo um conjunto de parâmetros para condições de desbaste onde se deseja remoção máxima de ma-terial “Vw” e outro conjunto para condições de acabamento onde se deseja rugosidade mínima em Ra. Os valores em % referen-tes ao desgaste do eletrodo “Vv” também sofrem alterações. Caso optarmos por uma situação de desgaste de eletrodo menor que o apresentado, a tabela de parâ-metros que acompanha o manu-al da máquina ED 60 S deve ser consultada. Se uma máquina dife-rente for utilizada, favor consultar catálogo próprio da mesma para encontrar os parâmetros relativos a cada TS calculado.


Desgaste do eletrodo

O desgaste do eletrodo ocorre efetivamente devido à natureza do processo, em função das des-cargas e consequentemente da microfusão das partículas tanto da peça como do eletrodo. Toda-via o desgaste pode ser mais ou menos acentuado dependendo da intensidade de corrente e da rela-ção entre Ton e Toff. Quanto maior a intensidade da corrente, maior a quantidade de material removido, no entanto a rugosidade superficial também é maior para Ton e Toff constantes, devido ao aumento do GAP com a corrente. Se Ton for aumentado e Toff junta-mente com a corrente permane-cerem constantes, aumenta-se a quantidade de material removida e também o GAP e a rugosidade superficial, no entanto o desgaste do eletrodo é menor.Já se mantermos Ton constante e diminuirmos Toff, tem-se uma ve-locidade de arranque de material maior para um desgaste menor do eletrodo.

De uma forma geral, quanto maior a corrente, maior será a rugosidade superficial e o GAP também aumenta. En-quanto isso, quanto maior for o tempo de descarga (Ton), maior a rugosidade e tam-bém o GAP.

Determinação da medida do eletrodo

mf = mn - ( 2GAP + 2r +cs )

Sendo:

▪ mf = medida do eletrodo; ▪ mn = medida nominal do eletrodo com a mesma da cavidade a ser

produzida; ▪ GAP = o comprimento da centelha; ▪ r = rugosidade desejada na superfície da peça (Ra em mm); ▪ cs = coeficiente de segurança.

Determinação do número de transistores a serem habilita-dos

Tabela 8 - Corrente por unidade de área para eletrodos de cobre eletrolítico e grafite

Operação Cobre eletrolítico (A/ cm2). Grafite (A/ cm2).

Desbaste 4 a 7 10 a 16

Acabamento 1 a 3 5 a 8

Fonte: Franzner (199[?], p. 32).

Sendo que um transistor libera 3,37 ampères, temos então:

37,3I.A

TS

Sendo:

▪ TS = número de transistores a serem habilitados; ▪ A = área de contato entre o eletrodo e a peça (cm²); ▪ I = corrente recomendada para o material do eletrodo (A/cm²).

Siga os passos para a obtenção dos parâmetros necessários para a erosão:

1. verificar o material do eletrodo a ser utilizado;

2. verificar o material da peça a ser erosionada;

3. entrar na tabela correspondente aos materiais de peça e eletrodo e polaridade do eletrodo;

4. medir a área de contato eletrodo/peça;

5. verificar se os cabos de polaridade (+) e (-) da máquina estão conec-tados corretamente;

6. procurar na tabela os valores que mais se aproximam dos arbitrados e desejados.


Exemplo

Se o requisito importante é a ru-gosidade superficial, o operador procura a linha que tenha tal ru-gosidade (desejada) juntamente com a área de contato eletrodo/peça medida e encontra os demais parâmetros a serem utilizados como (Ton, Toff, TS, pressão de limpeza por injeção ou aspiração, etc.), direcionando sempre para uma condição de menor desgaste do eletrodo e maior taxa de remo-ção de material.

Dimensionamento do eletrodo

Para fazer o dimensionamento do eletrodo, temos que levar em consideração a rugosidade gerada pelo processo. Também é neces-sário observar se faremos uma operação de desbaste ou de aca-bamento.

Figura 41 - Gs e Gsmax

2)AB(

Gs

Medido em relação ao ponto mais alto do perfil de rugosidade:

2)AC(

Gsmax

Medido em relação ao ponto mais profundo do perfil de rugosidade:

Sendo:

▪ Gs = gap size.

Determinação das dimensões do eletrodo para desbaste e acabamentoTabela 9 - Dimensões do eletrodo

DIMENSÃO DESBASTE ACABAMENTO

Interna A = Dn - 2Gsmax - M A = Dn - 2Gs

Externa B = Dn + 2Gsmax + M B = Dn + 2Gs

Sendo:

▪ A = dimensão interna da peça (conforme figura abaixo); ▪ B = dimensão externa da peça (conforme figura abaixo); ▪ Dn = dimensão nominal da peça; ▪ Gs = comprimento da centelha (gap size); ▪ Gsmax = comprimento máximo da centelha; ▪ M = margem de segurança (varia entre 25 e 30% de 2xGs máx).

Tempo de desbaste

Passo 1 – Calcula-se o volume de material a ser removido. Passo 2 – Recorrer ao parâmetro Vw (tabelado juntamente com ton e toff em função dos materiais da peça e eletrodo para um menor desgaste de eletrodo).

wVV

T


Sendo:

▪ T = tempo de usinagem (min); ▪ V = volume a ser removido (m3); ▪ Vw = taxa de remoção (mm3/min).

Cálculo de eletrodo

Passo 3 – Determinar as dimensões do eletrodo para erosionar a cavi-dade abaixo:

▪ Profundidade da cavidade: 10 mm. ▪ Material da peça: aço SAE 1020. ▪ Rmáx: 16 µm ▪ Material do eletrodo: cobre eletrolítico.

Passo 4 – Calcular a área da cavidade

22 cm6mm600S

]10)2040[(20.40S

]C).DA[()B.A(S

Passo 5 – Calcular TSObservar: tabela de amperagem por unidade de área.

37,3I.A

TS

Conforme a tabela de amperagem para desbaste, podemos utilizar 4 A/cm² e para acabamento 1 A/cm².


712,737,3

4.6

37,3

I.ATSDESBASTE ≅===

278,137,3

1.6

37,3

I.ATSACABAMENTO ≅===

Agora podemos consultar na tabela os demais parâmetros, sendo que para desbastes devemos procurar na tabela valores em função do TS, calcular e obter o valor máximo de remoção de material por unidade de tempo para acelerar o processo. Já para acabamento procuramos na tabela valores em função do TS cal-culado e da rugosidade máxima admissível indicada no desenho.

Assim temos os seguintes regimes de trabalho:

Desbaste AcabamentoTS = 7 (calculado) TS = 2 (calculado) Vw = 132 mm³/min Vw = 4,8 mm³/minTon = 200 µs Ton = 2 µsToff = Posição 1 Toff = Posição 2Rmáx = 48 µm Rmáx = 8 µm2 Gsmáx = 0,392 mm 2 Gsmax = 0,082 mm2 Gs = 0,180 mm 2 Gs = 0,052 mm

DesbasteMedida A (40 mm)

mm49,39A100

392,0.30392,040A

MGs2DA maxn

=

−−=

−−=

Medida B (20 mm)

mm49,19B100

392,0.30392,020B

MGs2DB maxn

=

−−=

−−=


Medida C (20 mm)

mm49,19C100

392,0.30392,020C

MGs2DC maxn

=

−−=

−−=

Medida D (10 mm)

MGs2DD maxn ++=

Nesse caso, somamos, pois a me-dida correspondente no eletrodo deve ser maior que a da cavidade.

mm51,10D100

392,0.30392,010D

=

++=

Acabamento

Medida A (40 mm)

mm608,39A

392,040A

Gs2DA n

Medida B (20 mm)

mm608,19B

392,020B

Gs2DB n

Medida C (20 mm)

mm49,19C100

392,0.30392,020C

MGs2DC maxn

=

−−=

−−=

Medida D (10 mm)

mm392,10D

392,010D

Gs2DD n

=+=+=

Cálculo do tempo para desbaste

Calcular o volume da cavidade:

V = S . h

Sendo:

▪ V = volume a ser removido; ▪ h = profundidade da cavidade; ▪ S = área da cavidade.

3mm6000V

10.600V

h.SV

=

==

Tempo (T)

min454,45T132

6000T

V

VT

DESB

DESB

w


Cálculo do ciclo ativo por operação

Para conseguir determinar o percentual ativo do ciclo de erosão, é ne-cessário termos a informação do valor do tempo Toff, pois o número que temos identifica apenas uma posição da chave seletora. Para isso, consulte a tabela abaixo.

Tabela 10 - Toff (µs)

T off

(pos

ição

) Ton (µs)

2 5 10 20 50 75 100 150 200 300 500 750

1 4 4 4 4 8,6 12 12 18 18 18 18 18

2 5 5,5 5,5 6 10,4 14 14 20 21 21 21 21

3 5,8 6,2 6,2 7 12 17 17 23 24 24 24 24

4 6,7 7,2 7,2 8 14,5 21 21 28 29 29 29 29

5 7,4 8 8,3 10 17,2 25 25 33 34 34 34 34

6 8,2 9 9,3 11 20 28 28 39 40 40 40 40

7 8,8 9,8 10,4 13 23 32 32 44 45 45 45 45

8 9,4 10 11,6 14 26 37 37 50 51 51 51 51

9 10 11 12,4 16 29 44 44 56 58 58 58 58

10 10,3 12 13,3 18 31,5 46 46 62 65 65 65 65

11 11,2 13 14,2 20 35 51 51 68 72 72 72 72

12 12 14 15,6 22 39 60 60 78 83 83 83 83

13 12,4 14 16,8 24 43 67 67 88 94 94 94 94

14 13,2 16 18,4 29 52 82 82 108 116 116 116 116

15 14 17 20,5 34 62 100 100 130 142 142 142 142

16 14,5 18 22 37 70 116 116 150 166 166 166 166

17 15 19 23 40 75 132 132 168 184 184 184 184

18 15,4 19 24 43 80 144 144 184 210 210 210 210

19 16 20 24,5 45 86 160 160 200 230 230 230 230

20 16,5 21 25 47 90 168 168 205 250 250 250 250

21 17 21 25,5 49 92 180 180 230 270 270 270 270

22 17,5 22 26 51 97 192 192 240 290 290 290 290

23 18 22 27 52 100 200 200 250 300 300 300 300

Fonte: Franzner ([199-?], p. 17).

Ciclo ativo no desbaste

%7,91917,0AtivoCiclo18200

200AtivoCiclo

TT

TAtivoCiclo

offon

on

Ciclo ativo no acabamento

%6,28286,0AtivoCiclo52

2AtivoCiclo

TT

TAtivoCiclo

offon

on

Na unidade seguinte, você estuda-rá soldagem.

Unidade de estudo 5

Seções de estudo

Seção 1 – HistóricoSeção 2 – Definição de soldagem e soldaSeção 3 – Classificação dos processos de soldagemSeção 4 – Soldabilidade dos materiais metálicosSeção 5 – Fontes de energia para soldagem Seção 6 – Vantagens e desvantagens da soldagemSeção 7 – Riscos e segurança em soldagemSeção 8 – Eletricidade aplicada à soldagemSeção 9 – Arco elétricoSeção 10 – PolaridadesSeção 11 – Juntas básicas de soldagemSeção 12 – Posições de soldagemSeção 13 – Preparação para soldagem


SEÇÃO 1Histórico

Nesta seção você irá estudar como começou a soldagem, em seguida, sua definição. Após muitas experiências com a novidade tecnológica da época, um inglês chamado Wilde obteve a primeira patente de soldagem por arco elétrico em 1865. Ele uniu com sucesso duas peque-nas peças de ferro passando uma corrente elétrica através de ambas as peças e produzindo uma sol-da por fusão. Aproximadamente vinte anos depois, na Inglaterra, Nikolas Bernardos e Stanislav Olszewsky registraram a primeira patente de um processo de solda-gem, baseado em um arco elétrico estabelecido entre um eletrodo de carvão e a peça a ser soldada, fundindo os metais à medida que o arco era manualmente passado sobre a junta a ser soldada.Em 1890, N. G. Slavianoff (Rús-sia) e Charles Coffin (EUA) desenvolveram, independente-mente, a soldagem com eletrodo metálico nu. Dessa forma, duran-te os anos seguintes, a soldagem por arco foi realizada com eletro-dos nus, que eram consumidos na poça de fusão e se tornavam parte do metal de solda. As soldas eram de baixa qualidade devido ao ni-trogênio e ao oxigênio na atmos-fera, formando óxidos e nitretos prejudiciais no metal de solda. No início do século XX, a importân-cia da proteção ao arco contra os agentes atmosféricos foi per-cebida. Revestir o eletrodo com

Introdução à Soldagem

um material que se decompunha sob o calor do arco para formar uma proteção gasosa pareceu ser o melhor método para atingir esse objetivo. Como resultado, vários métodos de revestir os eletrodos, tais como acondicionamento e imersão, foram tentados.Em 1904, Oscar Kjellberg, um engenheiro sueco, inventou o primeiro eletrodo revestido, o revestimento era constituído, ori-ginalmente, de uma camada de material argiloso (cal), cuja função era facilitar a abertura do arco e aumentar sua estabilidade. Logo após, em 1907, Oscar Kjellberg patenteou o processo de solda-gem a arco com eletrodo revesti-do.Em 1933 Hobart e Denver desen-volvem o processo TIG. Aproximadamente em 1936, ba-seado no mesmo sistema de pro-teção gasosa utilizado no proces-so TIG, aparece o processo MIG que no início era limitado aos ma-teriais não ferrosos. Já por volta de 1939, como va-riação do processo MIG para ser utilizado para a soldagem de ma-teriais ferrosos, aparece o proces-so MAG. Após esses, já estamos próximos aos tempos modernos e, princi-palmente após a Segunda Guerra, diversos processos foram sendo descobertos como, por exemplo: eletroescória, ultrassom, eletro-gás, fricção, feixe de elétrons, plasma, laser, etc.

SEÇÃO 2Definição de soldagem e solda

Nesta seção você irá conhecer o que é soldagem e na próxima se-ção você será apresentado à clas-sificação desse processo. Embora muito estudada, a solda-gem ainda não foi precisamente definida. Também se faz impor-tante enfatizar a dificuldade em se definir um processo tão amplo, com tantas variações, com uma classificação tão vasta.Entretanto, a Associação Ameri-cana de Soldagem (American Wel-ding Society - AWS), adota a defini-ção a seguir:

“Soldagem é o processo de união de materiais usado para obter a união localizada de me-tais e não metais, produzida por aquecimento até uma tempe-ratura adequada, com ou sem a utilização de pressão e/ou material de adição.” (Sebrae-sc (2009).

Embora não raramente ob-servamos a utilização confusa e errônea dos termos solda-gem e solda, esta tem uma definição bem particular: sol-da é o produto da soldagem.


SEÇÃO 3Classificação dos processos de soldagem

Nesta seção você verá a classificação dos processos de soldagem.Os processos de soldagem e afins podem ser classificados de diferentes formas alternativas. A figura abaixo mostra uma classificação segundo a AWS, juntamente com as abreviações adotadas por essa associação para designar cada processo. Essa classificação e abreviações são muito utilizadas em diversos países do mundo. Na figura abaixo, a classificação dos processos de soldagem (Figura 42).

Figura 42 - Classificação dos processos de soldagem

Fonte: Demet (1999).

Em seguida, você estudará quais são os materiais que podem ser solda-dos.


SEÇÃO 4Soldabilidade dos materiais metálicos

Nesta seção você irá conhecer o que é soldabilidade e quais são os ele-mentos metálicos que podem ser soldados. Em seguida, serão apresen-tadas as fontes de energia usadas nesse processo. Soldabilidade é a facilidade que os materiais têm de se unirem por meio de soldagem e de formarem uma série contínua de soluções sólidas co-esas, mantendo as propriedades mecânicas dos materiais originais. O principal fator que afeta a soldabilidade dos materiais é a sua composi-ção química. Outro fator importante é a capacidade de formar a série contínua de soluções sólidas entre um metal e outro. A soldabilidade deve ser entendida como uma propriedade dos materiais, podendo um material ter maior soldabilidade que outro. No quadro abaixo, segue um demonstrativo de alguns materiais metálicos e sua soldabilidade.

Quadro 2 - Soldabilidade dos materiais

SoldabilidadeÓtima Boa Regular Difícil

Material

Aço baixo carbono X

Aço médio carbono X X

Aço alto carbono X

Aço inox X X

Aços-liga X

Ferro fundido cinzento X

Ferro fundido maleável e nodular

X

Ferro fundido branco X

Ligas de alumínio X

Ligas de cobre X

Fonte: Soldagem (2009).

SEÇÃO 5Fontes de energia para soldagem

Nesta seção você irá estudar quais são as fontes de energia para solda-gem.

A soldagem a arco utiliza uma fonte de energia (ou máquina de soldagem) projetada especifica-mente para essa aplicação. Sua função básica é receber a energia elétrica da rede 110/220 V ou 380/440 V, monofásica ou trifá-sica, respectivamente e adequá-la ao processo de soldagem a ser utilizado, entre 60 e 70 V (tensão em vazio da fonte de energia). Em regime de trabalho, os valores de tensão são ainda mais reduzidos.O gerador pode fornecer uma corrente alternada ou contínua. São constituídos de um motor que gera energia mecânica a qual é transmitida por meio de um eixo ou por um sistema de correia e polias ao gerador de energia elé-trica. O motor pode ser elétrico ou de combustão interna, tendo como combustível: gasolina óleo diesel, gás natural etc. este tipo de equipamento é mais comumente utilizado em locais onde o acesso à rede elétrica é complicado. No entanto, são pesados, barulhentos e de difícil manutenção.No inversor a corrente alternada da rede é retificada diretamente e a corrente contínua de tensão elevada é convertida em corren-te alternada de alta frequência (5 a 50 kHz, ante aos 50 ou 60 Hz característicos da rede de distri-buição) pelo inversor. Devido à alta frequência, a tensão pode ser reduzida eficientemente com um transformador de pequenas di-mensões, além de permitir uma significativa redução do consumo de energia elétrica.O transformador ou transfor-mador-retificador, também é cha-mado fonte convencional estática. Essas fontes dependem de siste-mas mecânicos ou elétricos para o controle e ajuste de sua saída. A fonte de calor necessária para a soldagem é permitida graças à corrente alternada.


O retificador pode ser tiristorizado (SRC – retificador controlado de silício) quando utiliza o tiristor como condutor da corrente elétrica ou transistorizado quando utiliza transistores para a mesma função. Essas fontes de energia podem fornecer corrente contínua ou alternada, maior controle dos parâmetros de soldagem, e podem ser utilizadas com os principais processos de soldagem. Na próxima seção você verá quais são as vantagens e desvantagens da soldagem.

SEÇÃO 6Vantagens e desvantagens da soldagem

Nesta seção será apresentado um quadro com os ganhos e perdas desse processo.

Quadro 3 - Vantagens e desvantagens

Vantagens Desvantagens

1. Juntas de integridade e eficiência elevadas

2. Grande variedade de processos

3. Aplicável a diversos materiais

4. Operação manual ou automática

5. Pode ser altamente portátil

6. Juntas totalmente estanques (ao contrário da rebitagem)

7. Custo, em geral, razoável

8. Junta não apresenta problemas de perda de aperto

9. Montagens de um único lado de acesso (ao contrário do aparafusamento)

10. Suporta esforços no próprio plano (ao contrário da rebitagem)

1. A união é permanente

2. Apresentam formulações numerosas e variadas

3. Exigem controle, montagem e testes complexos

4. A utilização de energia térmica e mecânica o que tende a causar efeitos mecânicos indesejáveis

5. Exigem mão de obra altamente capacitada

6. Às vezes são necessários processos de cura (forno)

7. Exigem limpeza minuciosa

8. Exigem preparação das superfícies a serem unidas

9. O ambiente onde se pratica a soldagem é altamente insalubre

Fonte: Soldagem (2009).

Depois de conhecer as vantagens e desvantagens da soldagem, você vai estudar os riscos e quais cuidados com a segurança que você deve ter.

SEÇÃO 7 Riscos e segurança em soldagem

Como diversas outras operações industriais, a soldagem e o corte de materiais apresentam uma série de riscos para as pessoas envolvi-das.As operações de soldagem e corte envolvem a manipulação de ma-teriais a temperaturas elevadas, a exposição a uma quantidade con-siderável de luz e o contato com partículas metálicas incandescen-tes projetadas em alta velocidade (respingos ou salpicos).Acidente por choque elétrico é um risco sério e constante nas ope-rações de soldagem baseadas no uso da energia elétrica. A gravida-de do choque elétrico está relacio-nada com a corrente elétrica e não com a tensão do equipamento ou de trabalho. Uma corrente acima de 80 mA, passando pela região torácica da vítima, pode ser fatal, provocando um fenômeno cha-mado “fibrilação do coração” e a consequente perda de sua capaci-dade de bombear o sangue.As radiações infravermelha e a ultravioleta são geradas pelo arco elétrico do processo de soldagem. Chamas e metal quente também emitem radiação, mas de menor intensidade. A radiação infraver-melha pode causar irritação dos olhos e até a queima da retina e catarata. A radiação ultravioleta é responsável por causar queimadu-ras de pele, fadiga visual e dor de cabeça.


Fumos e gases da soldagem po-dem ser muito prejudiciais à saú-de por diversos motivos. Vapores de zinco podem causar dor de cabeça e febre, vapores de cád-mio podem ser fatais. Já os gases utilizados em alguns processos de soldagem (argônio, CO²) não são tóxicos, mas por serem mais pesa-dos que o ar, o deslocam, poden-do causar asfixia e morte se forem utilizados em ambientes fechados. Logo, ambientes arejados ou sis-temas de exaustão devem ser bus-cados.

Incêndios e explosões podem ocor-rer no ambiente da soldagem, por encontrarmos nele os três elemen-tos atuando conjuntamente: uma fonte de calor, um combustível e oxigênio.

Na soldagem de manutenção de tanques ou recipientes combustí-veis ou inflamáveis, por exemplo, há a necessidade de se efetuar uma rigorosa limpeza ou lavação antes de se iniciar o processo.Outros riscos comuns em áreas de soldagem e operações são que-das de objetos e ferramentas, que-da de pessoas trabalhando sobre andaimes e plataformas. Cuidados especiais devem ser tomados com os cilindros de gás, pois são sub-metidos a uma elevada pressão e por isso não devem estar vulne-ráveis a altas temperaturas e que-das. Na figura abaixo a imagem de alguns equipamentos de proteção individual.

Figura 43 - Equipamentos de proteção individual

Fonte: Oxibras (2009).

SEÇÃO 8Eletricidade aplicada à soldagem

Você será apresentado, nesta seção, ao que é uma corrente contínua, uma corrente alternada, tensão elétrica e resistência elétrica.Assim como a energia hidráulica pode acionar a roda de uma turbina, a energia elétrica também tem a capacidade de ser transformada em traba-lho. A energia elétrica tem seu “potencial elétrico” (tensão). Na energia elétrica também é importante saber além da tensão qual é a quantidade de cargas elétricas que passa na seção do condutor a cada segundo.

Corrente elétrica é o movimento ordenado de cargas elétricas.

A corrente elétrica pode apresentar duas diferentes modalidades: cor-rente contínua e corrente alternada. Ambas são medidas em Ampère, representado pela letra A.Denomina-se corrente contínua aquela que sempre passa nos condu-tores num único sentido.

Figura 44 - Corrente contínua ao longo do tempo

Fonte: Só Física (2009).


Já a corrente alternada tem como característica o fato dos elétrons passarem ora num sentido, ora no outro. A quantidade de vezes que ela se alterna é determinada pelo que chamamos de frequência.

Figura 45 - Corrente contínua alternada ao longo do tempo

Fonte: Só Física (2009).

A tensão elétrica representa a força atuante sobre as cargas elétricas (corrente elétrica), fazendo-as circular pelos condutores. Sua unidade de medida é o Volt, representado pela letra V, U ou E.A resistência elétrica é a dificuldade oferecida por um material para ser atravessado pela corrente elétrica. Cada material apresenta um valor diferente e uma pequena adição de um elemento de liga em um material causará sensíveis alterações na resistência. Outro fator que altera a resistência são as dimensões dos materiais. A passagem da corrente elétrica pelos materiais gera calor por um proces-so conhecido como Efeito Joule.

SEÇÃO 9Arco elétrico

Nesta seção você verá como é o processo da passagem de uma corrente elétrica através de um gás, chamado arco elétrico. Na próxima seção você irá conhecer o que é polaridade. Denominamos arco elétrico ou arco voltaico a passagem de uma corren-te elétrica através de um gás. Porém, nas condições normais de pressão e temperatura, todos os gases são ótimos isolantes elétricos.

A passagem de corrente elétrica entre dois condutores só é possí-vel com a utilização de gases ioni-zados, pois ao se tornar ionizado, o gás se torna condutor. Por ionização é possível definir o gás passar a ter íons e elétrons livres (que facilitarão o transpor-te de cargas elétricas). Quando se encontra nesse estado, o gás rece-be o nome de plasma.O processo mais simples para se obter um arco elétrico para sol-dagem consiste em aquecer o gás existente entre o eletrodo e a peça e sujeitá-lo a um bombardeio ele-trônico. Isso é conseguido de um modo muito simples e prático, basta que se disponha de uma di-ferença de potencial elétrico entre a peça e o eletrodo.Ao tocar o eletrodo na peça a ten-são cai rapidamente, só não atin-gindo o valor zero devido à resis-tência de contato, e a corrente vai a valores muito próximos da cor-rente de curto-circuito. Com isso, devido ao Efeito Joule, a região de contato se aquece até a incan-descência e a quantidade de calor liberada tornará fácil o arranca-mento dos elétrons dos átomos do ambiente gasoso.Com o gás ionizado, geram-se va-pores metálicos que também se ionizarão prosseguindo o ciclo. Após se obter o arco elétrico, pode-se afastar os eletrodos, pois com a ionização do ambiente ao redor do arco, este existirá entre distâncias maiores.

SEÇÃO 10Polaridades

Nesta seção você irá estudar o que é polaridade negativa e positiva. Em seguida, irá conhecer como fazer uma junta simples de solda-gem.


No processo de soldagem, quando a máquina de solda está operando, a corrente elétrica sai pelo borne “A”, desloca-se pelo cabo até a peça que está sendo soldada, provoca a fusão do material da peça com o material do eletrodo através do arco elétrico, passa pelo eletrodo e retorna ao borne “B”. Através do cabo, entra novamente na máquina e, pelo circui-to interno, torna a sair pelo borne “A”. Abaixo uma representação dos cabos conectados aos bornes da fonte de energia.

Figura 46 - Fonte retificadora e indicação dos bornes positivo e negativo

Fonte: Secco (2002 apud ESAB SOLDAGEM E CORTE, 2005)

Por isso é comum dizer que quando o cabo porta-eletrodo está ligado ao polo negativo da máquina, temos uma polaridade negativa ou direta, e quando o cabo porta-eletrodo está ligado ao polo positivo da máquina, temos uma polaridade positiva ou indireta.

A polaridade poderá ser trocada por uma chave de soldagem, ou pela inversão dos cabos no borne de saída da máquina. É importan-te saber que o no polo positivo sempre haverá maior aquecimento.

SEÇÃO 11Juntas básicas de soldagem

Nesta seção você irá aprender o que é uma junta básica de solda-gem.Junta é a região na qual duas ou mais peças serão unidas por um processo de soldagem.São diversas as formas que se apresentam nas uniões das peças e estão estreitamente ligadas à pre-paração das mesmas.Essas formas de união são realiza-das nas montagens de estruturas e outras tarefas executadas pelo soldador.

Junta de topo em bordas retas

Quando as bordas das chapas não requerem preparação mecâni-ca recebem o nome de juntas de topo em bordas retas.Usam-se esses tipos de junta na união de chapas até 6 mm de es-pessura, que não sofrerão grandes esforços.

Figura 47 - Junta de topo

Fonte: Cardoso (2004, p. 50).


Juntas sobrepostas

Quando as bordas das chapas não requerem preparação mecânica, uma vez que, como o nome mes-mo diz, as juntas são sobrepostas. A largura da sobreposição depen-derá da espessura da chapa.

Figura 48 - Juntas sobrepostas


Juntas em ângulo em T

São aquelas em que as peças, de-vido à sua configuração, formam ângulos interiores e exteriores no ponto de soldar.

Figura 49 - Juntas em ângulo em T


Juntas em quina

Quando os dois componentes es-tão próximos e em ângulo.

Figura 50 - Juntas em quina


Depois de saber como fazer uma soldagem simples, você irá aprender na seção seguinte a soldar em outras posições.

SEÇÃO 12 Posições de soldagem

Nesta seção você irá estudar como soldar em diversas formas. Na pró-xima seção você irá aprender como é a preparação para esse processo. As posições de soldagem se referem exclusivamente ao posicionamento do eixo de soldagem nos diferentes planos a soldar.Na execução do cordão de solda elétrica aparecem peças que nem sem-pre podem ser colocadas em posição cômoda. Segundo o plano de refe-rências, foram estabelecidas as quatro posições seguintes.

Posição plana ou de nível

O procedimento ocorre em posição denominada plana ou de nível.O material adicional vem do eletrodo que está com a ponta para baixo.

Posição horizontal

Quando as arestas ou face das peças a soldar estão colocadas em posição horizontal.O eixo da soldagem se estende horizontalmente.

Posição vertical

Posição vertical é aquela em que a aresta ou eixo da zona a soldar recebe solda em posição vertical. Nesta posição de soldagem, o cordão de solda pode ser aplicado da forma descendente (de cima para baixo) ou da for-ma ascendente (de baixo para cima).


Posição sobre cabeça

A peça colocada a uma altura su-perior à da cabeça do soldador, recebe a solda por sua parte infe-rior. O eletrodo se posiciona com o extremo apontado para cima, verticalmente. Esta posição é a in-versa à posição plana ou de nível.

Enchimento por filetes

Este método é o que introduz a maior tensão transversal, e uma maior probabilidade de inclusão de escória quando comparado com os demais métodos. Por ou-tro lado, é o método que permite uma melhoria das características mecânicas, devido à sua menor introdução de calor, evitando des-sa forma o crescimento dos grãos. Por crescimento de grão podemos entender o aspecto metalúrgico que introduz fragilidade na junta. Este método permite a soldagem em todas as posições de soldagem e está representado na posição 1 da figura.

Echimento por passes largos

Este método é recomendado para eletrodos de grande fluidez, Sendo torna-se difícil o controle da poça de fusão. Pode ser apli-cado em todas as posições com exceção da horizontal. A técnica de trabalho consiste em imprimir uma oscilação lateral ao eletrodo, normalmente limitada em no má-ximo cinco vezes o seu diâmetro. Este método é representado na posição 2 da figura a seguir.

Enchimento por passes triangulares

Este último método é uma derivação do anterior. Nele, o ciclo do mo-vimento é alterado, assumindo a forma triangular. Com isso, temos uma velocidade de deposição ainda maior.É importante destacar que neste método ocorrerá uma diminuição da resistência mecânica da junta. O método está identificado na posição 3 da figura a seguir.

Figura 51 - Tipos de enchimentos por filetes

Fonte: Infosolda (2010).

SEÇÃO 13Preparação para soldagem

Nesta seção você irá conhecer qual é a preparação que deve ser tomada antes de fazer uma solda-gem.

Quanto à peça

Não pode conter óxido, gordu-ra, tinta ou qualquer outro tipo de impureza, portanto, deve estar limpa. Em soldagens de maior responsabilidade, deve-se fazer uso de processos auxiliares, tais como pré-aquecimento, pós-aquecimento, uso de dispositivos, chanfros, etc.

Quanto à máquina

Deve ser equipada como todos os acessórios necessários para a

execução da soldagem e regulada corretamente em função do diâ-metro de eletrodo, da espessura e do tipo do metal base.

Quanto ao eletrodo

Deve ser selecionado de acordo com o tipo e as dimensões do ma-terial a ser soldado.

Quanto ao local de sol-dagem

Deve atender as normas de segu-rança.

Você irá conhecer, na próxima unidade, soldagem por eletrodos revestidos. Você verá como come-çou esse tipo de soldagem, quais são os equipamentos utilizados, o que são eletrodos revestidos e irá saber quais são as vantagens e desvantagens desse processo.

Unidade de estudo 6

Seções de estudo

Seção 1 – HistóricoSeção 2 – Equipamentos e utensíliosSeção 3 – Eletrodos revestidosSeção 4 – Vantagens e desvantagens do processo


SEÇÃO 1Histórico

Nesta seção você irá conhecer a história da soldagem por arco elé-trico. Em seguida, você será apre-sentado aos equipamentos usados nesse processo. Em 1904, Oscar Kjellberg, um engenheiro sueco precisava me-lhorar a qualidade dos trabalhos de reparo em navios e caldeiras em Gothenburg, o que resultou na invenção do primeiro eletro-do revestido. O revestimento era constituído, originalmente, de uma camada de material argiloso (cal), cuja função era facilitar a abertura do arco e aumentar sua essa bilidade. Em 1907, Oscar Kjellberg patenteou o processo de soldagem a arco com eletrodo revestido. Esses esforços culmi-naram no eletrodo revestido, em meados dos anos 1920, propor-cionando aquilo que muitos con-sideram o mais significativo avan-ço na soldagem por arco elétrico.

Definimos a soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido (shielded metal arc welding – SMAW) como a soldagem realizada com o calor de um arco elétrico man-tido entre a extremidade de um eletrodo metálico revestido e a peça de trabalho. O calor produ-zido pelo arco funde o metal de base, a alma do eletrodo e o re-vestimento. Quando as gotas de metal fundido são transferidas através do arco para a poça de fu-são, são protegidas da atmosfera pelos gases produzidos durante a decomposição do revestimento.

Soldagem por Eletrodos Revestidos

A escória líquida flutua em dire-ção à superfície da poça de fusão, protegendo o metal de solda da atmosfera durante a solidificação. Outras funções do revestimento são proporcionar estabilidade ao arco e controlar a forma do cor-dão de solda.

Figura 52 - Soldagem com eletrodo

revestido

Fonte: Adaptado de Cablefreebr

(2009).

SEÇÃO 2Equipamentos e utensílios

Nesta seção você estudará quais são os elementos simples que são usados nesse processo de solda-gem. Uma das razões para a grande aceitação do processo de solda-gem com eletrodos revestidos é a simplicidade do equipamento ne-cessário. O equipamento de sol-dagem consiste na fonte de ener-gia, no porta-eletrodo, nos cabos e conexões, além dos martelos picadores.

Porta-eletrodo

Os porta-eletrodos conectam o cabo de solda e conduzem a cor-rente de soldagem até o eletrodo. O punho isolado é usado para guiar o eletrodo sobre a junta de solda e alimentá-lo até a poça de fusão à medida que ele é consu-mido. Porta-eletrodos estão dis-poníveis em diferentes tamanhos e seus preços dependem de sua capacidade de suportar a corrente de soldagem.

Por questões de segurança, os porta-eletrodos podem ser segurados com qualquer uma das mãos, mas sempre de for-ma que o dedo polegar fique sobre a alavanca de abertura do utensílio.

Figura 53 - Porta-eletrodos

Fonte: Soldaseg (2009).

Terminal terra

O terminal terra é utilizado para conectar o cabo terra à peça.Pode ser conectado diretamente à peça ou à bancada ou dispositivo ao qual a peça está posicionada.


Fazendo parte do circuito de soldagem, o terminal terra deve ser capaz de suportar correntes de soldagem sem superaquecer devido à resistên-cia elétrica.

Figura 54 - Cabos de solda

Fonte: Cimm (2009).

O cabo do eletrodo e o cabo terra são partes importantes do circuito de soldagem. Eles devem ser muito flexíveis e ter um bom isolamento resistente ao calor. As conexões no porta-eletrodo, o terminal terra e os terminais da fonte de energia devem ser soldados ou bem prensados para assegurar baixa resistência elétrica. O diâmetro do cabo deve ser suficiente para conduzir a corrente elétrica com um mínimo de queda de tensão. O aumento no comprimento do cabo torna necessário o au-mento em seu diâmetro para diminuir a resistência elétrica e a queda de tensão, conforme se observa as recomendações na tabela abaixo.

Tabela 11 - Queda de tensão nos cabos de solda em função das correntes de soldagem e dos comprimentos dos cabos

Faixa de corrente de

soldagem (A)

Comprimento total do cabo (m)

Queda de

tensão para

≤ 15 ≤ 30 ≤ 75 ≤ 150

CaboQueda

de tensão

CaboQueda

de tensão

CaboQueda

de tensão

CaboQueda

de tensão

20 a 180 # 3 1,8 # 2 2,9 # 1 5,7 # 0 9,1 180 A

30 a 250 # 2 1,8 # 1 2,5 # 0 5,0 # 0 9,9 200 A

60 a 375 # 0 1,7 # 0 3,0 # 00 5,9 # 000 9,3 300 A

80 a 500 # 00 1,8 # 000 2,5 # 0000 5,0 # 0000 9,9 400 A

100 a 600 # 00 2,0 # 0000 2,5 - - - 500 A

Quedas de tensão não incluem quedas causadas por conexões, porta-eletrodos ou peça de trabalho deficientes.

Fonte: ESAB Soldagem e Corte (2005, p. 50).


Martelos picadores e escovas

São considerados utensílios de limpeza

Figura 55 - Martelo picador

Fonte: Loja do Lar (2009).

Figura 56 - Escova em aço

Fonte: Adptado de Alf ferramentas

(2009).

Fontes de energia

A soldagem com eletrodos reves-tidos pode empregar tanto cor-rente alternada (CA) quanto cor-rente contínua (CC), porém em qualquer caso a fonte selecionada deve ser do tipo corrente constan-te. Esse tipo de fonte fornecerá uma corrente de soldagem relati-vamente constante independen-temente das variações do com-primento do arco causadas pelas oscilações da mão do soldador. Abaixo, imagem de uma fonte tipo transformador.

FIGURA 57 - Fonte transformador Esab

Fonte: Royal Máquinas (2009).

Agora que você já conheceu os equipamentos e utensílios utiliza-dos na soldagem, você irá estudar os eletrodos revestidos, suas fun-ções, tipos, classificações e cuida-dos que a serem tomados.

SEÇÃO 3Eletrodos revestidos

Nesta seção você será apresenta-do aos eletrodos revestidos, quais são suas funções, categorias, clas-sificações e a preocupação que você deve ter no armazenamento dos eletrodos. Eletrodos revestidos para aços-carbono consistem de apenas dois elementos principais: a alma me-tálica ou núcleo, normalmente de aço de baixo carbono, e o reves-timento. A alma metálica tem as funções principais de conduzir a corrente elétrica e fornecer metal de adição para a junta.

Figura 57 - Eletrodo revestidos

Fonte: Cimm (2009).

Os ingredientes do revestimento, dos quais existem literalmente centenas para escolher, são cuida-dosamente pesados, misturados. O revestimento é extrudado so-bre as varetas metálicas que são alimentadas através da prensa ex-trusora a uma velocidade muito alta. Os eletrodos são então iden-tificados com a marca comercial e a sua classificação antes de entrar no forno de secagem.

Funções do revestimento

Os revestimentos apresentam di-versas funções, que podem ser classificadas nos grupos seguintes.

▪ Função metalúrgica: o revestimento cria uma atmosfera gasosa que protege a fusão da alma do eletrodo contra o oxigê-nio e o nitrogênio do ar. Também depositará a “escória” ou “care-pa”, que é mais leve que o metal fundido e que protegerá o banho de fusão não somente contra oxidação, mas também contra um resfriamento rápido. ▪ Função elétrica: torna o ar

entre o eletrodo e a peça melhor condutor, facilitando a passagem da corrente elétrica, o que per-mite estabelecer e manter o arco elétrico estável. ▪ Função operatória: durante

a fusão dos eletrodos ocorre em sua extremidade uma depressão que chamamos de cratera. A profundidade dessa cratera tem influência direta sobre as dimen-sões das gotas, viscosidade da escória, além de a cratera servir também para guiar as gotas do metal fundido.


▪ Características da posição de soldagem: é a adição de cer-tos ingredientes no revestimento, principalmente compostos de titânio, que tornam possível a sol-dagem fora de posição (posições vertical e sobrecabeça). ▪ Isolamento da alma de

aço: o revestimento atua como um isolante de tal modo que a alma não causará curto-circuito durante a soldagem de chanfros profundos ou de aberturas estrei-tas; o revestimento também serve como proteção para o operador quando os eletrodos são troca-dos.

Tipos de revestimento

▪ Revestimento oxidante: este revestimento é constituído principalmente de óxido de ferro e manganês. Produz uma escória oxidante, abundante e de fácil destacabi-lidade. Este eletrodo pode ser utilizado nas correntes contínua ou alternada, e apresentam uma baixa penetração. ▪ Revestimento ácido: este

revestimento é constituído principalmente de óxido de ferro, manganês e sílica. Produz uma escória de fácil remoção. Este eletrodo pode ser utilizado nos dois tipos de corrente, apresenta penetração média e alta taxa de fusão, as pro-priedades da solda são considera-das boas, embora sua resistência à formação de trincas de solidi-ficação seja baixa. Apresentam também uma muito boa aparên-cia do cordão. ▪ Revestimento rutílico: este

revestimento contém grandes quantidades de rutilo (TiO² - óxido de Titânio) e produz uma escória abundante, densa e de fácil destacabilidade.

Estes eletrodos se caracterizam por serem de fácil manipulação e por poderem ser utilizados em qualquer posição, exceto nos casos em que contenham um grande teor de pó de ferro. Utilizados em corrente con-tínua ou alternada, produzirão um cordão de bom aspecto, porém com penetração média ou baixa. ▪ Revestimento básico: este revestimento contém grandes quantida-

des de carbonatos (de cálcio ou outro material) e fluorita. Sua escória exerce uma ação benéfica sobre a solda dessulfurando-a e reduzindo o risco de trincas de solidificação. Este revestimento desde que armazenado e manuseado corretamente (fora da embalagem origi-nal, devem ser mantidos em estufas a temperatura entre 100 °C e 150 °C) produzirá soldas com baixos teores de hidrogênio minimizando com isso os problemas de fissuração e fragilização induzidos por este elemento. A penetração é média e o cordão apresenta boas proprieda-des mecânicas, particularmente em relação à tenacidade. Os eletrodos com este revestimento são indicados para aplicações de alta respon-sabilidade, para soldagens de grandes espessuras e de elevado grau de travamento. Para, além disto, é recomendado para soldagem de aços de pior soldabilidade como, por exemplo, os aços de alto teor de carbono e/ou Enxofre ou aços de composição química desconhecida. ▪ Revestimento celulósico: este revestimento contém grandes

quantidades de material orgânico (como, por exemplo, celulose), cuja decomposição pelo arco gera grandes quantidades de gases que pro-tegem o metal líquido. A quantidade de escória produzida é pequena, o arco é muito violento causando grande volume de respingos e alta penetração. O aspecto do cordão produzido pelos eletrodos com este tipo de revestimento não é dos melhores. As características mecânicas da solda são consideradas boas, com exceção da possibilidade de fragi-lização pelo hidrogênio. Estes eletrodos são particularmente recomen-dados para soldagens fora da posição plana, tendo grande aplicação na soldagem da circunferência de tubulações e na execução de passes de raiz em geral devido à sua elevada penetração.

No próximo tópico você conhecerá a classificação dos eletrodos.

Classificação dos eletrodos

A Sociedade Americana de Soldagem (AWS) criou um padrão para a identificação dos eletrodos revestidos que devido à simplicidade, e talvez o pioneirismo, é a especificação mais utilizada no mundo atualmente para identificar eletrodos revestidos. Abaixo, norma AWS 5.1 que é des-tinada para seleção de eletrodos para aços ao carbono.


Figura 58 - Classificação dos eletrodos revestidos

Fonte: Joaquim (2009).

Para converter lbf/pol² ou Pa em kgf/mm², deve-se multiplicar o valor pela constante 0,00007031.Para outros materiais, a AWS criou outras normas, conforme indicado na tabela abaixo:

Quadro 4 - Especificação das normas de classificação dos eletrodos revestidos

QUADRO ESPECIFICAÇÕES AWS ELETRODOS REVESTIDOS

REF. AWS Eletrodos para:

A 5.1 Aços ao carbono

A 5.3 Alumínio e suas ligasA 5.4 Aços inoxidáveisA 5.5 Aços baixa ligaA 5.6 Cobre e suas ligasA 5.11 Níquel e suas ligasA 5.13 Revestimento (alma sólida)

A 5.15 Ferros fundidos

A 5.21Revestimento (alma tubular com carbonetos de Tungstênio).


Algumas aplicações recomendadas aos principais eletrodos revestidos podem ser vistas na tabela abaixo.


Tabela 12 - Desempenho de alguns eletrodos em diferentes aplicações

APLICAÇÕES 6010 6011 6013 7016 7018 7024

Aço com enxofre alto ou sem analise química na na 3 10 9 5

Alta ductilidade 6 7 5 10 10 5

Alta penetração 10 9 5 7 7 4

Alta resistência ao impacto 8 8 5 10 10 9

Alta taxa deposição 4 4 5 4 6 10

Espessura fina, probabilidade de distorção 5 7 9 2 2 7

Espessura grossa, alta restrição 8 8 8 10 9 7

Facilidade remoção de escória 9 8 8 4 7 9

Facilidade 1G/2G alta produtividade 2 3 7 5 9 10

Filete todas as posições 10 9 7 8 6 na

Pouca perda por respingos 1 2 7 6 8 9

Topo posição plana e < 6,0 mm 4 5 8 7 9 9

Topo todas pos. e < 6,0 mm 10 9 8 7 6 na

Os valores estão correspondidos entre 10 (aplicação fortemente indicada) a 1 (aplicação não recomendada). A sigla “na” significa “não aplicável”.

Tabela 13 - Desempenho de alguns eletrodos em diferentes aplicações

Aplicações 6010 6011 6013 7016 7018 7024

Aço com enxofre alto ou sem análise química na na 3 10 9 5

Alta ductilidade 6 7 5 10 10 5

Alta penetração 10 9 5 7 7 4

Alta resistência ao impacto 8 8 5 10 10 9

Alta taxa deposição 4 4 5 4 6 10

Espessura fina, probabilidade de distorção 5 7 9 2 2 7

Espessura grossa, alta restrição 8 8 8 10 9 7

Facilidade em remoção de escoria 9 8 8 4 7 9

Filete 1G/ 2G alta produtividade 2 3 7 5 9 10

Filete todas as posições 10 9 7 8 6 na

Pouca perda por respingos 1 2 7 6 8 9

Topo posição plana e < 6.0 mm 4 5 8 7 9 9

Topo todas pos. e < 6.0 mm 10 9 8 7 6 na



Cuidados com os eletrodos revestidos

Caso não sejam tomados os ade-quados cuidados no armazena-mento e manuseio, os eletrodos re-vestidos podem se danificar. Parte ou todo o revestimento pode se danificar principalmente nos casos de dobra ou choque do eletrodo. Sempre que se observar qualquer alteração no estado do eletrodo, este não deve ser utilizado em operações de responsabilidade. A umidade em excesso no reves-timento dos eletrodos (principal-mente os básicos) é, de uma for-ma geral, prejudicial à soldagem. Ela pode levar a instabilidade do arco, formação de respingos e porosidades, principalmente no início do cordão, e pode ocorrer a fragilização e fissuração pelo hi-drogênio. Os eletrodos úmidos, em ge-ral, geram um som explosivo e, quando a umidade for excessiva, haverá no início da soldagem des-prendimento de vapor d’água do eletrodo. Além disso, ocorrendo a interrupção da soldagem com um eletrodo úmido, o revestimento tende a trincar longitudinalmente.

Verificação do som produzido pelo choque de dois ou mais eletrodos

Dois eletrodos úmidos ao se tocarem geraram um som mais abafado e grave do que eletrodos secos, que por sua vez produzem um som mais agudo e metálico.

Devido aos citados problemas causados pela umidade, os eletrodos devem de preferência ser adquiridos em embalagens hermeticamente fechadas e armazenados em ambientes controlados, de modo a serem evitados danos e contatos com a umidade do ar. As embalagens dos eletrodos são consideradas totalmente estanques en-quanto fechadas. Após abertas, perdem a capacidade de executar uma adequada armazenagem, e os eletrodos devem ser mantidos em estufas.

Figura 59 - Estufa para eletrodo – Milane

Fonte: Adaptado de Hotfrog (2008).


Os cochichos são estufas portáteis para armazenamento dos eletrodos revestidos. São conectadas às fontes de energia.

Figura 60 - Cochicho

Fonte: Dutra máquinas (2009).

O período máximo que se recomenda para que um eletrodo permaneça fora da estufa são duas horas. Após esse tempo, há o risco de ocorrer ab-sorção excessiva de umidade. Caso isso venha a acontecer, os eletrodos básicos devem ser recondicionados por um tratamento de ressecagem, em seguida devem retornar para as estufas. Abaixo, recomendações de temperaturas e tempo de ressecagem para os eletrodos revestidos:

Tabela 14 - Recomendações de ressecagem de eletrodos revestidos

Tipo de eletrodoTemperatura efetiva no

pacote de eletrodosTempo real a

temperatura efetiva

(°C) (h)

Básico 325 ± 25 1,5 ± 0,5

Altíssimo rendimento 275 ±25 1,5 ± 0,5

Rutílicos 80 ± 10 1,5 ± 0,5

Ferro fundido 80 ± 10 1,5 ± 0,5

Inoxidáveis rutílicos 275 ± 25 1,5 ± 0,5

Inoxidáveis básicos 225 ± 25 1,5 ± 0,5

Fonte: ESAB Soldagem e Corte (2009).

Parâmetros de solda-gem com eletrodos reves-tidos

Embora esta apostila apresente tabelas com recomendações de manutenção, ressecagem dos ele-trodos, tantos esses parâmetros quanto os parâmetros de solda-gem (corrente) devem ser verifi-cados junto ao fabricante do ele-trodo que será utilizado.Na seção seguinte você irá estu-dar as vantagens e desvantagens do processo de soldagem.


SEÇÃO 4Vantagens e desvantagens do processo

Nesta seção você irá conhecer os ganhos e as perdas desse processo de soldagem.

São várias as vantagens do processo de soldagem por eletrodos reves-tidos:

▪ baixo custo de aquisição dos equipamentos; ▪ não há necessidade de consumíveis externos; ▪ ideal para soldagens em locais de acesso restrito graças à geometria

do eletrodo; ▪ permite a soldagem dos principais metais empregados na indústria,

desde com o eletrodo correto; ▪ permite a soldagem em todas as posições, desde com o eletrodo

devidamente selecionado.

Em contra partida, há algumas desvantagens:

▪ é um dos processos com menor taxa de deposição de material; ▪ requer boa habilidade manual de soldadores; ▪ dificuldade em empregar o processo para soldagem de chapas muito

finas.

Na próxima unidade você irá estudar soldagem MIG e MAG, suas defi-nições, quais são os equipamentos utilizados, eletrodos, gases de prote-ção, transferência do metal de adição e vantagens e desvantagens desse processo.

Unidade de estudo 7

Seções de estudo

Seção 1 – Definição Seção 2 – EquipamentosSeção 3 – EletrodosSeção 4 – Gases de proteçãoSeção 5 – Transferência do metal de adiçãoSeção 6 – Vantagens e desvantagens

85PROCESSOS DE FABRICAÇÃO II

Soldagem MIG/MAG

SEÇÃO 1 Definição

Nesta seção você verá a definição da soldagem de arco com proteção gasosa. Em seguida, você irá conhecer quais são os equipamentos utili-zados nesse processo. A soldagem a arco com proteção gasosa (Gás Metal Arc Welding – GMAW) é um processo em que a união de peças metálicas é produzida pelo aquecimento destas com um arco elétrico estabelecido entre um eletrodo metálico nu, consumível, e a peça de trabalho (metal base). No Brasil, o processo é conhecido como MIG (Metal Inert Gás) ou MAG (Metal Active Gas), quando a proteção do arco elétrico é feita por um gás inerte ou um gás ativo, respectivamente.

Figura 61 - Soldagem MIG/MAG

Fonte: Toda oferta (2009).

SEÇÃO 2Equipamentos

Nesta seção você irá estudar os equipamentos básicos para soldagem MIG/MAG que são compostos de uma fonte de energia, um alimenta-dor de arame, uma tocha de soldagem e uma fonte de gás protetor, além de cabos e mangueiras.

Fonte de energia

O processo utiliza corrente do tipo contínua que pode ser for-necida por um conjunto trans-formador-retificador ou por um conversor.A forma da característica estática da fonte pode ser do tipo corren-te constante ou tensão constante, conforme o sistema de controle do equipamento. Quando se utiliza uma fonte do tipo tensão constante, a veloci-dade de alimentação do arame-eletrodo se mantém constante du-rante a soldagem. Este sistema é mais simples e mais barato. Com a fonte de energia do tipo corrente constante o comprimen-to do arco é controlado pelo ajus-te automático da velocidade de alimentação do arame.


Figura 62 - Fonte retificadora MIG

MAG Sumig

Fonte: Nei (2009).

Tocha, bicos de conta-to e bocais

A tocha de soldagem consiste basicamente de um bico de con-tato, 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 peque-no tubo à base de cobre, cujo diâmetro interno é ligeiramente superior ao diâmetro do arame-eletrodo e serve de contato elétri-co deslizante. O bocal é feito de cobre ou ma-terial cerâmico e deve ter um diâ-metro compatível com a corrente de soldagem e o fluxo de gás a ser utilizado numa dada aplicação. O gatilho de acionamento ou interruptor movimenta um con-tador que está ligado ao primário do transformador da máquina de solda, energizando o circuito de

de arame, ajusta-se a corrente de soldagem fornecida pela máquina devido às características da fonte e do processo. O arame é passado entre um con-junto de roletes chamados de ro-letes de alimentação que possuem sulcos, pelos quais os arames são conduzidos. Em função desses sulcos sobre os roletes, mudando-se o diâmetro do arame de traba-lho, devem ser mudados também os roletes.

Figura 65 - Cabos elétricos e garras de

fixação

Fonte: Labsolda (2009).

O processo necessitará, como no caso da soldagem com eletrodos revestidos, de cabos para trans-porte da eletricidade. As garras de fixação servem para prender o cabo de retorno da ele-tricidade. Deve ser verificado se prendem a peça com boa fixação e se a fi-xação do cabo de soldagem nelas está feito de maneira adequada.

Fonte de gás

Os diversos gases de proteção, que serão vistos mais adiante, estão normalmente contidos em garrafas ou cilindros de aço de alta resistência. A garrafa é colo-cada na instalação na proximidade do posto de trabalho e é equipada

soldagem, além de acionar o ali-mentador de arame e uma válvula solenóide, que comanda o fluxo de gás protetor para a tocha.

Figura 63 - Tocha MIG MAG montada

Figura 64 - Tocha MIG MAG desmon-

tada

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 po-dem ser retas ou curvas, sendo as mais utilizadas as do tipo “pesco-ço de cisne” que são as que ofere-cem maior maneabilidade.

Alimentador de arame

O alimentador de arame normal-mente 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 um conjunto redutor-manô-metro, que baixa a pressão do gás a um valor conveniente para a ali-mentação 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 substitu-ída de um cilindro único por uma central de vários cilindros conec-tados entre si num sistema único. Essa central deve ter um conjunto redutor único e o gás ser distri-buído 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 ele-vados, pode-se adquirir o gás em sua forma líquida, ficando este também em uma instalação cen-tralizada. Essas duas últimas formas citadas são investimentos inicialmente maiores, porém proporcionam numerosas vantagens, das quais algumas são citadas a seguir:

▪ eliminação de garrafas no interior das oficinas; ▪ ganho de espaço; ▪ melhor aproveitamento do

conteúdo das garrafas; ▪ funcionamento contínuo sem

risco de interrupção da alimenta-ção de gás durante a soldagem; ▪ ganhos de tempo (trocas de

garrafas); ▪ aumento da segurança.

Figura 66 - Cilindros de gás

Fonte: Adaptado de Alibaba (2009).

Na próxima seção você verá os eletrodos, que são arames para soldagem.

SEÇÃO 3Eletrodos

Nesta seção você estudará o que é e como é feito o eletrodo. Na próxima seção você conhecerá as funções e os dois tipos de gases de proteção. Os eletrodos ou também chama-dos arames para soldagem são constituídos de metais ou ligas metálicas dúcteis que possuem composição química, dureza, con-dições superficiais e dimensões bem controladas. Ductilidade é a capacidade de um material sofrer deformação plásti-

ca ou permanente sem se romper (carregamentos estáticos).Arames de aço-carbono geral-mente recebem uma camada su-perficial de cobre com o objetivo de melhorar seu acabamento su-perficial, seu contato elétrico com o bico de cobre e uma superior resistência à corrosão.

Figura 67 - Carretel de arame MIG

MAG

Fonte: Solo Stocks (2009).

Os arames de aço usados com proteção de CO2 contêm maiores teores de silício e manganês em sua composição devido à sua ação desoxidante. A seleção do arame a ser utilizado em uma dada ope-ração é feita em termos da com-posição química do metal de base, do gás de proteção a ser usado e da composição química e proprie-dades mecânicas desejadas para a solda. A tabela abaixo relaciona as especificações AWS de arames para soldagem MIG MAG que são fornecidos em carretéis de 15 kg ou 20 kg.


Tabela 15 - Norma classificação de arames MIG MAG

Especificação MateriaisAWS – A 5.10 Alumínio e suas ligasAWS – A 5.7 Cobre e suas ligasAWS – A 5.9 Aço inox, aços com alto Cr

AWS – A 5.14 Níquel e suas ligasAWS – A 5.16 Titânio e suas ligasAWS – A 5.18 Aço-carbono e baia ligaAWS – A 5.19 Magnésio e suas ligas

Fonte: Gimenes (2004, p. 09).

SEÇÃO 4Gases de proteção

Nesta seção você irá conhecer como funcionam e quais são os tipos de gases de proteção. O ar atmosférico na região de soldagem é expulso por um gás de pro-teção com o objetivo de evitar a contaminação da poça de fusão. A contaminação é causada principalmente pelo nitrogênio (N2), oxigênio (O2) e vapor d’água (H2O) presentes na atmosfera. Abaixo, a Figura 68 representa um sistema de soldagem MIG/MAG.

Figura 68 - Esquema soldagem MIG/MAG


Os gases de proteção utilizados em soldagem MIG MAG podem ser inertes, ativos ou a mistura desses dois tipos. O tipo de gás influencia: características do arco, transferência do metal, penetra-ção largura e formato do cordão de solda, velocidade de soldagem, tendência a aparecimento de de-feitos e custo final do cordão de solda.

DICA Com o processo MIG, os ga-ses inertes puros são utiliza-dos principalmente na solda-gem de metais não ferrosos, principalmente os mais reati-vos como titânio e magnésio.

Gases inertes são aqueles que não se combinam com outros elemen-tos e não participam da poça de fusão.

Com o processo MAG, os ga-ses ativos (especialmente CO2) são utilizados para soldagem dos aços-carbono e baixa liga. Os ga-ses ativos têm custo reduzido se comparados aos gases inertes.

Gases ativos são aqueles que produzem efeito oxidante e participam da poça de fusão.

As misturas de gases inertes ou inertes com ativos, em diferentes proporções, permitem a solda-gem com melhor estabilidade de arco e transferência de metal em certas aplicações.


Os gases de proteção utilizados em soldagem MIG MAG podem ser inertes, ativos ou a mistura desses dois tipos. O tipo de gás influencia: características do arco, transferência do metal, penetra-ção largura e formato do cordão de solda, velocidade de soldagem, tendência a aparecimento de de-feitos e custo final do cordão de solda.

Gases inertes são aqueles que não se combinam com outros elemen-tos e não participam da poça de fusão.

Com o processo MAG, os ga-ses ativos (especialmente CO2) são utilizados para soldagem dos aços-carbono e baixa liga. Os ga-ses ativos têm custo reduzido se comparados aos gases inertes.

As misturas de gases inertes ou inertes com ativos, em diferentes proporções, permitem a solda-gem com melhor estabilidade de arco e transferência de metal em certas aplicações.

Tabela 16 - Identificação das misturas dos gases

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 Idem He (melhor que 100% He)Ar + 1 a 2 % O2 ligeiram, oxidante Aços inox e alg. Ligas CuAr + 3 a 5% O2 oxidante Aços-carb. e alguns b, liga

CO2 oxidante Aços-carb. e alguns b, ligaAr + 20 a 50% CO2 oxidante Div. aços – trans. c. circ

Ar + CO2 + O2 oxidante Diversos aços


A figura abaixo 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 modificado por alterações nos parâ-metros de soldagem (intensidade da corrente e tensão, avanço e taxa de alimentação do arame).

Ar Ar + O2 CO2 Ar + CO

2 He Ar + He

Figura 69 - Perfil Cordão Solda Conforme Mistura de Gases

Fonte: Figueiredo (2005 p. 22).

Algumas recomendações de ajustes nos parâmetros e nas técnicas de soldagem estão relacionadas na tabela abaixo.

Tabela 17 - Ajuste parâmetros MIG/MAG

Variáveis de soldagem para modificar

Modificações desejadas

PenetraçãoTaxa de

deposiçãoTamanho do

cordãoLargura do

cordão

↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓Corrente e vel. alim. arame ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ * *

Tensão + + * * * * ↑ ↓Velocidade de soldagem + + * * ↑ ↓ ↑ ↓

Extensão do eletrodo ↓ ↑ ↑ ↓ ↑ ↓ ↓ ↑Diâmetro do arame ↓ ↑ ↓ ↑ * * * *

Gás de proteção % CO₂ ↑ ↓ * * * * ↑ ↓

Ângulo da tocha

puxa

ndo

a 25

°

empu

rran

do

* * * *

empu

rran

do

puxa

ndo

* sem efeito + pequeno efeito ↑ aumento ↓ diminuição

Fonte: ESAB Soldagem e Corte (2005, p. 81).


Para regulagem da vazão do gás de proteção, deve-se seguir a equação abaixo.A vazão de gás é determinada pela seguinte equação:Vazão do gás = 10 x e e = espessura do arame. A vazão do gás é dada em litros por minuto (l/min).Na próxima seção você verá cur-to-circuito, globular e aerossol, que são as três formas de transfe-rência de metal.

SEÇÃO 5 Transferência do metal de adição

Esta seção apresentará as três téc-nicas de passagem de metal. Basicamente, o processo MIG/MAG inclui três técnicas distintas de modo de transferência de me-tal: curto-circuito (short arc), glo-bular (globular) e aerossol (spray arc). Essas técnicas descrevem a maneira pela qual o metal é trans-ferido do arame para a poça de fusão.

A transferência por curto-circuito acontece quando o metal fundido na ponta do arame toca a poça de fusão.

Na soldagem com transferência por curto-circuito são utilizados arames de diâmetro na faixa de 0,8 mm a 1,2 mm, e aplicados pequenos comprimentos de arco (baixas tensões) e baixas corren-tes de soldagem. É obtida uma pequena poça de fusão de rápida solidificação. A soldagem por curto-circuito também deve ser empregada quando se tem como requisito uma distorção mínima da peça.

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%).

A transferência globular é co-mumente conhecida como na qual o metal se transfere atra-vés do arco.

Este tipo de transferência é carac-terizado pela formação de gotas maiores do que o diâmetro do eletrodo. A gota cresce de uma forma de-sordenada, oscilando na ponta do arame, levando consigo o arco elétrico. A gota é finalmente des-tacada, quer por excesso de peso (forças gravitacionais) ou por cur-to-circuito com a peça.A transferência globular é axial-mente dirigida, pode ser obtida em uma atmosfera gasosa subs-tancialmente inerte (teores de CO2 menores que 5%).

Na transferência spray ou ae-rossol pequenas gotas são ar-rancadas do arame-eletrodo e ejetadas em direção ao me-tal de base.

Com uma proteção gasosa de pelo menos 80% de argônio ou hélio, a transferência do metal de adi-ção muda de globular para spray a partir de um determinado nível de corrente conhecido como cor-rente de transição para um dado diâmetro de eletrodo. Sob proteção de CO2 não há tran-sição de globular para spray. Com o aumento da corrente, as gotas diminuem de tamanho, mas não são axialmente dirigidas. Com isso, a quantidade de salpicos será

muito grande, o que pode ser mi-nimizado com a utilização de um arco muito curto.Em metais ferrosos, a transferên-cia por spray é limitada à posição plana, em virtudeda grande quantidade de material transferido e da fluidez da poça de fusão. Também devido à grande penetração nesses mesmos mate-riais, não é o tipo de transferência adequado para chapas finas. Em metais não ferrosos, pode ser uti-lizada com maior liberdade.Na tabela abaixo, as correntes mí-nimas para soldagem por transfe-rência tipo spray.


Tabela 16 - Corrente para soldagem por spray

Tipo de arameDiâmetro do arame

Gás de proteçãoCorrente mínima de

aerossol (A)pol (“) mm

Aço-carbono

0,030 0,76

98% Ar / 2% O₂

1500,035 0,89 1650,045 1,10 2200,052 1,30 2400,062 1,60 275

Aço inoxidável0,035 0,89

98% Ar / 1% O₂170

0,045 1,10 2250,062 1,60 285

Alumínio0,030 0,76

Argônio95

0,046 1,19 1350,062 1,60 180

Cobre desoxidado0,035 0,89

Argônio180

0,045 1,10 2100,062 1,60 310

Bronze ao silício0,035 0,89

Argônio165

0,045 1,10 2050,062 1,60 270

A transferência controlada pulsada tem como objetivo obter uma transferência controlada de metal de adição com as características de-sejáveis da transferência por spray, mas a níveis de corrente média bem mais baixa, de forma a permitir sua utilização na soldagem de chapas finas ou fora da posição plana.

Este tipo de transferência é mais estável e uniforme quando obtido pela pulsação da corrente de soldagem em dois patamares, um inferior à cor-rente de transição e outro superior a esta, de modo que durante o perío-do 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 ener-gia 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). Isso dificultará um pouco mais a seleção e otimização dos parâ-metros de soldagem.A seguir, a Figura 70 ilustra as formas de transferência metálica.


Figura 70 - Geometria da Gota do Arame Fundido


Na seção seguinte você aprenderá os proveitos e os prejuízos do proces-so de soldagem.

SEÇÃO 6Vantagens e desvantagens

Nesta seção você verá por meio de tópicos as vantagens e desvantagens do processo de soldagem.

O processo de soldagem MIG/MAG proporciona muitas vantagens na soldagem manual e automática dos metais para aplicações de alta e baixa produção:

▪ a soldagem pode ser executada em todas as posições; ▪ não há necessidade de remoção de escória; ▪ alta taxa de deposição do metal de solda; ▪ tempo total de execução de soldas de cerca da metade do tempo

para o eletrodo revestido; ▪ altas velocidades de soldagem, menos distorção das peças; ▪ largas aberturas preenchidas, tornando certos tipos de soldagem de

reparo mais eficientes; ▪ não há perdas de pontas como no eletrodo revestido; ▪ permite a execução de longos cordões, sem a necessidade de paradas

intermediárias; ▪ é um processo de fácil automatização ou robotização; ▪ requer menor habilidade manual dos soldadores, se comparado ao

processo de soldagem por eletrodos revestidos, por exemplo.


Como desvantagens do processo MIG/MAG, podemos citar:

▪ elevado custo para aquisição dos equipamentos; ▪ processo menos portátil que o processo de soldagem por eletrodos

revestidos; ▪ a geometria do bocal restringe a utilização do processo quando os

espaços e acessos são mais restritos; ▪ cabos muito longos podem comprometer a proteção gasosa da poça

de fusão; ▪ elevada fadiga do soldador em trabalhos altamente produtivos; ▪ a poça de fusão pode sofrer os efeitos de uma proteção gasosa inefi-

ciente em soldagens efetuadas ao ar livre devido às correntes de ar que podem expulsar o gás de proteção.

Depois de estudar soldagem MIG/MAG, você irá aprender na próxi-ma unidade soldagem TIG: as definições, os equipamentos utilizados, os gases de proteção, eletrodos, metal de adição e as suas vantagens e desvantagens.

Unidade de estudo 8

Seções de estudo

Seção 1 – Definição Seção 2 – Equipamentos e utensíliosSeção 3 – Gases de proteçãoSeção 4 – EletrodosSeção 5 – Metal de adiçãoSeção 6 – Vantagens e desvantagens


Soldagem TIG


Nesta seção você verá a definição do processo de soldagem TIG. Em seguida, você conhecerá quais são os equipamentos utilizados nesse pro-cesso. O processo de soldagem TIG (Tungsten Inert Gas) ou GTAW (Gas Tungs-ten Arc Welding) é um processo de soldagem a arco elétrico que utiliza um arco entre um eletrodo não consumível de tungstênio e a poça de solda-gem. O eletrodo e a parte do cordão são protegidos por um gás de pro-teção inerte, que é soprado pelo bocal da tocha. No processo, pode-se utilizar adição ou não (solda autógena), e seu grande desenvolvimento se deve à necessidade de disponibilidade de processos eficientes de solda-gem para materiais difíceis, como o alumínio e magnésio, notadamente na indústria da aviação no começo da Segunda Grande Guerra Mundial. Na figura abaixo, veja o processo TIG em operação.

Figura 71 - Tig

Fonte: Adaptado de Linde-Gas (2009).

SEÇÃO 2 Equipamentos e utensílios

Nesta seção você será apresentado às composições usadas no processo de soldagem TIG.O equipamento básico usado na soldagem TIG consiste de uma fonte de energia elétrica, uma tocha de soldagem apropriada, uma fonte de gás protetor, um dispositivo para abertura do arco, pinças, bocais, cabos e mangueiras.

Fonte de energia

A fonte de corrente elétrica ne-cessária é do tipo retificadora de corrente constante (Figura 72), com valo de saída ajustável para cada operação e pode ser contí-nua, alternada ou pulsada. As fon-tes podem ser convencionais ou eletrônicas, sendo que essas per-mitem operação com os três tipos de corrente.Essas fontes de energia têm ajus-tes mais preciso e menores valo-res de corrente mínima, além de poderem ser equipadas com dis-positivos para abertura de arco, temporizadores e válvulas desti-nados à controle do fluxo de gás, sistemas para refrigeração da to-cha de soldagem, pedais de con-trole da corrente, dentre outros acessórios específicos.Muitas vezes, as fontes adequadas para um desses processos podem também ser usadas para outro.As fontes para soldagem TIG for-necem uma corrente mínima em torno de 5 a 10 A e corrente máxi-ma na faixa de 200 a 500 A.


Figura 72 - Equipamento TIG

Fonte: Vega Máquinas (2009).

Tochas

As tochas que suportam o eletrodo e conduzem o gás de proteção até o arco podem ser refrigeradas a gás, quando forem mantidas na tempera-tura adequada pelo efeito de resfriamento causado pelo próprio gás de proteção. Essas tochas estão limitadas a uma corrente máxima de cerca de 200 A. Também podem ser refrigeradas a água, pois promovem a circulação de água, normalmente em circuito fechado, para refrigera-ção. Dessa forma, pode-se dispor de tochas que suportam correntes de superiores a 500 A, tipo de tocha mais empregado em soldagens TIG automatizadas.

Figura 73 - Tocha TIG

Fonte: Adaptado de Tbi-Brasil (2009).

Fonte de gás

A fonte de gás protetor consiste de um ou mais cilindros de gás inerte e reguladores de pressão e vazão de gases.

Pinças

Eletrodos de vários tamanhos são fixados apropriadamente na pinça. Um bom contato entre o eletrodo e a parte interna da pinça é essencial para uma transmissão correta da corrente e refrigeração do eletrodo. Por isso, o diâme-tro do orifício da pinça deve ser condizente com o diâmetro do eletrodo.

Bocais

O gás de proteção é dirigido para a zona de soldagem por bocais (Figura 74) fixados na extremida-de das tochas. O objetivo da uti-lização dos bocais é produzir um fluxo laminar do gás de proteção. Os bocais podem ser fabricados de materiais cerâmicos (os mais populares), metais, metais revesti-dos com cerâmicos, quartzo fun-dido ou outros materiais. Bocais metálicos têm vida útil mais lon-ga e são usados principalmente em processos automatizados que operam com correntes acima de 250 A. Os aspectos mais importantes nos bocais são suas dimensões e perfis. Os bocais devem ser largos o suficiente para prover cobertu-ra da área de soldagem pelo gás e devem estar de acordo com o volume e a densidade necessária do gás no processo. Se a vazão do gás for excessiva para um deter-minado diâmetro, a eficiência da proteção é afetada devido à tur-bulência. Vazões mais altas, sem esse efeito de turbulência, reque-rem maiores diâmetros de bocais, condições estas, essenciais para altas correntes.


Figura 74 - Bocais

Dispositivos para ignição do arco

Arco-piloto necessita de eletrodos e fonte de corrente secundários e é pouco usado.A rampa de corrente é usada apenas em fontes eletrônicas e permite a abertura com um toque do eletrodo na peça, mas com uma corrente inicial bastante reduzida, insuficiente para permitir sua fusão e só poste-riormente a corrente atinge o valor de operação selecionado.O ignitor de alta frequência é um aparelho que gera um sinal de alta tensão e de alta frequência, com valores em torno de 3 kV e 5 kHz, que produz a ionização da coluna de gás entre o eletrodo e as peça, permi-tindo a abertura do arco com baixas tensões na fonte de soldagem (entre 60 e 80 V).

Cabos

Os cabos são usados para conduzir a corrente de soldagem; o diâmetro desses cabos deve ser compatível com a corrente de soldagem usada.

Mangueiras

As mangueiras são usadas para conduzir o gás ou a mistura e, se for o caso, água para refrigeração até a tocha de soldagem.A próxima seção mostrará os proveitos e as características dos gases de proteção.

SEÇÃO 3Gases de proteção

Nesta seção você irá estudar as vantagens e características dos gases de proteção.

Os gases de proteção são direcio-nados pela tocha para o arco e a poça de fusão para proteger o ele-trodo e o material metálico fundi-do da contaminação atmosférica. Eles também podem ser utiliza-dos como back-up para proteção do lado contrário da solda da oxi-dação durante a soldagem.O processo de soldagem TIG inicialmente foi chamado de He-liarc devido à utilização do gás hélio (He) como gás de proteção. Atualmente, além do hélio, o gás argônio (Ar) é utilizado com algu-mas vantagens:

▪ possibilita arco mais suave; ▪ penetração reduzida; ▪ ação de limpeza quando da

soldagem de alumínio ou mag-nésio; ▪ baixo custo e alta disponibili-

dade; ▪ boa proteção com baixos

fluxos; ▪ maior resistência a ventos

cruzados; ▪ melhor partida do arco.

Com a utilização do hélio como gás de proteção, pode-se listar as seguintes características:

▪ transmite maior calor para uma mesma corrente e tensão que o argônio; ▪ ideal para soldagem de peças

espessas ou materiais com alta condutividade térmica como o cobre; ▪ o hélio é cerca de dez vezes

mais leve que o argônio, elevando o nível do seu consumo. Por isso, sua vazão deve ser de 2 a 3 vezes superior.


DICA A soldagem com misturas de gases de proteção apresenta características intermediá-rias, dependendo da propor-ção. Misturas de 80% de ar-gônio e 20% de hélio reúnem as melhores características da soldagem com cada um desses gases isoladamente.

Gás de back-up e purga

Quando na realização de passes de raiz, a solda pode ser contaminada pela atmosfera do lado contrário à solda. Para evitar esse problema, o ar deve ser purgado dessa região. O nitrogênio pode ser utilizado satisfatoriamente para esse fim na soldagem de aços inoxidáveis austeníticos, cobre e ligas de co-bre. Uma atmosfera relativamente inerte pode ser obtida pela injeção de cerca de quatro vezes o volume a ser purgado. Uma vez efetivada a purga, a vazão desse gás deve ser mantida apenas para manter uma ligeira pressão positiva. A área de escape do gás deve ser no mínimo igual à área de entrada e especial cuidado deve ser tomado para não haver excessos de pressão, princi-palmente nos últimos cinco cen-tímetros do passe de raiz, preve-nindo-se a sopragem da poça ou concavidade da raiz.Na seção seguinte você verá a classificação dos eletrodos, que é feita pela sua composição quími-ca.

SEÇÃO 4Eletrodos

A seção apresentará a classifica-ção dos eletrodos.No processo TIG os eletrodos são de tungstênio, não são consumí-veis e têm o papel de servir como um dos terminais do arco que irá gerar o calor para o processo. Ao se aproximar da sua temperatura de fusão (3410 °C), o tungstênio se torna termiônico, como uma fonte disponível de elétrons.

Figura 75 - Eletrodo de tungstênio

Fonte: Adaptado de Engesolda (2009).

As capacidades de corrente dos eletrodos devem ser respeitadas e a sua utilização acima de seu li-mite causará erosão ou fundição do eletrodo. Com correntes mui-to baixas haverá instabilidade no arco.

Os eletrodos são classificados com base em sua composição quí-mica, como na tabela abaixo.

Os eletrodos de tungstênio puro (EWP) possuem no mí-nimo, 99,5 % de W e têm uma capacidade de corrente inferior aos eletrodos de liga de tungstê-nio. Entretanto, são muito utiliza-dos em soldagem com CA, pois mantêm uma extremidade limpa e arredondada, que provê boa es-tabilidade ao arco nesse processo. São indicados para soldagem dos alumínios e suas ligas e são identi-ficados pela tarja de cor verde.

Os eletrodos com óxido de tório possuem 1% ou 2% desse material, sendo classificados res-pectivamente como EWTh-1 e EWTh-2. A tória incrementa a emissividade termiônica do tun-gstênio, permitindo a operação em correntes mais elevadas (apro-ximadamente 20 % de acréscimo). Os eletrodos toriados mantêm um fino perfil da ponta durante a soldagem, o que é desejável na soldagem de aços. Por outro lado, na soldagem CA, tornam-se defi-cientes, pois têm dificuldades de manter a extremidade arredonda-da.Os eletrodos com óxido de cé-rio (EWCe-2 ), a céria, possuem características muito semelhantes aos toriados com a vantagem de não trabalhar com um elemento radioativo.Essas mesmas características são mantidas nos eletrodos com óxi-do de lantânio. Já os eletrodos com óxido de zircônio (EWZr) têm caracte-rísticas intermediárias para solda-gem entre os eletrodos puros e os toriados.Os eletrodos EWG são todos os que não se classificam nas desig-nações acima.


Configuração da extremidade do eletrodo

A extremidade do eletrodo normalmente é preparada pelo arredonda-mento, esmerilamento ou afiação química. Assim, uma ponta cônica é preparada, mesmo que a extremidade vá ser arredondada para um pro-cesso em CA.

Arredondamento

Utilizado em processo CA, o arredondamento é realizado pela abertura de um arco em um bloco de cobre refrigerado a água, utilizando CA ou DCEP. A corrente é aumentada até que a extremidade se torne branca com o calor e o tungstênio começa a se fundir, formando uma pequena bola em sua extremidade. A dimensão da extremidade não poderá ser excessiva sob pena de cair essa pequena quando amolecida.

Esmerilamento

Para permitir uma maior estabilidade do arco, as pontas cônicas dos eletrodos devem ser obtidas a partir do esmerilamento com o eletrodo perpendicular ao eixo do rebolo. O rebolo deve ser exclusivo para essa operação para eliminar a possibilidade de contaminação do eletrodo.

Afiação química

A afiação química consiste em mergulhar a ponta do tungstênio em ru-bro em um recipiente contendo nitrato de sódio. A reação causa uma erosão uniforme em torno da circunferência e da extremidade do ele-trodo. Repetindo seguidamente tal operação, forma-se a ponta cônica desejada.

Contaminação do eletrodo

Normalmente, a contaminação do eletrodo ocorre quando o soldador acidentalmente mergulha o eletrodo na poça ou toca o eletrodo com o metal de adição. Uma proteção imprópria também pode causar oxidação do eletrodo e consequente contaminação da solda.Outras fontes de contaminação podem ser: vaporização de metais no arco, erupções ou respingos da poça causados por aprisionamento de gás e evaporação de impurezas superficiais. A contaminação pode afetar as características do arco e causar inclusões no metal de solda. Caso isso ocorra, a operação deve ser interrompida e a porção contaminada do eletrodo deve ser removida, com nova afiação de acordo com as carac-terísticas necessárias na ponta.Na próxima seção você estudará como escolher o metal mais prudente para uma soldagem manual ou mecânica.

SEÇÃO 5Metal de adição

Nesta seção você conhecerá a di-ferença do metal de adição entre soldagem manual ou mecânica e como escolher o melhor metal para esse processo. Em seguida, você conhecerá as suas vantagens e desvantagens. O metal de adição para soldagem manual é fornecido na forma de varetas com comprimento em torno de 1 m. Para a soldagem mecanizada, o metal é fornecido na forma de um fio enrolado em bobinas com diferentes capacida-des, dependendo do equipamento usado. Os diâmetros dos fios e varetas são padronizados e variam entre 0,5 e 5 mm aproximada-mente. A escolha do metal de adição para uma determinada aplicação é feita em função da composição química e das propriedades mecâ-nicas desejadas para a solda. Em geral, é utilizado metal de adição de composição similar à do metal de base, mas não necessariamente idêntica. Fatores como compati-bilidade metalúrgica, adequando a operação e o custo também de-vem ser considerados.O diâmetro do fio ou vareta é es-colhido em função da espessura das peças a unir, da quantidade de material a ser depositado e dos parâmetros de soldagem. Os catá-logos dos fabricantes geralmente apresentam informações úteis na escolha de metal de adição. Abai-xo, a figura ilustra o processo de soldagem TIG em operação, com a vareta de adição de material à direita.


Figura 76 - Material de adição

Fonte: Adaptado de Linde-Gas (2009).

SEÇÃO 6 Vantagens e desvantagens

Nesta seção serão apresentadas as qualidades e os prejuízos nesse tipo de processo de soldagem.

Vantagens do processo:

▪ produz soldas de qualidade superior, geralmente livres de defeitos; ▪ está livre dos respingos que ocorrem em outros processos a arco; ▪ pode ser utilizado com ou sem adição; ▪ permite excelente controle na penetração de passes de raiz; ▪ pode produzir excelentes soldagens autógenas (sem adição) a altas

velocidades; ▪ utiliza-se de fontes de energia de baixo custo; ▪ permite um controle preciso das variáveis da soldagem; ▪ pode ser usado em quase todos os metais, inclusive metais dissimila-

res; ▪ permite um controle independente da fonte de calor e do material

de adição; ▪ soldagem de precisão; ▪ soldagem de peças de pequena espessura e tubulações de pequeno

diâmetro; ▪ execução de passes de raiz.


Desvantagens do processo:

▪ taxas de deposição inferiores com processos de eletrodos consumí-veis; ▪ há necessidade de maior destreza e coordenação do operador em

relação à soldagem por eletrodos revestidos MIG/MAG; ▪ há dificuldade de manter a proteção em ambientes turbulentos; ▪ pode haver inclusões de tungstênio, no caso de haver contato do

mesmo com a poça de soldagem; ▪ pode haver contaminação da solda se o metal de adição não for

adequadamente protegido;há baixa tolerância contra contaminantes no material de base ou adição;

▪ vazamento no sistema de refrigeração pode causar contaminação ou porosidade sopro ou deflexão do arco, como em outros processos.

Depois de entender soldagem TIG, você aprenderá sobre soldagem oxiacetilênica na próxima unidade.

Unidade de estudo 9

Seções de estudo

Seção 1 – Definição Seção 2 – GasesSeção 3 – Equipamentos e utensíliosSeção 4 – Materiais de adiçãoSeção 5 – FluxosSeção 6 – Tipos de chamaSeção 7 – Acendendo e apagando o maça-ricoSeção 8 – Práticas de segurançaSeção 9 – Técnica operatóriaSeção 10 – Vantagens e limitações


Soldagem Oxiacetilênica


Esta seção irá explicar o que é sol-dagem oxiacetilênica. Em seguida, você conhecerá os dois tipos de gases. A soldagem oxiacetilênica é um dos processos de soldagem a gás oxicombustível, oxigás (Oxy-Fuel Gas Welding). Processo no qual a coalescência ou união dos metais é obtida pelo aquecimento destes até a fusão com uma chama de um gás combustível e oxigênio. O metal de adição, se usado, também é fundido durante a operação.

primido a pressões entre 15 e 20 bar1 pode detonar por uma sim-ples centelha elétrica, 1 1 bar = 10 N/cm2 = 0,1 MPa. O acetileno em contato com o co-bre, o mercúrio ou a prata pode, sob certas condições, formar compostos explosivos, que po-dem ser detonados por simples choques ou aplicação de calor.Por essa razão, as canalizações usadas para o acetileno são fei-tas, geralmente, de ferro ou aço. Entretanto, utensílios como os bicos de cobre dos maçaricos, por exemplo, não oferecem peri-go, pois o acetileno, nesse caso, não apresenta pressão e tempo de contato suficientes para a reação.O acetileno foi escolhido como gás de combustão pela sua alta intensidade de combustão, o que permite maiores temperaturas da chama.

Gás oxigênio

É um gás incolor, inodoro, insípi-do e ligeiramente mais pesado que o ar. Não é combustível ou explo-sivo, mas sob pressão pode reagir violentamente com óleo ou graxa.

Um metro cúbico de oxigênio a 20 °C e a uma pressão atmosfé-rica pesa 1,33 Kg. Sobre pressão normal se liquefaz a uma tempe-ratura de -182,9 °C, formando um líquido claro e azulado. Um litro de oxigênio líquido pesa 1,14 Kg e produz 860 litros de oxigênio ga-soso na evaporação.

Uma importante característi-ca desse processo é o excelen-te controle que se pode exer-cer sobre a entrada de calor e a temperatura das peças que estão sendo soldadas, devido ao controle independente da fonte de calor e da alimenta-ção do mental de adição.

O equipamento usado é bastante simples, tem baixo custo e tam-bém pode ser destinado a peque-nas variações em outras operações como dobramento e desempeno de peças metálicas, pré e pós-aquecida em soldagem, em ope-rações de brasagem e corte a gás.

SEÇÃO 2Gases

Nesta seção você verá a definição dos dois tipos de gases, o gás ace-tileno e gás oxigênio. Na próxima seção será apresentado aos com-ponentes de uma solda oxiacetilê-nica.

O gás geralmente empregado é o acetileno, outros gases além do acetileno podem ser empregados embora forneçam menos intensi-dade de calor e consequentemen-te uma menor temperatura. Esses gases podem utilizar tanto o oxi-gênio e como o ar para manter a combustão.

Gás acetileno

O acetileno industrial é um gás in-color que tem um picante e nau-seante odor (cheiro característico de alho) em razão da presença de impurezas. Pode ser gerado dire-tamente por carbonato de cálcio e água ou acondicionado em cilin-dros. O acetileno é autoexplosivo a pressões abaixo de 2 bar, por-tanto, não pode ser comprimido diretamente dentro de simples ci-lindros.O acetileno (C²H²), para ser arma-zenado e utilizado com segurança a pressões acima de 1kgf/cm², deve ser acondicionado em cilin-dros preenchidos com uma massa porosa a base de carvão, cimento especial e asbestos, e embebida em acetona, na qual o acetileno pode ser dissolvido na proporção de até 25 litros de acetileno para cada litro de acetona.A pressão do acetileno dissolvido em um cilindro totalmente cheio não deve exceder 1.9 MPa a 20 °C.O gás acetileno a baixas pressões se torna muito instável, apresenta perigo de explosão; quando com-


O oxigênio comercial é produzido também por eletrólise da água ou mais usualmente pela liquefação do ar atmosférico. O princípio básico do processo de liquefação é que todos os gases vaporizam a diferentes temperaturas. Então, nesse processo o ar será primeira-mente forçado a passar pela soda cáustica e com a temperatura bai-xa de até -194 °C na qual se lique-faz todos os componentes do ar. Quando o ar é liquefeito e colo-cado para evaporar lentamente, o nitrogênio e o argônio vaporizam mais rapidamente deixando para trás oxigênio quase puro que é en-tão evaporado e comprimido den-tro de um cilindro de aço a uma pressão de aproximadamente 15 MPa em um recipiente a tempe-ratura de 200 °C. O oxigênio está pronto para ser transportado para uso em soldagem ou corte por oxiacetileno. Oxigênio comprimido estando em contato com gordura ou óleo, oxida-se em uma taxa extrema-mente rápida, então ocorre a au-toignição e pode explodir. Portan-to, os cilindros contendo oxigênio devem ser protegidos do contato com lubrificantes.

SEÇÃO 3Equipamentos e utensílios

Nesta seção serão mostrados os elementos da soldagem oxiaceti-lênica. O equipamento básico para a sol-dagem oxigás, em geral, consiste basicamente de cilindros, regu-ladores de pressão, mangueiras, maçarico.

Cilindros

Existe uma variação muito grande dos cilindros de gás comprimido em capacidade, modelo e cor. Na maioria dos países, no entanto, o tamanho desses cilindros varia entre 6 e 7 m3 e tem cor preta ou verde para oxigênio e marrom ou vermelha para acetileno.

Figura 77 - Cilindros de gás

Fonte: Alf Ferramentas (2009).

▪ Os cilindros de oxigênio são feitos de tubos de aço sem costura, cuidadosamente trata-dos termicamente e testados a altíssimas pressões para garantir resistência e robustez. Suportam até 200 kgf/mm². Devem ser sempre identificados testados a cada cinco anos pelos fornecedo-res de gás.

▪ Os cilindros de acetileno são constituídos de uma massa porosa de fibras de amianto, par-tículas de carvão vegetal e areia. As pressões máximas a que estão sujeitos esses cilindros são em torno de 17,5 kgf/cm².

Reguladores de pres-são

Reguladores de pressão de gases são necessários para reduzir a pressão do gás em um cilindro ou controlar a pressão usada na tocha de solda. O princípio de constru-ção de reguladores para diferentes gases é o mesmo. Entretanto, um regulador de gás é usado apenas para o gás para o qual ele é de-signado. Para evitar confusões e perigos, as conexões para gases combustíveis e tubos de oxigênio têm roscas diferentes e correspondentes aos filetes das válvulas; um tem rosca direita o outro,rosca esquerda.Existem dois tipos de regulado-res, com um e dois estágios. Um regulador de um único estágio re-duz a pressão do gás no cilindro para a pressão de trabalho em um único passo. Em reguladores de dois estágios a pressão do cilindro é reduzida para a pressão de trabalho em dois passos. No primeiro passo o gás do cilindro é reduzido a um valor intermediário e no segundo passo a pressão intermediária é reduzida à pressão de trabalho na tocha de solda. Reguladores de dois estágios ga-rantem um exato controle de pressão e evitam a necessidade de reajustar o regulador com o cai-mento da pressão no cilindro.


Os reguladores necessitam de ca-libração de tempo em tempo para garantir a redução de pressão do gás de trabalho.

Figura 78 - Reguladores de pressão

Fonte: Adaptado de Cobequi (2009).

Válvulas

Todas as válvulas são constituídas e operadas no mesmo princípio. A função delas é fechar o ar com-primido ou liquefeito no cilindro. Cada válvula consiste de uma has-te que pode ser movida para cima ou para baixo pela rotação de um disco que girado pode levantar ou abaixar a placa da válvula abrindo ou fechando o cilindro. Válvulas para cilindros de oxigê-nio são feitas de latão porque não são corroídas quando expostas ao oxigênio. Reguladores de pressão do oxigênio são conectados às válvulas dos cilindros. Válvulas para cilindros de acetile-no são feitas de aço porque ligas contendo mais de 70% de cobre quando expostas ao acetileno por longo tempo reagem com ele para formar acetileno de cobre e for-mam, ainda, um gel dentro que pode dissociar violentamente ou explodir até quando for apenas ligeiramente lacrado ou tapado. Reguladores de pressão são co-nectados às válvulas de cilindro de acetileno por clipes.

Bico

Os bicos, também chamados de extensões, são fixos aos maçari-cos, intercambiáveis que possibili-tam o soldador guiar e direcionar a chama para o trabalho com faci-lidade e eficiência. Os bicos de solda são geralmente feitos de ligas a base de cobre de alta condutividade térmica sufi-ciente para reduzir o risco de su-peraquecimento. Os bicos de solda são feitos de diferentes tamanhos e podem ser inteiriço, isto é, de apenas uma peça ou duas. O tamanho e o tipo do bico de solda são determina-dos pelo diâmetro de seu orifício. O tipo de bico de solda feito para realizar um dado trabalho é deter-minado pelo metal a ser soldado e pela sua espessura. A vantagem do bico de solda de duas peças é que ao invés de trocar o bico completo é preciso trocar apenas a cabeça do bico ou encaixar uma pequena parte no seu final.

Maçaricos

Os maçaricos são dispositivos que recebem o oxigênio e o acetileno puros e fazem sua mistura na pro-porção, na velocidade e no volu-me adequados para a produção da chama desejada. Basicamente, os maçaricos podem ter dois tipos: os de baixa pressão (tipo injetor) e os de media pres-são (tipos misturadores).No maçarico tipo misturador, os gases passam através de suas res-pectivas válvulas, que permitem o controle da proporção da mistura e continuam através de tubos in-dependentes, até o ponto de en-contro dos gases, sem sofrer alte-rações significativas de volume e pressão.

O maior dano causado a válvulas pode ocorrer durante o transpor-te dos cilindros. Uma capa prote-tora ou capacete deve ser coloca-do sobre a válvula para garantir proteção contra a possibilidade de dano à mesma e consequente-mente vazar gás para a atmosfera. Caso ocorra um acidente com o cilindro de oxigênio, o veículo de transporte pode se tornar uma bomba destruindo qualquer coisa em seu caminho.

Mangueiras

O acetileno e oxigênio são le-vados do cilindro para tocha de solda por meio de mangueiras feitas de borracha reforçada com as cores vermelho, preto ou ver-de, capaz de conduzir os gases em linhas com altas pressões a uma temperatura moderada. Mangueiras de cor verde são des-tinadas para o oxigênio.Mangueiras vermelhas são usadas para levar gás combustível com porca diferenciada com rosca à esquerda para conectar na saída do regulador de pressão e na co-nexão com a tocha.Essas mangueiras são especifi-cadas pelo diâmetro interno. Os diâmetros nominais internos mais comuns são 3.2; 4.8; 6.4; 7.9; 9.5 e 12.7 mm e são comercializadas em comprimentos de 4,5 até 20 metros.Devem tomar as devidas precau-ções de não colocar ou deixar as mangueiras em cima de metais quentes e em temperaturas abaixo de -35 °C, é necessário que a mes-ma seja constituída de borracha resistente para suportar baixas temperaturas.


Nos maçaricos injetores, o oxi-gênio passa a grande velocidade através de um pequeno orifício, criando um vácuo parcial que ar-rasta o acetileno. Os gases passam então por um tubo divergente, onde se misturam, perdem velo-cidade e ocorre um aumento de pressão. Em seguida, os gases se encontram na câmara de mistura e depois até o bico.O maçarico injetor apresenta a característica de não sofrer varia-ção na proporção de mistura pro-vocada por flutuações na pressão de oxigênio, pois a quantidade de acetileno arrastada é proporcional a essa pressão.

Figura 79 - Maçarico

Fonte: Adaptado de JDS Ferramentas

(2009).

Depois de conhecer os equipa-mentos usados desse processo, você irá estudar como é feita a es-colha dos materiais de adição.

SEÇÃO 4 Materiais de adição

Esta seção irá mostrar como são escolhidos os materiais de adição para soldagem oxiacetilênica. Em seguida você conhecerá a função dos fluxos. Os metais de adição usados na soldagem oxigás são fornecidos

na forma de varetas, com compri-mentos e diâmetros variados, es-colhidos em função da espessura do metal base e da quantidade de metal a ser depositada na junta.A AWS classifica os metais de adi-ção para soldagem dos mais va-riados materiais, sendo que para soldagem dos aços, as varetas são normalmente especificadas em três classes, RG 45, RG 60 e RG 65, tendo uma resistência à tração mínima de 315, 420 e 470 MPa,Para soldagem dos ferros fundi-dos, as varetas são normalmente especificadas pelas leras RCI.Para soldagem dos aços inoxidá-veis, as varetas são normalmente especificadas pelas letras ER, se-guidas pelos números que nor-malmente correspondem à desig-nação AISI do aço a ser soldado. Ex.: ASW ER 316.Para soldagem de alumínio e suas ligas e outros metais, os metais de adição podem ser do tipo R (va-reta para soldagem a gás ou outro processo), ou do tipo ER (vareta para soldagem a gás ou eletrodo).Para o cobre e suas ligas, a de-signação baseada na composição química do metal (ex.: material de adição a base de cobre e níquel), a vareta, é classificada com RCuNi.A solda feita sem material de adi-ção deve ser usada para espessu-ras de metais abaixo de 3 mm.

SEÇÃO 5 Fluxos

Nesta seção você irá estudar quais são os tipos de fluxo e para o que ele é usado. Na próxima seção você verá os três tipos de chama. Um fluxo ou pasta de solda é ne-cessário para remover o filme de óxido e manter uma superfície limpa.

O fluxo funde no ponto de fu-são do metal de base e promove uma camada protetora (escória) contra reações com os gases at-mosféricos. O fluxo normalmente penetra abaixo do filme de óxido (de ponto de fusão maior que o próprio metal base, muitas vezes) e separa e, ainda, muitas vezes o dissolve. Fluxos são comercializa-dos na forma de pó seco, pasta ou soluções espessas.Fluxos na forma de pó são fre-quentemente usados para mergu-lhar a vareta de adição. Na forma de pasta são normalmente pince-lados sobre a vareta ou sobre as peças a serem soldadas. Varetas comercialmente pré-revestidas também estão disponíveis para alguns metais. Fluxos são normal-mente empregadas para soldagem de alumínio, aço inoxidável, ferro fundido e latão.

SEÇÃO 6Tipos de chama

Nesta seção você vai aprender os três tipos básicos de chama: cha-ma redutora ou carburante, cha-ma neutra ou balanceada e chama oxidante. Além da natureza quí-mica, essas chamas também dife-rem na estrutura e forma.

▪ A chama redutora ou carbu-rante tem excesso de acetileno. Como uma chama redutora contém carbono não queimado, sua temperatura é mais baixa que numa chama neutra ou oxidante. Tal chama é recomendada para soldar aços de alto carbono e ferro fundido. ▪ A chama neutra tem, aproxi-

madamente, uma mesma propor-ção de volume de acetileno para um volume de oxigênio. Estrutu-ralmente ela consiste de duas par-tes chamadas de cone interior e


cobertura exterior. Ela apresenta um cone interior claro, bem definido e luminoso indicando que a combustão é completa. Ela normalmente não afeta a composição química metal soldado e normalmente produz uma solda de boa aparência, tendo propriedades comparáveis ao metal base. É muito usada para soldar aços estruturais de baixo carbono e alumínio. ▪ A chama oxidante apresenta um excesso de oxigênio. Ela consiste

de um cone interior branco muito curto e uma cobertura exterior mais curta. Essa chama tem um som característico, tipo um ronco ruidoso. A redução do cone interior é um sinal do excesso de oxigênio. Ela é a chama mais quente produzida por uma fonte de gás combustível e oxigênio. Tal chama pode oxidar o metal na poça de solda produzindo um cordão de solda com aparência suja. A chama oxidante é usada para soldar liga a base de cobre, liga a base de zinco e alguns metais ferrosos como aço manganês e alguns ferros fundidos. Após conhecer os tipos de chamas você irá conhecer como acender e apagar o maçarico.

SEÇÃO 7 Acendendo e apagando o maçarico

Você verá nesta seção, por meio de tópicos, como acender e apagar o maçarico. Em seguida irá conhecer alguns cuidados com a segurança ao usar soldagem a gás.

Para acender

1. Aliviar o regulador de pressão.

2. Regular a pressão de trabalho em função do número do bico utiliza-do.

3. Abrir a válvula de acetileno, acionar o acendedor e acender o maçari-co (usar sempre a chama piloto ou isqueiro específico).

4. Abrir lentamente a válvula de oxigênio do maçarico até obter a chama desejada.

Para apagar

1. Abrir a válvula de oxigênio até obter uma chama oxidante.

2. Fechar a válvula do acetileno (apagando a chama).

3. Fechar a válvula do oxigênio.

4. Aliviar o regulador de pressão.

5. Afrouxar as válvulas, agulha do maçarico aliviando as man-gueiras.

6. Fechar os registros.

SEÇÃO 8 Práticas de segurança

Nesta seção você verá quais cui-dados tomar ao mexer com o pro-cesso de soldagem a gás, são eles:

▪ nunca trabalhar com pressões acima de 1,5kgf/cm²; ▪ nunca deitar o cilindro: ângulo

mínimo de 45° com a horizontal; ▪ nunca abrir a válvula mais que

¼ de volta; ▪ nunca submeter os cilindros a

impactos; ▪ nunca permitir o contato do

gás acetileno com prata ou cobre (risco de explosão); ▪ nunca permitir o contato dos

cilindros do oxigeno com óleos e graxa (risco de explosão).

Na seção seguinte você será apre-sentado às técnicas operacionais na soldagem a gás.

SEÇÃO 9Técnica operatória

Nesta seção você irá estudar ope-racionalmente as etapas da solda-gem a gás. Acompanhe.

▪ Abertura dos cilindros de

gases e regulagem das pressões de trabalho em função do tipo de maçarico e tamanho de bico usado.


▪ O acendimento da chama é feito com isqueiro ou gerador de fagulha após a abertura do registro de acetileno do maçarico. A chama assim obtida tem uma cor amarelo-brilhante e é bastante fuliginosa, até que se abra o registro de oxigênio do maçarico. ▪ Para formação da poça de fusão, a ponta do cone interno é colocada

a até 3 mm da superfície da peça e mantida nessa posição até a fusão do metal de chama (manter leves movimentos circulares entre as partes que compõem o metal base). ▪ Para execução da soldagem, pode-se soldar a ré para produzir um

cordão estreito e com maior penetração, de forma mais rápida. ▪ Também é possível soldar a frente, resulta num cordão raso, sendo

adequada para soldagem de chapas finas, de até 3 mm de espessura.

A seguir, as vantagens e desvantagens do processo de soldagem a gás.


SEÇÃO 10Vantagens e limitações

Nesta seção você conhecerá os proveitos e os prejuízos do processo de soldagem.

Vantagens

▪ É um processo versátil e simples. ▪ É um processo portátil. ▪ Usado na soldagem de chapas finas e tubos de pequenos diâmetros. ▪ O equipamento utilizado tem baixo custo.

Desvantagem

▪ Tem uso restrito na indústria devido à baixa produtividade.

Após estudar soldagem a gás, você verá na unidade seguinte soldagem de plasma.

Unidade de estudo 10

Seções de estudo

Seção 1 - Definição Seção 2 - EquipamentosSeção 3 - EletrodosSeção 4 - ConsumíveisSeção 5 - Técnica operatóriaSeção 6 - Vantagens e desvantagens


Soldagem Plasma

SEÇÃO 1Definição

Nesta seção você irá aprender o que é processo de soldagem a arco plasma.O processo de soldagem a arco plasma (Plasma Arc Welding – PAW) é um processo que produz a aglutinação dos metais pelo aquecimento de um arco constrito entre o eletrodo e a peça de trabalho ou entre o eletrodo e o bocal constrito da tocha. Esse gás é usualmente suprido por uma fonte auxiliar de gás de proteção. O gás de proteção deve ser um gás inerte ou uma mistura de gases inertes. O material de adição pode ou não ser utilizado.

Figura 80 - Soldagem Plasma

Fonte: Labsolda (2006).

Usualmente, a definição de plas-ma é tida como sendo o quarto estado da matéria. Costuma-se pensar normalmente em três esta-dos da matéria, sendo eles: o sóli-do, o líquido e o gasoso.Considerando o elemento mais conhecido, a água, existem três estados: o gelo, a água e o vapor.A diferença básica entre esses três estados é o nível de energia em que eles se encontram. Se adi-cionarmos energia sob forma de calor ao gelo, este se transformará em água, que sendo submetida a mais calor, vaporizará. Porém se adicionarmos mais ener-gia, algumas de suas propriedades são modificadas substancialmente tais como a temperatura e as ca-racterísticas elétricas. Este pro-cesso é chamado de ionização, ou seja, a criação de elétrons livres e íons entre os átomos do gás.Quando isso acontece, o gás se torna um “plasma”, sendo eletri-camente condutor, pelo fato de os elétrons livres transmitirem a cor-rente elétrica.Alguns dos princípios aplicados à condução da corrente através de um condutor metálico também são aplicados ao plasma.Por exemplo, quando a seção de um condutor metálico submetido a uma corrente elétrica é reduzida, a resistência aumenta tornando necessário aumentar a tensão para se obter o mesmo número de elé-trons atravessando essa seção e, consequentemente a temperatura do metal aumenta.


O mesmo fato pode ser observado no gás plasma; quanto mais reduzida for a seção tanto maior será a temperatura.

Arco plasma

Aquecido dentro do bocal, o plasma sofre uma enorme expansão e, por ter que sair através de um pequeno orifício, adquire altas velocidades (na ordem de 6 Km/s) acentuando o fenômeno de dissociação.Quando fora do bocal, os íons se recombinam para voltar ao estado gasoso, liberando uma energia tal que os leva a temperaturas acima de 25.000 °C.Essa energia é, então, utilizada para fundir o metal de base e o metal de adição. Na figura abaixo, o arco plasma.

Figura 81 - Arco Plasma


Depois de entender a definição do processo de soldagem plasma, você vai conhecer na próxima seção os equipamentos utilizados.

SEÇÃO 2 Equipamentos

Nesta seção você será apresentado aos elementos que compõem o pro-cesso de soldagem plasma. Em seguida você conhecerá qual é o eletrodo usado.

Fonte de energia

A fonte de energia utilizada é de corrente constante, podendo ser um retificador, gerador ou inver-sores, sendo de corrente contínua com polaridade direta ou corrente alternada (pulsada). As fontes para soldagem plas-ma diferem das de corte, porque no corte a tensão em vazio do equipamento deve ser superior a 200 V. As fontes convencionais podem fornecer correntes de 100 a 500 A e as fontes utilizadas em micros-soldagens fornecem correntes a partir de 0,1 A.Fontes com tensão em vazio entre 65 V e 80 V podem ser adaptadas para soldagem com a colocação de sistemas de abertura de arco-piloto, pré e pós-vazão.

Figura 82 - Equipamento de Soldagem-

Plasma

Fonte: Star Weld (2010).


Ignitor de alta frequência

A abertura do arco pode ser feita por um ignitor de alta frequência ou através de um arco-piloto. Para tal, a fonte de energia deve contar com uma fonte de energia auxiliar de baixa capacidade.

Tochas

As tochas são providas de um punho para o manuseio do soldador, um conjunto de pinças para a fixação do eletrodo, condutos para passagem de gás e água de refrigeração, um bico de cobre com orifício para a cons-trução do arco elétrico e um bocal de cerâmica para isolação e proteção do operador.Algumas tochas têm somente um orifício central para a passagem do gás e arco, outras possuem mais orifícios para a passagem do gás auxiliar, permitindo maiores velocidades de soldagem. Na figura a seguir, é pos-sível visualizar uma tocha e seus componentes.A tocha plasma geralmente é refrigerada a água.

Figura 83 -Tocha Plasma

Fonte: Adaptado SoldaMaq... (2008).

SEÇÃO 3Eletrodos

Nesta seção você verá que o ele-trodo utilizado é o mesmo utili-zado no processo TIG, de tun-gstênio comercialmente puro (99,5%), ou tungstênio dopado com tório ou zircônio, não sendo consumível. Para cortes em alta velocidade, tem-se utilizado um eletrodo de tungstênio dopado com óxido de lantânio, de vida mais longa que os anteriores.Os eletrodos são normalmente apontados com ângulo que pode variar de 20 a 60°. Essa ponta po-derá ser feita por esmirilagem ou por agentes químicos.Na seção seguinte você estuda-rá os combustíveis utilizados no processo de soldagem.


SEÇÃO 4Consumíveis

Nesta seção você conhecerá os combustíveis usados nesse processo de solda. Na próxima seção você verá as técnicas operacionais.

Gases

Em soldagem plasma, pode-se utilizar o mesmo tipo de gás tanto para a formação do plasma quanto para a proteção adicional da poça de fusão. Na soldagem com baixa corrente, o gás de proteção pode ser diferen-te, sendo que o CO² é muito usado com essa finalidade devido ao seu menor custo. O argônio também tem sido utilizado na soldagem com baixas correntes em função do seu maior potencial de ionização.Pode-se aplicar em outros gases inertes como o hélio puro ou misturado com argônio, porém requerem tensões mais altas para abertura do arco. A utilização do hélio desenvolve maior energia no plasma, portanto, a refrigeração do bocal do orifício tem que ser muito mais eficiente. Em certos casos, o hidrogênio pode ser adicionado a esses gases para fa-cilitar a abertura do arco. A adição de hidrogênio pode ser interrompida depois de iniciado o arco.Na soldagem com alta corrente, geralmente se usa o mesmo gás para plasma e para proteção. A seleção do gás de proteção depende do tipo e da espessura do metal de base a ser soldado.

Metal de adição

A maioria das soldagens por este processo não requer metal de adição devido à sua concentração de calor e facilidade de fusão das partes, po-rém, caso haja necessidade, o metal de adição se apresenta na forma de vareta ou arame enrolado em bobinas.Os metais de adição usados na soldagem a plasma são os mesmos usa-dos na soldagem TIG e MIG/MAG.Na soldagem manual, a técnica de deposição é por gotejamento, sendo adicionado por uma das mãos enquanto a outra controla o banho de fusão. Na soldagem automática, uma bobina de arame é colocada em um ali-mentador automático com velocidade constante. Esse sistema é utilizado quando a corrente de soldagem ultrapassa 100 A e pode ainda ser aplicado com pré-aquecimento do arame por Efeito Joule, passando uma corrente elétrica através deste antes de atingir poça de fusão.

SEÇÃO 5Técnica operatória

Nesta seção você irá estudar as duas técnicas operacionais no processo de soldagem. Logo, você conhecerá os seus proveitos e os prejuízos. A soldagem a aço plasma pode ser feita com a utilização de duas técnicas: por fusão, semelhan-te aos outros processos a arco; e “keyhole” ou furo.A técnica da fusão é normalmente usada em soldagem manual e com fluxo de gás de plasma e correntes de soldagem mais baixos.A técnica “keyhole” é usada por certa faixa de espessura de metal de base, com combinações espe-ciais de fluxo de gás de plasma, corrente e velocidade de solda-gem, produzindo uma poça de fusão pequena e que penetra to-talmente no metal e base.Nesse caso, o jato de plasma pro-duz um pequeno furo na região da junta, que é levado adiante com o movimento da tocha de solda-gem. Durante o deslocamento, o metal fundido pelo arco é forçado a se deslocar em torno do jato de plasma, formando atrás deste a poça de fusão, que fecha o furo nesta região e se solidifica, conso-lidando a junta. Não é usado me-tal de adição na maioria das vezes. Essa técnica permite a soldagem com penetração total, em passe único.



Nesta seção você verá os ganhos e as perdas da soldagem a plasma.

Vantagens

As vantagens do processo de soldagem a arco plasma em relação ao processo TIG ou outros processos de soldagem convencional são apre-sentadas abaixo.

▪ Maior concentração de energia e densidade de corrente, conse-quentemente, menores distorções, maiores velocidades de soldagem e maiores penetrações. ▪ Maior estabilidade do arco em baixos níveis de corrente, permitindo

a soldagem de finas espessuras (a partir de 0.05 mm). ▪ O arco é mais “homogêneo” e de maior extensão, permitindo

melhor visibilidade operacional, maior constância da poça de fusão e menor sensibilidade a variações no comprimento do arco. ▪ Menor probabilidade de contaminação do cordão por inclusões de

tungstênio e de contaminação do eletrodo pelo material de adição uma vez que o mesmo se encontra dentro do bocal.

Desvantagens

▪ Alto custo do equipamento (2 a 5 vezes mais que o TIG). ▪ Manutenção da pistola mais frequente (orifício calibrado) e cara. ▪ Maior consumo de gases. ▪ Exigência de maior qualificação da mão de obra.

Depois de estudar soldagem plasma você conhecerá as definições, os princípios, os equipamentos e as vantagens e desvantagens do processo de soldagem por pontos.


Seções de estudo

Seção 1 - Definição Seção 2 - Princípios da soldagem Seção 3 - EquipamentosSeção 4 - Vantagens e desvantagens


Soldagem por Pontos

SEÇÃO 1Definição

Nesta seção você irá conhecer o que é soldagem por pontos. Em seguida, verá os três princípios desse processo. Na soldagem por pontos (Resisten-ce Spot Welding – RSW) a corrente passa diretamente por um único botão de solda sendo formado. Não existe qualquer outro cami-nho que permita desvio ou cria-ção de corrente parasita.Para efetuar uma boa solda é ne-cessário que as peças façam um bom contato metal-metal. Todos os elementos (peças e eletrodos) devem ser concebidos de tal ma-neira que permitam a corrente chegar ao ponto desejado pelo ca-minho mais curto.

Figura 84 - Solda por Pontos

Fonte: Nei (2008).

A soldagem por pontos é apenas um dos diversos tipos de solda-gem por resistência.A soldagem por resistência com-preende um grupo de processos no qual a união de peças metáli-cas é produzida em superfícies sobrepostas, ou em contato topo a topo, pelo calor gerado na junta

através da resistência à passagem de uma corrente elétrica (Efeito Joule) e pela aplicação de pressão, podendo ocorrer certa quantida-de de fusão na interface.Como exemplo de outros proces-sos de soldagem por resistência, temos:

▪ soldagem por costura (Resisten-ce Seam Welding – RSEW); ▪ soldagem por projeção (Resis-

tence Projection Welding – RPW); ▪ soldagem de topo por resis-

tência (Upset Welding – UW); ▪ soldagem de topo por cente-

lhamento (Flash Welding – FW); ▪ soldagem por resistência a

alta frequência (High Frenquency Resistence Welding – HFRW).

SEÇÃO 2Princípios da soldagem

Nesta seção você irá conhecer os três princípios da soldagem por pontos, que são: aquecimento, tempo e pressão.

Aquecimento

É a temperatura a que devem se submeter as chapas a serem solda-das. Essa temperatura deve atingir 1.300 °C no núcleo da solda para que a fusão seja adequada e não deve exceder a temperatura de 900 °C na superfície diretamente em contato com o eletrodo. Caso contrário, a estrutura granular do material será enfraquecida.

Figura 85 - Aquecimento

Fonte: Bracarense (2000, p. 2).

Tempo

É o tempo necessário para a cor-rente fluir e fazer a solda. Basi-camente, usamos o tempo para desenvolver o botão de solda re-querido a fim de obter a resistên-cia mecânica ideal para o conjun-to soldado.Quanto mais tempo a corrente fluir, maior será o botão de solda, até o limite do diâmetro do eletro-do usado.

Pressão

É a compressão sofrida pelas cha-pas através dos eletrodos e essa é de vital importância para o con-trole de qualidade da solda, por-que ela afeta a resistência na face de contato dos materiais e como consequência o calor gerado. Se decrescermos a pressão ou a força dos eletrodos, o aquecimento na face dos eletrodos aumenta, po-dendo resultar no desgaste exces-sivo dos mesmos. Por outro lado, se aumentarmos excessivamente a pressão, resultará deformação mecânica dos mesmos. Deve-se


descobrir um meio termo adequa-do para a pressão.Após estudar os princípios da soldagem você será apresentado aos elementos que compõem esse processo.

SEÇÃO 3Equipamentos

Nesta seção você estudará os equipamentos para soldagem, eles devem apresentar dois sistemas básicos: elétrico e mecânico.

Sistema elétrico

O sistema elétrico é composto por fonte de energia de corrente contínua ou alternada, mais ele-trodos e conexões.

▪ As fontes de corrente alter-nada são do tipo energia direta, sendo que a corrente de solda-gem é fornecida diretamente por um transformador monofásico. Caracteriza-se por ter capacidade limitada. ▪ As fontes de corrente contí-

nua, do tipo energia direta, con-sistem-se de um transformador e um circuito retificador trifásicos. Tais máquinas demandam um consumo bem menor em kVA da rede de distribuição, podendo ter capacidades muito elevadas.

Sistema mecânico

O sistema mecânico consiste de um chassi, que suporta o trans-formador de soldagem e outros componentes do sistema elétrico e de controle, e de um dispositivo para fixação das peças e aplicação de pressão. Esses dispositivos têm acionamento manual, por motor elétrico, pneumático ou hidráuli-co.

Na seção seguinte você estudará os eletrodos.

SEÇÃO 4Eletrodos

Nesta seção você conhecerá a função, o material usado, o tipo, como é feito esse resfriamento e os problemas mais comuns com os eletrodos. Os eletrodos têm a função de conduzir a corrente elétrica, transmitir força mecânica, manter o alinhamento das peças de trabalho, além de dissipar parte do calor gerado durante a soldagem.

Material dos eletrodos

Os eletrodos são feitos de ligas que têm elevada condutividade térmica e elétrica, geralmente a base de cobre, além de serem resistentes à defor-mação e ao desgaste. São fabricados a base de cobre, podendo ser classificados de diversas formas. Há eletrodos fabricados em liga de cobre com cádmio, cromo, berílio e cobalto, tungstênio (por sinterização).

Tipos de eletrodos

Há também tipos distintos de eletrodos (veja a figura a seguir), cada um com aplicação específica, tanto no que se refere ao metal a ser soldado como na posição em que será feita a solda ou geometria da peça a ser soldada.A fixação dos eletrodos é feita por rosca ou cone morse.

Figura 86 - Eletrodos

Fonte: Bracarense (2000, p. 9).

Resfriamento do eletrodo

O resfriamento correto dos eletrodos tem grande importância na exe-cução das soldas e no tempo de vida útil dos mesmos. A água deve ser levada tão perto quanto possível da ponta dos eletrodos.


Problemas comuns com os eletro-dos são:

▪ eletrodos com área de contato muito grande devem ser substitu-ídos ou afiados; ▪ eletrodos com partículas

metálicas encravadas devem ser limpos ou substituídos; ▪ eletrodos com depressões no

centro indicando fim de vida, devem ser substituídos; ▪ eletrodos excêntricos, assimé-

tricos virados, truncados devem ser corridos, pois podem causar mau aquecimento, deforma-ção do material no ponto, mau aspecto; ▪ eletrodos inclinados podem

causar mau contato, acarretando em ponto ovalado, superaque-cimento do material, ponto de baixa resistência mecânica.

Em seguida, as vantagens e des-vantagens do processo de solda-gem por pontos.


Nesta seção você verá que antes da soldagem por resistência, peças eram fixadas por parafusos e rebites. No entanto, a soldagem por resistência oferece algumas vantagens:

▪ as peças soldadas por esse processo têm maior resistência à vibra-ção; ▪ o processo não produz respingos e escória, o que facilita a obtenção

de superfícies com bom aspecto visual, dispensando acabamento final; ▪ permite a soldagem dos aços, ligas inoxidáveis, cobre, bronze, zinco,

magnésio; ▪ permite economia de material, já permite a dispensa de elementos

de fixação como parafusos, porcas, arruelas, rebites, etc.; ▪ baixo custo para aquisição dos equipamentos e de mão de obra.

Desvantagens:

▪ o processo tem a limitação de poder ser empregado apenas com chapas finas (até 3 mm); ▪ só podem ser soldados entre si materiais de natureza diferentes,

quando suscetíveis a formar uma liga, ou quando se introduz entre eles um material intermediário que pode se ligar aos metais base.

Depois de estudar vários tipos de soldagem. A unidade seguinte irá re-alizar as considerações finais, mostrando a simbologia, os problemas, as causas e soluções da soldagem e por último como fixar o mental na base quando houver folga, você também irá conhecer como o ponteamento permite uma fácil, correta e econômica fixação das peças soldadas.


Seções de estudo

Seção 1 - Simbologia de soldagem Seção 2 - Problemas, causas e soluções em soldagemSeção 3 - Execução de raiz e ponteamento


Considerações Finais em Soldagem

SEÇÃO 1Simbologia de soldagem

Nesta seção você aprenderá a sim-bologia da soldagem, que consiste de uma série de símbolos, sinais e números dispostos de uma forma particular que fornecem informa-ções sobre uma determinada sol-da e/ou operação de soldagem. Dentre as várias normas que são utilizadas na simbologia de sol-dagem, podemos citar as que correspondem aos processos de trabalho de indústrias europeias, americanas e asiáticas, tais como AWS (diversas vezes citada neste material); Euronorm, norma eu-ropeia; International Standard Or-ganization (ISO); Japanese Industrial Standards (JIS). As normas mais utilizadas no Brasil são da AWS e da Associação Brasileira de Nor-mas Técnicas (ABNT).Apesar dos vários sistemas de simbologia de soldagem desen-volvidos com normas de dife-rentes países, esses símbolos são similares aos desenvolvidos pela AWS por meio da sua norma AWS A2.4 – Symbols for Welding and Nondestructive Testing (Símbo-los para Soldagem e Testes Não Destrutivos). Abaixo, o símbolo de soldagem completo e seus elementos que podem ou não ser usados numa situação particular, segundo a norma AWS A2.4.

Figura 87 - Símbolos de Soldagem

Fonte: Modesini (2008, p. 6).

Linha de referência

A linha de referência é um traço horizontal que serve de suporte para as informações a respeito da soldagem. Conforme sua localização, acima ou abaixo da linha da referência, os símbolos utilizados indicam ações diferentes. Um símbolo colocado abaixo da linha de referência determina que o procedimento de soldagem deve ser feito no lado indicado pela linha de seta; se o símbolo estiver acima da linha, a soldagem deverá ser feita no lado oposto da linha de seta.

Figura 88 - Linha de Referência

Fonte: Embratecno (2009).


Linha de seta

Parte de uma das extremidades da linha de referência da linha de sete indica a região em que deverá ser realizada a soldagem. A linha da seta pode ser colocada tanto na extremidade esquerda quanto na direita da linha de referência, devendo ser observada a estética do desenho.

Figura 89 - Linha de Seta

Fonte: Santos (2009, p. 3).

A linha de seta pode ser contínua ou não. Quando a linha de seta é contínua, indica que qualquer um dos lados da junta pode apresen-tar chanfro. A linha de seta não contínua indica o lado da junta que deverá ser chanfrado.

Figura 90 - Linha de Seta Contínua


Cauda

Este símbolo é chamado cauda e traz informações a respeito de procedimentos, especificação e normas estabelecidas por associa-ções de soldagem. Essas indica-ções são compostas de algarismos e letras representativos do proce-dimento. Se não for necessária ne-nhuma especificação, o desenho da cauda pode ser dispensado.

Figura 91 - Cauda


Símbolos básicos

Os símbolos básicos de solda-gem transmitem as informações elementares do processo, como o tipo de solda e o chanfro utili-zado.

▪ O símbolo de solda em ângulo com cordão tipo filete é representado por um triângulo retângulo posto acima ou abaixo da linha de referência, conforme figura abaixo.

Figura 92 - Solda em Ângulo



▪ O símbolo da solda de junta sem chanfro é representado por duas linhas verticais, em um dos lados ou nos dois lados da linha de referên-cia, como verificado na figura abaixo.

Figura 93 - Junta sem Chanfro


Figura 96 - Duas Faces


▪ Os símbolos das juntas com chanfro são: “V” ou “X”, meio “V” ou “K”, “U” ou duplo “U”, “J” ou duplo “J”. O chanfro de uma junta é indicado por meio desses símbolos colocados na linha de referência.

▪ Os variados tipos de juntas com chanfro, seus respectivos símbolos e as representações deles nas juntas podem ser vistos na figura abaixo.

▪ Para simbolizar a solda por ponto, utiliza-se um círculo colo-cado no meio da linha de referên-cia, como verificamos na abaixo.



▪ O símbolo de solda por pro-jeção é representado como um círculo colocado tangencialmente à linha de referência, acima ou abaixo dela, conforme a figura abaixo.

Figura 95 - Solda por Projeção


▪ Se as duas faces forem convexas, o símbolo será de dois desenhos de um quarto de circunferência colocados acima, abaixo ou em ambos os lados da linha de referência.




Símbolos suplementa-res

A simbologia de soldagem utiliza também símbolos suplementares para fornecer informações mais detalhadas a respeito do tipo de trabalho a ser feito.

▪ As linhas múltiplas de refe-rência, representadas na figura abaixo, são utilizadas para conter as informações a respeito das operações sucessivas de solda-gem. A primeira operação será aquela indicada pela linha mais próxima e assim sucessivamente.

Figura 98 - Linha Múltipla


▪ O símbolo de solda no campo é representado por um triângulo cheio, ligado a um traço verti-cal e indica que a junta deve ser soldada no final da montagem do conjunto. Isso acontece no caso de soldagem de conjuntos forma-dos por peças muito grandes que só podem ser montadas na obra. A ponta do triângulo ou bandeira deve estar sempre em posição oposta à linha de seta.

Figura 99 - Símbolo de Solda no Campo



▪ O símbolo de solda em todo contorno é representado por um círculo colocado na intersecção da linha de referência com a linha de seta e indica que todo o local ao redor da junta (perímetro) deve ser soldado; este tipo de soldagem geralmente acontece com junta em T.

Figura 100 - Solda em Todo o Contorno


▪ O símbolo de perfil de solda nivelado é representado por um traço horizontal colocado no símbolo de chanfro e diz respeito ao acaba-mento exigido para a solda, conforme a figura abaixo. Quando o perfil nivelado é requerido, o cordão de solda deve ficar no nível da peça.



▪ O símbolo de perfil de solda convexo é representado por um arco colocado no símbolo de chanfro e significa que o cordão deve apresen-tar um excesso de material, como na figura abaixo.



▪ O símbolo de solda côncava é representado por um arco colocado no símbolo de chanfro e indica que o cordão de solda deve apresentar uma concavidade ou depressão em relação à superfície da peça, confor-me a figura abaixo.




Dimensões do cordão de solda

As dimensões da solda são repre-sentadas por números colocados ao lado do símbolo ou dentro dele e indicam: a altura da per-na da solda, a profundidade ou o ângulo do chanfro a ser feito, a abertura da raiz, a penetração de solda ou garganta efetiva, o comprimento e o espaçamento do cordão de solda.

▪ No caso de solda de pernas desiguais (Figura 104), as cotas devem indicar primeiro a altura da perna e depois o seu comprimento.



▪ A medida do ângulo é colocada dentro do símbolo do chanfro. A medida da profundidade do chanfro a ser feito é colocada do lado esquerdo do símbolo, como na figura abaixo.

Figura 105 - Medida do Ângulo


▪ Abertura de raiz é a distância, na raiz da junta, entre as duas peças a serem soldadas. A medida é colocada dentro do símbolo que represen-ta a junta, como na figura abaixo.

Figura 106 - Abertura de Raiz



▪ A medida de penetração ou garganta efetiva é colocada à esquerda do símbolo de solda, entre parênteses, como representado na figura abaixo.

Figura 107 - Penetração


▪ O espaçamento de uma solda descontínua também é indicado à direita do símbolo; no caso de solda descontínua coincidente, o sím-bolo é colocado acima e abaixo da linha de referência. A dimensão do espaçamento de uma solda descontínua intercalada também é indicada à direita do símbolo, seguida pela dimensão do comprimento, confor-me a figura abaixo.

Figura 108 - Solda Descontínua


A seguir, conheça alguns dos problemas, causas e soluções do processo de solda.

SEÇÃO 2 Problemas, causas e soluções em soldagem

Nesta seção você irá conhecer alguns problemas, causas e solu-ções, assim aprenderá como evitá-los. Apesar de todo o trabalho do soldador ser voltado para a não execução de defeitos, estes even-tualmente vêm a ocorrer. Alguns deles são característicos do pro-cesso em virtude de sua própria natureza. Os defeitos e as dificul-dades mais característicos da sol-dagem com eletrodos revestidos são comentados no quadro a se-guir:


Quadro 5 - Problemas causas e soluções

Problemas Causas Defeitos

Arco elétrico instável

▪ Tensão em vazio fornecida pela fonte de soldagem inferior à neces-sária para a fusão do eletrodo

▪ Alterar o valor da tensão (para um valor maior) ou utilizar um eletrodo adequado para a tensão

Salpicos

▪ Corrente muito elevada

▪ Eletrodo úmido

▪ Má ligação do cabo terra

▪ Regular a intensidade de corrente ou utilizar eletrodo de diâmetro maior

▪ Fazer a adequada secagem e conservação dos eletrodos

▪ Para este problema, muito comum de ocorrer em corrente contínua, as soluções são: mudar o local de fixação do cabo terra, soldar sempre em direção oposta a este (ou seja, afastando-se do cabo terra), e se isto não for possível, utilizar corrente alternada

Má aparência do cordão

▪ Eletrodos úmidos

▪ Má preparação da junta

▪ Metal de base com elevado teor de carbono

▪ Secar e conservar os eletrodos

▪ Modificar a preparação da junta

▪ Trocar o eletrodo para um do tipo básico (preferencialmente) ou rutílico

Porosidade

▪ Chapa com umidade, verniz, tinta, graxa ou outra sujeira qualquer

▪ Metal de base com teores de car-bono e/ou de silício muito elevado

▪ Eletrodos úmidos

▪ Arco muito longo

▪ Intensidade muito elevada

▪ Fazer a secagem e limpeza adequada antes da operação de soldagem ·

▪ Mudar o metal de base. Caso não seja pos-sível, mudar o eletrodo para um do tipo básico ou aumentar a temperatura de preaquecimen-to

▪ O mesmo que o item “a” especialmente no caso de eletrodos básico

▪ A mesma solução dada para o item “c”, diminuir ligeiramente o valor da corrente de soldagem principalmente se o eletrodo utiliza-do é do tipo rutílico

Mordeduras Sulcos regularmente repartidos ao lado do cordão de solda, diminuem a espessura da ligação e criam pontos de ruptura

▪ Intensidade de corrente muito elevada

▪ Chapas muito oxidadas

▪ Balanceamento do eletrodo inadequado, permanecendo tempo demais nos cantos

▪ Utilizar intensidade de corrente adequada

▪ Executar limpeza e preparação adequadas

▪ Executar o balanço adequado


Falta de penetraçãoA soldagem não é contínua na raiz

▪ Má preparação de junta (afas-tamento insuficiente ou ângulo do chanfro insuficiente)

▪ Eletrodo de diâmetro muito grande

▪ Intensidade de corrente muito baixa

▪ Utilizar uma preparação de junta adequada

▪ Utilizar um eletrodo de diâmetro menor


Inclusão de escória A escória fica aprisionada entre os cordões da solda

▪ Chapas oxidadas

▪ Intensidade de corrente muito baixa

▪ Má repartição dos cordões

▪ Falta ou inadequada limpeza entre os cordões

▪ Executar limpeza e preparação adequadas


▪ Planejar uma sequência adequada para dividir os cordões

▪ Fazer uma adequada limpeza entre os cor-dões de solda

Trincas no metal de base Trincas longitudinais à solda ou propagando-se pela chapa

▪ Má soldabilidade do aço

▪ Presença de elementos indese-jáveis na composição do aço como, por exemplo, carbono, fósforo ou enxofre

▪ Preaquecer caso isto não tenha sido feito

▪ Aumentar a temperatura de preaquecimento

▪ Dar preferência para eletrodos do tipo básico

▪ Modificar a sequência de soldagem para diminuir o efeito das contrações


Em seguida você irá estudar como prender um metal em um apoio quando houver folga.


SEÇÃO 3 Execução de raiz e ponteamento

Nesta seção você conhecerá como fixar o metal na base quando hou-ver folga. A folga na montagem é fator de-terminante para a boa penetração do primeiro passe. Ela é direta-mente ligada ao diâmetro do ele-tro utilizado.Para além desse fator, é importan-te verificar também a influência da polaridade, sendo que para o primeiro passe, em especial em fundo de chanfro, é recomendado utilizar polaridade direta, ou seja, o eletrodo no polo negativo, pois nesse caso, além de termos uma temperatura menor na peça, te-mos ainda uma convergência do arco elétrico, que do ponto de vis-ta da penetração é bastante bene-ficiada. Ao lado, as figuras 109 e 110 mostram exemplos de dispo-sitivos para se fixar o metal base.

Figura 109 - Dispositivo de pré-fixação – cachorro


Figura 110 - Recurso utilizado para fixação de peças



A finalidade do ponteamento é permitir uma fácil, correta e eco-nômica fixação das peças a soldar. Ele consiste em executar cordões curtos e distribuídos ao longo da junta, sendo sua função básica manter a posição relativa entre as peças, garantindo a manutenção de uma folga adequada. O ponte-amento pode ser aplicado direta-mente na junta, nos casos em que é prevista a remoção da raiz.A geometria da peça e a sequência de pontos devem ser estudadas de forma a evitar, ou minimizar as distorções ou fechamento das bordas. Se isso não for evitado, virá a prejudicar a penetração e será preciso uma remoção ex-cessiva de raiz, sob risco de vir a causar inclusão de escória, por exemplo.

Para evitar tais inconvenien-tes, a técnica recomendável é partir do centro para as extre-midades.

O comprimento do ponto é determinado em função da experiência do soldador e deverá ser tal que garanta possíveis manobras na peça, e ao mesmo tempo resista aos esforços de contração causados pela operação de soldagem. Uma regra prática utilizada para peças com muitas vincu-lações é utilizar entre 1,5 a 3 vezes a espessura da chapa.Nos casos onde não é possível a remoção da raiz, ou em casos onde se pretende juntar perfeitamente penetrada sem remoção, pode-se usar de alguns artifícios para manter o chanfro limpo e a abertura adequada para a operação de soldagem.

Figura 111 - Ponteamento



Finalizando

Durante o período de estudo você pôde conhecer processos de fabricação diferenciados dos estudados na unidade curricular I. Pôde conhecer suas características e aplicações sob o ponto de vista técnico. Desenvolveu competências para os processos de usinagem mais complexos e conheceu cálculos relacionados para as exigências mínimas que uma máquina-ferramenta necessita, bem como os processos de soldagem, suas respectivas normalizações, processos de execução e aplicação nos mais diversificados contextos que a indústria moderna procura. Você analisou que estes conteúdos são atualizados e estão relacionados ao dia a dia dos profissionais que atuam com processos de fabricação. Ressaltamos que os conteúdos aqui tratados são apenas uma pequena parte do grande universo dos processos de fabricação e suas peculiaridades.Agora é com você! Aplique os conhecimentos adquiridos neste período, execute na sua prática diária e não pare de se aperfeiçoar.

Referências


▪ ALF FERRAMENTAS. Escova em aço. 2009. Altura: 37 pixels. Largura: 123 pixels. 96 dpi. 24 BIT. 1,42 Kb. Formato JPEG. Disponível em: <http://www.alfferramentas.com.br/Site/Produto.aspx?idProduto=416> Acesso em: 17 ago. 2009.

▪ ______. Cilindros de gás oxigênio e acetilênico. 2009. Altura: 400 pixels. Largura: 400pixels. 96 dpi. 24 BIT. 14,1 Kb. Formato JPEG. Disponível em: <http://www.alfferra-mentas.com.br/Produto/Linha-Automotiva/Solda/Famabras/PPU-Oxi-Acet-com-Carrin-ho-Famabras.aspx>. Acesso em: 12 dez. 2009.

▪ ALIBABA. Cilindros de gás. 2009. Altura: 251 pixels. Largura: 345 pixels. 96 dpi. 24 BIT. 14,9 Kb. Formato JPEG. Disponível em: <http://portuguese.alibaba.com/product-gs/seamless-steel-gas-cylinders-and-oxygen-cylinders-50184103.html>. Acesso em: 25 ago. 2009.

▪ AVIATION METALS. Retificação cilíndrica “Center Less”. Disponível em: <http://www.aviationmetals.net/images/centerless-grinding(2lc8f2)..jpg>. Acesso em: 12 dez. 2009.

▪ BRACARENSE, Alexandre Queiroz. Processo de soldagem por resistência. Belo Hori-zonte: UFMG, 2000. Disponível em: <http://www.infosolda.com.br/download/61ddp.pdf>. Acesso em: 12 jan. 2009.

▪ CABLEFREEBR. Soldagem com eletrodo revestido. 2009. Altura: 95 pixels. Largura: 142 pixels. 96 dpi. 24 BIT. 4,1 Kb. Formato JPEG. Disponível em: <http://www.cable-freebr.net/solda.htm>. Acesso em: 13 ago. 2009.

▪ CARDOSO, Adriano Fernandes; COL, Narciso Abel de. Soldagem. Apostila SENAI/SC. Florianópolis: SENAI/SC, 2004. 90 p.

▪ ______. Soldagem. Apostila SENAI./SC. Florianópolis: SENAI/SC, 2004. 90 p.

▪ CENTRO DE INFORMAÇÃO METAL MECÂNICA. Retificadora cilíndrica univer-sal. Disponível em: <http://www.cimm.com.br/portal/produto/imagem/2245/Cilin-drica01.jpg>. Acesso em: 12 dez. 2009.

▪ ______. Eletrodo revestidos. 2009. Altura: 83 pixels. Largura: 124 pixels. 96 dpi. 24 BIT. 2,48 Kb. Formato JPEG. Disponível em: <http://www.cimm.com.br/portal/produtos/exibir/4464-eletrodo-revestido-para-solda-alumnio>. Acesso em: 12 dez. 2009.

▪ ______. Cabos de solda. 2010. Altura: 78 pixels. Largura: 380 pixels. 96dpi. 24 BIT. 4,47 Kb. Formato JPEG. Disponível em: <http://www.cimm.com.br/portal/produto/imagem/4547/GARRANEGATIVAPARACABOSDESOLDA.jpg>. Acesso em: 12 dez. 2009.

▪ CORRENTE alternada ao longo do tempo. 2010. Altura: 299 pixels. Largura: 460 pixels. 96 dpi. 24 BIT. 14,6 Kb. Formato JPEG. Disponível em: <http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrodinamica/caecc.php>. Acesso em: 12 dez. 2009.


▪ CORRENTE contínua ao longo do tempo. 2010. Altura: 216 pixels. Largura: 367 pixels. 96dpi. 24 BIT. 4,49 Kb. Formato JPEG. Disponível em: <http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrodinamica/caecc.php>. Acesso em: 12 dez. 2009.

▪ CUOGHI AFFILATRICI. Retificadora afiadora. Disponível em: <http://www.cuoghi.it/viewnode.do?pagine_name=1%2Bape60>. Acesso em: 12 dez. 2009.

▪ DEB MAQ. Retificadora plana tangencial. Disponível em: <http://www.debmaq.com.br/produtos/produtometal.asp?c=36568760325>. Acesso em: 10 nov. 2009.

▪ DEMET. Classificação dos processos de soldagem. 1999. Altura: 536 pixels. Largura: 640 pixels. 96 dpi. 24 BIT. 67,1 Kb. Formato JPEG. Disponível em: <http://www.demet.ufmg.br/grad/disciplinas/emt019/class_processos_sold.pdf>. Acesso em: 10 out. 2009.

▪ DUTRA MÁQUINAS. Cochicho. 2009. Altura: 179 pixels. Largura: 153 pixels. 96dpi. 24 BIT. 3,06 Kb. Formato JPEG. Disponível em: <http://www.dutramaquinas.com.br/produto/default.asp?secaoID=0&mundoVC=&grupoID=69&subgrupoID=3401&produtoID=6968>. Acesso em: 12 dez. 2009.

▪ EMBRATECNO. Linha de referência. 2009. Altura: 420 pixels. Largura: 634 pixels. 96dpi. 24 BIT. 25,1 Kb. Formato JPEG. Disponível em: <http://www.embratecno.com.br/TERMINOLOGIA%20E%20SIMBOLOGIA%20DE%20SOLDAGEM%20-%20UFMG.pdf> Acesso em: 18 ago. 2009.

▪ ENGESOLDA. Eletrodo de tungstênio. 2009. Altura: 77 pixels. Largura: 9 pixels. 96dpi. 24 BIT. 2,25 Kb. Formato JPEG. Disponível em: <http://www.engesolda.com.br/modu-los/produtos/soldagem.htm>. Acesso em: 12 dez. 2009.

▪ EQUIPAMENTOS de proteção individual. 2009. Altura: 512 pixels. Largura: 640 pixels. 96dpi. 24 BIT. 34,1 Kb. Formato JPEG. Disponível em: <http://www.oxibras.com.br/epi.asp>. Acesso em: 12 dez. 2009.

▪ ESAB SOLDAGEM E CORTE. Eletrodos Revestidos. 2005. Disponível em: <http://esab.com.br/br/por/Instrucao/biblioteca/upload/1901097rev0_ApostilaEletrodosReves-tidos.pdf>. Acesso em: 15 out. 2009.

▪ ______. Soldagem MIG/MAG. 2005. Disponível em: <http://esab.com.br/br/por/In-strucao/biblioteca/upload/1901104rev0_ApostilaSoldagemMIGMAG.pdf>. Acesso em: 21 out. 2009.

▪ EXAB. Arco plasma. 2010. Altura: 157 pixels. Largura: 191 pixels. 96 dpi. 24 BIT. 4,15 Kb. Formato JPEG. Disponível em: <http://www.exab.com.br/br/por/intrucao/corte-plasma.cfn>. Acesso em: 18 ago. 2009.

▪ FIGUEIREDO, Kléber Mendes de. Tecnologia da soldagem. São Luiz: Centro Federal de Educação Tecnológica do Maranhão Departamento de Mecânica e Materiais, 2005.

▪ FRANZNER, Carlixto José. Operador de máquinas de eletroerosão. Jaraguá do Sul: SENAI/SC, 1995. 55 p.

▪ ______. Operador de máquinas de eletroerosão. Jaraguá do Sul: SENAI/SC, [199-?]. 36 p.


▪ ______. Produção mecânica. Florianópolis: SENAI/SC, 2004. 216 p.

▪ GIMENES JÚNIOR, Luiz. Apresentação infosolda. Disponível em: <http://www.infosolda.com.br/download/61ddp.pdf>. Acesso em: 12 dez. 2009.

▪ HOTGROF. Estufa para eletrodo. 2008. Altura: 220 pixels. Largura: 171 pixels. 96dpi. 24 BIT. 4,94 Kb. Formato JPEG. Disponível em: <http://www.hotfrog.com.br/Empresas/Milane-Estufas-e-Fornos-Industriais/Estufas-para-eletrodos-32440>. Acesso em: 12 dez. 2009.

▪ INFOSOLDA. Tipos de enchimentos por filetes. 2010. Altura: 367 pixels. Largura: 520 pixels. 96 dpi. 24 BIT. 40,2 Kb. Formato JPEG. Disponível em: <http://www.infosolda.com.br/download/61ddp.pdf>. Acesso em: 12 dez. 2009.

▪ JGS FERRAMENTAS. Maçarico. 2009. Altura: 336 pixels. Largura: 400 pixels. 96dpi. 24 BIT. 19,4 Kb. Formato JPEG. Disponível em: <http://www.jgsferramentas.com.br/produto/fotos/macarico_para_solda,_corte_e_aquecimento.gif>. Acesso em: 18 ago. 2009.

▪ LAB SOLDA. Cabos elétricos e garras de fixação. 2009. Altura: 530 pixels. Largura: 551 pixels. 96dpi. 24 BIT. 40,7 Kb. Formato JPEG. Disponível em: <http://www.labsolda.ufsc.br/projetos/projetos_viabilizados/minitec.php> Acesso em: 17 ago. 2009.

▪ ______. Soldagem plasma. 2010. Altura: 269 pixels. Largura: 605 pixels. 96 dpi. 24 BIT. 36,7 Kb. Formato JPEG. Disponível em: <http://www.labsolda.ufsc.br/projetos/proje-tos_atuais/plasma_mig_moises.php>. Acesso em: 25 ago. 2009.

▪ LINDEGAS. TIG. 2009. Altura: 151 pixels. Largura: 210 pixels. 96 dpi. 24 BIT. 5.63 Kb. Formato JPEG. Disponível em e: <http://www.linde-gas.com.br/International/Web/LG/Br/likelgbr.nsf/docbyalias/app_cw_arc_tig> Acesso em: 17 ago. 2009.

▪ ______. Material de adição. 2009. Altura: 151 pixels. Largura: 210 pixels. 96 dpi. 24 BIT. 5.63 Kb. Formato JPEG. Disponível em e: <http://www.linde-gas.com.br/International/Web/LG/Br/likelgbr.nsf/docbyalias/app_cw_arc_tig>. Acesso em: 17 ago. 2009.

▪ LOJA DO LAR. Martelo picador. 2009. Altura: 82 pixels. Largura: 80 pixels. 96dpi. 24 BIT. 1,41 Kb. Formato JPEG. Disponível em: <http://www.lojadolar.com/Produto.aspx?codigo=14165&tipo=1&q=martelo&d=0&pagina=4&pi=0&pf=0&aq=>. Acesso em: 14 ago. 2009.

▪ MODENESI, Paulo José; MARQUES, Paulo Villani. Soldagem I: introdução aos proces-sos de soldagem. Belo Horizonte: UFMG, 2000. Disponível em: <http://www.infosolda.com.br/download/61ddn.pdf>. Acesso em: 19 out. 2009.

▪ NEI. Fonte retificadora mig mag Sumig. 2009. Altura: 253 pixels. Largura: 265 pixels. 96 dpi. 24 BIT. 7,94 Kb. Formato JPEG. Disponível em: <http://www.nei.com.br/lanca-mentos/lancamento.aspx?i=1650> Acesso em: 25 ago. 2009.

▪ ______. Solda por pontos. 2009. Altura: 97 pixels. Largura: 108 pixels. 96 dpi. 24 BIT. 3,94 Kb. Formato JPEG. Disponível em: <http://www.nei.com.br/lancamentos/lanca-mento.aspx?i=1650>. Acesso em: 25 ago. 2009.

▪ PROVENZA, Francesco. Desenhista de máquinas. São Paulo: F. Provenza, 1976. 384 p.


▪ ROYAL MÁQUINAS. Fonte transformador Esab. 2009. Altura: 145 pixels. Largura: 72 pixels. 96dpi. 24 BIT. 2,65 Kb. Formato JPEG. Disponível em: <http://www.royalma-quinas.com.br/loja/website/470/637/solda/transformador-de-solda-super-bantam-256-250a-esab.html> Acesso em: 19 ago. 2009.

▪ SANDVIK DO BRASIL. Divisão Coromant. Manual técnico de usinagem: tornea-mento, fresamento, furação, mandrilamento, sistemas de fixação. São Paulo, SP: Sandvik do Brasil, [2005].

▪ SANTOS, Ricardo Leli dos; SABINO, Aires Gomes; BEZERRA, Cícero Roberto Gon-çalves. Simbologia da soldagem. Disponível em: <http://www.infosolda.com.br/jc_perg_down/id45.pdf>. Acesso em: 12 dez. 2009.

▪ SILVA, Renato Molina da. 06 cabeçote divisor. 2009. Disponível em: <www.em.pucrs.br/~molina/ftp/prat_ofic/06_Cab_divisor.pdf>. Acesso em: 12 dez. 2009.

▪ SOLDA MAQ. Tocha plasma. 2009. Altura: 251 pixels. Largura: 248 pixels. 96 dpi. 24 BIT. 7,98 Kb. Formato JPEG. Disponível em: <http://www.lojavirtualsegura.com.br/produtos/558/200949153058_1.jpg>. Acesso em: 24 ago. 2009.

▪ SOLDASEG. Porta-eletrodos. 2010. Altura: 154 pixels. Largura: 291 pixels. 96 dpi. 24 BIT. 6,6 Kb. Formato JPEG. Disponível em: <http://www.soldaseg.com/?pagina=detalhes&produto=7>. Acesso em: 12 dez. 2009.

▪ SOLIMAQ INDÚSTRIA E COMÉRCIO DE MÁQUINAS LTDA. Retificadora plana de eixo vertical. Disponível em: <http://www.solimaq.com.br/retificas.asp>. Acesso em: 10 nov. 2009.

▪ SOLO STOCKS. Carretel de arame mig mag. 2009. Altura: 493 pixels. Largura: 339 pixels. 96dpi. 24 BIT. 419,4 Kb. Formato JPEG. Disponível em: <http://www.solostocks.com.br/venda-produtos/ferramentas/ferragens/arame-para-solda-mig-0-9-mm-rolo-com-15-kg-195548> Acesso em: 21 ago. 2009.

▪ STAR WELD. Equipamento de soldagem plasma. 2010. Altura: 480 pixels. Largura: 461 pixels. 96 dpi. 24 BIT. 28,1 Kb. Formato JPEG. Disponível em: <http://www.star-weld.com.br/index1.asp?op=10&area=MULTIFUN%C3%87%C3%95ES&codigo=35&idioma=1&chave=produtos>. Acesso em: 25 ago. 2009.

▪ TBI BRASIL. Tocha TIG. 2009. Altura: 108 pixels. Largura: 105 pixels. 96 dpi. 24 BIT. 2,44 Kb. Formato JPEG. Disponível em: <http://www.tbi-brasil.com/Noticias/TIG_Pre-cision.jpg>. Acesso em: 24 ago. 2009.

▪ TODA OFERTA. Soldagem mig/mag. 2009. Altura: 249 pixels. Largura: 295 pixels. 96 dpi. 24 BIT. 103 Kb. Formato JPEG. Disponível em: <http://user.img.todaoferta.uol.com.br/M/1/MU/1Y3DQU/bigPhoto_0.jpg> Acesso em: 19 ago. 2009.

▪ VEGA MÁQUINAS. Equipamento TIG. 2009. Altura: 550 pixels. Largura: 593 pixels. 96 dpi. 24 BIT. 46,4 Kb. Formato JPEG. Disponível em: <http://www.vegamaquinas.com.br/tig/solda-tig-250a.html>. Acesso em: 12 dez. 2009.

▪ WINNER COMÉRCIO E REPRESENTAÇÕES DE MÁQUINAS LTDA. Mesa divisora. Disponível em: <www.winnermaquinas.com.br/acessorios_details.asp?catTipo=MESA%20DIVISORA>. Acesso em: 18 dez. 2009.

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