SOLDAGEM

O que :A Soldagem o processo de unio de materiais (particularmente os metais) mais importantedo ponto de vista industrial sendo extensivamente utilizada na fabricao e recuperao depeas, equipamentos e estruturas. Outro conceito muito utilizado: a operao que visa aunio de duas ou mais peas, assegurando na junta, a continuidade das propriedades fsicas equmicas do material. Existe um grande nmero de processos de soldagem diferentes, sendonecessria a seleo do processo (ou processos) adequado para uma dada aplicao. Asoldagem no ocorre to facilmente pois a aproximao das superfcies a distncias suficientespara a criao de ligaes qumicas entre os seus tomos dificultada pela rugosidademicroscpica e camadas de xido, umidade, gordura, poeira e outros contaminantes existentesem toda superfcie metlica.

Usos:

A sua aplicao atinge desde pequenos componentes eletrnicos at grandes estruturas eequipamentos (pontes, navios, vasos de presso, etc.). Atualmente a soldagem utilizadatambm em plsticos e vidros. muito usada em diversas reas: construo naval, civil,ferroviria, indstria aeronutica, automobilstica e indstria metalrgica.

Histrico:

Segundo pesquisas, h aproximadamente dois mil anos, a soldagem por forjamento foidescoberta. No sculo XIX, surgiu a soldagem por arco eltrico e no sculo XX a soldagem TIG,MIG, MAG, entre outras. Atualmente existem cerca de 50 processos usados industrialmente.

A indstria automobilstica impulsionou o avano da tecnologia de soldagem no sculo XX.Esse processo de fabricao permitiu a reduo de peso do chassi e a reduo nos custos demontagem do veculo.

Vantagens e desvantagens

Vantagens Desvantagens

1. Juntas de integridade eeficincia elevadas 2. Grande variedade deprocessos 3. Aplicvel a diversosmateriais 4. Operao manual ouautomtica 5. Pode ser altamenteporttil 6. Juntas totalmenteestanques (ao contrrio darebitagem)7. Custo, em geral, razovel

8. Junta no apresentaproblemas de perda deaperto9. Montagens de um nicolado de acesso (ao contrriodo aparafusamento)10. Suporta esforos noprprio plano (ao contrrioda rebitagem)

1. Prazo de validade limitado 2. Apresentam formulaes numerosas evariadas 3. Exigem controle, montagem e testescomplexos 4. Somente testes destrutivos 5. Exigem mo-de-obra altamentecapacitada 6. s vezes so necessrios processosde cura (forno) 7. Exigem limpeza minuciosa 8. Exigem preparao das superfcies aserem unidas

1- Conceitos importantes:

Material de Base: o material que constitui as partes a unir.

Material de Adio: o material que ser usado como enchimento no processo de soldagem,capaz de preencher as folgas entre as superfcies a unir. O material adicional de mesmanatureza das partes e ser usado para assegurar a continuidade de propriedades no caso da

soldagem por fuso, de chapas ou peas relativamente espessas. Ele preencher a folga entreas superfcies.

Observao:

Soldagem: o processo pelo qual se consegue a unio.

Solda: a zona de unio onde houve solubilizao.

Eletrodo: sua principal funo conduzir a corrente eltrica at o arco.

Poa de fuso: a regio em que o material a ser soldado est no estado lquido.

2 Parmetros fsicos:

A quantidade de calor adicionada a um material, por unidade de comprimento linear, chamada de energia de soldagem ou aporte trmico (representada pelas letras E ou H cujaunidade usual em kJ/mm, kJ/cm ou kJ/cm).

Para a soldagem a arco eltrico, o valor de E em J/mm obtido pela frmula:

E= V. I

v

onde a eficincia de transferncia;

V a tenso em Volts (V);

I a corrente eltrica em Ampres (A);

v a velocidade linear de soldagem em mm/s.

Processos de elevada energia so aqueles processos onde grande quantidade de calor adicionada, devido geralmente a altas tenses e correntes, por exemplo, na soldagem a arco submerso.

3 - Classificao dos processos:

A soldagem pode ser dividida em dois grandes grupos de operaes:

Soldagem por fuso; Soldagem por presso (deformao).

Soldagem por fuso

A energia aplicada para produzir calor capaz de fundir o material de base. Diz-se neste casoque a solubilizao ocorre na fase lquida que caracteriza o processo de soldagem por fuso.Assim, na fuso, a soldagem obtida pela solubilizao na fase lquida das partes a unir, esubsequentemente, da solubilizao da juno.

Soldagem por presso (ou deformao)

A energia aplicada para provocar uma tenso no material de base, capaz de produzir asolubilizao na fase slida, caracterizando a soldagem por presso.

Principais processos de Soldagem

4 Principais processos de soldagem por Fuso

Soldagem chama: A fuso origina-se do calor gerado pela queima de um gs, com omaterial de adio introduzido separadamente. atualmente o processo maisrudimentar de soldagem.

Soldagem Oxi-Gs: envolve a fuso do metal de base e normalmente de um metal deenchimento, usando uma chama produzida na ponta de um maarico. O gs combustvel e ooxignio so combinados em propores adequadas dentro de uma cmara de mistura. Ometal fundido e o metal de enchimento, se usado, se misturam numa poa comum e sesolidificam ao se resfriar. Neste processo, o soldador tem controle sobre o calor e atemperatura. muito usado em operaes de conserto, peas finas e tubos de pequenodimetro. O equipamento utilizado na soldagem oxi-gs normalmente porttil, verstil e decusto baixo. O acetileno o gs mais usado nesse processo, devido a sua alta taxa depropagao de chama e alta temperatura.

Usos: os materiais fundidos por oxi-gs so ferro-fundido, chumbo, alumnio, ligas de zinco,aos, ao galvanizado, lato, e bronze, dependendo da chama utilizada. O equipamentoutilizado para solda oxi-gs mostrado na figura:

Soldagem oxi-acetilnica com metal de adio Regulagem da chama no maarico Soldagem eltrica a arco voltaico: A fuso origina-se da ao direta e localizada de

um arco voltaico.

Vantagens: o arco permite obter elevadas temperaturas num pequeno espao,

limitando a zona de influncia calorfica. Permite o uso de qualquer atmosfera gasosa,que quando neutra, proporciona menor contaminao do banho metlico.

Origens e evoluo: o arco voltaico aplicado soldagem foi introduzido por N. R.Bernardos em 1887. O princpio era um arco voltaico entre um eletrodo de carvo e apea. Fundia-se o material da zona a unir sem consumir o eletrodo. O material de adioera introduzido separadamente. Em 1889, Zerener introduziu no processo um segundoeletrodo, fazendo o arco entre os dois eletrodos, sendo que a corrente no maispercorria a pea, permitindo, portanto a soldagem de materiais no condutores.

O processo de Slavianof, de 1892 introduziu a conexo eltrica na prpria vareta do materialde adio, tornando o eletrodo consumvel. Em 1905 Kjellberg criou o eletrodo revestido, quepermitiu incorporar substncias, para produzir efeitos especiais na solda. A evoluo posteriorlevou ao uso do arco protegido, inicialmente com hidrognio, e posteriormente com gasesneutros.

Pouco tempo depois surgiu a solda com arco protegido a hidrognio. Este processo, conhecidocomo soldagem com "hidrognio atmico" ou soldagem "arcatmica", utilizava um arcovoltaico em atmosfera de hidrognio, entre dois eletrodos permanentes de tungstnio.

O hidrognio se dissocia no arco eltrico, passando para o estado atmico com absoro deenergia. Em contato com o metal de solda ou com as peas a unir, mais frios, o hidrogniovolta ao estado molecular, liberando calor e aumentando o rendimento trmico do processo. Achama produzida pela queima do hidrognio tambm contribua para o rendimento trmico. Afonte de energia era um transformador especial para produzir a alta tenso para acender oarco (acima de 70 volts), mas sem perigo para o soldador. O processo caiu em desuso quando gases neutros passaram a ser usados com atmosfera desoldagem.

4.1 Processos atuais de soldagem a arco voltaico

4.1.1 Soldagem com eletrodo revestido

o processo mais usado, devido a sua versatilidade. indicado para soldagem de aos.

Eletrodo revestido: Os ingredientes que formam o revestimento so triturados, dosados emisturados at a obteno de uma massa homognea. A massa conformada sobre as varetasmetlicas, com comprimentos padro a partir de 300 mm. Em seguida o revestimento de umadas extremidades removido para permitir o contato eltrico com o porta-eletrodo. O eletrodopode ter polaridade negativa ou positiva dependendo da penetrao desejada. A tomada decorrente, portanto feita numa extremidade, e o arco arde na outra. A escolha dosingredientes do revestimento determina o resultado desejado, como eletrodos bsicos, cidos,etc.

A escria retirada pela picadeira (um tipo de martelo) e depois uma escova de fios de aolimpa o cordo de solda.

4.1.2 Soldagem TIG

Caractersticas Gerais: TIG - sigla proveniente do ingls Tungsten Inert Gas (no alemodenomina-se WIG, sendo o W o smbolo qumico do tungstnio= wolfrmio) - a denominaodada ao processo de soldagem que utiliza eletrodos de tungstnio em atmosfera de gs inerte.O processo pode ser empregado com e sem metal de adio. A proteo da regio da poa defuso feita por gases inertes como Hlio, Argnio ou mistura de ambos (dependendo dometal a ser soldado).

Eletrodos: embora chamados de permanentes, os eletrodos de tungstnio so consumveis.Em condies normais, os eletrodos mais comuns (150 mm e 170mm) duram cerca de 30horas de arco aberto.

Grau de automao: Na maioria dos casos o processo manual. Uma das mos conduz atocha e a outra conduz a vareta do material de adio, como no processo de soldagem oxi-acetilnica. O processo tambm pode ser semi-automtico ou totalmente automtico, emboraestas opes no sejam comuns.

Observao: a soldagem TIG automtica existe em duas verses: sem metal de adio e commetal de adio. Ambas as verses aplicam-se para fabricao em srie, no caso de chapasfinas de ligas leves, inoxidveis, alguns aos comuns ou ligas. A solda tem um belo aspecto,com excelente regularidade de penetrao e alta produtividade. indicada para grandes sriesonde sejam exigidos: trabalho limpo, esmero e preciso de montagem. Usos: O processo TIG especialmente indicado para alumnio, magnsio e suas respectivas ligas, ao inoxidvel e parametais especiais como titnio e molibdnio. tambm utilizado para aos comuns e ligadossobretudo para espessuras pequenas e mdias. Com a utilizao de metal de adio pode-sesoldar chapas espessas, principalmente em ligas leves e aos inoxidveis.

Custos: os materiais de consumo (gs inerte e eletrodo de tungstnio) so relativamentecaros. A mo de obra empregada deve ter boa formao.

Indicaes: o processo TIG usado para aos comuns e especiais, principalmente parapequenas espessuras (menores do que 2 ou 3 mm) onde possvel obter melhor aspecto dasolda e menores deformaes nas peas . o principal processo quando se trata de ligas levese metais especiais (por exemplo, quadros de bicicletas e indstria aeroespacial). O TIG

considerado insubstituvel quando se trata de obter bom aspecto da junta combinado combaixas tenses internas e pequenas deformaes no ao inoxidvel.

4.1.3 Soldagem Plasma

Caractersticas: Embora o arco voltaico seja um plasma, somente um dos processos recebe onome de soldagem plasma. A particularidade que levou a esta designao o fato que o calorchega at a pea sem a existncia de um arco conectado a ela. O arco existente estabelecidodentro de uma tocha, entre um eletrodo de tungstnio e um bocal de cobre que o circunda.

4.1.4 Soldagem MIG / MAG

Caractersticas: MIG (Metal Inert Gas) a denominao que se d ao processo que utiliza umarco em atmosfera de gs inerte que arde visvel entre a pea e um eletrodo nu consumvel. Nocaso de ser usado gs ativo, denomina-se o processo de MAG (do ingls, Metal Active Gas). NosEstados Unidos, o processo conhecido como GMAW (Gas Metal Arc Welding). Esses doisprocessos se diferenciam pelo tipo de gs usado. A soldagem MIG comumente usada emmateriais no-ferrosos (ex.: alumnio). A soldagem MAG usada em materiais ferrosos como oao.

Eletrodo: constitudo de um arame fino (0,8 a 1,6 mm), bobinado em carretis apropriados econduzido at o arco atravs de pequenos rolos impulsionadores acionados por um motor. Ocontato eltrico feito por um deslizamento entre o fio e um; pequeno tubo de cobre colocadono interior do bocal de gs, imediatamente antes do arco eltrico.

Observao: Densidade de Corrente: Como o eletrodo continuamente renovado e seucomprimento relativamente pequeno, pode-se usar densidades de correnteextraordinariamente altas (300 A/mm2), resultando em elevadas velocidades de fuso, atcinco vezes a que se consegue com eletrodos revestidos.

4.1.5 Soldagem a Arco Submerso

Caractersticas: conhecido na Alemanha por processo Ellira e nos Estados Unidos porUniomelt. No processo, um arame nu alimentado continuamente e funde-se no arcovoltaico sob a proteo de um fluxo de p. Dependendo das condies (material, espessura dachapa, natureza da superfcie exterior) trabalha-se com diferentes ps. Os ps sodiferenciados por: tipo de fabricao, composio e granulao. O arco arde numa cavernadentro de um banho de escria, que ao solidificar-se recobre o cordo.

Correntes e velocidade: as densidades de corrente atingem 150 A/mm2 em arames-eletrodode 2,4 mm (duas vezes o dimetro usado no processo MIG/MAG). Como o arco enclausurado(na escria lquida), o rendimento trmico elevado. Estes dois fatores propiciam uma grandevelocidade de fuso.

Indicaes: Pode-se soldar chapas de at 15 mm de espessura sem chanfrar os bordos. Custo:Para chapas espessas, soldadas com vrias passadas, um dos processos mais econmicos.Entretanto se caracteriza por alto investimento inicial. Limitaes: Limita-se a soldagem naposio plana e horizontal do filete.

Observaes adicionais: Quando este processo bem usado, revela-se como o maiseconmico entre todos os processos. Pode ser empregado desde pequenas espessuras dechapa (2 ou 2,5 mm ) at espessuras de at 60 mm em passes mltiplos. Entretanto a mpreparao dos bordos (chanfro de oxi-corte ou mecnico), a errnea seleo de parmetros desoldagem e o mau posicionamento das partes so responsveis pela subutilizao desteprocesso. O uso adequado acelera em curto prazo a amortizao da instalao.

4.1.6 Soldagem sob Escria Eletrocondutora

Caractersticas Gerais: Desenvolvido na Rssia, o processo denominado soldagem sobescria eletrocondutora uma variante do arco submerso. Presta-se somente para asoldagem vertical ascendente e insubstituvel para soldagem de peas compactas comparedes de mais de 60 mm de espessura. Apesar de sua incluso no grupo de processos a arco, no existe propriamente um arcovoltaico. A corrente produz o calor necessrio para a soldagem, ao atravessar um banho deescria. A escria gerada da fuso do p de soldar.

A poa de fuso se forma entre as peas (junta em l) entre dois encostos de cobre, refrigeradosa gua, como paredes laterais, e o material de adio solidificado como fundo. Este tipo desoldagem usado em juntas de topo e em ngulo, soldagem de topo de tubos e operaes derecobrimento.

4.1.7 Soldagem com eletrodo tubular

Caractersticas Gerais: o processo tambm denominado MAG com eletrodo tubular.Apresenta as vantagens de automao do MIG/MAG em conjunto com as vantagens dasoldagem sob escria protetora dos eletrodos convencionais, no estando sujeito manipulao de fluxos como no caso de arco submerso. semelhante ao MG/MAG, mas comescria.

Eletrodo: O arame-eletrodo tubular, contendo no seu ncleo ingredientes fluxantes do metalfundido, alm de componentes geradores de gases e vapores protetores do arco e formadoresde escria de cobertura.

Correntes: Em relao ao processo com eletrodo revestido convencional, permite o alcance demaiores densidades de corrente.

Tipos/ verses: So duas as verses do processo. Na primeira a proteo do arco feitasomente pela ao fsica e qumica do p investido no arame-eletrodo (figura). Na segunda oarco fica envolvido por um fluxo adicional de gs protetor que flui do mesmo bocal de ondeemerge o eletrodo tubular.

5 Principais processos de soldagem por Presso

5.1 Soldagem por resistncia

A soldagem por resistncia (Resistance Welding, RW) engloba um grupo de processos desoldagem no qual o calor necessrio formao da junta soldada obtido pela resistncia apassagem da corrente eltrica atravs das peas que esto sendo soldadas. O aquecimento daregio da junta pela passagem da corrente eltrica, abaixa a resistncia mecnica do material,permitindo, atravs da aplicao de presso, a deformao localizada e, assim, a soldagem pordeformao da junta. Em alguns casos, ocorre uma fuso localizada na regio da junta. Assimnesse processo de soldagem pode ocorrer a formao de solda tanto por fuso como pordeformao. Entretanto, por razes didticas, este tipo de soldagem ser considerado umprocesso de soldagem por deformao.

Existem quatro tipos de processos de soldagem por resistncia:

1. Soldagem por ponto (Resistance Spot Welding RSW);

2. Soldagem de Projeo (Resistance Projection Welding RPW);

3. Soldagem por costura (Resistance Seam Welding RSEW);

4. Soldagem de topo por resistncia (Upset Welding UW).

5.2 Soldagem por centelhamento

A soldagem por centelhamento (Flash Welding FW) comumente classificada como umprocesso por resistncia, pois apresenta diversas caractersticas e aplicaes similares soldagem de topo por resistncia (UW). As peas a serem soldadas so aproximadas sem,contudo, as suas superfcies entrarem em contato. A energia eltrica ligada e, ento, aspeas so aproximadas uma da outra com velocidade constante. Essa aproximao causa oaparecimento de um arco eltrico (centelhamento). Esse centelhamento causa a vaporizaodos pontos em contato, permitindo, dessa forma, que novos pontos entrem em contato. Apscerto tempo de centelhamento, quando todas as superfcies a serem unidas estiveremsuficientemente aquecidas, a corrente de soldagem desligada e as peas so fortementepressionadas uma outra, levando formao da solda. Na figura seguinte, V1 e a velocidadede aproximao das peas e V2 a velocidade com que as peas so pressionadas, aps oaquecimento adequado. Sendo que V2

maior do que V1.

5.3 Soldagem por frico (atrito)

A soldagem por frico (Friction Welding - FW) um processo que utiliza energia mecnica, emgeral associada cm a rotao de uma pea, para a gerao de calor na regio da junta a sersoldada. Aps o aquecimento adequado da junta, as peas so pressionadas para a formaoda junta. Esse processo geralmente usado para a soldagem de peas de simetria cilndrica(tubos e barras). Na figura seguinte, em (a), uma pea colocada em rotao; em (b) iniciada a fora de compresso; em (c) inicia-se a formao da solda e em (d) a solda ecompletada.

5.4 Soldagem por Ultra-som

A soldagem por ultra-som (Ultrasonic Welding USW) produz a unio das peas pela aplicaolocalizada de energia vibracional de alta freqncia (ultra-som), enquanto as peas somantidas sob presso. A unio ocorre por aquecimento e deformao plstica localizada dassuperfcies em contato. O processo comumente utilizado na soldagem de juntas sobrepostasde metais dcteis, similares ou no, de pequena espessura e para a unio de plsticos (porexemplo, na indstria eletrnica e na fabricao de embalagens).

5.5 Soldagem a frio

A soldagem a frio (Cold Welding CW) consiste na aplicao de uma forte deformaolocalizada, temperatura ambiente, nas peas a serem unidas. utilizada em metais de altaductilidade, como o alumnio e o cobre, tendo como aplicao tpica a unio de condutores deeletricidade.

Anexo:

TABELA DE SOLDABILIDADE

BOA

X

X

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