Estudo Comparativo - Soldagem Por Resistência e Soldagem Por Feixe de Elétrons
Soldagem por resistência elétrica
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24/06/2011
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Soldagem por Resistência
Elétrica
Prof. Hélio Padilha
Soldagem por resistência elétrica
A soldagem por resistência elétrica compreende um
grupo de processos nos quais a união de peças é
produzida em superfícies sobrepostas ou em contato
topo a topo, pelo calor gerado na junta através da
resistência à passagem de corrente elétrica (efeito Joule)
e pela aplicação de pressão, podendo ocorrer uma certa
quantidade de fusão na interface.
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Processos
(a) soldagem por pontos; (b) soldagem por costura;
(c) soldagem por projeção; (d) soldagem de topo
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Soldagem por pontos
Na soldagem por pontos, a solda é obtida na região das peças colocadas
entre um par de eletrodos, e várias soldas podem ser obtidas
simultaneamente pela utilização de múltiplos pares de eletrodos.
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Soldagem por projeção
A soldagem por projeção é usada principalmente para união
de pequenas peças estampadas, forjadas ou usinadas,
possuindo uma ou mais projeções ou saliências. Parafusos,
pinos, porcas, etc. podem ser facilmente soldadas em uma
chapa fina por este processo.
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Soldagem por costura
Na soldagem por costura, uma série de pontos de solda
consecutivos é feita, de modo a produzir uma solda contínua,
por sobreposição parcial de diversos pontos. Normalmente,
um ou ambos os eletrodos são discos ou rodas, que giram
enquanto as peças a serem unidas passam entre eles.
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Soldagem topo a topo
Na soldagem topo a topo por resistência, a corrente elétrica
passa através das faces das peças, que são pressionadas
frente a frente. As peças são prensadas uma contra a outra,
por meio de um dispositivo de compressão sendo em seguida
submetidas à passagem de uma corrente de soldagem
adequada.
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Soldagem por centelhamentoNa soldagem topo a topo por centelhamento, em geral, não é
necessária nenhuma preparação das superfícies de contato. Neste
processo as peças são energizadas antes de entrarem em contato,
e suas faces são aproximadas até que o contato ocorra em pontos
discretos da superfície da junta, gerando o centelhamento. Como o
início do contato é provocado por irregularidades nas superfícies
dos materiais, o processo de fusão se inicia pelos diversos arcos
formados pelas irregularidades.
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Princípio
Todos os processos de soldagem por resistência envolvem a
aplicação coordenada de pressão mecânica e passagem de
corrente elétrica, com intensidade e pressão adequadas.
A passagem de corrente elétrica provoca o aquecimento, e em
alguns casos, uma certa quantidade de fusão das peças a
serem unidas. A aplicação de pressão garante a continuidade
do circuito elétrico e permite a obtenção de soldas com baixo
nível de contaminação, seja proteção física da região de solda
ou pela expulsão do material contaminado para fora da junta.
O resfriamento da junta se dá sob pressão.
O calor gerado pode ser estimado por:
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tIRQ 2
Máquinas de CA
Algumas máquinas para soldagem por resistência fornecem
corrente alternada. Essas máquinas contém um transformador
para produzir uma alta corrente de soldagem e uma baixa
tensão elétrica. Sua capacidade é limitada, uma vez que este
tipo de equipamento provoca um forte desbalanceamento na
rede de distribuição de energia elétrica no momento de sua
utilização, além de apresentar um baixo fator de potência.
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Máquinas de CCAs máquinas de corrente contínua do tipo energia armazenada
são baseadas num banco de capacitores, alimentado por uma
fonte de tensão contínua, que armazena a energia necessária
para a soldagem. Neste tipo de equipamento, o tempo de
acumulação é bem maior que o de descarga. Máquinas do tipo
energia direta consistem de um transformador e um circuito
retificador trifásicos. Estas máquinas demandam um consumo
muito menor em kVA da rede de distribuição, podendo ter
capacidades muito elevadas.
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Controle do equipamento
O controle da soldagem pode ser feito sobre uma ou mais
funções básicas :
- Corrente inicial e final para a soldagem no transformador
- Controle da intensidade da corrente
- Acionar e liberar a força nos eletrodos no tempo certo
Um contator conecta e desconecta o primário e o transformador
de soldagem.
Um controle da cronometragem e da seqüência estabelecida
para a soldagem é executada em cada operação, isto inclui a
aplicação de forças nos eletrodos, corrente elétrica e o intervalo
de tempo entre cada função. A corrente elétrica de soldagem é
controlada por taps, ou um circuito eletrônico ou por ambos.
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Eletrodos
Os eletrodos, cujas principais funções são conduzir a corrente
de soldagem e transmitir força mecânica, são feitos de ligas
com elevada condutividade térmica e elétrica, geralmente à
base de cobre, além de serem resistentes à deformação e ao
desgaste, mesmo em temperaturas elevadas. A geometria da
ponta do eletrodo tem grande influência na qualidade da solda
e deve ser otimizada para cada aplicação.
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Eletrodos
Na maioria das aplicações os eletrodos são formados de ligas
Cu-Cr, Cu-Cr-Zn, Cu-Cd e Cu-Be, tratados termicamente para
atingir as seguintes características:
- Condutividade elétrica e térmica elevadas;
- Resistência mecânica elevada;
- Fraca tendência a formar ligas com o material a soldar;
- Resfriamento absolutamente seguro das pontas dos eletrodos;
- Alto ponto de amolecimento, temperatura na qual, após um
período de tempo determinado, o material perde parte de sua
dureza e/ou resistência mecânica.
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EletrodosPeriodicamente é necessário fazer uma inspeção nos eletrodos,
pois, o desgaste decorrente do regime de trabalho imposto pode
levar a soldas diferentes das efetuadas em condições
O resfriamento correto dos eletrodos tem grande importância na
execução das soldas e no tempo de vida útil dos mesmos. ótimas.
Para exemplificar a importância da refrigeração na vida de um
eletrodo, é possível de se obter 50 vezes mais soldas durante o
último 1/16” da ponta do eletrodo do que durante o primeiro.
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EletrodosDe maneira geral considera-se que as faces dos eletrodos com a
peça devam ser aproximadamente 1,6 mm maior que o diâmetro do
ponto de soda, o qual pode ser calculado pelas relações :
d = diâmetro do ponto (mm)
S = espessura da chapa (mm)
As equações acima dão resultados semelhantes, desde que as
chapas não sejam nem muito finas nem muito grossas.
O efeito do desgaste na ponta do eletrodo causará aumento na área
de contato, diminuindo a densidade superficial de corrente e
diminuindo o rendimento do processo, e a recuperação da ponta
poderá diminuir a área de contato causando um aumento na
densidade superficial de corrente, acarretando sobreaquecimento do
eletrodo e diminuindo sua vida.
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Sd 5 Sd 25,2
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Fatores de influênciaEspaçamento entre os eletrodos: deverá ser de
aproximadamente o dobro da espessura das chapas a serem
soldadas, ou seja, o mais próximo possível da peça;
Condições dos materiais: é necessário que seja feita uma boa
limpeza nas chapas, visando a eliminação de sujeiras, gorduras,
pintura, óleo. Estes elementos funcionam como isolante elétrico,
contribuindo negativamente para a execução de uma boa
soldagem;
Uniformidade dos pontos de solda: para se obter soldas de boa
qualidade e com resistência mecânica adequada, é necessário
que haja uma uniformidade dos pontos de solda. Aqueles pontos
que apresentam um tamanho maior, em geral, possuem
resistência mecânica menor;17
Fatores de influência
Presença de rebarbas e ondulações: as rebarbas e ondulações
impedirão um perfeito contato entre as chapas, logo a solda
resultante não terá resistência mecânica adequada;
Corrente: é controlada na fonte de energia, em geral pela tensão
do secundário, através de “taps”, influindo no aquecimento a que
as peças serão submetidas;
Tempos: basicamente são controlados por temporizadores os
tempos de centelhamento, soldagem e retenção e resfriamento,
quando utilizados;
Pressão: é ajustada por reguladores de pressão e depende
quase que exclusivamente da espessura do material a ser
soldado.18
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Resistência elétricaA resistência total do circuito de soldagem é dada pela soma das
resistências dos eletrodos, das resistências de contato eletrodo-
peça, da resistência interna das peças e da resistência de
contato entre as peças. Como o aquecimento de cada uma
dessas regiões é proporcional ao valor local da resistência
elétrica, a resistência de contato entre as peças deve ser a maior
delas, de modo que o aquecimento se dê principalmente nessa
região.
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