SOLDAGEM A ARCO COM ELETRODO REVESTIDO

Transcrição

1 SOLDAGEM A ARCO COM ELETRODO REVESTIDO

2 Arco elétrico O PLASMA é o 4 o estado da matéria. O estado ionizado da matéria

3 Arco elétrico O Arco elétrico utilizado na soldagem é um plasma sustentado por uma corrente elétrica que passa entre o catodo () e o anodo (+). O movimento dos ions através do plasma, gera calor por efeito Joule que eleva sua temperatura, adequandoo para fusão.

4 Soldagem a arco elétrico Nikolai N. Benardos (Bernados) e Stanislav Olszewaski (Olszewaski) asseguraram uma patente britânica para soldagem a arco com carbono. O artigo foi publicado na revista La Nature em 1887.

5 GRSS Soldagem a arco elétrico N.N. Benardos e S. Olszewaski aseguraram uma patente americana para o equipamento de soldagem. (U.S. Patent No , Maio de 17 de 1887)

6 Princípios do processo SMAW Soldagem a arco com eletrodo revestido (Shielded Metal Arc Welding SMAW), é um processo que produz a coalescência entre metais pelo aquecimento deste com um arco elétrico estabelecido entre um eletrodo metálico revestido e as peças que estão sendo unidas.

7 Princípios O eletrodo revestido consiste em um arame, chamado pelos soldadores de alma, que conduz a corrente elétrica e fornece metal de adição para o enchimento da junta. Este arame é recoberto com uma camada formada pela mistura de diferentes materiais (a maioria ÓXIDOS), que formam o revestimento.

8 Funções do revestimento Formar uma camada de escória protetora; Fornecer agentes para ionização do arco; Fornecer agentes para formação de gases protetores; Fornecer materiais para realizar ou possibilitar reações de refino metalúrgico, tais como desoxidação, dessulfuração, etc.; Fornecer agentes que facilitem a remoção de escória ao controlar suas propriedades físicas e químicas; Facilitar a soldagem na diversas posições (cone, viscosidade); Reduzir o número de respingos e fumos; Possibilitar o uso de diferentes tipos de corrente e polaridade; Fornecer agentes que possibilitem o controle da taxa de deposição (quantidade de metal depositado por unidade de tempo); Controlar a temperatura do eletrodo, etc.

9 Funções da escória Proteger as gotas durante a transferência pelo arco; Realizar reações de refino metalúrgico, tais como desoxidação, dessulfuração, etc.; Controlar a soldagem na diversas posições; Moldar o cordão de solda; Dissolver óxido e contaminações na superfície da poça; Controlar a velocidade de resfriamento da solda.

10 Ingredientes do revestimento Materiais Efeitos Alumina (Al 2 O 3 ) Usada para formar escória e estabilizar o arco Argila (Al 2 O 3.2SiO 2.2H 2 O) Ajuda na extrusão e na formação de escória. Cal Agente fluxante. Controla a viscosidade da escória Carbonato CaCO 3 Controlam a basicidade da escória e fornecem atmosfera protetora com sua decomposição; Celulose ((C 6 H 10 O 5 ) x ) e dextrina substâncias orgânicas cuja queima no arco gera uma atmosfera redutora constituída principalmente de CO e H 2, que protege o arco; Fluoreto de cálcio CaF 2 ajuda a controlar a basicidade da escória e diminui sua viscosidade Dióxido de titânio TiO 2 reduz a viscosidade da escória e seu (rutíla) intervalo de solidificação, além de estabilizar o arco; Feldspar (K 2 O.Al 2 O 3.6SiO 2 ) Funciona como agente fluxante e formador de escória

11 Ingredientes do revestimento Materiais Ferromanganês e ferrosilício Mica (K 2 O.3Al 2 O 3.6SiO 2.2H 2 O) Pó de ferro Outras adições metálicas Sílica Silicatos Óxido de ferro (Fe 2 O 3 ) e manganês (MnO) Titanato de Potássio (2K 2 O.2TiO 2 ) Zirconia (ZrO 2 ) Efeitos promovem a desoxidação da poça de fusão e ajustam sua composição; ajuda na Extrusão e a estabilizar o arco; aumenta a taxa de deposição e rendimento do eletrodo, além de estabilizar o arco (soldagem subaquática); controlam a composição do metal depositado; forma escória. Em grande quantidade pode desoxidar, porém formar inclusões; formam escória e, no caso de silicatos de potássio(k 2 SiO 3 ), lítio (Li 2 SiO 3 ) ou sódio (NaSiO 3 ), agem como aglomerante (cola) no revestimento. formam escória, controlam a sua viscosidade e estabilizam o arco Ajuda na estabiliidade do arco. Ajuda a estabilizar o arco e facilita a destacabilidade da escória.

12 Formulações Composto Argila Carboneto de Cálcio Celulose Fedspato FerroManganês FerroSilício Fluorita Magnetita Mica Öxido de manganês Pó de Ferro Dióxido de Titânio Silicato de Potássio Silicato de Sódio Titanato de Potássio E E E

13 Tipos de eletrodos Dependendo do revestimento os eletrodos podem ser classificados como: Revestimento oxidante; Revestimento ácido; Revestimento rutílico; Revestimento básico; Revestimento celulósico.

14 Fabricação do eletrodo Fluxograma das etapas de fabricação de eletrodos revestidos

15 Índice de basicidade Forma utilizada para descrever o comportamento químico de um fluxo, através da razão entre as porcentagens em peso dos óxidos básicos e oxidos ácidos que compõem o fluxo. Óxidos básicos são aqueles que reage com ácidos para formar sais: MO + 2HCl fi MCl 2 + H 2 O Enquanto que óxidos ácidos são aqueles que reagem com bases para formar sais MO 2 + 2NaOH fi Na 2 MO 3 + H 2 O

16 Óxidos Óxidos Básicos FeO K 2 O MnO CaO MgO Na 2 O Óxidos Anfóteros Al 2 O 3 Fe 2 O 3 MnO TiO 2 ZrO 2 Óxidos Ácidos SiO 2 P 2 O 5 Cr 2 O 3 WO 3 MoO 3 TiO 2 ZrO 2

17 Índice de basicidade I.B.= CaO + MgO + SrO + Li 2 O + Na 2 O + K 2 O + CaF 2 + 0,5 (FeO + MnO) Se I.B. < 1 = Fluxo ácido Se I.B. > 1 = Fluxo Básico SiO 2 + 0,5 ( Al 2 O 3 + TiO 2 + ZrO 2 ) Aplicação

18 Classificação dos eletrodos Especificação AWS A 5.1 (aço baixo carbono) e A 5.5 (aços baixa liga)

19 Classificação dos eletrodos Significado do quarto (ou quinto) digito da classificação AWS de eletrodos revestidos de aço baixo carbono e aços baixa liga.

20 Classificação dos eletrodos Código de composição química de eletrodos de baixa liga, segundo a norma AWS A5.5.

21 Vantagens O processo é o mais simples, em termos de necessidades de equipamentos. O custo de investimento em equipamentos é relativamente baixo. Oferece maior flexibilidade entre todos os processos de soldagem, pois pode ser usado em todas as posições (plana, vertical, horizontal, etc) como praticamente todas as espessuras do metal base e em áreas de acesso limitado.

22 Vantagens O metal de solda e os meios de proteção desta solda são fornecidos pelo eletrodo revestido, não requerendo nenhum equipamento adicional. O processo é menos sensível a correntes de ar do que o processo de solda a arco de proteção gasosa (GMAW). Um concorrente direto. É apropriado para a maioria dos metais e ligas metálicas comumente usadas.

23 Principais Limitações Por ser um processo tipicamente manual, o nível de habilidade do soldador é de fundamental importância para se obter uma solda de qualidade aceitável Baixas taxas de deposição quando comparado com o processo GMAW. Como o eletrodo pode ser consumido até um comprimento mínimo, quando este comprimento é atingido, o soldador deve trocar a parte não consumida por um outro eletrodo. Ainda não é robotizado. Ainda...

24 Características Taxa de fusão É talvez um dos fatores mais importantes no custo do processo. Os fatores que afetam a taxa de fusão: Corrente e tensão do arco; Angulo de ataque; Diâmetro do núcleo do arame; Temperatura de fusão do núcleo do arame; Temperatura do eletrodo durante a soldagem; Espessura e concentricidade do revestimento; Composição química do revestimento; Polaridade da corrente. A taxa de fusão (TF) de um eletrodo é definida pela razão da massa do metal consumida (M) em gramas pelo tempo de soldagem (t) em minutos. Esta taxa de fusão é expressa da maneira seguinte: TF = M/t

25 Características Velocidade de mergulho Depende exclusivamente do soldador e afeta diretamente as caracterísitcas do cordão. Os fatores que controlam são: Tipo de corrente, amperagem e polaridade; Posição da soldagem; Taxa de fusão do eletrodo; Espessura do material; Condições superficiais do metal de base; Tipo de junta; Manipulação do eletrodo.

26 Características AQUECIMENTO DO ELETRODO DURANTE A SOLDAGEM

27 Algumas características operacionais Queda de tensão Ela é baixa em cabos de soldagem com AC. Isto torna a corrente alternada mais adequada para soldagem em longa distância da fonte. Entretanto, os cabos não podem ser enrolados pois as perdas indutivas em tais casos ainda são substanciais. Baixa corrente Com eletrodo de diâmetro pequeno e baixas correntes de soldagem, a CC gera melhores características de operação e um arco mais estável.

28 Algumas características operacionais Ignição do arco Iniciar o arco é geralmente fácil em CC, principalmente se eletrodos de diâmetro pequeno forem usados. Em AC, a corrente passa pelo zero a cada meio ciclo, o que dificulta a ignição e estabilidade do arco. Comprimento do arco Soldar com arco curto (baixa tensão do arco) é mais fácil em CC do que em AC. Isto é importante exceto para eletrodos com pó de ferro, cujo revestimento provoca a formação de uma cone profundo, mantendo o comprimento do arco quando a ponta do eletrodo é afastada, na direção deste.

29 Algumas características operacionais Espessura do metal: Tanto chapas finas como espessas podem ser soldadas em CC, mas para espessuras finas, AC é menos desejável pois as condições em baixos níveis de corrente são menos estáveis. As fontes de potência existem em AC, DC e unidades combinadas AC/CC. Para o processo SMAW, é preferível uma fonte de corrente constante ao invés de tensão constante pois é difícil o soldador manter constante o comprimento do arco.

30 Algumas características operacionais Tensão de abertura de circuito (OCV): É a tensão calibrada na fonte de potência. Ela é gerada pela máquina de soldagem sem a execução da soldagem. Varia entre 50 e 100 Volts, enquanto a tensão do arco varia entre 17 e 40 Volts. O comprimento do arco e o tipo de eletrodo sendo usado determine a tensão do arco. Se o arco for alongado, a tensão do arco aumenta e a corrente diminui. A mudança na amperagem que é produzida pela mudança no comprimento do arco, é determinada pela inclinação da curva voltampere, dentro da faixa de soldagem.

31 Qualidade da solda Defeitos mais comuns Porosidades: Podem ser evitadas com uma boa amperagem, um comprimento do arco adequado e o uso de eletrodos secos; Inclusão de escória: Consegue ser evitada com a perícia do soldador; Fusão incompleta: Evitável com uma preparação adequada da superfície a ser soldada, mantendoa limpa e homogênea. O uso de corrente adequada e velocidade não muito alta ajudam a evitar este defeito; Mordedura: Pode ser corrigida com deposição de um cordão adicional. A solução para evitar é reduzir a corrente e a tensão; Trincas: O préaquecimento do metal de base pode contornar este problema. Correto armazenamento do eletrodo também. Além de evitar sujeira nas peças a serem soldadas

32 GRSS Qualidade da solda

33 Porosidade GMAW SMAW

34 Trincas

35 Fusão Incompleta

36 Fusão Incompleta e falta de preenchimento

37 Mordedura e sobreposição