PROCESSO DE SOLDAGEM AO ARCO ELÉTRICO ARAME TUBULAR (FCAW)

Transcrição

1 PROCESSO DE SOLDAGEM AO ARCO ELÉTRICO ARAME TUBULAR (FCAW) Seja bem vindo a BALMER, e. Queremos agradecer a sua visita as nossas instalações e dizer-lhe que o nosso sucesso esta diretamente ligado ao fato de você trabalhar com os nosso equipamentos, consumíveis e acessórios. Todos os colaboradores da nossa empresa empenharam-se em preparar um evento que atenda as suas expectativas e oferecendo as informações necessárias para o melhor desempenho de suas atividades. Desejamos um excelente treinamento. Diretoria BALMER

2 A BALMER! As empresas e estão posicionadas entre os maiores fabricantes e fornecedores de equipamentos para soldagem no Brasil. Começamos a objetivar o nosso posicionamento há mais de trinta anos e hoje possuímos presença comercial em todos os estados brasileiros e em vários países, tais como Argentina, Uruguai, Chile, Paraguai, etc... No Brasil, contamos com uma operação fabril no estado do Rio Grande do Sul e outra comercial em São Paulo. Nas duas unidades atuamos com uma equipe comercial e técnica capacitada para atender a todos os perfis de clientes. Nossos produtos são comercializados principalmente nos segmentos de distribuição e revendas de ferramentas, máquinas e acessórios e também nos clientes finais de grande porte, como as indústrias metalomecânica, aeroespacial, naval, pontes e estruturas metálicas, hidroelétricas, telefonia, automobilística e outras. Os equipamentos de soldagem estão presentes no dia-a-dia das empresas para atender as necessidades de soluções pelos processos de eletrodo revestidos, MIG/MAG, TIG, Stud Welding, Arame Tubular e automação. A e dispõem exatamente de todas as soluções para os processos manuais e automatizados de soldagem e corte. Consulte-nos, pois temos produtos de qualidade, profissionais capacitados, atendimento personalizado e condições comerciais diferenciadas no mercado de produtos para soldagem. Atenciosamente Ltda Equipamentos de Soldagem Ltda

3 Revisão - Conceitos Ciclo de Trabalho (Fator de trabalho) O Ciclo de Trabalho é a relação entre o período de soldagem (Arco Aberto) em um determinado período de tempo. Este período de tempo é determinado pelo projeto do equipamento de acordo com sua aplicação e processo de soldagem, bem como a isolação de seus componentes internos. Conforme norma NEMA, o ciclo de trabalho é baseado em um período de 10 min, ou seja, uma fonte de soldagem com Ciclo de Trabalho de 300 A, deve operar com o arco aberto de 300 A de saída em 6 min e o restante do tempo (4 min) deve apagar o arco e refrigerar os componentes internos. O Ciclo de Trabalho é informado pelos fabricantes de equipamentos em percentagem (%), o símbolo mais utilizado é ( arroba ) e está relacionado com a corrente (A) de saída. O tipo de trabalho (soldagem) determina a característica do equipamento e seu respectivo Ciclo de Trabalho. Tensão Elétrica É a diferença de potêncial elétrico entre dois pontos (A, B). A tensão tem como grandeza a Voltagem, e usualmente é chamada por este nome. Sua unidade de medida é o Volt V. Corrente Elétrica Os elétrons denominam-se Corrente Elétrica e sua unidade de medida é o Amper A. Resistência Elétrica É a característica elétrica dos materiais que representa a oposição à passagem da corrente elétrica. Sua unidade de medida é o Ohm Ω Potência Elétrica É a quantidade de energia elétrica desenvolvida, ou consumida, num intervalo de tempo por um dispositivo elétrico. Sua unidade de medida é o Watt W.

4 PROCESSO DE SOLDAGEM AO ARCO ELÉTRICO ARAME TUBULAR (FCAW) Introdução ao processo de soldagem Definições de soldagem: Processo de junção de metais por fusão Operação que visa obter a união de duas ou mais peças, assegurando, na junta soldada, a continuidade de propriedades físicas, químicas e metalúrgicas. Operação que visa obter a coalescência localizada produzida pelo aquecimento até uma temperatura adequada, com ou sem aplicação de pressão e de metal de adição (AWS American Welding Society) Processo de união de materiais baseado no estabelecimento, na região de contato entre os materiais sendo unidos, de forças de ligação química de natureza similar às atuantes no interior dos próprios materiais Classificação dos processos de soldagem A primeira classificação dos processos de soldagem é baseada no método dominante para produzir a união.

5 Introdução a soldagem ao arco elétrico Dada a importância dos processos de soldagem por fusão e, especialmente aqueles em que a fusão é obtida pela energia de um arco elétrico, será feita uma pequena introdução ao arco elétrico. Em um dia de tempestade, vemos muitos raios que caem sobre a terra. Trata-se de uma descarga elétrica que conduz eletricidade entre as nuvens e a terra. Como entre as nuvens e a terra existe ar, que é eletricamente neutro e, portanto, isolante elétrico, para que a descarga elétrica possa ocorrer, com a consequente condução de eletricidade, é preciso haver a ionização do gás. A Ionização é um processo químico mediante ao qual se produzem íons, espécies químicas eletricamente carregadas, pela perda ou ganho de elétrons a partir de átomos ou moléculas neutras: onde M é um átomo ou molécula no estado gasoso. M (g) M + + e - A ionização ocorre quando um elétron localizado em uma órbita sai da influência do campo eletromagnético do átomo e torna-se um elétron livre. Quando um elétron recebe uma quantidade de energia, ele é forçado a subir para uma órbita de maior energia. Conforme a energia que o elétron recebe, ele pode sair da influência do campo eletromagnético do átomo e tornar-se um elétron livre. A energia necessária para retirar um elétron do campo eletromagnético do átomo é a energia de ionização. Quando ocorre o fenômeno de ionização, tem-se um elétron livre e um íon positivo, formando-se consequentemente um meio condutor de eletricidade. Um gás, após ser ionizado, constitui o plasma, ou seja, a matéria no estado plasmático. A ionização é distinta da dissociação iônica, pois esta é o processo em que compostos iônicos tem seus íons separados: AB A + + B + Devido à movimentação das cargas elétricas em um arco elétrico, ocorrem muitos choques entre as partículas portadoras de cargas. Como consequência, uma grande quantidade de calor e luz é produzida. Esta energia é utilizada como fonte de calor nos processos de soldagem a arco elétrico. Como a mobilidade dos íons positivos é extremamente pequena quando comparada à dos elétrons livres, a produção de calor é causada basicamente pelo choque dos elétrons com átomos e íons positivos. No caso de eletrodos consumíveis, há também o choque entre as cargas elétricas e os glóbulos de metal fundido gerado pela fusão do eletrodo. O arco elétrico com eletrodo permanente é aproximadamente cônico e pode ser dividido em três regiões: 1 - Região anódica; 2 - Coluna de plasma; (-) Região catódica 3 - Região catódica Comprimento do arco Coluna de plasma Região catódica

6 Os elétrons são emitidos na região catódica (polo negativo) e acelerados para região anódica (polo positivo) através do campo elétrico. A figura abaixo mostra esquema do arco elétrico, em escala atômica, na qual podemos ver que o arco elétrico (coluna de plasma) é constituído por elétrons livres, íons positivos, íons negativos e uma certa quantidade de átomos neutros. Apesar das cargas existentes, a coluna de plasma é eletricamente neutra. Queda de Tensão no arco elétrico A todo arco elétrico está associada uma tensão elétrica. Há, portanto, uma queda de tensão ao longo do comprimento do arco elétrico. Esta queda de tensão tem intensidades diferentes nas distintas regiões do arco: Queda de tensão catódica: V/cm (valor estimado) Queda de tensão na coluna do arco: 3 a 50 V/cm (valor estimado) Queda de tensão anódica: 1 a 25 V/cm. (valor estimado)

7 SOLDAGEM AO ARCO ELÉTRICO PELO PROCESSO ARAME TUBULAR (FCAW) Por definição, soldagem com arame tubular é o processo de soldagem por fusão que utiliza o calor de um arco elétrico formado entre um eletrodo metálico tubular, contínuo e consumível, e a poça. Trata-se de uma variação do processo MIG/MAG, com a diferença que o arame utilizado como eletrodo consumível possui fluxo em seu interior. A proteção do arco e da poça de fusão contra a contaminação pela atmosfera é feita pelo fluxo de soldagem contido dentro do eletrodo, podendo ser suplementada por um gás ou uma mistura de gases de uma fonte externa. Há duas variações básicas do processo: 1. Toda a proteção é gerada pelo fluxo, variação denominada por arame autoprotegido. Não há necessidade de gás de proteção. A tocha é mais simples, não há necessidade de bocal de gás. 2. A proteção é complementada por uma nuvem de gás, geralmente o CO 2.

8 O processo de soldagem com arame tubular une a alta produtividade do processo MIG-MAG (alto fator de trabalho, alta taxa de deposição, alto rendimento, processo automatizável) com as vantagens do processo de soldagem por eletrodo revestido, como a alta versatilidade, a possibilidade de ajuste de composição química do metal de solda, a facilidade de operação em campo. As aplicações do processo são a soldagem de aços carbono e de baixa liga e aços inoxidáveis. O equipamento necessário, os modos de transferência do metal do eletrodo para a poça, as espessuras soldáveis e as técnicas aplicáveis são similares ao processo MIG-MAG. São usadas fontes de tensão constante, para a soldagem com arames de menor diâmetro (< 2,4 mm) e alimentador de velocidade constante, ou fontes de corrente constante, para a soldagem com arames de maior diâmetro (> 2,4 mm) e alimentador de velocidade variável. A tocha de soldagem é mais simples para a soldagem com arames autoprotegidos, pois não há necessidade de bocal de gás. A fonte de gás de proteção semelhante à usada para MIG-MAG. Os consumíveis são classificados pela AWS quanto ao tipo de enchimento, uso de gás de proteção, tipo de corrente, Posições de soldagem, composição química e propriedades mecânicas do cordão de solda. São denominados de arames metal-cored arames tubulares que não utilizam fluxo, mas sim com pó metálico de enchimento, geralmente pó de ferro ou ferro-ligas. A quantidade de escória gerada é mínima, há maior taxa de deposição, o que traz vantagem na soldagem mecanizada em alta velocidade. Outras aplicações para arames metalcored são a soldagem de inoxidáveis e aplicação de revestimentos contra desgaste. As normas AWS adotam o seguinte formato para arames utilizados em processos de soldagem TIG, MIG, MAG e arco submerso:

9 Significado do 1 o dígito após a letra T Os diferentes tipos de arames tubulares são encontrados no mercado, com diferentes seções transversais. A figura ao lado mostra a classificação do Instituto Internacional de Soldagem (International Institute of Welding, IIW), para arames tubulares. A quantidade de fluxo no interior dos arames varia entre 15 a 30% em peso, podendo chegar a 50% para arames especiais, com menor seção metálica. Seções mais complexas, mais difíceis de fabricar e com custos mais elevados, podem apresentar melhores características operacionais, como um aquecimento mais homogênio ao longo da seção transversal, resultando em transferência metálica mais regular. Os arames tubulares necessitam cuidados similares aos eletrodos revestidos, no sentido de evitar a absorção de umidade. Assim, embalagens especiais a vácuo são necessárias. Os gases de proteção utilizados para o processo de soldagem com arame tubular é o gás carbônico (CO 2 ) e misturas contendo argônio. As características e aplicações da soldagem com estes gases são as mesmas do processo MIG-MAG.

10 As técnicas de soldagem, incluindo as variáveis operacionais como as faixas de corrente de soldagem, são as mesmas do processo do processo de soldagem MIG/MAG, com pequenas variações. Um elevado stick-out (distância entre o contato elétrico e a peça de trabalho) aumenta a taxa de deposição, o que é vantajoso para altas produções, quando se requer alta velocidade de soldagem, em soldas longas com seção não muito grande. A soldagem com arame tubular também é vantajosa na soldagem fora de posição. REFERÊNCIAS FRICKE SOLDAS LTDA, br 285 Km 456, Ijuí/RS/Brasil WAINER, Emilio; BRANDI, Sergio Duarte; HOMEM DE MELLO, Fabio Decourt (Coord.). Soldagem: processos e metalurgia. São Paulo: E. Blücher, p. ISBN MARQUES, Paulo Villani; MODENESI, Paulo José; BRACARENSE, Alexandre Queiroz. Soldagem Fundamentos e Tecnologia. Editora UFMG, 2007, 349 p. ISBN FAGAGNOLO, João Batista, ÚNICAMP, Introdução a Processos e Metalurgia da Soldagem, Agosto/2011