Submerged Arc Welding

Transcrição

1 SOLDAGEM COM ARCO SUBMERSO SUBMERGED ARC WELDING (SAW)

2 Definição SAW é um processo na qual a união de metais se dá pelo calor fornecido por um arco elétrico entre um eletrodo nu e uma peça. O nome desse processo é devido ao fato do arco e o metal fundido pelo calor estarem submersos numa cobertura de fluxo granular fusível que os protegem de contaminação pela atmosfera.

3 Princípio de Funcionamento

4 Princípio de Funcionamento Os fatores que definem o uso do processo SAW são: Composição química e propriedades mecânicas requeridas; Espessura do metal base; Acessibilidade da junta; Posição de soldagem; Frequência e volume de soldagem a ser feito.

5 Princípio de Funcionamento As soldas executadas por este processo são classificadas com relação ao: Tipo de junta Tipo de chanfro Método de soldagem Posição de soldagem Número de passes Número de eletrodos Número de fontes de energia

6 Métodos de Soldagem A soldagem com Arco Submerso pode ser: Semi-mecanizada Soldagem mecanizada Soldagem semi-automática

7 Tipos de Solda A Soldagem com Arco Submerso é utilizada para fazer soldas de: Chanfro Filete Tampão Superfície

8 Tipos de Solda Soldas de chanfro: feitas geralmente em juntas topo variando de chapas de 1,2 mm até chapas mais grossas. A alta penetração do processo SAW permite juntas de chanfro quadrado sem abertura com um passe em chapas de até 5/16. Soldas de filete: soldas de filete até 3/8 de garganta podem ser feitas na posição horizontal com um passe. Soldas maiores que 5/16 são feitas normalmente na posição plana ou por vários passes na horizontal.

9 Tipos de Solda Soldas tampão: o eletrodo é posicionado no centro do furo e permanece nesta posição até a solda ficar completa. A penetração profunda obtida com esse processo requer uma espessura adequada da chapa de apoio. Soldas de superfície: tem o objetivo de revestir ou recuperar uma peça dando a sua superfície propriedades especiais.

10 GRSS Tipos de Solda Metal duro sendo depositado na superficie interna de um moinho de bola.

11 Variações de processo O Soldagem com Arco Submerso presta-se a uma extensa variedade de eletrodos e combinações de fluxo. Entre as diversas configurações é podemos citar: Soldagem com um único eletrodo Soldagem de chanfros estreitos (narrow groove) Soldagem com vários arames (twin electrode, tandem arc e triple-arc tandem) Adição de arame frio/quente Adição de pós metálicos

12 Variações de processo Soldagem com um único eletrodo: geralmente utiliza corrente contínua com eletrodo positivo (DCEP), podendo ser também com eletrodo no negativo(dcen). Soldagem de chanfros estreitos: utilizada para soldar chapas com espessura de 2 ou mais com abertura de raiz de ½ a 1 e ângulo entre 0 e 8. É usado um único eletrodo no polo positivo com corrente contínua ou alternada. Necessita de fluxos especiais. Soldagem com vários arames: combina dois ou mais arames alimentados dentro da mesma poça. Os arames podem transportar corrente ou não (cold fillers). Eles podem ser abastecidos por uma ou mais fontes de potência de corrente alternada ou contínua.

13 Variações de processo Soldagem com 5 arames

14 Variações de processo Processo twin electrode Essa configuração usa dois eletrodos alimentados na mesma poça. Os dois eletrodos são conectados a uma única fonte de energia e um único alimentador, e são usados normalmente com DCEP. Processo tandem arc Existem duas variações neste processo que usam dois eletrodos. Uma configuração usa um eletrodo condutor em DCEP e um eletrodo conduzido em corrente alternada. A segunda configuração usa duas fontes AC conectadas eletricamente. Esta configuração, chamada de "Scott Connection, causa uma interação dos campos magnéticos dos dois arcos, resultando numa deflexão do arco conduzido para trás.

15 Variações de processo Processo triple-arc tandem Existem duas variações comuns deste processo. Na primeira, todos os três eletrodos são conectados em transformadores AC conectados numa rede trifásica. O eletrodo condutor e o do meio são conectados em Scott e o terceiro eletrodo (conduzido) está em fase com o eletrodo condutor. A segunda variação usa um arco condutor em DCEP e dois arcos conduzidos AC conectados em Scott.

16 Variações de processo Adição de arame frio : o equipamento requerido é o mesmo para aplicações de vários arames, mas um arame não é conectado à fonte de energia. Aumentos na taxa de deposição de até 73% são possíveis. No entanto, a maior deposição para uma quantidade fixa de calor resulta numa penetração mais baixa. Adição de arame quente : adições de arame quente são muito mais eficientes do que arames frios ou acrescentando um arco adicional, porque a corrente introduzida é usada inteiramente para aquecer o arame de enchimento e não para fundir o material base ou o fluxo. Adição de pós metálicos: podem aumentar as taxas de deposição em até 70%. A técnica fornece fusão suave, melhor aparência do cordão e reduzida penetração e diluição.

17 Variáveis de Operação Para a obtenção de resultados satisfatórios é necessário é necessário o controle das variáveis de operação. Estas variáveis, por ordem de importância, são: Corrente Tensão Velocidade de soldagem Diâmetro do eletrodo Extensão do eletrodo Amplitude e profundidade do fluxo

18 Procedimento de Soldagem Para se obter totalmente os benefícios da alta produção do processo SAW, devemos considerar as diversos pré-requisitos, entre eles: Projeto da junta e preparação das bordas Enchimento da junta Suportes Fixação Inclinação da peça

19 Aplicações SAW é usada em uma larga faixa de aplicações industriais. Solda de alta qualidade, altas taxas de deposição, penetração profunda e adaptação à automação tornam o processo adequado para a fabricação em larga escala. É usada na fabricação de vasos de pressão, navios e barcos, vagões, tubos e no revestimento ou recuperação de peças que necessitam de ligas com propriedades específicas como resistência ao desgaste abrasivo e tenacidade, entre outras.

20 Aplicações As classes de metais base soldáveis por Arco Submerso são as seguintes: Aços ao carbono com percentual de Carbono até 0.29% Aços de baixa liga até 600 Mpa. Aços Cr-Mo (0.5% - 9% Cr e 0.5% - 1% Mo) Aços inoxidáveis Ligas de níquel

21 Equipamentos O equipamento para Soldagem com Arco Submerso consiste de : Fonte de energia Sistema de alimentação de arame Sistema de distribuição de fluxo Dispositivo de deslocamento Sistema de controle de processo Acessórios

22 Fontes de Energia As fontes para soldagem SAW podem ser de : Corrente contínua (transformadorretificador ou motor-gerador) Corrente alternada (geralmente transformadores)

23 Fontes de Energia Fontes de energia de Corrente Contínua Tensão Constante Corrente Constante Combinadas (Tensão Constante / Corrente Constante) Fontes de energia de Corrente Alternada Tensão Constante Corrente Constante

24 Fornecimento de Eletrodo e Distribuição do Fluxo O dispositivo responsável pelo fornecimento de eletrodo e distribuição de fluxo é um cabeçote composto de : motor alimentador de arame, tocha e bico de contato. A alimentação de fluxo é realizada por um pequeno alimentador de fluxo por gravidade montado na tocha, ou de um tanque de fluxo distante que usa ar comprimido para empurrar o fluxo para a zona de soldagem.

25 Dispositivo de Deslocamento O sistema de deslocamento em SAW geralmente é composto de um trator (tartaruga), um trilho ou um manipulador.

26 Controles São sistemas utilizados para o controle dos parâmetros durante a soldagem (velocidade de alimentação de arame, tensão, corrente, entre outros)

27 Acessórios Unidades de Recuperação de Fluxo Podem fazer as seguintes funções: remover fluxo não fundido e escória fundida embaixo do cabeçote, peneirar escória fundida e outros materiais, remover partículas magnéticas, remover finos, recircular o fluxo para o silo para reutilização, aquecer o fluxo no silo para mantê-lo seco. Posicionadores e prendedores

28 Consumíveis Eletrodos e fluxos são os consumíveis mais usuais no processo SAW. Além destes, como visto anteriormente, podemos ter também arames e pós metálicos como consumíveis em determinadas variações deste processo.

29 Eletrodos Na soldagem SAW podem ser utilizados como eletrodos: Arames sólidos Arames tubulares Fitas

30 Fluxos Os fluxos tem a função de proteger a poça de fusão da atmosfera, retirar impurezas do metal fundido e adicionar elementos de liga Existem diversos tipos de fluxo para soldagem SAW, os mais difundidos são: Fundidos Aglomerados

31 Fluxos FLUXOS FUNDIDOS Vantagens: Boa homogeneidade química Normalmente não são higroscópicos Facilmente reciclados Desvantagens: Dificuldade de adicionar desoxidantes e ligas de ferro durante a fabricação Faixa limitada de composições

32 Fluxos FLUXOS AGLOMERADOS Vantagens: Adição fácil de desoxidantes e elementos de liga Pode ser adicionado em camadas mais grossas Identificação visual fácil (cor) Desvantagens: Tendência a absorver umidade Gera fumos quando fundido Possibilidade de mudança na composição química devido a segregação ou remoção de partículas

33 Fluxos CLASSIFICAÇÃO DOS FLUXOS Quanto as características químicas eles podem ser classificados em : Ácidos Básicos Neutros Índice de basicidade (Tuliani, Boniszewski e Eaton): CaO + CaF 2 + MgO + K 2 O + Na 2 O + 1/2(MnO + FeO) SiO 2 + 1/2(Al 2 O 3 + TiO 2 +ZrO 2 ) > 1 - básico < 1 - ácido = 1 - neutro

34 Fluxos CLASSIFICAÇÃO DOS FLUXOS Quanto as influência sobre a composição química do metal depositado : Neutros Ativos Ligados

35 Classificação dos Consumíveis A AWS (American Welding Society) possui especifiçações destinadas aos consumíveis para soldagem SAW A5.17 e A5.23

36 Vantagens e Limitações do Processo SAW Vantagens: Altas velocidades de soldagem e taxas de deposição proporcionando alta produtividade; Soldas uniformes, com bom acabamento e baixo índice de defeitos; Ausência de respingos e fumos durante a soldagem

37 Vantagens e Limitações do Processo SAW Desvantagens: Soldagem limitada às posições plana e horizontal; Aporte térmico elevado que pode alterar as propriedades da solda; Necessidade de remoção de escória após a execução de um passe; Custo elevado dos equipamentos comparado a outros processos; Grande porte dos equipamentos que restringem a realização de soldas em campo

38 Qualidade da Solda O processo SAW tende a produzir soldas com com baixo índice de defeitos e excelente acabamento. Entretanto, podem ocorrer defeitos como : Poros - devido a contaminantes, cobertura insuficiente de fluxo, velocidade excessiva de soldagem, resíduos de escória Trincas - devido a presença de hidrogênio

39 Considerações sobre Segurança Os operadores devem sempre usar proteção para os olhos para protegê-los contra respingos, exposição ao clarão e de partículas de escória que saem da peça. Fontes de energia e equipamentos acessórios tais como alimentadores de arame devem ser assentados apropriadamente. Cabos de solda devem ser mantidos em boas condições. Apesar dos fumos metálicos serem praticamente inexistentes no processo SAW devem ser tomadas precauções para se evitar inalação destes