Processos de Soldagem Soldagem a Arco com Arame Tubular
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- Lorena Ramalho Faro
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1 Processos Soldagem a Arco com Arame Tubular A soldagem a arco com arame tubular - Flux Cored Arc Welding (FCAW), foi desenvolvida visando unir as vantagens do processo MIG/MAG (semiautomático ou automático) com as do processo com eletrodo revestido (revestimento fusível formador de gases protetores, escória resultante de reações químicas benéficas na poça de fusão, adições de elementos de liga etc). Assim, o arame-eletrodo sólido do processo MIG/MAG foi substituído por um consumível composto que consiste num arame com configuração oca cujo núcleo é preenchido com fluxo. O esquema de fabricação do arame tubular é apresentado na figura 1. Figura 1: Esquema de fabricação de arame tubular. Página 1
2 Segundo a AWS - American Welding Society, existem diversas especificações de arame tubular (por exemplo, arame tubular de aço carbono, arame tubular de aço baixa liga, arame tubular de aço inoxidável). Um dos critérios de classificação dos arames pertencentes às citadas especificações, consiste do uso ou não de proteção gasosa adicional. Portanto, quanto ao uso de proteção adicional o arame tubular pode ser classificado em: Arame tubular auto protegido - onde a proteção do arco e da poça de fusão é feita unicamente pela combustão e decomposição do fluxo em pó (granular) contido no núcleo do arame. Arame tubular com proteção adicional de gás - onde, além dos gases gerados pela queima do fluxo, é utilizado um gás adicional para a proteção, que flui através bocal da pistola/tocha de soldagem, com vazão pré-regulada. Os gases normalmente utilizados são: CO 2 puro ou misturas (Argônio + 2% de O 2 e Argônio % de CO 2. A escória formada sobre o metal de solda possui as mesmas funções metalúrgicas daquelas vistas anteriormente nos processos de soldagem a arco com eletrodo revestido e também soldagem a arco submerso; aliada a essas funções, a escória promove um ótimo acabamento. Cabe ressaltar que a produtividade do arame tubular é significativamente superior à do eletrodo revestido devido a maiores densidades de corrente utilizadas e Página 2
3 ao fato de que não é necessário parar com frequência para a troca de eletrodos. Por outro lado, pela utilização de arames de maior diâmetro e faixas mais altas de corrente elétrica têm-se no processo de soldagem a arco com arame tubular, em comparação com o processo MIG/MAG, maiores taxas de deposição, juntamente com boa penetração e também velocidades de soldagem mais elevadas. Assim como os arames sólidos que são utilizados nos processos MIG/MAG, o arame tubular também é embalado em forma contínua (bobina de arame / carretel de arame). Por isso, eles podem ser empregados tanto em processos semiautomáticos como em processos automáticos. Em ambos os casos, o arame tubular é alimentado automaticamente através de uma pistola. No processo semiautomático, o soldador controla a inclinação e a distância da pistola em relação à peça, bem como a velocidade de deslocamento e a manipulação do arco. As figuras 2 e 3 mostram o funcionamento do processo de soldagem com arame tubular respectivamente sem e com proteção gasosa adicional. Página 3
4 Figura 2: Soldagem com arame tubular auto-protegido. Figura 3: Soldagem com arame tubular com proteção gasosa adicional. Equipamentos O equipamento de soldagem com arame tubular é similar ao utilizado no processo MIG/MAG, considerando-se as seguintes ressalvas: A fonte de energia deve ter capacidade de gerar maiores intensidades de corrente; Página 4
5 As pistolas, nos casos em que a intensidade de corrente for elevada, são, usualmente, refrigeradas com água ou ar; e Inexiste sistema de gás de proteção se o processo for o auto protegido. A figura 4 mostra o esquema do equipamento para soldagem com arame tubular. Figura 4: Esquema da montagem do equipamento para soldagem com arame tubular. Tipos de Transferência Metálica As transferências metálicas no processo arame tubular, além de serem função dos parâmetros de soldagem empregados, são também função do Página 5
6 gás ou mistura gasosa utilizada. Nesse processo, têm-se os seguintes tipos de transferências: Curto-circuito A transferência por curto-circuito utiliza as menores faixas de corrente e diâmetros de arame, associadas ao arame tubular. É geralmente indicada para soldagem de seções finas e soldagem fora da posição plana. O constante processo de extinção e reacendimento do arco provocam uma sequência de violentas separações das gotas de metais no momento das suas transferências, acarretando um nível excessivo de respingos de solda. A taxa de deposição no curto-circuito é a menor entre os tipos de transferência. Globular A transferência globular é caracterizada pela formação de grandes glóbulos de metal fundido transferidos para a poça por força gravitacional. Essa característica limita a aplicação de transferência globular somente em casos de soldagem na posição plana. A transferência globular ocorre com correntes mais baixas que as da transferência por spray. Página 6
7 Spray A transferência por spray ocorre quando são estabelecidas altas intensidades de correntes e altas tensões do arco em relação a um determinado diâmetro de arame. Dentre os gases ou misturas gasosas utilizadas, apenas o argônio e as misturas gasosas de Argônio com teor de CO 2 variando entre 8 e 15%, permitem produzir este tipo de transferência metálica. Por produzir uma elevada taxa de deposição, a transferência por spray é restrita apenas à posição plana. Um problema gerado por este tipo de transferência metálica é a possibilidade de ocorrência de falta de fusão, devido ao jato metálico ser dirigido para regiões que não tenham sido suficientemente aquecidas. Por fim, as altas correntes utilizadas determinam um limite mínimo de espessura, superior a 3,0 mm. Existe ainda, da mesma forma que no processo MIG/MAG, uma derivação da transferência em spray, a transferência de arco pulsante ou pulsado, obtida pela pulsação da corrente entre dois níveis pré-estabelecidos: uma corrente de base baixa o suficiente para manter estável o arco elétrico e resfriar a poça de fusão e uma corrente de pico, superior à corrente de transição globular - spray. Por isso, a energia de soldagem é baixa, facilitando a soldagem com arames de grandes diâmetros fora da posição Página 7
8 plana. Outro aspecto é a possibilidade do uso do spray em espessuras inferiores a do spray convencional. Tipos e Funções dos Consumíveis Na soldagem com arame tubular os consumíveis utilizados são os arames tubulares e os gases de proteção. Arame-eletrodo Arame-eletrodo, arame tubular ou eletrodo tubular, são arames de configuração oca cujo núcleo é preenchido por um fluxo fusível granular de baixo teor de hidrogênio. Quando o gás protetor for de natureza ativa, devem estar presentes na composição química do arame-eletrodo elementos desoxidantes, tais como o Manganês (Mn) e o Silício (Si). No caso dos arames auto protegidos, existe na composição química do fluxo a presença do elemento químico Alumínio (Al). As especificações AWS A5.20 e A5.29 classificam os arames tubulares para aços C-Mn e baixa liga respectivamente. Para aços inoxidáveis são utilizados arames classificados pela AWS A Página 8
9 Gases de proteção Dentre as diversas opções de gases disponíveis, utiliza-se mais frequentemente o gás CO 2 e misturas deste com Argônio, utilizados conforme indicado nas especificações dos arames-eletrodos. Características e Aplicações A soldagem com arame tubular tem como principal característica a elevada taxa de deposição. Além disso, a solda possui boa qualidade decorrente dos benefícios metalúrgicos provenientes do fluxo. Esses fatores justificam a vasta aplicação nas diversas áreas da indústria. Um cuidado especial deve ser tomado pelo soldador durante a remoção da escória formada sobre cada passe depositado, a fim de evitar inclusões de escória na junta soldada. Descontinuidades Induzidas pelo Processo Na soldagem pelo processo arame tubular podem ocorrer as seguintes descontinuidades: Porosidade A porosidade surge quando a velocidade de soldagem é elevada, não permitindo a difusão dos gases pelo cordão. Na soldagem com proteção gasosa, pode ser causada por uma vazão de gás inadequada, ou por Página 9
10 ventos no local de soldagem, que impedem uma proteção efetiva da poça de fusão. A porosidade também pode ocorrer quando são utilizadas misturas ricas em Argônio em soldagem de chapas grossas, por uso de voltagens elevadas utilizadas na soldagem e por limpeza inadequada da junta de solda. Falta de fusão A falta de fusão pode acontecer como na soldagem MIG/MAG, com transferência por curto-circuito e transferência globular, em decorrência da regulagem indevida dos parâmetros de solda. O emprego de corrente de soldagem abaixo da recomendada, comprimento do arco muito longo ou uso de velocidade de soldagem excessiva, também são causas frequentes para a falta de fusão. Falta de penetração Sua ocorrência é mais provável com a transferência por curto-circuito, podendo ainda surgir por preparação inadequada do chanfro ou erro na configuração da junta escolhida pelo projeto. Inclusão de escória Deficiência do soldador no processo de remoção da escória, alta velocidade de soldagem, projeto inadequado da junta. Página 10
11 Mordedura Mordeduras, quando acontecem, são devidas à inabilidade do soldador e ao emprego de corrente de soldagem excessiva. Sobreposição A sobreposição pode acontecer com a transferência por curto-circuito ou inabilidade do soldador. Trincas Trincas são geralmente oriundas de técnicas de soldagem e/ou preparação inadequadas. Há que se considerar a formação de fases préfusíveis, resultantes das combinações de elementos desoxidantes com o oxigênio que podem ocasionar trincas a quente. Condições de Proteção Individual Os equipamentos de proteção individual (EPI) são os mesmos utilizados em outros processos de soldagem a arco elétrico. Devido às radiações emitidas serem de maior intensidade, os filtros utilizados deverão ter uma densidade maior. O processo de soldagem com arame tubular gera uma grande quantidade de fumos de soldagem. Assim, o ambiente deverá ter boa aeração preferencialmente através de exaustores. Página 11
12 Você estudou neste texto que a soldagem a arco com arame tubular foi desenvolvida visando unir as vantagens do processo MIG/MAG com as do processo com eletrodo revestido. Neste caso, o arame-eletrodo sólido do processo MIG/MAG foi substituído por um consumível composto que consiste num arame com configuração oca cujo núcleo é preenchido com fluxo. Estudou também que a soldagem a arco com arame tubular tem vasta aplicação em diversas áreas da indústria, devido a sua elevada taxa de deposição e à elevada qualidade da solda. Teste agora o seu nível de compreensão do texto respondendo às questões de revisão. Caso seja necessário releia o texto e/ou recorra aos tutores para resolver suas dúvidas. Questões de Revisão 1- Todos os processos de soldagem apresentam particularidades que os diferem entre si, e por isso cabe ao profissional ter a ciência e saber reconhecer os detalhes que diferenciam os processos. A respeito desses detalhes, responda: a) No que consiste o processo a Arco com Arame Tubular Submerso? b) Qual a principal característica desse tipo de processo? Página 12
13 c) Qual a diferença existente entre o processo de soldagem ser automático e semiautomático? d) Que equipamentos são necessários para que esse processo de soldagem ocorra? 2- Estabeleça uma comparação entre o processo de soldagem MIG/MAG com o processo de soldagem a arco com arame tubular, a partir dos seguintes parâmetros: a) Produtividade. b) Consumíveis utilizados. 3- Nesse processo de soldagem as transferências metálicas ocorrem em função dos parâmetros de soldagem empregados e do gás ou mistura gasosa utilizada. Sendo assim, descreva detalhadamente as características dos três tipos de transferências que há nesse processo. 4- Os consumíveis utilizados nesse processo de soldagem são os arames tubulares e os gases de proteção. Exponha as funcionalidades e empregabilidade de cada um desses consumíveis. 5- A soldagem a arco com arame tubular, assim como em outros processos de soldagem, apresenta descontinuidades. Cite quais são, juntamente com suas respectivas causas. Página 13
14 6- Durante esse processo da soldagem a emissão de radiação liberada possui uma maior intensidade. Explique com base nas condições de proteção individual: a) Qual a relação entre a emissão de radiação e os filtros utilizados? b) Que equipamentos o profissional deve se certificar de utilizar para sua proteção? c) Como deve ser o ambiente em que será realizado esse processo de soldagem? Por quê?. Página 14
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