SOLDAGEM - Aula 07. Faculdade Pitágoras Núcleo de Engenharias Engenharia Mecânica 8º 9º Período Setembro 2016

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1 SOLDAGEM - Aula 07 Faculdade Pitágoras Núcleo de Engenharias Engenharia Mecânica 8º 9º Período Setembro 2016

2 Índice Processo de Soldagem por Eletrodo Revestido SMAW (Shielded Metal Arc Welding) Processo de Soldagem por Arco Submerso SAW (Submergerd Arc Welding)

3 Manufatura Mecânica: Soldagem Graduação em Engenharia Mecânica Faculdade Pitágoras Processo de Soldagem a Arco Submerso (SAW Submergerd Arc Welding)

4 Manufatura Mecânica: Soldagem Graduação em Engenharia Mecânica Faculdade Pitágoras Processo de Soldagem a Arco Submerso (SAW Submergerd Arc Welding)

5 Arame sólido e fluxo

6 SOLDAGEM A ARCO SUBMERSO (SUBMERGER ARC WELDING SAW) No soldagem a arco submerso, a união entre os metais acontece por aquecimento e fusão obtidos por meio de um arco elétrico estabelecido entre um eletrodo metálico sem revestimento e a peça que se quer soldar. A camada protetora é material granular (em forma de grãos) chamada de fluxo, que é colocado sobre a região da solda e impede a contaminação da solda pela atmosfera.

7 SUBMERGER ARC WELDING SAW

8 Principle of using submerged arc welding

9 No processo não se tem visibilidade da poça de Fusão e o comportamento é estudado com base nas principais variáveis operacionais.

10 Soldagem a arco submerso (SAW) A parte do fluxo que não se funde pode ser reutilizada em novas operações. A parte fundida do fluxo forma uma camada de escória que protege o cordão da solda. Esta camada é facilmente removida.

11 Equipamentos: Pistola Manual Eletrodo Reservatório de Fluxo Painel de Controle Bobina do Arame Fonte de Energia Metal Base Alimentador de Fluxo

12 Soldagem a Arco Submerso (Submerger Arc Welding SAW)

13 AVALIAÇÃO No processo a arco submerso, como são adicionados os elementos de liga? Resp. No fluxo

14 AVALIAÇÃO: Quais as posições de soldagem do Arco Submerso? Plana Horizontal Vertical Sobre-cabeça

15 Limitações do Arco Submerso: Soldagem somente nas posição plana e horizontal em ângulo (Equipamento convencional) Solda longitudinal Somente equipamento especial X X X 1G 2G 3G 4G Plana de topo Plana em ângulo Horizontal em ângulo

16 SOLDA LONGITUDINAL

17 SOLDA CIRCUNFERENCIAL: Somente equipamento especial Soldagem Automática Circunferencial

18 ARCO SUBMERSO AUTOMÁTICO

19 Equipamento especial para a soldagem horizontal com arco submerso para tanques verticais no campo

20 SOLDA LONGITUDINAL

21 Soldagem a Arco Submerso (Sumerged Arc Welding SAW) Indicado para chapas grossas, como é o caso de navios, vasos de pressão e adutoras

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23 Solda circunferencial Solda circunferencial

24 SOLDAGEM DE CHAPAS EM DOIS PASSES ARCO SUBMERSO (SAW - Submerged Arc Welding ) Necessidade de virar a chapa

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26 MÁQUINA HIDRÁULICA QUE VIRA A CHAPA PARA O ARCO SUBMERSO SOLDAR NO OUTRO LADO

27 Usos da Soldagem a Arco Submerso Auto-peças: rodas, transmissões, diferenciais, longarinas. Solda Interna Solda Externa

28 TUBOS SOLDADOS POR ARCO SUBMERSO E INSPECIONADO

29 SINETO DO SOLDADOR

30 SOLDAGEM DE TUBOS COM GRANDES DIÂMETROS

31 Funções do Fluxos para a Soldagem a Arco Submerso: Estabilizar o arco elétrico. Formar escória para proteger o metal de solda líquido contra a ação da atmosfera. Atuar como desoxidante, limpando o metal de solda líquido. Isolante térmico, concentrando o calor (parte não fundida do fluxo) Adicionar elementos de liga. Controlar o acabamento e a geometria do cordão de solda. Escória Arame Poça de Fusão Metal em Solidificação

32 CONSUMÍVEIS DE SOLDAGEM: Eletrodo (arame): Fio contínuo. Bobinas de 30 a 500kg. Alimentado automaticamente. Torna o processo rápido e econômico. Fluxo: Forma de Grânulos. Protege o metal de solda de contaminações. Age como isolante térmico, concentrando o calor.

33 Tipos de Fluxos Quanto ao Método de Fabricação: Fluxos Aglomerados. Fluxos Fundidos.

34 Armazenamento dos Fluxos Manter o fluxo com 60% máximo de umidade. Sacos sobre pallets de madeira, isolados do chão. Manter afastado de paredes. Temperatura 5 o C acima da temperatura ambiente.

35 Secagem dos Fluxos Secagem: 250 a 350ºC por 1 a 2 horas. Conservação da Secagem: Em estufa entre 100 e 150ºC. Necessário para uso com fluxos neutros.

36 Classe AWS EL-12 0,04 0,14 EM-12K 0,05 0,15 EM-13K 0,06 0,16 EA-3 0,05 0,17 EB-2 0,07 0,15 EF-6 0,07 0,15 Composição Química C Mn P S Si Cu Outros 0,25 0,60 0,80 1,25 0,90 1,40 1,65 2,20 0,45 1,00 1,45 1,90 Arame Eletrodo 0,030 0,030 0,10 0,35 0,030 0,030 0,10 0,35 0,030 0,030 0,35 0,75 0,35 0,35 0,025 0,025 0,20 0,35 Mo: 0,45 0,65 0,025 0,025 0,05 0,30 0,015 0,015 0,10 0,30 0,35 Mo: 0,45 0,65 Cr: 1,00 1,75 0,35 Mo:0,40 0,65 Ni: 1,75 2,25 Cr: 0,20 0,55

37 Arco Submerso Semi-Automático Mecanizado: Solda de Filete.

38 Arco Submerso Automático: Processo mais utilizado. O operador guia o cabeçote sobre a peça a ser soldada.

39 SOLDAGEM A ARCO SUBMERSO - SAW VANTAGENS Alta velocidade de soldagem e taxa de deposição. Produz solda uniforme e com acabamento superficial. Ausência de respingos. DESVANTAGENS Soldagem limitada às posições plana e filete horizontal. Aporte térmico elevado que pode prejudicar as propriedades da junta em alguns casos. Necessário retirar a escória entre passes, pode ocorre defeito por inclusão de escória. Dispensa proteção contra a radiação devido ao arco ser encoberto. Facilmente mecanizado. Elevada produtividade.

40 Soldagem a arco submerso (SAW) Arames múltiplos tipo Tandem-Arc. 2 ou 3 arames, cada um ligado a uma fonte de energia, formam arcos distintos. Arranjos com até 6 arames são possíveis. Geralmente, um eletrodo trabalha como polo positivo (eletrodo guia, CC+), visando maior penetração. Os demais eletrodos são ligados no polo negativo, visando maior taxa de deposição e melhor acabamento. Também podem trabalhar com CA. Tandem Subarc System

41 Arco Submerso com Arcos Múltiplos ( Tandem-Arc): 2 ou 3 arames soldando simultaneamente. Utiliza cabeçotes e fontes de energia independentes.

42 Arco Submerso com Arcos Múltiplos ( Tandem-Arc): 1º arame: penetração. 2º arame: enchimento. 3º arame: acabamento Forma-se uma única poça de solda

43 Solda externa, tubo API, tandem 4 arames. 3500A 2,5 m/min.

44 Usos da Soldagem a Arco Submerso Oleodutos, aquedutos, minerodutos, tubulações, estacas. Solda interna tubo API com tandem 3 arames. 2500A 2,0 m/min.

45 Soldagem a arco submerso (SAW) Arames múltiplos tipo Twin-Arc. 2 arames conectados à mesma fonte formam um único arco. Este arranjo resulta em menor penetração, com baixa diluição (pouca fusão do metal base) e alta taxa de deposição. É interessante para revestimentos e soldas em chanfros largos com matajunta. Twin arc System

46 Arco Submerso Twin-arc: 2 arames soldando simultaneamente. Acoplados ao mesmo cabeçote, e uma única fonte de energia.

47 Usos da Soldagem a Arco Submerso Perfis soldados, pontes rolantes, pontes, elevados, edifícios. Soldagem de Perfís

48 Taxa de Deposição Sempre maior na posição plana. Efeito da gravidade mantém o metal fundido na junta. Aumenta com a corrente de soldagem. Processos com 2 ou mais arames aumentam substancialmente a taxa de deposição. TAXA DE DEPOSIÇÃO TÍPICA Eletrodo Revestido MIG-MAG Arco-Submerso Twin-arc Tanden-arc 1,0 a 3,0 kg/h 2,0 a 6,0 kg/h 5,0 a 12,0 kg/h 10,0 a 25,0 kg/h 12,0 a 30,0 kg/h

49 Soldagem a arco submerso (SAW) - ELETRODO EM FITA Revestimento duro: rolos de lingotamento contínuo. Configuração utilizada para deposição de material para recobrimentos. As fitas tem espessura típica de 0,5mm e largura de 30 a 120mm. Geralmente utiliza corrente contínua direta (CC-), pois se requer diluição muito baixa. A largura do cordão obtido é aproximadamente a largura da fita. SAW Strip Cladding head

50 Soldagem a arco submerso (SAW) Posicionadores Dispositivos Mecânicos que suportam e/ou movimentam as peças para a posição desejada. Função fundamental no SAW pois o processo exige soldagem na posição plana ou horizontal. O uso de posicionadores garantem para a SAW: Alta taxa de deposição. Elevado Fator de Operação. Repetibilidade das soldas

51 Carrinho Montado numa Coluna Este exemplo (acoplado com rolos viradores) permite executar soldas longitudinal e circunferencial.

52 Usos da Soldagem a Arco Submerso

53 Principais Variáveis do Processo Tipo da Corrente - Polaridade Intensidade de Corrente (VAA) Velocidade de Soldagem Tensão do Arco Diâmetro do Arame Extensão do Eletrodo Ângulo de avanço do Eletrodo Espessura da Camada de Fluxo Granulometria do fluxo Tipo de Fluxo (Fabricação e Químico) Composição Binária Fluxo + Arame

54 Tipo de Corrente - Polaridade (DC)CC+ mais recomendado (ou mais utilizado): Rápida sequência de deposição. Boa penetração. Maior resistência a porosidade. Melhor controle do formato e aparência do cordão. (DC)CC- oferece: 30% aumento na taxa de deposição. Menor penetração. Usado em soldas de revestimento. Deve-se aumentar 4V para obter cordão similar a CC+. CC+ CC-

55 Intensidade de Corrente ( VAA) A Intensidade de Corrente determina: Taxa de Deposição. Profundidade de penetração. Altura e reforço da solda. Intensidade de corrente (demais parâmetros constantes): Penetração. Taxa de deposição. Reforço da solda. Baixa Correta Elevada

56 Diâmetro do Arame Relação com Penetração 2,38 a 6,4 mm. arame (demais parâmetros constantes): Largura do Cordão. Densidade de Corrente. Penetração. Taxa de Deposição. Maior arame: Capacidade de suportar corrente. Taxa de Deposição. Pequeno Adequado Grande

57 Diâmetro do Arame Faixas de Corrente Típicas Diâmetro do Eletrodo (pol) (mm) Faixa de Intensidade de Corrente (A) 3/32 2,4mm /8 3,2mm /32 4,0mm /16 4,8mm /4 6,4mm

58 Extensão do Eletrodo - STICKOUT Distância entre o ponto de contato elétrico no bico e a ponta do eletrodo que toca a chapa. Extensão do Eletrodo (demais parâmetros constantes): Taxa de Deposição. Penetração. Bico de Contato STICKOUT Eletrodo Visível

59 Soldagem a Arco Submerso - SAW APLICAÇÕES TÍPICAS NA INDUSTRIA DO PETRÓLEO E PETROQUÍMICA: Soldagem dos aços carbono e de baixa liga na fabricação de vasos de pressão, tubos c/costura e tanques de armazenamento, refinarias, plataformas, navios, revestimentos resistentes à abrasão, erosão, e corrosão. SEGURANÇA: Poucos problemas. O arco é encoberto pelo fluxo.

60 CONSULTORIA: ARCO SUBMERSO COM ADIÇÃO DE PÓ METÁLICO Abaixo do fluxo deposita-se pó metálico, geralmente pó de ferro. Para que o pó de ferro fique abaixo do fluxo, deposita-se o pó de ferro antes de se depositar o fluxo, conforme figura abaixo. A função é aumentar a taxa de deposição, em um principio similar ao processo com eletrodo revestido com adição de pó metálico no revestimento. Consegue-se aumento da taxa de deposição em até 70%, com diminuição da penetração, de forma similar ao uso de arame frio.

61 OBRIGADO CONCLUSÕES:

62 Bibliografia Machado, Ivan Guerra Soldagem e técnicas conexas: processos. 1 ed. UFRGS Rio Grande do Sul p.: il CDU Marques, Paulo Villani Soldagem: Fundamentos e tecnologia / PauloVillani Marques, Paulo José Modenesi, Alexandre Queiroz Bracarense 3. ed. UFMG Belo Horizonte p. IBSN

63 Desenvolvido por Julio Cesar de Jesus