FACULDADE SENAI DE TECNOLOGIA EM PROCESSOS METALÚRGICOS PÓS-GRADUAÇÃO EM AUTOMAÇÃO E INSPEÇÃO EM SOLDAGEM TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

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1 FACULDADE SENAI DE TECNOLOGIA EM PROCESSOS METALÚRGICOS PÓS-GRADUAÇÃO EM AUTOMAÇÃO E INSPEÇÃO EM SOLDAGEM TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO AUGUSTO JOSÉ DA SILVA INFLUÊNCIA DA APLICAÇÃO DO PROCESSO DE SOLDAGEM MIG/MAG NA ESTRUTURA DA CARROCERIA MONOBLOCO AUTOMOTIVA Osasco 2013

2 AUGUSTO JOSÉ DA SILVA INFLUÊNCIA DA APLICAÇÃO DO PROCESSO DE SOLDAGEM MIG/MAG NA ESTRUTURA DA CARROCEIRA MONOBLOCO AUTOMOTIVA Trabalho de Conclusão de Curso apresentado a Faculdade SENAI de Tecnologia em Processos Metalúrgicos como requisito parcial para obtenção do título de Especialista em Automação e Inspeção em Soldagem. Orientador: Prof. Dr. Paulo Eduardo Alves Fernandes Osasco 2013

3 S 5861 SILVA, Augusto José da Influência da aplicação do processo de soldagem MIG/ MAG na estrutura da carroceria monobloco automotiva/ Augusto José da Silva. - São Paulo: Faculdade de Tecnologia SENAI Nadir dias de Figueiredo, f. il.; 31 cm. Orientador: Prof. Dr. Paulo Eduardo Alves Fernandes Monografia de Especialização SENAI. SP. Faculdade de Tecnologia SENAI Nadir dias de Figueiredo, Automação e Inspeção em Soldagem, Referências bibliográficas: f Soldagem. 2. Estrutura carroceria monobloco. I. FERNANDES, Paulo Eduardo Alves II. Faculdade de Tecnologia SENAI Nadir dias de Figueiredo III. Título. CDU:

4 FACULDADE SENAI DE TECNOLOGIA EM PROCESSOS METALÚRGICOS CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM AUTOMAÇÃO E INSPEÇÃO EM SOLDAGEM TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO INFLUÊNCIA DA APLICAÇÃO DO PROCESSO DE SOLDAGEM MIG/MAG NA ESTRUTURA DA CARROCEIRA MONOBLOCO AUTOMOTIVA Autor: Augusto José da Silva Orientador: Prof. Dr. Paulo Eduardo Alves Fernandes Osasco, 14 de Agosto de 2013

5 AGRADECIMENTOS Primeiramente gostaria de agradecer a Deus por estar presente durante cada instante da minha vida. Aos meus pais Manuel e Ana, infelizmente não estão juntos a nós, sem os quais nada disso seria possível. À minha esposa Maria das Graças, meus filhos Elisabete, Leandro e Fagner e minhas netas Yasmin e Isabelly, pelo sacrifício, paciência, apoio dado e compreensão da importância pessoal e profissional desse trabalho. Ao meu orientador Prof. Dr. Paulo Eduardo Alves Fernandes pelo incentivo constante, dedicação e pelas diretrizes dadas, sem as quais o presente trabalho não seria possível. Aos professores e colegas de curso, que contribuíram para realização deste trabalho com muita dedicação e conhecimento e a toda equipe escolar da escola SENAI "Nadir Dias de Figueiredo. Dedico esse trabalho carinhosamente aos familiares e amigos que sempre estão comigo e a todos que lutam por um país mais justo e por um futuro melhor...

6 Não é possível refazer este país, democratizá-lo, humanizá-lo, torná-lo sério, com adolescentes brincando de matar gente, ofendendo a vida, destruindo o sonho, inviabilizando o amor. Se a educação sozinha não transformar a sociedade, sem ela tampouco a sociedade muda. Ninguém educa ninguém, ninguém educa a si mesmo. Todos educam-se entre si, mediados pelo mundo. Educação não transforma o mundo. Educação muda pessoas. Pessoas transformam o mundo. Paulo Freire

7 RESUMO A utilização do processo de soldagem a arco elétrico semiautomático MIG/MAG, operando no modo de transferência por curto - circuito é um dos modos mais utilizados quando se requer baixo aporte de energia. Na literatura corrente da época existiam poucas informações relacionadas com o processo, além de que, a maioria era remota principalmente nas décadas de 70 e 80, a tecnologia disponível não era capaz de viabilizar o processo para a indústria e para o seguimento de reparação automotiva da época. No entanto, nos últimos anos as difusões de novas tecnologias eletrônicas das fontes de energia utilizadas em soldagem contribuíram na retomada do interesse pelo processo MIG/MAG aplicado na indústria e no seguimento de reparação automotiva. Baseado neste contexto foi desenvolvido um estudo com o objetivo principal de substituir o processo de soldagem oxicombustível utilizado na reparação da estrutura da carroceria monobloco automotiva, baseado no elevado aporte de energia imposta pelo processo. Palavras-chaves: Soldagem; Estrutura da carroceria monobloco automotiva.

8 ABSTRACT The use of process electric arc welding semi automatic MIG / MAG, operating transfer mode for short - circuit is one of the most used modes when it requires low energy input. In the current literature of the time there was little information regarding the process, Apart from that, most remote was mainly in the 70s and 80s available technology was not able to facilitate the process for the industry and for the following automotive repair at the time. However, in recent years the broadcasts of new electronic technologies of energy sources used in welding contributed to the renewed interest in MIG / MAG applied in industry and following automotive repair. Based on this context a study was developed with the primary purpose of replacing the oxyfuel welding process used in the repair of automotive monocoque body structure, based on high input energy required by the process. Keys words: Welding, automotive unibody body structure.

9 LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1 - Processo de soldagem MIG/MAG Figura 2 - Comprimento livre do arame eletrodo Figura 3 - Material, diâmetro do arame eletrodo e faixa de corrente Figura 4 - Controle sinérgico Figura 5 - Perfil do cordão de solda Figura 6 - Tocha de soldagem Figura 7 - CP 1 Oxicombustível Figura 8 - CP 2 Oxicombustível Figura 9 - CP 3 Oxicombustível Figura 10 - CP 1 MAG Figura 11 - CP 2 MAG Figura 12 - CP 3 MAG Figura 13 - CP 001 Peça Original Figura 14 - CP 002 Peça Original Figura 15 - Máquina Universal de Ensaios Figura 16 - Certificado de Calibração Figura 17 - Relatório de Ensaio CP 1 Oxicombustível Figura 18 - CP 1 Oxicombustível Após Ensaio Figura 19 - Relatório de Ensaio CP 2 Oxicombustível Figura 20 - CP 2 Oxicombustível Após Ensaio Figura 21 - Relatório de Ensaio CP 3 Oxicombustível Figura 22 - CP 3 Oxicombustível Após Ensaio Figura 23 - Relatório de Ensaio CP 1 MAG Figura 24 - CP 1 MAG Após Ensaio Figura 25 - Relatório de Ensaio CP 2 MAG Figura 26 - CP 2 MAG Após Ensaio Figura 27 - Relatório de Ensaio CP 3 MAG Figura 28 - CP 3 MAG Após Ensaio Figura 29 - Relatório de Ensaio CP 001 Original Figura 30 - CP 001 Após Ensaio Figura 31 - Relatório de Ensaio CP 002 Original Figura 32 - CP 002 Após Ensaio... 44

10 LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Ensaio dos corpos de prova... 48

11 LISTA DE SIGLAS ABNT ALE AWS ASTM CP CS ER EUA GMAW HSLA MAG MIG REFHOS ZAC ZL Associação Brasileira de Normas Técnicas Auto Limite Elástico American Welding Society American Society for Testing and Materials Corpo e Prova Cordão de solda Eletrodo ou Vareta Soldagem a Arco Elétrico Estados Unidos da América Gas Metal Arc Welding High Strength Low Alloy Metal Active Gas Metal Inert Gas Aços Refosforados Zona Afetada pelo Calor Zona de Ligação

12 LISTA DE SIMBOLOS Ar Argônio C Carbono C2H2 CO2 Cr CC Acetileno Dióxido de Carbono Cromo Corrente contínua C Graus Celsius FeO2 Óxido de ferro He Helio Kgf Kilograma Força Mm Milímetro Mg Magnésio Mo Molibdênio N Newton Nb Nióbio O2 P Si Ti V Oxigênio Enxofre Silício Titânio Vanádio

13 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO Objetivo geral Objetivos específicos Justificativa DESENVOLVIMENTO Processo de soldagem Oxicombustível Característica do processo Aplicação do processo Vantagens do processo Desvantagens do processo Processo de soldagem MIG/MAG Característica do processo Aplicação do processo Vantagens do processo Parâmetros de soldagem Gases de proteção Transferência globular Transferência por curto-circuito Transferência por spray Controle sinérgico Equipamento de soldagem Tocha de soldagem Resultado dos ensaios de inspeção visual Máquina universal de ensaios Características técnicas principais Resultado dos ensaios de tração Tabelas CONCLUSÃO REFERÊNCIAS... 51

14 1. INTRODUÇÃO A utilização do processo de soldagem a arco elétrico semiautomático MAG/MIG, operando no modo de transferência por curto - circuito, é um dos modos mais utilizados quando se requer baixo aporte de energia. Na literatura corrente da época existiam poucas informações relacionadas com o processo, além de que, a maioria era remota principalmente nas décadas de 70 e 80, a tecnologia disponível não era capaz de viabilizar o processo para a indústria e para o seguimento de reparação automotiva da época. No entanto, nos últimos anos, com os avanços de novas tecnologias disponíveis para o desenvolvimento de novos equipamentos de soldagem, a procura por processos com maior capacidade de produção, na indústria, no seguimento de reparação automotiva, surgiram novos equipamentos, como o processo de soldagem solda ponto por resistência e ainda como destaque o processo de soldagem MIG/MAG. A utilização do processo de soldagem oxicombustível na reparação da estrutura da carroceria monobloco automotiva, traz como consequência o comprometimento da segurança passiva da estrutura da carroceria monobloco, baseado no elevado aporte de energia imposta pelo processo. As longarinas, travessas e reforços de uma carroceria monobloco automotiva, são construídos com um tipo de aço chamado ALE (Alto Limite Elástico). Se esses componentes forem submetidos a elevadas temperaturas perderão suas propriedades elásticas e consequentemente, sua capacidade de deformar e absorver impactos. 1.1 Objetivo Geral Esclarecer ao mercado reparador, concessionárias, oficinas independentes, seguradoras, profissionais do setor de reparação de funilaria e em geral, quanto ao processo de reparação e a sua influência nas características originais da estrutura da carroceria monobloco automotiva, mostrando a importância de realizar um reparo ou substituição parcial e/ou total de componentes dentro dos padrões de qualidade indicado pelo fabricante.

15 1.2 Objetivos Específicos O presente trabalho tem como objetivo substituir a aplicação do processo de soldagem oxicombustível (oxiacetilênica), utilizado na reparação da estrutura da carroceria monobloco automotiva. Através do processo de soldagem a arco elétrico semiautomático MAG, operando no modo de transferência por curto - circuito, que é um dos modos mais utilizados quando se requer baixo aporte de energia, com a utilização do arame sólido AWS ER 70 S 6, visando aperfeiçoar o processo de reparação automotiva da estrutura da carroceria monobloco. 1.3 Justificativa Este trabalho visa exclusivamente aplicação do processo de soldagem a arco elétrico semiautomático MAG, operando no modo de transferência por curto - circuito na reparação da estrutura da carroceria monobloco automotiva, com o objetivo de preservar a segurança passiva da carroceria. Esta base de pesquisa está fundamentada conforme ABNT NBR de 28 de fevereiro de 1999, que estabelece princípios gerais de execução para veículos rodoviários - carroçaria - reparação e pintura dos componentes. Visando atender as normas de segurança veicular; as montadoras recomendam a utilização dos processos MIG/MAG e solda ponto por resistência preservando a estrutura da carroceria monobloco. Com objetivo de substituir a aplicação do processo de soldagem oxicombustível utilizado na reparação da estrutura da carroceria monobloco automotiva, proporcionando uma justificativa com relação à importância de preservar as características de segurança passiva e aumentando a vida útil da carroceria monobloco automotiva. Este estudo mostra o quanto é importante à utilização e aplicação de equipamentos e procedimentos indicados pelo fabricante, com o objetivo de preservar a qualidade dos trabalhos realizados e também zelar pela segurança dos ocupantes do veículo.

16 2. DESENVOLVIMENTO Os aços ALE começaram a se desenvolver a partir da Primeira Guerra Mundial, conseguindo elevar o limite elástico de 24 kg/mm² do aço carbono convencional, para 36 kg/mm². Atualmente, já se permite elevar para 60 kg/mm² o limite elástico para este tipo de aço. Também conhecidos por HSLA (High Strength Low Alloy), os aços ALE são utilizados na fabricação de componentes estruturais da carroceria monobloco automotiva, como reforços, travessas, longarinas, suportes de motor entre outros. Esses elementos têm a importante função de manter a rigidez da carroceria e faz parte da segurança passiva, seja em uso normal ou em um impacto. Aços ALE estão disponíveis, com as tradicionais microestruturas ferrítico-perlítica, bainítica, martensítica e multifásicos, cada um disponível em aço a quente ou a frio. Aços de duplafase, nestes aços têm uma estrutura de alta dureza, por meio de um esfriamento rápido, mas controlado. Também são incluídas pequenas quantidades de liga, como Molibdênio (Mo) e Vanádio (V). Aços microligados, alumínio com um baixo conteúdo de carbono. Podem levar adição de pequena quantidade de materiais de liga, como Nióbio (Nb), Vanádio (V) ou Titânio (Ti). Por outro lado, o conteúdo de Fósforo (P) e Enxofre (S) deve ser baixo, quando adicionado nas inclusões para evitar a fragilização do metal. Com a aplicação do processo termomecânico durante a laminação a quente, provoca-se um endurecimento devido à precipitação de carbonetos dos elementos de liga e o afinamento do grão. Nenhum outro setor industrial tem buscado a redução de peso de forma tão agressiva como a indústria automotiva. Isto levou a inovação aço sem precedentes para a produção de ligas de alta resistência e formabilidade a frio. Aços refosforados (REPHOS), o endurecimento neste caso é obtido mediante a utilização de elementos em solução sólida, tais como Fósforo (P) e Silício (Si). Em alguns casos, contém Magnésio (Mg) e Nióbio (Nb) na liga. No EUA, estes aços são ditados pela ASTM padrões A1008/A1008M A1011/A1011M e para a chapa e A656/A656M para placas. Estes aços foram desenvolvidos para a indústria automotiva para reduzir o peso sem perder resistência. Exemplos de usos incluem membros de chassis, reforço e suportes de montagem, peças de suspensão, para-choques e as rodas.

17 Composição química dos aços ASTM de alta resistência e baixo teor em ligas. ASTM Tipo de grau Limite % C Mn P S Si V Nb N A656 Tipo 3 0,18 1,65 0,025 0,035 0,60 0,08 0,05/0,10 0,02 Tipo 7 0,18 1,65 0,025 0,035 0,60 0,005/0,15 0,005/0,10 0, Processo de Soldagem Oxicombustível Característica do processo Segundo Wainer, Emilio (1992, p. 180): No século XIX, em 1985 o cientista francês Le Châtelier, observou que a queima do acetileno combinação com o oxigênio produz uma chama com uma temperatura aproximadamente de C. Um dos mais antigos processos de soldagem se dá pela fusão do metal de base, com ou sem metal de adição, também chamado de processo de soldagem oxiacetilênica. Os gases passam por um dispositivo cuja função cuja função é dosá-los na proporção exata para combustão. O dispositivo, chamando maçarico, possibilita produzir tipos de chama para ser utilizadas com o tipo de metal de base e o metal de adição se fundirá em conjunto formando uma poça de fusão que, após o resfriamento, se comportará como um único material. Para que ocorra soldagem, necessário tempo e calor aplicado à peça, que fará uma fusão localizada, após o resfriamento, formará a união dos metais. A maioria dos metais e ligas comercialmente conhecidos fundem-se em temperaturas abaixo dos C. As ligas de aços, que são materiais de maior utilização comercial, fundem na faixa de C. Assim, mostra-se viável a execução de soldagem por meio das temperaturas e poder calorífico desenvolvido pela combustão dos diversos gases. A AWS (American Welding Society) define o processo oxicombustível como grupo de processos onde o coalescimento é devido ao aquecimento produzido por uma chama, usando ou não metal de adição, com ou sem aplicação de pressão.

18 2.1.2 Aplicação do processo Atualmente, outros processos de soldagem são apresentados como alternativa ao processo oxicombustível, e se este perde em competitividade nas faixas de grandes espessuras e o elevado aporte de calor, continua a ser, em alguns casos, o método mais adequado para soldagem, por exemplo, no setor de refrigeração, adequado para revestimento superficial, corte térmico e metalização Vantagens do processo O processo de soldagem oxicombustível oferece várias vantagens: o equipamento é barato, boa aplicação em chapas finas, sendo realizado com pequenos ciclos térmicos, proporciona menor fadiga ao operador, tanto no controle manual como no visual, pode ser automatizado, não utiliza energia elétrica e solda em todas as posições Desvantagens do processo As desvantagens da soldagem pelo processo oxicombustível são: as chamas são pouco concentradas, o que acarretam grandes zonas termicamente afetadas, é necessário grande habilidade do soldador, apresenta riscos de acidente (explosão) com os cilindros de gases, não é indicado para chapas espessas, tem baixa taxa de deposição, há a inconveniência do transporte das duas fontes de gás e necessita de fluxo para trabalhar com metais não ferrosos; baixa produção comprando com outros processos de soldagem. Os gases combustíveis (GLP, acetileno, hidrogênio ou propano) queimam na presença de ar ou do oxigênio. A outra parte utilizada na obtenção da chama é um gás comburente. Enquanto os gases combustíveis dão origem à chama, o comburente é o gás que promove a reação e combustão. A queima ou reação e combustão é uma reação química de oxidação, na qual se desenvolve uma grande quantidade de calor; esse calor é transferido ao material que, em consequência se aquece. A razão de escolher o acetileno (C2H2) como gás combustível advém do fato de ser o gás que, em combustão na presença do

19 oxigênio (O2), produz a chama considerada a de mais alta temperatura e de maior concentração de todos os gases combustíveis. Comparando a reação química de combustão nos diversos tipos de gases combustíveis com a do acetileno, encontra-se menor capacidade de transferência de calor para os gases que exigem mais tempo de aquecimento com uma relação de consumo, aproximadamente dois cilindros de oxigênio para um cilindro de acetileno e, consequentemente, maior consumo de oxigênio; este fato torna a operação de aquecimento ou soldagem mais cara, embora os outros gases combustíveis tenham custo inferior. A chama a que se vai referir será a chama oxicetilênica.

20 2.2 Processos de Soldagem MIG/MAG Característica do processo Desenvolveu-se somente após a segunda guerra mundial com aplicação na indústria automobilística americana. MIG/MAG é a sigla de identificação dos processos de soldagem a arco elétrico com proteção gasosa, MIG que utilizam gases inertes ou mistura deles e MAG utilizam gases ativos ou mistura de gases ativos e inertes para proteger a poça de fusão contra os gases da atmosfera (oxigênio, hidrogênio e nitrogênio), que possam prejudicar a soldagem. Esses processos também são conhecidos pela sigla GMAW Gas Metal Arc Welding. A principal característica dos processos MIG/MAG é a proteção gasosa, esses processos são utilizados para unir peças metálicas pelo aquecimento e pela fusão das mesmas a partir de um arco elétrico estabelecido entre um eletrodo metálico nu e do metal de base. Figura 1 - Processo de soldagem MIG/MAG - Fonte: SENAI-SP. Soldagem Aplicação do processo O processo de soldagem MIG/MAG tem aplicação na soldagem de matérias com várias espessuras, ferrosos ou não ferrosos, como alumínio, cobre, magnésio, níquel e suas ligas, aços de alta resistência e aços inoxidáveis. São indicados na indústria automobilística, fabricação e manutenção de equipamentos e peças metálicas, na recuperação de peças desgastadas e no

21 recobrimento de superfícies metálicas, podendo ser utilizados em todas as posições Vantagens do processo A aplicação do processo de soldagem MIG/MAG tem sido muito utilizada na indústria automobilística, automatizada ou não, na indústria ferroviária, na fabricação de pontes rolantes, vigas escavadeiras, tratores. A produtividade alcançada pelos processos MIG/MAG é alta em virtude de serem processos semiautomáticos e de admitirem a mecanização, com emprego de dispositivos de posicionamento e deslocação Parâmetros de soldagem A qualidade do cordão de solda obtido pelo processo de soldagem MIG/MAG está influenciada por alguns parâmetros, intensidade de corrente, tensão e comprimento do arco, velocidade de soldagem, stick-out, diâmetro do eletrodo e posição da tocha, tipos gases de proteção e vazão. A utilização de fonte de energia, corrente contínua, polaridade inversa com eletrodo positivo a fim de possibilitar melhor penetração e estabilidade do arco elétrico. O ajuste da corrente soldagem é orientado a partir da espessura das peças a serem soldadas. Tensão e comprimento do arco elétrico, esses dois fatores estão relacionados um com outro, embora tenham significados diferentes. São variáveis importantes no processo de soldagem com proteção gasosa MIG/MAG. A tensão do arco depende do comprimento do arco e também do tipo de e do diâmetro do arame eletrodo, do gás de proteção e do modo de transferência. Se todas essas variáveis se mantiverem constantes, o aumento de tensão do arco provoca maior largura e menor altura do cordão, melhor molhagem, distribuição do metal depositado e redução da penetração. Tensões excessivas do arco provocam porosidade e cordões muito convexos. A velocidade de soldagem está diretamente ligada à quantidade de energia fornecida à peça; quanto maior a velocidade, menor a quantidade de calor, menor penetração e possíveis mordeduras. Velocidade muito baixa, além de

22 elevar o custo de operação, podem causar alterações metalúrgicas na estrutura do material devido à concentração térmica. Stick-out é a distância existente entre o início da parte externa ou fim do bico de contato e o final do arame eletrodo. Figura 2 - O comprimento livre do arame eletrodo - Fonte: SENAI-SP. Soldagem Gases de proteção Os gases de proteção utilizados no processo de soldagem MIG são: argônio, hélio ou misturas. Os gases de proteção utilizados no processo de soldagem MAG são: CO2, mistura de gás inerte com CO2 ou com oxigênio. A utilização de CO2, um gás oxidante mais barato, atualmente o gás de proteção mais utilizado no processo MAG na indústria e na reparação automotiva é a mistura de argônio (85%) e CO2 (15%). Quando se utiliza mistura de argônio e CO2, é preciso atentar para a porcentagem de argônio existente na mistura. O aumento de argônio no CO2 serve para estabilizar o arco elétrico. Uma comparação entre o CO2 puro e uma mistura de argônio mais CO2 mostra uma tensão maior do arco e maior quantidade de salpicos na utilização do CO2. A principal função do gás de proteção é evitar que o ar atmosférico entre em contato com a poça de fusão. Na ausência desta proteção, os óxidos formados pela temperatura de fusão dos metais em contato com o ar provocam defeitos no cordão de solda como, por exemplo, porosidade. Outra função do gás é de ionizar o arco elétrico e estabiliza-lo. O gás a ser utilizado depende do metal

23 que se quer soldar. A vazão do gás refere-se à quantidade em litros de gás protetor por minuto e distribuída em volta da poça de fusão, em função da intensidade de corrente, quanto mais elevada é a intensidade de corrente, maior deve ser a vazão do gás e maior o diâmetro do bocal da tocha. Um eletrodo com pequeno diâmetro requer intensidade de corrente de menor intensidade, um eletrodo com diâmetro maior necessita de corrente de maior intensidade para um mesmo modo de transferência. O diâmetro do eletrodo influência diretamente o cordão de solda e está relacionado com a intensidade de corrente. Figura 3 - Diâmetro do arame eletrodo e faixa de corrente - Fonte: SENAI-SP. Soldagem A posição da tocha diz respeito ao ângulo de inclinação em relação e influência a largura, a altura e penetração do cordão. A direção da soldagem seja da esquerda para direita, observa-se que a tocha inclinada para esquerda produz pequena penetração e cordão largo; se, por outro lado, a inclinação da tocha for para a direita, o cordão produzido é estreito e a penetração é grande. Os fatores que mais influenciam os modos de transferências são o tipo e a intensidade de corrente, o diâmetro e a composição do arame eletrodo, o

24 stick-out e o gás de proteção. Basicamente, essa transferência pode ser globular, por curto-circuito, ou por spray ou névoa Transferência globular Na transferência globular ocorre com valores de correntes baixas, pouco acima daqueles utilizados para transferência por curto-circuito. As gotas com diâmetro maior que o diâmetro do eletrodo utilizado. A variação da corrente influência o diâmetro das gotas transferidas, o qual diminui à medida que a corrente aumenta. As gotas do metal em fusão ficam na ponta do arame eletrodo até atingirem o tamanho suficiente para serem lançadas à poça de fusão; no entanto, quando isso acontece, o arco apresenta pequena instabilidade e a força eletromagnética, conhecida como força do arco, provoca o lançamento da gota na direção contrária à da ação do arco, formando respingo. Para diminuir a formação de respingos, deve-se manter o arco o mais curto possível, de modo a aparecer que a ponta do eletrodo está mergulhada na poça de fusão Transferência por curto-circuito Na transferência por curto-circuito ocorre com baixos valores de tensão e de corrente e é geralmente utilizada na soldagem em varias posições, na soldagem de chapas finas e na soldagem de raiz de maior abertura. Neste modo de transferência, quando a gota de metal fundido entra em contato com o metal de base, a intensidade de corrente aumenta o suficiente para aquecer o eletrodo e assim permitir a transferência metálica, em seguida o ciclo recomeça. O ajuste da indutância diminui os respingos dependo do material e do diâmetro do eletrodo utilizado, eletrodos de maiores diâmetros exigem altas correntes e maior indutância. Algumas fontes de soldagem disponíveis no mercado tem indutância fixa, com faixas pré-determinadas ou com ajuste contínuo.

25 2.2.8 Transferência por spray Na transferência por spray, o diâmetro das gotas diminui à medida que a corrente aumenta, apresentando dimensões menores do que o diâmetro do arame eletrodo, a transferência se processa com velocidades muito altas, configurando uma névoa. Ocorrendo apenas com nível de corrente acima da corrente de transição, com gás inerte ou mistura de gases inertes. A corrente de transição depende do material que é composto o arame o eletrodo, do diâmetro e do tipo de gás de proteção; quanto maior o diâmetro do arame eletrodo, maior será a corrente, também a adição CO2 ao argônio, por exemplo, aumenta o valor da corrente. A transferência deve ser utilizada somente nas posições plana e horizontal, em razão da dificuldade em controlar a poça de fusão Controle sinérgico É um sistema de controle que permite o ajuste dos parâmetros de pico de corrente, de modo que as condições de equilíbrio sejam mantidas dentro de uma larga escala de velocidades de alimentação. Os valores de corrente são proporcionados por fontes de energia especiais, com parâmetros de pulso controláveis por computador, que trazem as condições de pulso préprogramadas; este tipo de controle é conhecido como sinérgico. O sistema pode acrescido um tacômetro para medir a velocidade de alimentação; este dado é inserido no sistema, que gera automaticamente a frequência apropriada da onda. Se a velocidade de alimentação varia, os parâmetros de soldagem são ajustados automaticamente, a fim de manter as condições de trabalho.

26 Figura 4 - Controle sinérgico - Fonte: SENAI-SP. Soldagem Os consumíveis utilizados no processo de soldagem com proteção gasosa são o gás de proteção e o arame eletrodo. O tipo gás de proteção utilizado no processo de soldagem MIG/MAG tem influência nas características do arco e na transferência de metal, na penetração, largura e geometria do cordão de solda, na velocidade de soldagem e no custo do processo. Na soldagem de alguns metais não ferrosos, especialmente alumínio, são utilizados gases inertes puros; para soldagem de cobre e suas ligas, usam-se nitrogênio e mistura de nitrogênio. A adição de pequenas quantidades, de gases ativos na soldagem de metais ferrosos auxilia a estabilidade do arco e a transferência de metal de adição. A utilização do hélio e dióxido de carbono como gases protetores da poça de fusão provoca maiores quedas de tensão e maior calor. Essas misturas alteram consideravelmente o perfil do cordão de solda. Figura 5 - Perfil do cordão de solda - Fonte: SENAI-SP. Soldagem

27 As especificações dos arames eletrodos adequados a cada tipo de material a soldar encontram-se em normas da AWS referentes aos diversos materiais de aplicação, por exemplo, AWS A 5.3 Arames eletrodos de alumínio e suas ligas, AWS A 5.9 Arames eletrodos de aço inoxidável e aços com alto teor de Cr e AWS A 5.18 Arames eletrodos de aço carbono e aços de baixa liga. Os arames utilizados na soldagem MIG/MAG apresentam-se em bobinas, carretéis e rolos, por exemplo, (AWS A ER 70 S - 6) variam entre 0,8 mm e 1,6 mm, mas existem diâmetros especiais, menores ou maiores, conforme a necessidade do trabalho. O spray antirrespingos, é aplicado em camadas finas sobre o bocal e o bico de contato da tocha, os locais do metal de base que se encontram próximos à junta também são borrifados, para facilitar a remoção dos possíveis respingos. Deve-se lembrar de que alguns tipos de líquido antirrespingos são hidrogenados e podem causar defeitos na soldagem, enquanto que outros contem silicone, o que dificulta uma pintura posterior da peça Equipamento de soldagem O equipamento utilizado no processo de soldagem MIG/MAG com proteção gasosa pode ser semiautomático e automático, compostos dos seguintes componentes: fonte de energia, tocha de alimentação do arame eletrodo e cilindro de gás de proteção. O equipamento semiautomático é o mais empregado; a fonte utilizada é geralmente um retificador que trabalha com CC, voltagem constante e polaridade inversa. No equipamento semiautomático, a alimentação do arame eletrodo é executada automaticamente através da tocha de soldagem e as regulagens dos parâmetros de soldagem através do soldador. No equipamento automático a regulagem dos parâmetros de soldagem é executada pelo operador de soldagem, que depois não interfere mais no processo.

28 Tocha de soldagem Em função da intensidade de corrente, a tocha pode ser resfriada a água ou utilizar a refrigeração do próprio gás de proteção. Permitindo o contato elétrico do bico de contato com o arame eletrodo, a corrente é transmitida através do bico de contato com o orifício de acordo com o diâmetro do arame eletrodo. Figura 6 - Tocha de soldagem - Fonte: SENAI-SP. Soldagem O alimentador é parte do conjunto de soldagem, apresenta um conjunto de roletes, que transporta o arame eletrodo da bobina através de um conduíte até a tocha de soldagem. O sistema de controle tem o comando da válvula magnética solenoide controla a abertura e fechamento da vazão do gás de proteção, da velocidade de alimentação do arame eletrodo, do sistema de refrigeração, caso a tocha seja resfriada a água. No painel de comando também é executada a regulagem dos parâmetros de soldagem. No equipamento automático apresenta uma fonte de alimentação onde a tocha é resfriada a água. No painel de comando é possível iniciar e extinguir o arco elétrico à distância e um suporte regulável para levar a tocha de soldagem à região do início de abertura do arco elétrico.

29 2.3 Resultados dos ensaios de inspeção visual Corpos de provas do processo de soldagem Oxicombustível: CP 1 oxicombustível, tem-se um elevado aporte de energia imposta pelo processo (ZAC) e uma penetração total do cordão de solda conforme figura 1. ZL ZAC CS CP 01 Oxicombustível. ZL - Zona Afetada pelo Calor (ZAC); ZAC - Zona de ligação (ZL); - Cordão de Solda (CS). Figura 7 - CP 1 oxicombustível - Fonte: próprio autor CP 2 oxicombustível, tem-se um elevado aporte de energia imposta pelo processo (ZAC) e uma penetração total do cordão de solda conforme figura 2. ZL ZAC ZL CS ZAC Figura 8 - CP 2 oxicombustível - Fonte: próprio autor

30 CP 3 oxicombustível, tem-se um elevado aporte de energia imposta pelo processo (ZAC) e uma penetração total do cordão de solda conforme figura 3. ZL ZAC CS ZL ZAC Figura 9 - CP 3 oxicombustível - Fonte: próprio autor.

31 Corpos de provas do processo de soldagem MAG: CP 1 MAG, tem-se um baixo aporte de energia imposta pelo processo (ZAC) e uma penetração total do cordão de solda conforme figura 4. ZL ZAC CS S ZL ZAC Figura 10 CP 1 MAG - Fonte: próprio autor CP 2 MAG, tem-se um baixo aporte de energia imposta pelo processo (ZAC) e uma penetração total do cordão de solda conforme figura 5. ZL ZAC CS ZL ZAC Figura 11 - CP 2 MAG - Fonte: próprio autor

32 CP 3 MAG, tem-se um baixo aporte de energia imposta pelo processo (ZAC) e uma penetração total do cordão de solda conforme figura 6. ZL ZAC CS ZL ZAC Figura 12 CP 3 MAG - Fonte: próprio autor

33 Corpos de provas de peça original: CP 001 peça original sem aplicação de solda conforme figura 7. CP 001 Figura 13 - CP 001 peça original - Fonte: próprio autor

34 CP 002 peça original sem aplicação de solda conforme figura 8. CP 002 Figura 14 - CP 002 peça original - Fonte: próprio autor

35 2.4 Máquina universal de ensaios Faculdade SENAI de Tecnologia em Processos Metalúrgicos, Osasco, 29 de Janeiro de 2013 às 12horas e 47minutos, iniciou-se o ensaio de tração com o equipamento de sistemas de ensaios EMIC (Máquina Universal de Ensaios), capacidade máxima Kgf. (600 kn) aplicando a carga máxima conforme figura 9. Figura 15 - Máquina Universal de Ensaios - Fonte: próprio autor A máquina está calibrada pela empresa EMBRACAL (Laboratório de Calibração) em 05 de dezembro de 2012 mediante o certificado de número 009/2012 conforme figura 10. Figura 16 - Certificado de calibração - Fonte: próprio autor

36 2.4.1 Características Técnicas Principais Par de garras por efeito cunha, capacidade máxima Kgf. (600 kn), com sistema autotravante de alto desempenho, pré - aperto por sistema pneumático. Garra inferior com abertura frontal e superior com sistema de deslizamento para recuo da garra, permitindo aumento do curso de ensaio da máquina. Mordentes Compatíveis: GR jogo de mordentes com recartilhado plano fino para corpos de prova planos com largura máxima 60 mm e espessura de 0 a 22 mm. GR jogo de mordentes com recartilhado plano fino para corpos de prova planos com largura máxima 60 mm e espessura de 22 a 42 mm. GR jogo de mordentes para corpos de prova redondos de Ø5 mm a Ø15 mm. GR jogo de mordentes para corpos de prova redondos de Ø15 mm a Ø25 mm. GR jogo de mordentes para corpos de prova redondos de Ø25 mm a Ø35 mm. GR jogo de mordentes para corpos de prova redondos de Ø35 mm a Ø50 mm. GR jogo de mordentes com recartilhado plano grosso para corpos de prova planos com largura máxima 60 mm e espessura de 0 a 22 mm. GR jogo de mordentes com recartilhado plano grosso para corpos de prova planos com largura máxima 60 mm e espessura de 22 a 42 mm.

37 2.5 Resultados dos ensaios de tração No término do ensaio, foi observada a ruptura do CP 1 oxicombustível, onde a ruptura iniciou-se no cordão de solda, avançando pela zona de ligação e atingindo a zona afetada pelo calor conforme figura 12. Os valores obtidos foram de N ou kgf conforme figura 11. Figura 17 - Relatório de ensaio CP 1 Oxicombustível - Fonte: próprio autor Figura 18 - CP 1 Oxicombustível após ensaio - Fonte: próprio autor

38 No término do ensaio, foi observada a ruptura do CP 2 oxicombustível, onde a ruptura iniciou-se no final da zona de ligação e atingindo o início da zona afetada pelo calor conforme figura 14. Os valores obtidos foram de N ou kgf conforme figura 13. Figura 19 - Relatório de ensaio CP 2 Oxicombustível - Fonte: próprio autor Figura 20 - CP 2 Oxicombustível após ensaio - Fonte: próprio autor

39 No término do ensaio, foi observada a ruptura do CP 3 oxicombustível, onde a ruptura iniciou-se no cordão de solda e manteve-se a mesma distância até o final conforme figura 16. Os valores obtidos foram de N ou kgf confrme figura 15. Figura 21 - Relatório de ensaio CP 3 Oxicombustível - Fonte: próprio autor Figura 22 - CP 3 Oxicombustível após ensaio - Fonte: próprio autor

40 No término do ensaio, foi observada a ruptura do CP 1 MAG, onde a ruptura iniciou-se distante da zona afetada pelo calor e manteve se a mesma distância da área soldada conffrme figura 18. Os valores obtidos foram de N ou kgfconfrme figura 17. Figura 23 - Relatório de ensaio CP 1 MAG - Fonte: próprio autor Figura 24 - CP 1 MAG após ensaio - Fonte: próprio autor

41 No término do ensaio, foi observada a ruptura do CP 2 MAG, onde a ruptura iniciou-se no ponto de fixação dos mordentes, distante da zona afetada pelo calor e manteve-se a mesma distância conforme figura 20. Os valores obtidos foram de N ou kgf conforme figrua 19. Figura 25 - Relatório de ensaio CP 2 MAG - Fonte: próprio autor Figura 26 - CP 2 MAG após ensaio - Fonte: próprio autor

42 No término do ensaio, foi observada a ruptura do CP 3 MAG, onde a ruptura iniciou-se na zona afetada pelo calor e mantendo a mesma distância até o final conforme figura 22. Os valores obtidos foram de N ou kgf conforme figura 21. Figura 27 - Relatório de ensaio CP 3 MAG - Fonte: próprio autor Figura 28 - CP 3 MAG após ensaio - Fonte: próprio autor

43 No término do ensaio, foi observada a ruptura do CP 001, onde a ruptura iniciou-se no meio da peça conforme figura 24. Os valores obtidos foram de N ou kgf conforme figura 23. Figura 29 - Relatório de ensaio CP 001 peça original - Fonte: próprio autor CP Figura 30 - CP 001 após ensaio - Fonte: próprio autor

44 Após a aplicação do ensaio, foi observada a ruptura do CP 002, onde a ruptura iniciou-se próximo a extremidade da peça conforme figura 26. Os valores obtidos foram de N ou kgf conforme figura 25. Figura 31 - Relatório de ensaio CP 002 peça original - Fonte: próprio autor CP 002 Figura 32 - CP 002 após ensaio - Fonte: próprio autor

45 Ensaio de tração com aplicação de carga máxima: Corpo de Prova Processo de Soldagem Oxicombustível CP N CP N CP N Total = N Média = N Corpo de Prova Processo de Soldagem MAG CP N CP N CP N Total = N Média = N Corpo de Prova Original (sem Aplicação de solda) CP N CP N Total = N Média = N Comparando o CP oxicombustível em relação ao CP original tem-se, com uma área equivalente de 150 mm X 38 mm, considerando 25 mm em cada extremidade para fixação das garras, a área de cálculo será de 100 mm X 38 mm, portanto tem-se mm 2 : N X X = 79,92 % N % Resultando em uma perda de resistência de 20,08 %, conforme indicado nos cálculos abaixo.

46 Comparando o CP MAG em relação ao CP original tem-se, com uma área equivalente de 150 mm X 38 mm, considerando 25 mm em cada extremidade para fixação das garras, a área de cálculo será de 100 mm X 38 mm, portanto tem-se mm 2 : N X X = 91,76 % N % Resultando em uma perda de resistência de 8,24 % conforme indicado nos cálculos abaixo. Cálculo de tensão e tração: T = Tensão, F = Força e A = Área T = F/A; Corpo de Prova Processo de Soldagem Oxicombustível CP N T = /3.800 = N/mm 2 ; CP N T = /3.800 = N/mm 2 ; CP N T = /3.800 = N/mm 2. Corpo de Prova Processo de Soldagem MAG CP N T = /3.800 = N/mm 2 ; CP N T = /3.800 = N/mm 2 ;

47 CP N T = /3.800 = N/mm 2. Corpo de Prova Original (sem Aplicação de solda) CP N T = /3.800 = N/mm 2 ; CP N T = /3.800 = N/mm 2.

48 2.6 Tabelas Tabela: 1 Ensaio dos corpos de prova Corpo de Prova do Processo de Soldagem Oxicombustível Corpo de Prova do Processo de Soldagem Processo MAG Corpo de Prova da Peça Original CP N CP N CP N CP N CP N CP N CP N CP N Perda de resistência % Média N Média N Média N Média N Média N 20,94 Média N Média N 8,24

49 3. CONCLUSÃO Está evidente a perda de resistência, após a utilização do processo de soldagem oxicombustível, em comparação com o corpo de prova original, obtive-se uma elevada perda da resistência, aproximadamente 20,94 %, devido ao elevado aporte de energia imposta pelo processo; em relação à utilização do processo de soldagem MIG/MAG. Em comparação com o corpo de prova original, obtive-se uma menor perda da resistência, aproximadamente 8,24 %, conforme os dados apresentados na tabela: 1 Ensaio dos corpos de prova. Este estudo mostra o quanto é importante à utilização de equipamentos e procedimentos indicado pelo fabricante, no sentido de preservar a qualidade dos trabalhos realizados, também zelar pela segurança ativa e passiva da estrutura da carroceria monobloco e dos ocupantes. Esclarecendo ao mercado reparador, concessionárias, oficinas independentes, seguradoras, profissionais do setor de reparação de funilaria e em geral, quanto ao processo de reparação e a sua influência nas características originais da estrutura da carroceria monobloco automotiva, mostrando a importância de realizar um reparo ou substituição parcial e/ou total de componentes dentro dos padrões de qualidade indicado pelo fabricante. Não se deve reparar uma região no ponto de deformação programada, pois a sua reparação poderá alterar a característica estrutural de absorção de impacto, está se comporta de modo insatisfatório em um impacto, provocando maiores danos na estrutura do veículo e consequentemente danos incalculáveis aos ocupantes. Para a reparação de componentes estruturais deve ser realizada uma avaliação muito bem detalhada. Através do estudo realizado, ensaios, experiências vividas e realizadas pelo autor tem como objetivo, recomendar a substituição da aplicação do processo de soldagem oxicombustível na reparação estrutural da carroceria monobloco automotiva, através do processo de soldagem a arco elétrico semiautomático MIG/MAG, operando no modo de transferência por curto - circuito. Assim a recomendação e estende para os três exemplos de reparação citados abaixo:

50 Trinca na estrutura da carroceria monobloco automotiva, foi identificado que a estrutura não existe vestígio de solda; a soldagem deve ser executada através do processo de soldagem a arco elétrico semiautomático MIG/MAG operando no modo de transferência por curto - circuito. Trinca na estrutura da carroceria monobloco automotiva, foi identificado que o processo de soldagem utilizado, é o processo de soldagem oxicombustível; é necessária a substituição parcial e/ou total da parte estrutural soldada, conforme recomendação do fabricante, através do processo de soldagem a arco elétrico semiautomático MIG/MAG operando no modo de transferência por curto - circuito e/ou processo de soldagem solda ponto por resistência. Trinca na estrutura da carroceria monobloco automotiva, foi identificado que o processo de soldagem utilizado na soldagem, é o processo de soldagem MIG/MAG; é necessária a substituição parcial e/ou total da parte estrutural soldada, conforme recomendação do fabricante, através do processo de soldagem a arco elétrico semiautomático MIG/MAG operando no modo de transferência por curto - circuito processo de soldagem solda ponto por resistência.

51 REFERÊNCIAS Aço ALE e sua reparação Acesso em: 23 dez. 2012, 16:45:20. 23/12/2012 ás 16:45 horas. Análise da deformação da longarina Acesso em: 21 dez. 2012, 16:28:40. 21/12/2012 ás 16:28 horas. Alta resistência em aço de baixa liga Acesso em: 23 dez. 2012, 16:52:05. 23/12/2012 ás 16:52 horas. Máquinas de ensaio Acesso em: 06 mar. 2013, 08:35:10. 06/03/2013 ás 08:35 horas. MINAS GERAIS (Estado). Universidade Federal de Uberlândia, Faculdade de Engenharia Mecânica, Centro para Pesquisa e Desenvolvimento de Processos de Soldagem, Campus Santa Mônica. In: - Influência da Tensão de Soldagem e do Gás de Proteção sobre a Correlação entre Indutância e Regularidade da Transferência Metálica na Soldagem MIG/MAG por Curto-Circuito. Minas Gerais, v. 1. Disponível em: Acesso em: 02 out. 2012, 20:07:15.02/10/2012 ás 19:50 horas. Soldagem da Longarina Oxicombustível X MIG/MAG Acesso em: 21 dez. 2012, 16:28:55. 21/12/2012 ás 16:28 horas. Acesso em: 25 ago. 2013, 16:45:25. 25/08/2013 ás 16:45 horas. SENAI-SP. Soldagem. São Paulo: ed. SENAI-SP, p SENAI-SP. Soldagem. São Paulo: ed. SENAI-SP, p SENAI-SP. Substituição de peças em funilaria. São Paulo: ed. SENAI-SP, p. 07. WAINER, Emílio. Soldagem: processo e metalurgia. São Paulo: ed. Blucher, p

52 WAINER, Emílio. Soldagem: processo e metalurgia. São Paulo: ed. Blucher, p