O Processo de Soldagem. Indústria Naval Brasileira

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1 Pós-Graduação Lato Sensu em Engenharia de Construção Naval / Soldagem O Processo de Soldagem na Indústria Naval Brasileira Professor/Orientador: Aldembar Santos Fernandes. José Carlos Miranda. Maxiam Santos Ribeiro. Campos dos Goytacazes, RJ, Janeiro de 2015.

2 A soldagem é o mais importante processo industrial de fabricação de peças metálicas (Okumura, 1982). Processos de soldagem naval, reparo naval e outros processos afins, são também utilizados na recuperação de peças desgastadas, para a aplicação de revestimentos de características especiais sobre superfícies metálicas, soldagem de módulos navais, plataformas de petróleo e até mesmo para corte. O sucesso da soldagem está correlacionado a diversos fatores e, em particular, com a sua relativa simplicidade operacional. Por outro lado, apesar desta simplicidade, não nos esqueçamos que a soldagem pode ser muitas vezes um processo traumático para o material, envolvendo, em geral, a aplicação de uma elevada densidade de energia em um pequeno volume de material, o que pode levar a alterações estruturais e de propriedades importantes dentro e próximo da região da solda. Estes problemas podem se refletir tanto em atrasos na fabricação ou em gastos inesperados, quando o problema é prontamente detectado, ou mesmo em perdas materiais, atrasos na entrega do produto, e, eventualmente, perdas de vidas, quando o problema é levado às suas últimas consequências. Palavras-chaves: Processo de soldagem naval. Temperatura. Metal de adição.

3 1. INTRODUÇÃO As transformações que ocorrem no mundo dos negócios, levam os mercados a se tornarem cada vez mais competitivos. Considerando as constantes dificuldades enfrentadas pelas organizações face a essa competição, é fundamental que os gestores e principalmente os operadores saibam entender bem da área em que atuam, estabelecendo o contexto dos resultados a serem alcançados e suas necessidades operacionais para este propósito. A área operacional, principalmente do setor industrial naval, é um ambiente complexo, cheio de detalhes e para que se possa organizá-lo de acordo com os propósitos da organização assim como cumprimento de suas metas, além de se manterem atualizados, esses operadores precisam dispor de bons conhecimentos específicos. A solda, como um fator de processo está diretamente voltada à transformação, onde as partes do metal vão sendo moldadas em estruturas para a finalização de um projeto futuro, por meio da união destas partes também feita à partir de um metal fundido. Por trabalhar com técnicas específicas de execução, onde a alta temperatura está envolvida, os efeitos de mudanças nas características das ligas do metal no ponto onde a solda irá agir, será real. 2. Objetivo A proposta de estudo relatada neste trabalho, irá se basear na consulta das informações disponíveis atualmente sobre a utilização de soldagem. Objetivou-se neste estudo, apresentar os diferentes efeitos da ação da temperatura sobre o metal de base durante os processos de Solda por Arco Elétrico de Gás Ativo. Para isto, foi apresentado um contexto de literatura, bem como de ensaios práticos, que demonstram como é e qual o grau de interferência de uma temperatura alta nas estruturas dos metais que são trabalhados no sistema MAG. Há mudanças durante a reorganização dos grãos devido ao crescimento na ZTA, provocando diferentes formas de reagrupamento das moléculas durante o resfriamento, nos diferentes tipos de formação das ligas metálicas. Foi observado que os efeitos térmicos ocorridos nesta ZTA nestes metais de base, tem provocado perda de resistência devido às reorganizações moleculares. Esta situação cientificamente é comprovada pelas literaturas apresentadas e também pelos ensaios laboratoriais apresentados por alguns pesquisadores da área de soldagem. O tratamento térmico prévio no trabalho de solda vai ajudar na minimização dos problemas apresentados ocorridos nos metais de base, amenizando os impactos da alta temperatura.

4 3. Justificativa O sucesso da soldagem está correlacionado a diversos fatores e, em particular, com a sua relativa simplicidade operacional. O desconhecimento ou a simples desconsideração das implicações desta característica fundamental, pode resultar em problemas inesperados e, em alguns casos, graves. Estes problemas podem se refletir tanto em atrasos na fabricação ou em gastos inesperados, quando o problema é prontamente detectado, ou mesmo em perdas materiais e, eventualmente, de vidas, quando o problema é levado às suas últimas consequências. 4. Soldagem e União de Metais Os métodos de união dos metais podem ser divididos em duas categorias principais, isto é, aqueles baseados no aparecimento de forças mecânicas macroscópicas entre as partes a serem unidas e aqueles baseados em forças microscópicas (interatômicas ou intermoleculares). No primeiro caso, do qual são exemplos a parafusagem e a rebitagem, a resistência da junta é dada pela resistência ao cisalhamento do parafuso ou rebite, mais as forças de atrito entre as superfícies em contato. No segundo caso, a união é conseguida pela aproximação dos átomos e moléculas das partes a serem unidas, ou destas e um material intermediário, até distâncias suficientemente pequenas para a formação de ligações químicas primárias (metálica, covalente ou iônica) ou secundárias (ligação de Van der Waals). Como exemplos desta última categoria citam-se a soldagem, a brasagem e a colagem. Um grande número de diferentes processos utilizados na fabricação e recuperação de peças, equipamentos e estruturas se encaixam no termo SOLDAGEM. Classicamente, a soldagem é considerada como um método de união, porém, muitos processos de soldagem ou variações destes são usados para a deposição de material sobre uma superfície, visando a recuperação de peças desgastadas ou para a formação de um revestimento com características especiais. Diferentes processos intimamente relacionados com os processos de soldagem são utilizados para o corte de peças metálicas. Os aspectos térmicos destas operações de recobrimento e corte são bastante semelhantes aos de soldagem e, por isso, muitos pontos abordados na Metalurgia da Soldagem são válidos para estas operações. (Okumura, 1982) A seguir, diferentes definições propostas para soldagem: "Processo de junção de metais por fusão". Deve-se ressaltar que não só metais são soldáveis e que é possível soldar metais sem fusão. "Operação que visa obter a união de duas ou mais peças, assegurando, na junta soldada, a continuidade de propriedades físicas, químicas e metalúrgicas". Aqui, o termo "continuidade" tem um significado similar ao da continuidade das funções matemáticas.

5 "Operação que visa obter a coalescência 1 localizada, produzida pelo aquecimento até uma temperatura adequada, com ou sem a aplicação de pressão e de metal de adição." (Esta definição é meramente operacional e é a adotada pela AWS - American Welding Society). "Processo de junção de materiais no qual as forças de união estabelecidas entre as partes sendo unidas são de natureza similar àquelas existes no interior das partes e responsáveis pela própria existência destas como materiais sólidos (isto é, as forças de ligação química)". Esta definição coloca a soldagem e a brasagem juntas diferencia estes dois processos da colagem, pois esta é baseada em forças de ligação de diferente tipo para a formação da junta. 4.1 Pequeno Histórico da Soldagem A soldagem, na sua forma atual, é um processo recente, tem menos de 150 anos de aplicação. Mas alguns processos, tais como a brasagem e a soldagem por forjamento, são utilizados desde das épocas remotas. Um exemplo, está no Museu do Louvre, um pingente de ouro com indicações de ter sido soldado e que foi fabricado na Pérsia por volta de 4000 AC. (QUITES, A. M ) O ferro por exemplo, sua fabricação se iniciou em torno de 1500 AC, substituindo o cobre e o bronze na preparação de diversos artefatos. O ferro era produzido em fornos por redução direta 2 e conformado por martelamento na forma de blocos com um peso de poucos quilogramas. Quando peças maiores eram necessárias, estes blocos eram soldados por forjamento, isto é, o material era aquecido ao rubro, colocava-se areia entre as peças e martelava-se até a formação da solda. Como um exemplo da utilização deste processo, cita-se um pilar de cerca de sete metros de altura e mais de cinco toneladas existente ainda hoje na cidade de Delhi, na Índia. Na antiguidade e na idade média, a soldagem foi também usada para a fabricação de armas e outros instrumentos cortantes. Isto ocorreu porque o ferro obtido por redução direta tem um teor de carbono muito baixo (inferior a 0.1%), não sendo, portanto, endurecível por têmpera. Por outro lado, o aço, com um teor maior de carbono, era um material escasso e de alto custo, tendo de ser fabricado a partir da cementação de tiras finas de ferro. Diante desses fatos, ferramentas eram inicialmente fabricadas em ferro com tiras de aço soldadas nos locais de corte e endurecidas por têmpera. Espadas de elevada resistência mecânica e tenacidade foram fabricadas no oriente médio, na antiguidade, utilizando-se um processo semelhante, no qual tiras alternadas de aço e ferro eram soldadas entre si e deformadas por compressão e torção. O resultado era uma lâmina com uma fina alternância de regiões de alto e baixo teor de carbono. 1 Segundo a AWS, coalescência significa crescimento conjunto ou crescimento em um único corpo dos materiais sendo soldados. 2 Neste processo, o minério de ferro era misturado com carvão em brasa e soprado. Desta forma, o óxido de ferro era reduzido pelo carbono, produzindo-se ferro metálico sem a fusão do material

6 De acordo com a leitura apresentada, verificamos que também no passado a soldagem foi um processo de suma importância para a metalúrgica, principalmente, devido a dois fatores: 1º. Escassez e o alto custo do aço; 2º. O tamanho reduzido dos blocos de ferro obtidos por redução direta. Com o desenvolvimento da tecnologia para a fabricação de grandes quantidades de ferro fundido no estado líquido, esta importância começou a diminuir através de utilização da energia gerada em rodas d'água, nos séculos XII e XIII, e com o desenvolvimento do alto forno nos séculos XIV e XV. Com isto, a fundição tornou-se um processo importante de fabricação, enquanto a soldagem por forjamento foi substituída por outros processos de união, particularmente a rebitagem e a parafusagem, mais adequados, naquela época, para união de peças. A soldagem permaneceu como um processo secundário de fabricação até o século XIX. A partir deste século, a tecnologia de soldagem começou a mudar radicalmente, principalmente pelo desdobramento das experiências de Sir Humphrey Davy ( ) com o arco elétrico, com a descoberta do acetileno por Edmund Davy e com o desenvolvimento de fontes produtoras de energia elétrica que possibilitaram o aparecimento dos processos de soldagem por fusão (1.1). A primeira patente de um processo de soldagem, obtida na Inglaterra por Nikolas Bernados e Stanislav Olszewsky em 1885, foi baseada em um arco elétrico estabelecido entre um eletrodo de carvão e a peça a ser soldada. Este processo é ilustrado na figura 1.1. no meado de 1890, N. G. Slavianoff, na Rússia, e Charles Coffin, nos Estados Unidos, desenvolveram independentemente a soldagem a arco com eletrodo metálico nu, isto é: aquele que não possui um revestimento capaz de estabilizar o arco e fornecer um meio de proteção contra o ar atmosférico. Até o final do século XIX, os processos de soldagem por resistência, por aluminotermia e a gás foram desenvolvidos. Em 1907, Oscar Kjellberg (Suécia) patenteia o processo de soldagem a arco com eletrodo revestido. Em sua forma original, este revestimento era constituído de uma camada de cal, cuja função era unicamente estabilizar o arco. Desenvolvimentos posteriores tornaram este processo o mais utilizado no mundo. Figura 1. Sistema para soldagem a arco com eletrodo de carvão de acordo com a patente de Bernados. E assim, nesta nova fase a soldagem teve inicialmente pouca utilização, estando restrita principalmente à execução de reparos de emergência, até a eclosão da 1ª grande guerra, quando, devido às necessidades da época, a soldagem passou a ser utilizada mais intensamente como um processo de fabricação.

7 A partir desse episódio, a soldagem se desenvolveu rapidamente. Os processos usados até então foram aperfeiçoados, novos processos foram desenvolvidos e novos equipamentos e tecnologias foram incorporados à soldagem. Paralelamente, desenvolvimentos em outras áreas, como a eletrotécnica, a eletrônica e a metalurgia também contribuíram para o avanço da soldagem. Nos últimos anos, técnicas modernas de instrumentação e controle também foram absorvidas pela soldagem, juntamente com os desenvolvimentos na área de robótica e da informática. Modelos teóricos e principalmente empíricos têm sido usados para uma melhor compreensão dos fenômenos associados à soldagem. Tudo isto possibilitou o desenvolvimento de sistemas com maior grau de mecanização e automação e, até mesmo, capacidade de tomada de decisão e alteração dos parâmetros de soldagem, durante o processo, independentemente do operador. Estes novos equipamentos se tornaram menores e mais eficientes, com menor custo de fabricação e manutenção. Diante de tudo isso, os consumíveis para soldagem também tiveram sua evolução, sendo adaptados para aplicação aos novos materiais e equipamentos, de forma cada vez mais rápida e eficiente, contribuindo para uma diminuição nos tempos e custos das operações de soldagem. O resultado final é um grande aumento na qualidade e produtividade com menor dependência de habilidade manual do soldador. Hoje, são mais de 50 diferentes processos de soldagem ligados a área industrial, destacando a soldagem como o mais importante método para a união permanente de metais. Esta importância é ainda mais evidenciada pela presença de processos de soldagem e afins nas mais diferentes atividades industriais, incluindo desde segmentos de baixa tecnologia, a indústria serralheira, por exemplo e até aqueles de elevada tecnologia e complexidade, as indústrias nuclear e aeroespacial, por exemplo. Como consequência, tem-se observado, ao longo das últimas décadas, uma necessidade constante por novos tipos de aço e de outras ligas metálicas com uma soldabilidade 3 adequada para novas e mais exigentes aplicações. 3 Capacidade de um material ser soldado, nas condições impostas em uma dada estrutura corretamente projetada, e de se comportar adequadamente em serviço. (DRAPINSKI, J. 1978)

8 4.2 Formação da junta soldada De uma forma simplificada, considera-se que uma peça metálica é formada por um grande número de átomos dispostos em um arranjo espacial característico. Átomos localizados no interior desta estrutura são cercados por um número de vizinhos mais próximos, posicionados a uma distância r 0, na qual a energia do sistema é mínima, figura 2. Figura 2. Variação de energia potencial para um sistema composto de dois átomos em função da distância de separação entre eles. Nesta situação, cada átomo está em sua condição de energia mínima, não tendendo a se ligar com nenhum átomo extra. Na superfície do sólido, contudo, esta situação não se mantém, pois os átomos estão ligados a um número menor de vizinhos, possuindo, portanto um maior nível de energia do que os átomos no seu interior. Esta energia pode se reduzir caso os átomos superficiais se liguem a outros. Assim, aproximando-se duas peças metálicas a uma distância suficientemente pequena, os átomos das superfícies destas podem, em princípio, interagir, levando à formação de uma ligação permanente, isto é, uma solda seria formada entre as peças, como ilustrado na figura 3. Este tipo de efeito pode ser obtido, por exemplo, colocando-se em contato íntimo dois blocos de gelo. Figura 3. Formação teórica de uma solda pela aproximação das superfícies das peças.

9 Entretanto, sabe-se que isto não ocorre para duas peças metálicas, exceto em condições muito especiais. A explicação está na existência de obstáculos que impedem uma aproximação efetiva das superfícies até distâncias da ordem de r 0. Estes obstáculos podem ser de dois tipos básicos: As superfícies metálicas, mesmo as mais polidas, apresentam uma grande rugosidade em escala microscópica e sub-microscópica. Mesmo uma superfície com um acabamento cuidadoso apresenta irregularidades da ordem de 50 nm (5x10-8 m) de altura, isto é, cerca de 200 camadas atômicas. Isto impede uma aproximação efetiva das superfícies, o que ocorre apenas em alguns poucos pontos de contato, de modo que o número de ligações formadas é insuficiente para garantir qualquer resistência para a junta. Figura 4. Representação esquemática da superfície metálica limpa. As superfícies metálicas estão normalmente recobertas por camadas de óxidos, umidade, gordura, poeira e outros materiais o que impede um contato real entre as superfícies, prevenindo a formação de ligações. Estas camadas resultam exatamente do maior nível energético da superfície metálica e, na presença da atmosfera, tendem a se formar rapidamente. Tecnologicamente, para superar estes obstáculos que, por sua vez, origina-m os dois grandes grupos de processos de soldagem, são eles: Processos de soldagem por pressão se baseiam na aplicação de pressões elevadas de forma a deformar plasticamente as superfícies metálicas permitindo a aproximação atômica a distâncias da ordem de r 0. Em geral, as peças são aquecidas localmente para facilitar a sua deformação. Esta forma de soldagem é mostrada esquematicamente na figura 5. Figura 5. Soldagem por pressão (esquemática).

10 Processos de soldagem por fusão consistem na aplicação localizada de calor na região de união para a sua fusão e do metal de adição (quando este for utilizado), produzindo a ligação pela solidificação do metal fundido e, portanto, a destruição das interfaces, figura 6. Figura 6. Soldagem por fusão (esquemático) Processos de Soldagem Alguns dos processos de soldagem de maior importância tecnológica serão discutidos simplificadamente a seguir Processos de Soldagem por Pressão Este primeiro grupo inclui, entre outros, os processos de soldagem por ultrassom, por fricção, por forjamento, por resistência elétrica, por difusão e por explosão. Diversos destes processos, como a soldagem por resistência e, mais recentemente, o processo de soldagem por fricção com mistura (Friction Stir Welding, FSW), têm enorme importância tecnológica. (DRAPINSKI, 1978.) Nestes processos, a união é obtida principalmente pela deformação do material confinada, preferencialmente, em uma região restrita às vizinhanças da junta. Para isto, em vários desses processos, essa região é aquecida em relação ao restante das peças. Nos processos de soldagem por resistência, isto é conseguido pela passagem de uma corrente elétrica elevada em função de uma maior resistência elétrica no contato entre as peças e/ou das conduções de extração de calor na junta. Nos processos de soldagem por fricção, o calor é gerado pelo atrito entre as superfícies das peças colocadas em movimento relativo e a deformação final pela aplicação, imediatamente a interrupção do movimento entre as peças, de uma força de compressão. No processo de soldagem por fricção com mistura, em especial, o aquecimento e a deformação são conseguidos através de uma ferramenta especial que, em rotação, é forçada contra e entre as peças (figura 7).

11 Figura 7. Soldagem por fricção com mistura (representação esquemática). O Processo de Soldagem na Indústria Naval Brasileira Nos processos de soldagem por deformação, em geral, as temperaturas atingidas pela material são inferiores àquelas atingidas na soldagem por fusão. Desta forma, as alterações de estrutura e propriedades mais significativas (e, geralmente, com maior potencial de causar efeitos mais negativos) ocorrem na soldagem por fusão. Como este grupo engloba os processos de maior importância na atualidade, os processos de soldagem por pressão não serão mais discutidos neste capítulo introdutório. Este será complementado com uma apresentação resumida das características dos processos de soldagem por fusão mais importantes Processos de Soldagem por Fusão Devido ao grande número de processos de soldagem por fusão, estes são normalmente separados em subgrupos. Uma classificação muito útil e utilizada agrupa os processos de acordo com o tipo de fonte de energia usada para fundir as peças. Dentre os processos de soldagem por fusão, aqueles que utilizam o arco elétrico como fonte de energia são os mais utilizados industrialmente e, por isso, serão discutidos rapidamente a seguir. (DRAPINSKI, 1978) Soldagem com Eletrodos Revestidos (Shielded Metal Arc Welding - SMAW) é um processo no qual a coalescência dos metais é obtida pelo aquecimento destes com um arco estabelecido entre um eletrodo especial revestido e a peça. O eletrodo é formado por um núcleo metálico ("alma"), recoberto por uma camada de minerais e/ou outros materiais (revestimento). A alma do eletrodo conduz a corrente elétrica e serve como metal de adição. O revestimento gera escória e gases que protegem da atmosfera a região sendo soldada e estabilizam o arco. O revestimento pode ainda conter elementos que são incorporados à solda, influenciando sua composição química e características metalúrgicas. A figura 8. ilustra o processo e a tabela 4. mostra suas vantagens, limitações e aplicações. O equipamento necessário ao processo consiste de porta-eletrodo, cabos e fonte de energia, que pode ser de corrente contínua (CC) ou alternada (CA) dependendo do tipo de eletrodo e material sendo soldado. Figura 8. Soldagem com eletrodos revestidos.

12 Soldagem GTAW (Gas Tungsten Arc Welding - GTAW) ou, como é mais conhecida no Brasil, TIG (Tungsten Inert Gas) é um processo no qual a coalescência dos metais é obtida pelo aquecimento destes por um arco estabelecido entre um eletrodo não consumível de tungstênio e a peça. A proteção do eletrodo e da zona da solda é feita por um gás inerte, normalmente o argônio, ou mistura de gases inertes (Ar e He). Metal de adição pode ser utilizado ou não. A figura 9 mostra esquematicamente o processo e a tabela 1. mostra suas vantagens, limitações e aplicações. Figura 9. Vantagens, limitações e aplicações da soldagem. A soldagem GTAW pode ser manual ou mecanizada. O processo GTAW é considerado o mais controlável dos processos de soldagem a arco. As suas principais variáveis são: corrente de soldagem, composição, diâmetro e forma do eletrodo, composição do gás de proteção e metal de adição. O equipamento básico do processo consiste de fonte de energia (de CC para a maioria das ligas metálicas), tocha com eletrodo de tungstênio, fonte de gás de proteção (Ar ou He) e um sistema para a abertura do arco (geralmente um ignitor de alta frequência). Vantagens, limitações e aplicações da soldagem. Vantagens e limitações Excelente controle da poça de fusão. Permite soldagem sem o uso de metal de adição. Pode ser usado para soldar a maioria dos metais. Produz soldas de alta qualidade e excelente acabamento. Gera pouco ou nenhum respingo. Exige pouca ou nenhuma limpeza após a soldagem. Permite a soldagem em qualquer posição. Produtividade relativamente baixa. Custo de consumíveis e equipamento é relativamente elevado. Aplicações Soldagem de precisão ou de elevada qualidade. Soldagem de peças de pequena espessura e tubulações de pequeno diâmetro. Execução do passe de raiz em tubulações. Soldagem de ligas especiais, não ferrosas e materiais exóticos.

13 Soldagem GMAW (Gas Metal Arc Welding - GMAW) é um processo de soldagem a arco que produz a coalescência dos metais pelo aquecimento destes com um arco elétrico estabelecido entre um eletrodo metálico contínuo (e consumível) e a peça (figura 10). A tabela 2. mostra as vantagens, limitações e principais aplicações do processo. Figura 10. Vantagens, limitações e aplicações da soldagem. Vantagens, limitações e aplicações da soldagem. Vantagens e limitações Processo com eletrodo contínuo. Permite soldagem em qualquer posição. Elevada taxa de deposição de metal. Elevada penetração. Pode, em princípio, soldar diferentes ligas metálicas. Exige pouca limpeza após soldagem. Processo exige, em geral, menos habilidade do soldador que a soldagem SMAW. Processo de ajuste mais difícil e sensível que o processo SMAW. Equipamento relativamente caro e complexo. Pode apresentar dificuldade para soldar juntas de acesso restrito. Proteção do arco é sensível a correntes de ar. Pode gerar elevada quantidade de respingos. Aplicações Soldagem de ligas ferrosas e não ferrosas. Soldagem de carrocerias e estruturas de veículos. Soldagem de tubulações, etc.

14 A proteção do arco e poça de fusão é obtida por um gás ou mistura de gases. Se este gás é inerte, o processo é também chamado de MIG (Metal Inert Gas). Se o gás for ativo, o processo é chamado de MAG (Metal Active Gas). O processo é normalmente operado de forma semi-automática e apresenta elevada produtividade. A transferência de metal através do arco se dá, basicamente, por três mecanismos: aerosol (spray), globular e curto-circuito, dependendo de parâmetros operacionais, tais como o nível de corrente, sua polaridade, diâmetro e composição do eletrodo, composição do gás de proteção e comprimento do eletrodo. O equipamento básico para este processo consiste de tocha de soldagem, fonte de energia de corrente constante, fonte de gás e alimentador de arame. Soldagem com Arame Tubular (Flux Cored Arc Welding - FCAW) é um processo no qual a coalescência dos metais é obtida pelo aquecimento destes por um arco entre um eletrodo tubular contínuo e a peça. O eletrodo tubular apresenta internamente um fluxo que desempenha as funções de estabilizar o arco e ajustar a composição da solda. O processo apresenta duas variações principais: soldagem auto-protegida, em que o fluxo interno fornece toda a proteção necessária na região do arco, e soldagem com proteção gasosa, em que a proteção é fornecida por um gás, semelhante ao processo GMAW. Em ambas as formas, o processo é normalmente operado na forma semi-automática, utilizando basicamente o mesmo equipamento do processo GMAW. A tabela 3, mostra as vantagens, limitações e principais aplicações do processo. Vantagens, limitações e aplicações da soldagem. Vantagens e limitações Elevada produtividade e eficiência. Soldagem em todas as posições. Custo relativamente baixo. Produz soldas de boa qualidade e aparência. Equipamento relativamente caro. Pode gerar elevada quantidade de fumos. Necessita limpeza após soldagem. Aplicações Soldagem de aços carbono, baixa e alta liga. Soldagem de fabricação e de manutenção. Soldagem de partes de veículos. Soldagem de montagem no campo.

15 Soldagem a Arco Submerso (Submerged Arc Welding - SAW) é um processo no qual a coalescência dos metais é produzida pelo aquecimento destes com um arco estabelecido entre um eletrodo metálico contínuo e a peça. O arco é protegido por uma camada de material fusível granulado (fluxo) que é colocado sobre a peça enquanto o eletrodo é alimentado continuamente. O fluxo na região próxima ao arco é fundido, protegendo o arco e a poça de fusão e formando, posteriormente, uma camada sólida de escória sobre o cordão. O fluxo fundido ajuda a estabilizar o arco e desempenha uma função purificadora sobre o metal fundido. Como o arco ocorre sob a camada de fluxo, ele não é visível, daí o nome do processo. A figura 11 ilustra o processo e a tabela 4. mostra as suas vantagens, limitações e principais aplicações. Figura 11.Soldagem a Arco Submerso. Vantagens, limitações e aplicações da soldagem. O equipamento necessário para o processo consiste normalmente de fonte de energia, alimentador de arame, painel de controle, tocha de soldagem, porta fluxo e sistema de deslocamento da tocha, que normalmente é feito de forma mecanizada. Tabela 4. Vantagens, limitações e aplicações da soldagem a arco submerso. Vantagens e limitações Produz soldas uniformes e de bom acabamento superficial. Alta velocidade e elevada taxa de deposição. Aplicações Soldagem de aços carbono e ligas metálicas. Soldagem de níquel e suas ligas. Elevada produtividade. Soldagem de recobrimento e manutenção. Necessidade de retirada da escória entre passes. Soldagem de ferro fundido.

16 5. Escopo da Metalurgia da Soldagem Pelo que se apresentou até aqui, pode-se notar que a operação de soldagem causa alterações localizadas e bruscas de temperatura no material sendo soldado. Estas alterações, por sua vez, podem provocar mudanças estruturais e, consequentemente, nas propriedades do material. Em geral, estas alterações se dão na forma de uma degradação nas propriedades, o que pode ter importantes implicações na futura utilização da peça soldada. Existem duas maneiras de se enfrentar este problema. A primeira é desenvolver materiais que sejam menos sensíveis à soldagem, isto é, melhorar a "soldabilidade" dos materiais. A segunda é controlar a operação de soldagem (e, possivelmente, executar operações complementares) de modo a minimizar, ou remover, a degradação de propriedades da peça. A metalurgia de soldagem visa estudar o efeito da operação de soldagem sobre a estrutura e propriedades dos materiais para: Obter informações que auxiliem no desenvolvimento de novos materiais menos sensíveis à soldagem. Determinar os parâmetros operacionais de soldagem de maior influência nas alterações da estrutura e propriedades do material. Alternativamente, o desenvolvimento de operações complementares, seja para minimizar a degradação de propriedades, seja para reverter esta degradação, pode ser procurado. A figura 12 ilustra este processo. Figura 12. Escopo da metalurgia de soldagem.

17 6. CONCLUSÃO A soldagem é um trabalho que envolve minúcias e estas fazem a diferença caso mal entendidas. Um destes aspectos está relacionado diretamente à eficiência da execução da solda, o qual pode provocar retrabalhos críticos que afetam a qualidade do produto final. Outro aspecto está ligado ao efeito da temperatura que pode afetar a resistência do metal base na zona próxima à soldagem, provocando uma perda de resistência e consequente problema para o projeto no futuro, referente à sua condição estrutural. A solda MAG tem o propósito de dar mais qualidade ao contorno soldado, pois protege a zona de fusão da contaminação do meio ambiente. Isto elimina a possibilidade da mistura da solda fundida por gases e principalmente por hidrogênio. A proposta deste trabalho concentrou-se especificamente em discorrer através de informações que apresentassem os diferentes efeitos da ação da temperatura sobre o metal de adição. Tal processo exerce uma influência energética considerável sobre o sistema, principalmente nos metais. Este aspecto é demonstrado quando se discorreu sobre as diferentes formas de aplicabilidade deste modelo de soldagem. Foi fundamental para a construção do conhecimento neste trabalho, a exposição do contexto físico-químico que envolve a construção das ligas metálicas, pois esta situação vai provocar o entendimento de diferentes efeitos das temperaturas nos metais de base, que vão provocar diferentes efeitos finais. Assim, é necessário este conhecimento para que em cada trabalho específico, possa ser adotado o cuidado respectivo. Dentre o cumprimento dos propósitos iniciais deste trabalho, que podem ser observados ao longo de sua estrutura, procurou-se apresentar um assunto extremamente técnico e complexo de uma forma um pouco mais didática, primando pelo apelo visual onde as imagens podem melhorar o entendimento de pessoas que não estão diretamente ligadas à área. Diante destes consideráveis aspectos ligados aos efeitos térmicos no metal de base, sugestões de trabalhos para o futuro são apresentadas: Efeitos de solda específicos em metais específicos, analisados com aparelhos de ensaios de dureza; Utilização de aparelhos para medições térmicas de incidência e dissipação do calor em soldas em metais específicos; Cálculos físicos sobre aporte térmico e os efeitos nos metais em processos de solda. As possibilidades de aprimoramento nesta área é grande e precisa de ações constantes de pesquisa para que se possa disseminar um conhecimento técnico mais aprimorado.

18 7. Referências Bibliográficas: CARY, H. B. Modern Welding Technology. 4ª edição, Prentice-Hall, Upper Saddle River, USA, 1998, 736p. DRAPINSKI, J. Elementos de Soldagem. Mc Graw-Hill, São Paulo, 1978, 280p. LANCASTER, J.F., Metallurgy of Welding, George Allen & Unwin, Londres, 1987, pp MACHADO, I. G. Soldagem & Técnicas Conexas: Processos. Editado pelo autor, Porto Alegre, 1997, 477p. MARQUES, P. V. Soldagem Fundamentos e Tecnologia. Editora UFMG, Belo Horizonte, 2005, 362p. MILLER ELECTRIC Welding and the World of Metals. Miller Electric Manufacturing Company, Appleton, USA, 1969, 31p. NIKOLAEV G., OLSHANSKY, N. Advanced Welding Processes. MIR Publishers, Moscou, 1977, 245p. OKUMURA, T., TANIGUCHI, C. Engenharia de Soldagem e Aplicações. LTC, Rio de Janeiro, 1982, 461p. PARMAR, R.S. Welding Processes and Technology, Khanna Publishers, Delhi, 1995, 760p. QUITES, A. M. Introdução à Soldagem a Arco Voltáico. Soldasof, Florianópolis, 2002, 352p. WAINER, E. Soldagem, Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais, São Paulo, 1979, 720p. WAINER, E., BRANDI, S. D. e MELLO, F. D. H de. Soldagem - Metalurgia e Processos., Edgard Blucher, São Paulo, 1992, 494p.