APOSTILA L&A SOLDAGEM

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1 APOSTILA L&A SOLDAGEM PROCESSO DE SOLDAGEM POR ELETRODO REVESTIDO 1

2 APOSTILA L&A SOLDAGEM PROCESSO DE SOLDAGEM POR ELETRODO REVESTIDO SALVADOR

3 Copyright 2012 por L&A SOLDAGEM. Todos os direitos reservados Área Tecnológica L&A Soldagem Elaboração: Victor Áquila Revisão Técnica: Leandro Henrique Costa Soares / Otavio de Oliveira Pires Junior Catalogação na fonte Escola de Soldagem L&A Centro de Formação de Soldadores. Soldagem por eletrodo revestido. Salvador, p. I. Soldagem. ESCOLA DE SOLDAGEM L&A TV. Luiz Viana Filho, Nº 900 Itapuã Salvador Bahia Brasil CEP Tel.: (71) lasoldagem@hotmail.com Site: 3

4 APRESENTAÇÃO Com o objetivo de apoiar e proporcionar a melhoria contínua do padrão de qualidade e produtividade da indústria, a L&A Soldagem disponibiliza cursos de formação de soldadores dos processos MIG/MAG, arame tubular, TIG e eletrodo revestido. Estes cursos abordam conteúdos teóricos e práticos que são direcionados para indústrias nos diversos segmentos, através de formação de profissionais aptos e qualificados, além de propiciar conhecimentos vivenciados na indústria, a L&A soldagem entra com o papel de melhor garantir a entrada de soldadores no mercado de trabalho. Este material didático foi preparado para funcionar como instrumento de consulta e estudo. Possui informações que são aplicáveis de forma prática no dia a dia do estudante, e apresenta uma linguagem simples e de fácil aprendizagem. Este módulo entra com o papel de facilitar a assimilação do profissional de acordo com que é visto no campo prático. 4

5 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO A SOLDAGEM Histórico da soldagem O processo de soldagem Método de União de Metais Soldagem a Arco Elétrico Corrente na soldagem Tensão na soldagem Corrente contínua Corrente Alternada Polaridade Mecanismos de soldagem DESCONTINUIDADES Descontinuidades comuns Falta de penetração Falta de Fusão Mordedura Porosidade Trincas longitudinais TERMINOLOGIA DA SOLDAGEM Terminologia Geral Terminologia de soldagem SEGURANÇA NA SOLDAGEM Práticas de segurança na soldagem Equipamentos de proteção individual Roupas de proteção Radiação de arco elétrico Inspeção e manutenção do equipamento e do trabalho Para o soldador Para o trabalho em geral EQUIPAMENTOS Equipamentos básicos

6 5.2 Fonte de energia Tipos de fonte de soldagem Seleção de fontes de energia Porta eletrodo Cabos flexíveis Acessórios SOLDAGEM ELETRODO REVESTIDO Introdução Aplicações do processo Revestimentos Classificação dos eletrodos revestidos Armazenamento e manuseio de eletrodos POSIÇÕES DE SOLDAGEM Junta de topo Juntas de filete Soldas em tubulações Soldas em chapas com juntas de ângulo Soldas em chapas com chanfro Soldas em tubos com chanfro REFERÊNCIAS

7 Introdução a Soldagem Histórico da soldagem A soldagem por eletrodo revestido teve origem na soldagem com eletrodo de carvão. Em 1885 Nicolai N. Bernardos desenvolve a soldagem por eletrodo de carvão, estabelecendo os princípios da soldagem por arco elétrico. Em 1905, tivemos os primeiros "eletrodos com revestimento" desenvolvidos por Oscar Kjeellberg, durante a queima do revestimento, estes liberam gases que evitam a contaminação da solda. Até então os processos mais utilizados para união de metais, eram "soldagem por resistência, oxicombustivel e rebites aquecidos", mas já nos meados de 1920, o eletrodo revestido começou a ser utilizado em larga escala pela industria naval inglesa, impulsionada pela Primeira Guerra Mundial. Atualmente o processo eletrodo é bastante utilizado pela sua grande versatilidade, ao baixo custo de operação, à simplicidade dos equipamentos necessários e à possibilidade de uso em locais de difícil acesso ou sujeitos a ventos. 1.2 O processo de soldagem Existem diversas maneiras de unir materiais, tendo uma mesma união diversos processos envolvidos. O melhor método aplicado será definido pela sua garantia de uma boa produção, qualidade e menor custo empregado. Agregando tais valores, a soldagem entra como principal processo no que diz respeito à fabricação, montagem e manutenção no ramo industrial. Soldagem consiste basicamente na junção de uma ou mais peças, que tende a garantir a continuidade das propriedades físicas e químicas de materiais metálicos. Este processo pode ou não ser realizado com material de adição (utilização de um eletrodo ou vareta), ou até mesmo sem presença de uma fase líquida. Esse material de adição é definido pelo acréscimo de material 7

8 depositado em uma determinada peça ou preenchimento de uma determinada cavidade. Existem diversas variações da aplicação da soldagem podendo servir como junção de duas peças de reparo, superfícies desgastadas, ou até mesmo como revestimento para proteção. 1.3 Método de União de Metais Os processos de soldagem podem ser classificados de acordo como é realizado a união dos materiais. A seguir são mostradas tais classificações: Soldagem por Fusão: A soldagem é realizada pela junção de duas ou mais superficies, com ou sem metal de adiação. A figura 1 abaixo mostra um processo a arco eletrico com metal de adição. Soldagem por Resistência: As bordas das peças são unidas por fundição, geralmente por pressão, sem metal de adição. Soldagem por Pressão: As bordas são unidas pela força aplicada nas superfícies. 8

9 Brasagem: O material de adição é aquecido e depositado no metal de base, ocorrendo apenas à fusão do metal de adição. 1.4 Soldagem a Arco Elétrico O arco elétrico é uma descarga elétrica em um meio gasoso parcialmente ionizado, que geram uma fonte de calor capaz de fundir metais. Na soldagem por eletrodo revestido o arco elétrico se localiza entre a ponta do eletrodo e o metal de base. Em geral, o eletrodo é fundido pelo arco e fornece metal de adição para a solda (soldagem com eletrodos consumíveis), existindo processos em que o eletrodo (em geral, de tungstênio ou grafite) não se funde de forma que seja principal para o processo (soldagem com eletrodos não consumíveis). Nos processos de soldagem à arco, a quantidade de calor fornecida à junta influencia nas dimensões e o formato do cordão de solda, dependendo da corrente e tensão elétricas fornecidas ao arco. Estes influem também na grande maioria dos processos na velocidade de soldagem, isto é, a velocidade com que o arco é deslocado ao longo da junta. A corrente na soldagem é uma das variáveis de fundamental importância que determina à penetração do cordão de solda e a velocidade de fusão do eletrodo, consequentemente a taxa de deposição. A tensão na soldagem, em geral, controla o comprimento do arco, ou seja, a distância entre a ponta do eletrodo e o metal base ou entre os eletrodos que mantêm o arco e a largura do cordão de solda. Quanto maior for a velocidade de soldagem, menor será a quantidade de energia recebida por unidade de comprimento da junta e, em geral, menores serão as dimensões do cordão. Finalmente, deve se deixar claro que, para se garantir uma estabilidade e controle adequados do processo e se obter um cordão de solda com um formato adequado, não se pode selecionar valores de corrente, tensão e velocidade de soldagem de forma aleatória. No que diz respeito ao arco elétrico, a soldagem apresenta uma série de particularidades, iniciando pelo fato de que, por razões de segurança, a maioria da tensão de trabalho comum utilizadas nos processos mais usuais é de até 9

10 100 V, enquanto que para iniciar uma descarga elétrica no ar são necessários cerca de 5000 V. É importante estudar o comportamento do arco elétrico na soldagem, porque é através dele é que o processo de soldagem ocorre. Uma soldagem com boa qualidade é dada através do perfeito entendimento e controle do arco elétrico. O calor fornecido pelo arco gera a poça de fusão, e consequentemente através de reações químicas, a homogeneização das partículas dos materiais a serem soldadas. As forças geradas no arco são responsáveis pela transferência do metal de adição do eletrodo até a peça. Em grande parte, o projeto da fonte de soldagem é determinado pela necessidade de estabilizar o arco elétrico Corrente na soldagem Considerando todas as variáveis do processo constantes, aumentando apenas a corrente, ou seja, obtêm-se uma maior penetração do cordão de solda, com maiores profundidades. De acordo com a tabela abaixo se observa as variações do cordão de solda e de suas propriedades de acordo com a variação da corrente. Tabela 1 Variáveis e perfil do cordão. Velocidade de Alimentação Baixa Média Alta Corrente Baixa Média Alta Taxa Deposição Pequena Média Grande Penetração Baixa Média Alta Perfil do Cordão 10

11 1.4.2 Tensão na soldagem Em relação à tensão temos diferentes características, mas com a sua variação podemos adquirir propriedades significativas no arco como o principal dele que é o aumento do aporte térmico. Além disso, pode-se causar um alargamento e achatamento do cordão, crescimento da largura da poça de fusão. Entretanto essa variação muito alta pode causar problemas como aumento da ZTA (Zona Termicamente Afetada), porosidade, respingos e mordeduras. Outro fator, com a diminuição da tensão, seria aumentar a altura do cordão e seu estreitamento. A tabela abaixo mostra as diferenças no cordão quando se varia a tensão. Tabela 2 Perfil do cordão de solda com as variações da tensão e do arco Tensão Alta Média Baixa Arco Longo Médio Curto Perfil do Cordão Corrente contínua (CC) Corrente continua pode ser definida como a que se obtém a partir do estabelecimento de uma diferença de potencial entre dois terminais (pólos) cujas polaridades são invariáveis no tempo. A corrente que sai das fontes de soldagem apesar de sofrerem uma pequena variação, afins didáticos é considerada corrente contínua constante. Quando a intensidade de uma corrente contínua varia periodicamente no tempo é denominada de corrente continua pulsada. Este tipo de corrente pode ser utilizado na soldagem TIG e MIG/MAG quando se deseja obter efeitos diferenciados. 11

12 1.4.4 Corrente Alternada (CA) Corrente alternada pode ser definida como a que se obtém a partir do estabelecimento de uma diferença de potencial elétrico entre dois terminais, cuja polaridade é alternadamente positiva e negativa Polaridade Propriedade que determina o sentido da passagem de corrente elétrica por um trecho de um circuito elétrico, ou seja, o potencial de um extremo a outro. A polaridade na soldagem pode ser classificada como direta e inversa. Independente da polaridade (direta ou inversa) a corrente elétrica sempre é passada do pólo negativo para o positivo. Na polaridade direta é considerado como referência sempre o eletrodo (pólo negativo) e a peça como pólo positivo. Na polaridade inversa é considerado como referência sempre o eletrodo (pólo positivo) e a peça pólo negativo. 1.5 Mecanismos de soldagem Dos mecanismos usados nos processos de soldagem, existem 4 tipos que estão classificados abaixo: Soldagem Manual: è considera soldagem manual quando o soldador realiza 4 operações: - Manuseia a tocha/eletrodo no cordão de solda (descendente); - Manuseia a tocha/eletrodo na linha da soldagem (deslocamento); - Análise do cordão de solda; - Análise de qualidade e acabamento. Soldagem semi-automática: Soldador realiza as operações: - Manuseia a tocha/eletrodo na linha da soldagem (deslocamento); 12

13 - Análise do cordão de solda; - Análise de qualidade e acabamento. Soldagem Mecanizada: Operador realiza: - Análise de qualidade e acabamento; - Avaliação e procura da linha a ser soldada. Soldagem Automática: Quando o soldador não realiza nenhuma função ou: - Análise do cordão, acabamento e qualidade. 13

14 Descontinuidades Descontinuidades comuns O processo de soldagem por eletrodo revestido, o emprego correto de suas variáveis tais como a tensão e corrente de soldagem, a utilização correta dos eletrodos não menos importante, a técnica de manipulação (que envolve a experiência do soldador e/ou a automatização do processo) favorecem a uma boa qualidade na soldagem. Porém, defeitos de solda podem ocorrer por práticas inadequadas na soldagem. Geralmente os defeitos encontrados são porosidade, trincas, falta de fusão, mordedura. 2.2 Falta de penetração Falta de penetração é a ausência de profundidade da solda na peça. Geralmente ocorre devido a uma baixa corrente de soldagem, podendo ser corrigida simplesmente aumento dessa corrente. Outras causas podem ser angulação incorreta da tocha e baixa velocidade de soldagem. A figura abaixo mostra exemplos de falta de fusão. Figura 2 - Exemplos de falta de penetração 14

15 2.3 Falta de Fusão Falta de fusão é a ausência de fusão entre o metal de solda e peça a ser soldada. A causa mais comum para este defeito é uma baixa velocidade de soldagem, conseqüência de uma técnica de soldagem deficiente. Outro inconveniente é o uso de uma junta de solda muito larga, o metal de solda fundirá sem fundir as paredes da peça. Mesmo sendo possível soldar sobre óxido de ferro (ferrugem), o excesso do mesmo pode causa falta de fusão na soldagem. A figura abaixo mostra um exemplo de falta de fusão em uma junta de topo. Figura 3 - Exemplo de falta de fusão 2.4 Mordedura Mordedura é um baixo relevo das bordas do cordão de solda (entalhe do metal de base ao longo das bordas do cordão). É muito comum em juntas sobrepostas, ocorrendo, porém em juntas de topo e em ângulo. Esse defeito é causado principalmente por: alta velocidade da soldagem (a solidificação será extremamente alta e as forças de tensão superficial arrastarão o metal fundido para o centro do cordão), tensão do arco em níveis excessivos (que influenciará no comprimento do arco, que deve ser mantido curto para evitar mordeduras, aumentar a penetração e, consequentemente, garantir a 15

16 integridade da solda) e correntes de soldagem excessivas. A figura abaixo mostra exemplos de mordeduras em juntas de topo e sobrepostas. Figura 4 - Exemplos de mordedura 2.5 Porosidade Porosidade é o aprisionamento de gases dentro do cordão após a solidificação. A porosidade pode estar espalhada aleatoriamente pelo cordão ou concentrada no centro do mesmo. Acontece devido à contaminação por ar atmosférico (contaminação proveniente do excesso ou escassez de gás de proteção, ou correntes de ar excessivas, que arrastarão o gás da região da poça), excesso de oxidação na peça utilizada (fonte de oxigênio e umidade), presença de sujeira. Outros inconvenientes são taxa de solidificação muito alta, velocidade de soldagem alta e valores de corrente muito baixos. A figura abaixo mostra exemplos de porosidade em soldas de ângulo e topo. Figura 5 - Exemplos de porosidade 16

17 2.6 Trincas longitudinais Trincas longitudinais são fissuras que ocorrem em sentido longitudinal da peça, no sentido do cordão, e podem ocorrer a quente ou a frio. Trincas a quente, que ocorrem em temperaturas elevadas onde o cordão de solda ainda está se solidificando totalmente, são resultantes da escolha de arames de solda incorretos e/ou circunstância que deixem o cordão de solda com superfície excessivamente côncava, e trincas a frio, onde o cordão já se encontra totalmente solidificado, ocorrem quando a seção transversal é muito pequena para suportar as tensões atuantes ou devido à presença de hidrogênio fusível. A figura abaixo mostra exemplos de trinca longitudinais. Figura 6 exemplos de trincas longitudinais 17

18 A figura abaixo mostra a descrição das descontinuidades mais comuns. Figura 7 Descontinuidades mais comuns nos processos de soldagem 18

19 Terminologia da Soldagem Terminologia Geral A terminologia da soldagem são palavras ou expressões técnicas que são usadas para melhor caracterizar e propiciar um melhor entendimento na soldagem. Esta terminologia é empregada nacionalmente, e é determinada pela norma AWS A 3.0, conforme a tabela 3 abaixo. Tabela 3 Designação abreviada dos processos de soldagem Designação AWS Processos de Soldagem EGW- electrogas welding soldagem eletro-gás ESW - electroslag welding soldagem por eletroescória FCAW flux cored arc soldagem com arame welding tubular GMAW - gas metal arc soldagem MIG / MAG welding GTAW - gas tungsten arc soldagem TIG welding OAW - oxyacetylene soldagem oxiacetilênica welding OFW - oxyfuel gas welding soldagem a gás PAW - plasma arc welding soldagem a plasma RW - resistance welding soldagem por resistência elétrica SAW - submerged arc soldagem a arco welding submerso SMAW - shielded metal are soldagem com eletrodo welding revestido Sw - stud welding solda de pino 19

20 3.2 Terminologia de soldagem Abertura da raiz - mínima distância que separa as superfícies a serem unidas por soldagem ou processos afins. (ver figura 8 (a) e (b)). Ângulo do bisel - ângulo formado entre a borda chanfrada da superfície e um plano perpendicular à superfície (mais ou menos a metade do ângulo do chanfro). (ver figura 8 (a) e (b)). Ângulo do chanfro - ângulo integral entre as bordas chanfradas das superfícies. (ver figura 8 (a) e (b)). Bisel - borda da superfície a ser soldada preparada na forma de ângulo (ver fig. 8 (a) e (b)). Figura 8 - (a) Junta preparada de topo, (b) junta preparada de ângulo (AWS,2003). 20

21 Cobre-junta - material (metal de base, solda, material granulado, cobre ou carvão), colocado na raiz da junta a ser soldada, com a finalidade de suportar o metal fundido durante a execução da soldagem. Goivagem - operação de fabricação de um bisel ou chanfro pela remoção de material. Martelamento - trabalho mecânico, aplicado à zona fundida da solda por meio de impactos, destinado a controlar deformações da junta soldada. Junta dissimilar - junta soldada, cuja composição química do metal de base dos componentes difere entre si significativamente. Perna de solda - distância da raiz da junta à margem da solda em ângulo. Passe de revenimento - passe ou camada depositado em condições que permitam a modificação estrutural do passe ou camada anterior e de suas zonas afetadas termicamente. Solda autógena - solda de fusão sem participação de metal de adição. Solda de aresta - solda executada numa junta de aresta. Pós-aquecimento - aplicação de calor na junta soldada, imediatamente após a deposição da solda, com a finalidade principal de remover hidrogênio difusível. Pré-aquecimento - Aplicação de calor no metal de base imediatamente antes da soldagem, brasagem ou corte. 21

22 Segurança na Soldagem Práticas de segurança na soldagem Assim como todo processo industrial, não diferentemente a soldagem, se é necessário alguns cuidados com relação à segurança tanto do soldador como do ambiente ao seu redor. Caso essas medidas não sejam impostas ou sejam ignoradas, os soldadores podem ficar expostos a choques elétricos, expostos a radiação, inalação excessiva de gases e até mesmo possíveis explosões e acidentes fatais. 4.2 Equipamentos de proteção individual Roupas de proteção Dentre os processos de soldagem, mais comum a arco elétrico, estes propiciam uma geração de calor muito intensa, geram uma quantidade de luminosidade elevada, e freqüentemente respingos de metal líquido. Para melhor garantir tais cuidados é de extrema importância utilização de equipamentos que protejam o corpo, cabeça e principalmente os olhos, sem que o soldador seja limitado em movimentos e manuseios operacionais. Devido à sua maior durabilidade e resistência ao fogo, roupas de couro são mais apropriadas para serem usadas. Tecidos sintéticos ou algodão não devem ser usados a não ser que tenham sido devidamente tratadas para resistirem ao fogo. Se possível, mantenha as roupas limpas de graxa ou óleo, pois essas substâncias podem pegar fogo e queimar incontrolavelmente na presença de oxigênio. Evite fazer dobra em suas luvas ou calças, pois faíscas ou metal quente pode cair nestas dobras. Ainda, mantenham as pernas das calças sobrepondo suas botas (não dentro das botas) para evitar que as partículas quentes caiam dentro das botas. Sugere-se o uso de botas de couro, com pescoço longo e biqueira de aço. 22

23 Outras roupas de proteção que podem ser utilizadas são: avental, perneira, ombreira, toucas. Além de melhor garantir proteção física, tais roupas protegem contra choque elétrico. Medidas que podem prevenir acidentes com choque elétrico é diminuir ao máximo a umidade. Sempre que o soldador estiver transpirando muito, tomar cuidado com o contato em partes que sejam sucessíveis a passagem de corrente elétrica. As fotos abaixo mostram alguns dos equipamentos de segurança que devem ser utilizados pelo soldador ao se realizar serviços relacionados a soldagem. Figura 9 EPI s para o corpo 23

24 Figura 10 Luva e máscara facial Radiação de arco elétrico É essencial que seus olhos estejam protegidos da radiação do arco. Uma pequena exposição aos raios ultra violeta (UV) pode causar sérios danos a visão. Algo conhecido e mais comum de acontecer na maioria dos soldadores é o fenômeno chamado flash do soldador. Embora essa condição seja sentida várias horas após a exposição, estas causam um grande desconforto, e pode resultar em inchaço dos olhos, secreção de fluidos e cegueira temporária. Normalmente, o flash do soldador é temporário, mas a repetição ou exposição prolongada pode levar a uma lesão permanente dos olhos. Outra recomendação importante é a não utilização de lentes de contato em pessoas que estejam em contato com a radiação do arco elétrico. Este pode causar a colagem da lente, agregando sérios riscos à visão. Capacetes e mascaras de proteção previnem danos causados pela radiação do arco. O filtro encaixa-se numa janela na parte frontal da mascara e pode ser removido e recolocado facilmente. As mascaras são feitas de fibra de vidro, para também proteger sua cabeça, face, ouvido e pescoço de choques elétricos, calor, faíscas, e chamas. Abaixo segue a tabela que mostra o filtro mais indicado para cada tipo de processo com suas respectivas características. 24

25 Tabela 4 Tipos de filtros utilizados na soldagem 25

26 4.3 Inspeção e manutenção do equipamento e do trabalho È importante antes de começar qualquer processo de soldagem, utilizar entre 5 á 10 minutos verificando os equipamentos, aparelhos e acessórios que serão utilizados para melhor garantir uma soldagem com maior qualidade Para o soldador verificar se todas as conexões estão bem apertadas, incluindo o cabo terra do equipamento; verificar se o porta eletrodo e os cabos de soldagem encontram se em boas condições; verificar se os ajustes estão corretos para o trabalho que você está para começar Para o trabalho em geral verificar as condições da área de trabalho: deve-se seguir as precauções de segurança normais ou deve-se usar equipamentos e proteções especiais; verificar se os cabos de soldagem são de bitola adequada para o seu trabalho; verificar se os cabos estão distribuídos a evitar superaquecimento. Não se deve deixar os cabos enrolados durante a soldagem para evitar o efeito bobina; verificar se os cilindro de gases estão distribuídos adequadamente; verificar se os cilindros estão em segurança; verificar se a peça de trabalho está estável e fácil de alcançar de onde você está posicionado; verificar se cabo terra está conectado seguramente; verificar se o isolamento entre seu corpo e a peça de trabalho é suficiente; verificar se há ventilação suficiente na sua área de trabalho. 26

27 Equipamentos Equipamentos básicos Os equipamentos utilizados na soldagem por eletrodo revestido são bem simples, e de fácil manuseio e execução, estes são: Fonte de energia. Alicate para a fixação dos eletrodos. Cabos de interligação. Pinça para ligação a peça. Equipamento para limpeza da solda. A figura 11 mostra os equipamentos e acessórios básicos utilizados na soldagem por eletrodo revestido. Figura 11 Equipamentos e acessórios da solda por eletrodo revestido 27

28 5.2 Fonte de energia Ponto de alimentação da energia elétrica e uma diferença de potencial (DDP) ao processo, seguindo os seguintes requisitos abaixo: a) Produzir saídas de corrente e tensão em níveis e com características adequadas para o processo de soldagem (baixa tensão e alta corrente); b) Permitir a regularem adequada dos valores de corrente e/ou tensão para as aplicações a que se destinam; c) Controlar a variação da intensidade e forma dos sinais de corrente e/ou tensão, de acordo com os requerimentos do processo de soldagem e aplicação. Entre as fontes de soldagem aplicadas no processo com eletrodo revestido, o transformador para corrente alternada é geralmente o mais empregado devido ao baixo custo e fácil manutenção. A soldagem pelo processo de eletrodo revestido pode ser realizada em corrente contínua ou alternada, a depender do revestimento utilizado no processo. Na corrente contínua, podem ser utilizadas: unidades geradoras ou transformadorretificador. As fontes geradoras são utilizadas em locais onde não há disponibilização de energia suficiente, em caso contrário, os retificadores tendem a ser preferidos em virtude de sua operação silenciosa, baixo custo de operação e reduzida manutenção devido ao número mínimo de partes móveis Tipos de fonte de soldagem As fontes de soldagem utilizadas nos processos variam a depender da necessidade de cada empresa, serviço a ser realizado, processo utilizado ou até mesmo a disponibilidade de uso do equipamento. As mais comuns utilizadas no mercado são as do tipo: transformador, tranformador - retificador, geradores e inversoras. O transformador é um dispositivo que transfere energia elétrica de um circuito de corrente alternada para outro através de um campo magnético sem modificar a freqüência. 28

29 O transformador-retificador transforma a corrente alternada da rede em corrente contínua disponível para a soldagem, mas também pode trabalhar com corrente alternada, caso tenha um sistema para desligar a parte do retificador. O transformador, que pode ser monofásico e trifásico, responsável pela diminuição da tensão da rede para tensão de soldagem e aumento da intensidade de corrente da rede para intensidade de corrente de soldagem, já o retificador, transforma a corrente alternada monofásica ou trifásica em corrente continua. O gerador de soldagem é um dos tipos mais antigos de fonte de energia para soldagem a arco, que gera corrente contínua ou alternada. É usada mais extensivamente para trabalhos em canteiros, particularmente onde um suprimento elétrico adequado não é disponível Seleção de fontes de energia A escolha correta de uma fonte de soldagem depende diretamente do tipo de serviço que se deseja realizar, e é um dos fatores que influenciam bastante na qualidade da soldagem. O emprego de uma fonte CA, CC ou CC/CA pelo processo Eletrodo Revertido depende do tipo de soldagem a ser realizada e dos eletrodos utilizados. Antes de se escolher a fonte ideal para o processo, deve antecipadamente verificar alguns itens: Seleção do eletrodo A corrente CC (Corrente Contínua) emprega uma faixa maior de eletrodos em comparação a CA (Corrente Alternada). Espessura do metal de base Chapas finas são mais facilmente de serem soldadas com corrente CC, por usar correntes baixas e de se manter o arco. Distância à peça Caso a distância da peça a fonte for grande, é recomendado que se utilize CA devido à menor queda de tensão. Posição de soldagem Na CC usam-se correntes baixas, é mais adequada para a soldagem nas posições sobre-cabeça e vertical que a soldagem com CA. Esse tipo de corrente pode ser empregado para a soldagem fora de posição, se forem selecionados eletrodos adequados. 29

30 5.3 Porta eletrodo O porta eletrodo serve para a fixação e energização do eletrodo.. As garras devem estar sempre em bom estado de conservação, para previnir seu superaquecimento e fixado adequadamente. Para ser utilizado em valores de corrente mais elevada, um porta-eletrodo deve ser mais robusto, o que fará com que seu peso aumente. Como o peso é um fator determinante na fadiga do Soldador, deve-se sempre procurar especificar o menor porta-eletrodo possível para a faixa de corrente na qual se pretende trabalhar. Figura 12 porta eletrodo para fixação do eletrodo revestido 5.4 Cabos Flexíveis Existem dois tipos de cabos flexíveis, o que transfere energia elétrica da fonte para o porta eletrodo (de soldagem) e o que transfere energia elétrica da peça para fonte (retorno). Tais cabos devem ser bastante flexíveis, devido a necessidade de mobilidade em locais de difícil acesso. Outra observação é a necessidade de uma cobertura de material isolante, para que se evite acidentes por choque elétrico. A bitola dos cabos devem estar relacionados a corrente de soldagem, o comprimento total dos cabos, ciclo de trabalho do equipamento e fadiga do operador. 30

31 5.5 Acessórios Além dos equipamentos básicos utilizados para realização da soldagem, tais acessórios são de fundamental importância na soldagem por eletrodo revestido; Picador: utilizado para remoção de escória do cordão de solda. Figura 13 picador utilizado para retirada de escória do cordão Esmerilhadeira: Máquina utilizada para desbastar ou cortar determinada superfície. Figura 14 Esmerilhadeira para desbaste ou corte 31

32 Escova manual: Escova de aço utilizada para limpeza, principalmente entre passes. Figura 15 Escova de aço usado na limpeza portátil. Escova rotativa: Escova em forma de disco utilizada na esmerilhadeira Figura 16 Disco rotativo para esmerilhadeira 32

33 Soldagem eletrodo revestido Introdução A soldagem por eletrodo revestido é uma soldagem a arco elétrico, onde se tem como finalidade a união de materiais, devido ao calor provocado entre eletrodo e peça, eletrodo este que é consumível no processo de soldagem. Esse eletrodo é constituído por uma alma metálica que é revestida por uma mistura de materiais, que durante a solidificação do material protegem o cordão de solda formando uma cobertura chamada de escória. Este revestimento tem um papel muito importante na poça de fusão e no arco elétrico, por esse motivo é importante o conhecimento sobre os tipos de revestimento. Figura 17 Soldagem por eletrodo revestido 6.2 Aplicações do processo O processo por eletrodo revestido é utilizado em larga escala no segmento industrial, devido a sua alta versatilidade do processo em termos de ligas soldáveis e faixa de espessura aplicáveis entre 1,5 mm a 30 mm e em 33

34 qualquer posição de soldagem. Possui uma boa variabilidade de aços como aço-carbono, aços de baixa, média e alta liga, aços inoxidáveis, ferros fundidos, alumínio, cobre, níquel. Em contrapartida este tipo a qualidade da soldagem depende muito da qualidade e experiência do soldador. É necessário habilidade e concentração, mesmo possuindo equipamentos e acessórios adequados, para que se obtenha uma solda com qualidade. 6.3 Revestimentos O revestimento pode ser constituído por misturas de compostos orgânicos ou minerais, que tem finalidade específica na poça de fusão e no arco elétrico, como por exemplo, na formação de escória com agentes desoxidantes, na adição de componentes e ligas metálicas, na formação de gases de proteção da poça de fusão, além de proporcionar a estabilidade do arco elétrico. Os elementos que formam os gases da proteção da poça são aqueles que formam gases como (CO, CO2 e H2), já os elementos estabilizadores do revestimento são os que se dissociam no arco elétrico formando gases de baixo potencial de ionização. O revestimento possui também elementos que aumentam a taxa de deposição, além de ter um caráter ativo na poça. A formação da escória ocorre pela formação de um filme líquido que se forma na parte superior do banho de solda, mas sem ter interação com o banho, isso devida a elementos escorificantes, outro benefício dos elementos encontrados no revestimento é o de agente fluxante que fornecem proteção contra oxidação e retira o oxigênio encontrado no banho de solda. Os elementos que constituem esse revestimento são: actinolita ajuda na formação de escória; açúcar promove a aglomeração; alumina ajuda na formação de escória; argilas ajuda na formação de escória, melhora na extrudabilidade; 34

35 asbestos ajuda na formação de escória; cal agente fluxante; calcita aumenta a estabilidade do arco, ajuda na formação de gases; carbonato de cálcio aumenta a estabilidade do arco, ajuda na formação de gases; carbonato de lítio, bário e zircônio aumenta a estabilidade do arco; carboxi-metil-celulose promove a aglomeração; celulose ajuda na geração de gases; dextrina melhora aglomeração; dióxido de manganês ajuda na formação de escória; dolomita ajuda na formação de gases; feldspato- ajuda na formação de escória; pó de ferro, ferro-ligas e outras ligas ajusta a composição química, desoxidação, formação de escória, aumento da taxa de deposição; fluorita desoxidação, ajuda na formação de escória; glicerina melhora na extrudabilidade; goma arábica promove a aglomeração; grafita ajusta composição química; ilmenita ajuda na formação de escória; mica melhora na extrudabilidade; mischmetal eliminação de impurezas; oxalato de potássio aumenta a estabilidade do arco; óxidos de ferro ajuda na formação de escória; sílica ajuda na formação de escória, promove a aglomeração; silicato de potássio aumenta estabilidade do arco, ajuda na formação de escória, promove a aglomeração; silicato de sódio ajuda na formação de escória; talco melhora na extrudabilidade; titanato de potássio, rutilo, dióxido de titânio aumenta a estabilidade do arco, ajuda na formação de escória; 35

36 wolastonita ajuda na formação de escória; zirconita aumenta a estabilidade do arco. (MACHADO, 1996; WAINER, 1992) Existem quatro tipos principais de revestimento como: básico, rutílico, celulósico e ácido. Eletrodo Celulósico: o revestimento desse tipo de eletrodo possui mais de 20% de material celulósico que se decompõem no arco formando quantidades expressivas CO e CO2 e hidrogênio. Esses gases são responsáveis pela proteção gasosa da poça. A reação que resulta na liberação dos gases provoca um elevado jato de plasma, conseqüentemente uma alta penetração que por sinal é uma das grandes características desse eletrodo, ele também tem como característica a baixa estabilidade do arco, provocando assim grande quantidade de respingo, além do formato irregular das escamas do cordão de solda, mas possui deposito satisfatório em relação a resistência mecânica. Esse tipo de eletrodo pode ser utilizado para soldar fora de posição (sobre cabeça), incluindo também na posição vertical descendente, pois sua escoria é fina e se solidifica rapidamente. O revestimento tem um papel muito importante na soldagem, um exemplo dessa importância no eletrodo revestido, é o caso do elevado nível de hidrogênio dissolvido na poça, que conseqüentemente tenderá a sofrer trinca a frio. Eletrodo rutílico: Seu revestimento possui mais de 20% de óxido de titânio, constituído pela adição de areia de rutilo ou ilmenita, que confere uma alta estabilidade do arco, com tensões baixas comparado aos outros eletrodos, contudo a quantidade de respingo é baixa e o cordão de solda é de aspecto bom. Na decomposição do eletrodo o revestimento reage formando o CO, CO2, hidrogênio e talvez o nitrogênio. Sua escória por ser ácida, pode ter sua viscosidade controlada de acordo a pequena quantidade de adição de minerais. Alem do óxido de titânio, esse eletrodo também pode ter 15% de material celulósico que o confere uma melhor proteção gasosa. Sua resistência 36

37 mecânica e a ductilidade são consideradas como boa, e taxa de deposição pode melhorada com a adição de pó de ferro ao revestimento. Eletrodos ácidos: O revestimento desse eletrodo é constituído por óxido de ferro e de manganês e silicatos. Sua escória é abundante e tem característica ácida, conseqüentemente esse caráter ácido resultará em uma intensa reação com a poça e essa escória será facilmente destacável. Os componentes como óxido de ferro e manganês possui tendência oxidante. Os teores de carbono e manganês no depósito podem diminuir, dependendo do balaço que constitui a composição do revestimento, conseqüentemente terá um resultado na resistência mecânica e na ductilidade, mas esse não o único caso que os elementos do revestimento influenciarão na propriedade mecânica final, como é o caso de alguns revestimentos, que dependendo da sua composição total pode acarretar no teor de inclusões de óxidos e outros materias nãometálicos, sendo significativo na ductilidade e tenacidade do material. Eletrodos básicos: A constituição desse eletrodo é baseada no carbonato de cálcio, possui características de fornecer depósitos com baixos teores de hidrogênio, quando é tomado cuidado em sua utilização e em seu armazenamento, pos possui caráter higroscópico. Esse revestimento por possuir baixos teores de hidrogênio e inclusões de qualquer outro tipo, se torna utilizado em soldagem de responsabilidade e de materiais de difícil soldabilidade. A proteção gasosa desse revestimento é baseada em CO/CO2, sem presença de hidrogênio. A escória por ter característica básica possibilita a redução do banho e a retirado de materiais não-metálicos encontrados na poça, com no caso dos sulfetos. As propriedades mecânicas e resistência à trinca a frio e a quente são melhores que os demais revestimentos, tornando assim o mais apropriado para soldagem de aços-ligas e ligas não-ferrosas. 37

38 6.4 Classificação dos eletrodos revestidos Os eletrodos podem ser classificados de diversas maneiras, mas a classificação mais utilizada para eletrodos de aço carbono e baixa liga é a da American Welding Society (AWS), na seguinte forma, AWS E XX(X)YY, onde: Figura 18 Classificação de eletrodos revestido (AWS) Abaixo mostra algumas especificações utilizadas para eletrodo revestido, de acordo com a AWS. Tabela 5 Especificação AWS para eletrodos revestimento (AWS,2003) Ref.AWS A 5.1 A 5.3 A 5.4 A 5.5 A 5.6 A 5.11 A 5.13 A 5.15 A 5.21 Eletrodos para: Aço carbono Alumínio e suas ligas Aços inoxidáveis Aços de baixa liga Cobre e suas ligas Níquel e suas ligas Revestimento (alma sólida) Ferros fundidos Revestimento (alma tubular com carbetos de tungstênio) 38

39 6.5 Armazenamento e manuseio de eletrodos O armazenamento dos eletrodos deve ser feito de uma maneira cuidadosa. Eles basicamente devem seguir uma regra geral tentando prevenir ao máximo o seu ressecamento e conseqüentemente sua inutilização. Para evitar tal efeito o correto é que eles sejam armazenados em lugares onde não haja umidade e temperaturas muito baixas. Além disso, os eletrodos devem possuir uma técnica de empilhamento, mesmo estando nas caixas, para melhor garantir a integridade do mesmo. Recomenda-se seguir as instruções do fabricante, respeitando sempre o numero de caixas empilhadas. Em relação ao manuseio dos eletrodos, estando armazenados fora da embalagem de origem do fabricante, é recomendado que passem por um processo de secagem, aquecendo antes de ser retirados para uso, devido alguns deles absorverem uma grande quantidade de umidade, podendo vir danificar o eletrodo e consequentemente o processo em si. Evitar a dobra do eletrodo, pois a parte danificada retira o revestimento podendo a vir gerar instabilidade do arco. 39

40 Posições de soldagem Junta de topo Plana: A soldagem é feita no lado superior da junta. Figura 17 Solda de topo na posição plana Horizontal: O eixo da solda é aproximadamente é inclinada. Figura 18 Solda de topo na posição horizontal Sobre-cabeça: Figura 19 solda de topo na posição sobre-cabeça 40

41 Vertical: o eixo da solda é na posição vertical. Figura 20 Solda de topo sentido vertical 7.2 Juntas de filete Figura 21 junta de filete na posição vertical Figura 22 junta de filete na posição horizontal Figura 23 Solda de filete na posição vertical 41

42 Figura 24 - Solda de filete na posição sobre-cabeça 7.3 Soldas em tubulações Figura 25 Solda em uma tubulação na posição plana Figura 26 Solda em uma tubulação na posição horizontal Figura 27 Solda em uma tubulação na posição circunferencial 42

43 7.4 Soldas em chapas com juntas de ângulo 7.5 Soldas em chapas com chanfro 43

44 7.6 Soldas em tubos com chanfro 44

45 Referências 8 SCOTTI, Américo. Soldagem MIG/MAG melhor entendimento, melhor desempenho. São Paulo, Artliber editora, WAINER, Emílio; BRANDI, Sérgio Duarte; HOMEM DE MELLO, Fábio Décourt. Soldagem: processos e metalurgia. São Paulo: Edgard Blücher, p. FIGUEIREDO, Kléber Mendes de.tecnologia da Soldagem. Departamento de mecânica e materiais. São Luis, MACHADO, Ivan Guerra. Soldagem & técnicas conexas: processos. Porto Alegre, MODENESI, Paulo J. Introdução à metalurgia da soldagem. Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Belo Horizonte, maio de 2006 MODENESI, Paulo J. Introdução à Física do Arco Elétrico e sua Aplicação na Soldagem dos Metais. Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Belo Horizonte, fevereiro de HOFFMANN, Luzzatto Soldagem técnicas, manutenção, treinamento e dicas. Porto alegre,