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Introdução

A soldagem está intimamente ligada às

mais importantes atividades industriais

que existem no mundo moderno:

Construção naval, ferroviária, aeronáutica

e automobilística, caldeiraria, construção

civil metálica, indústria metalúrgica,

mecânica e elétrica.

Avanços

Apesar de importantíssimo, teve seu maior

avanço nos últimos 100 anos.

Os avanços na metalurgia obrigam a soldagem a

procurar novas técnicas e materiais que sejam

compatíveis com as novas ligas criadas.

Definição

“Soldagem é o processo de união de materiais

usado para obter a coalescência (união)

localizada de metais e não metais, produzida por

aquecimento até uma temperatura adequada, com

ou sem a utilização de pressão e/ou material de

adição” (American Welding Society- AWS).

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Vantagem

Podemos unir dois materiais parafusando, rebitando ecolando.

Porém, a grande vantagem da soldagem é a possibilidadede obter uma união em que os materiais têm umacontinuidade não só na aparência externa, mas tambémnas suas características e propriedades mecânicas equímicas, relacionadas à sua estrutura interna.

Fatores imprescindíveis

Calor e/ou pressão.

O calor é necessário porque grande parte dos processos desoldagem envolve a fusão dos materiais, ou do material deadição, no local da solda.

Mesmo quando se usa pressão e, às vezes, o ponto de fusãonão é atingido, o aquecimento facilita a plasticidade dometal e favorece a ação da pressão para a união dos metais.

Evolução dos processos

O primeiro processo de soldagem por fusão com

aplicação prática foi patenteado nos Estados

Unidos em 1885.

Ele utilizava o calor gerado por um arco

estabelecido entre um eletrodo de carvão e a

peça.

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Evolução dos processos

O calor do arco fundia o metal no localda junta e quando o arco era retirado, ocalor fluía para as Zonas adjacentes eprovocava a solidificação do banho defusão.

Alguns anos mais tarde, o eletrodo de carvãofoi substituído por um eletrodo metálico.

O processo de aquecimento passou, então, aser acompanhado da deposição do metalfundido do eletrodo metálico na peça.

Evolução dos processos

A utilização do oxigênio e de um gáscombustível permitiu a obtenção de chama deelevada temperatura facilitando a fusãolocalizada de determinados metais e aformação de um banho de fusão que, aosolidificar, forma a “ponte” entre as peças aserem unidas.

Evolução dos processos

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A soldagem por fusão inclui a maioria dos processosmais versáteis usados atualmente.

Evolução dos processos

Outros processos se baseiam na aplicação de pressõeselevadas na região a ser soldada. O aquecimento daspeças a serem unidas facilita a ligação entre as partes.

Evolução dos processos

(a) Soldagem por pontos (b) Soldagem por costura. Para unir duas

chapas de 0,8mm de espessura, trabalha-se

com uma corrente de aproximadamente 1500A

e uma força de 300kg.

Evolução dos processos

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Evolução dos processos - resumo

Propriedade imprescindível nasoldagem - Soldabilidade

Pouco adianta desenvolver um novo

material sem que ele possibilite alcançar

boa soldabilidade. Por isso, os processos de

soldagem estão em contínua evolução.

Soldabilidade é a facilidade que os materiaistêm de se unirem por meio de soldagem e deformar em uma série contínua de soluçõessólidas coesas, mantendo as propriedadesmecânicas dos materiais originais.

Soldabilidade - definição

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Soldabilidade – fatores que a afetam

O principal fator que afeta a soldabilidade dos materiaisé a sua composição química.

Outro fator importante é a capacidade de formar a sériecontínua de soluções sólidas entre um metal e outro.

Assim, devemos saber como as diferentes ligas metálicasse comportam diante dos diversos processos desoldagem.

Soldabilidade – alta ou baixa?

Se o material a ser soldado exigir muitos cuidados, taiscomo:

Controle de temperatura de aquecimento e de interpasse,ou tratamento térmico após a soldagem, por exemplo,dizemos que o material tem baixa soldabilidade.

Por outro lado, se o material exigir poucos cuidados,dizemos que o material tem boa soldabilidade.

Soldabilidade

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Terminologia da Soldagem

Soldagem é uma operação que visa obter a união depeças, e solda é o resultado desta operação;

O material da peça, ou peças, que está sendo soldada é ometal de base;

Frequentemente, na soldagem por fusão, um materialadicional é fornecido para a formação da solda, este é ometal de adição;

Durante a soldagem, o metal de adição é fundido pelafonte de calor e misturado com uma quantidade demetal de base também fundido para formar a poça defusão;

Metal de base, de adição e poça de fusão

Denomina-se junta a região onde as peças serão unidaspor soldagem;

Aberturas ou sulcos na superfície da peça ou peças aserem unidas e que determinam o espaço para conter asolda recebem o nome de chanfro;

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Principais elementos de um chanfroFace da raiz ou nariz (s): Parte não chanfrada de um componente dajunta;

Abertura da raiz, folga ou fresta (f): Menor distância entre as peças asoldar;

Ângulo de abertura da junta ou ângulo de bisel (β): Ângulo da partechanfrada de um dos elementos da junta;

Ângulo de chanfro (α): Soma dos ângulos de bisel dos componentes dajunta.

Simbologia de Soldagem

Definições

A = ABERTURA DA RAIZ

Distância entre as peças a unir na

raiz da junta. (Ver Fig. 1)

Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3

Processos de Fabricação/Soldagem

B = CHAPA AUXILIAR DE ESPERA

Chapa auxiliar de espera ou cobre junta.

Material usado como apoio, atrás da junta, durante a

soldagem, e que tem a finalidade principal de evitar o

vazamento descontrolado da solda através da fresta.

A chapa auxiliar de espera poderá ser retirada ou não, após a

soldagem. (Ver Fig. 1).

C = CORDÃO DE SOLDA

Metal de solda depositado em uma junta, formando um

elemento contínuo. (Ver Fig. 1 e 2)

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Processos de Fabricação/SoldagemD = GARGANTA DE UM FILETE (ALTURA DE UM

FILETE)

Altura relativa à hipotenusa, do maior triângulo retângulo

que puder ser inscrito na seção transversal do filete.

(Ver Fig. 2).

E = JUNTA DE TOPO

Junta entre duas peças, topo a topo, dispostas

aproximadamente no mesmo plano. (Ver Fig. 3).

F = LADOS DE UM FILETE (PERNAS DE UM FILETE)

São os catetos do maior triângulo que puder ser inscrito na

seção transversal do filete. (Ver Fig. 2).

G = SOLDA DE FILETE (SOLDA DE ÂNGULO)

Solda de seção transversal aproximadamente triangular

unindo duas peças ortogonais. (Ver Fig. 2)

H = ÂNGULO INCLUSO OU ÂNGULO DO ENTALHE

Ângulo formado pela junção das duas peças.

(Ver Fig. 1).

I = NARIZ

Dimensão formada do bordo da chapa até o início do

chanfro. (Ver Fig. 1).

Representação dos Processos de Acabamento através de

Letras

O acabamento na face da solda deve ser indicado por meio

do símbolo de contorno desejado, e pela letra que defina o

tipo de acabamento que se queira executar.

As letras são as seguintes:

C - Limpeza normal (Escova de aço, etc.)

G - Esmerilhamento

H - Martelamento

M - Usinagem

R - Aplainamento

Solda de topo nivelada

c/ esmerilhamento.

Solda de filete com

acabamento por

Usinagem.

M

G

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Quando não houver sinal de acabamento, admite-se que a

solda não sofra outro acabamento além da limpeza normal.

Todas as soldas com exceção das de bujão ou por ponto são

supostas contínuas, a não ser quando indicados em contrário.

A Seta e seus respectivos símbolos devem ser aplicados tantas

vezes quantas forem as mudanças bruscas de direção exceto

quando o cordão for o mesmo para todo o contorno sendo

neste caso empregado o símbolo correspondente.

As dimensões e os comprimentos dos cordões, assim como os

espaçamentos entre eles devem ser indicados em milímetros e

ao lado do respectivo símbolo.

A linha de referência deve ser sempre horizontal em relação

ao desenho.

Símbolos de Soldagem

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Zonas de uma junta soldada

Cobre-junta ou mata-junta: Peça colocada na parte inferior da solda(raiz) que tem por finalidade conter o metal fundido durante a execuçãoda soldagem;

Zona fundida (ZF): Constituída pelo metal de solda, que é a soma daparte fundida do metal de base e do metal de adição;

Zona termicamente afetada (ZTA): Região do metal de base que temsua estrutura e/ou suas propriedades alteradas pelo calor de soldagem

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Passe de solda: Formado por um deslocamento da poçade fusão na região da junta;

Posições de soldagem

Classificação dos processos de

soldagemSoldagem por fusão:

Processo no qual as partes são fundidas por meio de energia elétrica ou

química, sem aplicação de pressão.

Soldagem por pressão:

Processo no qual as partes são coalecidas e pressionadas uma contra a

outra.

Brasagem:

Processo no qual as partes são unidas por meio de uma liga

metálica de baixo ponto de fusão. Neste método, não há fusão do

metal de base.

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Processos de soldagem

Soldagem por fusão

Soldagem a arco

elétrico

Classificação dos processos de

corte

Corte a gás:

Corte oxiacetilênico.

Corte a arco elétrico.

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Soldagem com eletrodo revestido (SMAW) é a união de metais peloaquecimento oriundo de um arco elétrico entre um eletrodo revestido e ometal de base, na junta a ser soldada;

O metal fundido do eletrodo é transferido através do arco até a poça defusão do metal de base, formando assim o metal de solda depositado;

Uma escória, que é formada do revestimento do eletrodo e das impurezasdo metal de base, flutua para a superfície e cobre o depósito, protegendoesse depósito da contaminação atmosférica e também controlando a taxade resfriamento. O metal de adição vem da alma metálica do eletrodo(arame) e do revestimento;

A soldagem com eletrodo revestido é o processo de soldagem maisutilizado devido à simplicidade do equipamento, à resistência e qualidadedas soldas e baixo custo;

Grande flexibilidade e solda a maioria dos metais numa faixa grandedeespessuras.

Soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido

(SMAW)

Soldagem com eletrodo revestido (SMAW)

Equipamento de Soldagem

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Fonte de energia

Corrente alternada;

Corrente contínua – polaridade direta (CC-);

Corrente contínua – polaridade inversa (CC+).

Cabos de Soldagem

Conectar o alicate de eletrodo e o grampo à fonte de energia.

Alicate de eletrodo

Alicate que permite ao soldador controlar e segurar o eletrodo.

Grampo

Dispositivo para conectar o cabo terra à peça a ser soldada.

Tipos e funções de consumíveis - Eletrodos

Didaticamente podemos classificá-las em funçõeselétricas, físicas e metalúrgicas:

Funções elétricas de isolamento e ionização

Isolamento: o revestimento é um mau condutor deeletricidade, assim isola a alma do eletrodo evitandoabertura de arco laterais. Orienta a abertura de arco paralocais de interesse.

Ionização: o revestimento contém silicatos de Na e K queionizam a atmosfera do arco. A atmosfera ionizada facilitaa passagem da corrente elétrica, dando origem a um arcoestável.

Funções físicas e mecânicas

Fornece gases para formação da atmosfera protetora dasgotículas do metal contra a ação do hidrogênio e oxigênioda atmosfera;

O revestimento funde e depois solidifica sobre o cordão desolda, formando uma escória de material não metálico queprotege o cordão de solda da oxidação pela atmosferanormal, enquanto a solda está resfriando;

Proporciona o controle da taxa de resfriamento e contribuino acabamento do cordão.

Funções metalúrgicas

Pode contribuir com elementos de liga, de maneira aalterar as propriedades da solda.

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Tipos de revestimento

Celulósico

O revestimento celulósico apresenta as seguintes características:

elevada produção de gases resultantes da combustão dos materiaisorgânicos (principalmente a celulose);

principais gases gerados: CO2, CO, H2, H2O (vapor);

não devem ser ressecados;

a atmosfera redutora formada protege o metal fundido;

o alto nível de hidrogênio no metal de solda depositado impede o usoem estruturas muito restritas ou em materiais sujeitos a trincas porhidrogênio;

alta penetração;

pouca escória, facilmente destacável;

muito utilizado em tubulações na progressão descendente;

operando em CC+, obtém-se transferência por spray.

Rutílico

O revestimento rutílico apresenta as seguintescaracterísticas:

consumível de uso geral;

revestimento apresenta até 50% de rutilo (TiO2);

média penetração;

escória de rápida solidificação, facilmente destacável;

o metal de solda pode apresentar um nível de hidrogênioalto (até 30 ml/100g);

requer ressecagem a uma temperatura relativamentebaixa, para que o metal de solda não apresenteporosidades grosseiras.

BásicoO revestimento básico apresenta as seguintes características:

geralmente apresenta as melhores propriedades mecânico-metalúrgicas entre todos os eletrodos, destacando-se a tenacidade;

elevados teores de carbonato de cálcio e fluorita, gerando um metalde solda altamente desoxidado e com muito baixo nível de inclusõescomplexas de sulfetos e fosfetos;

não opera bem em CA, quando o teor de fluorita é muito elevado;

escória fluida e facilmente destacável;

cordão de média penetração e perfil plano ou convexo;

requer ressecagem a temperaturas relativamente altas;

após algumas horas de contato com a atmosfera, requer ressecagempor ser altamente higroscópico;

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Altíssimo rendimentoO revestimento de altíssimo rendimento apresenta as seguintescaracterísticas:

adição de pó de ferro (rutílico/básico);

aumenta a taxa de deposição;

pode ou não ser ligado;

aumenta a fluidez da escória, devido à formação de óxidode ferro;

melhora a estabilidade do arco e a penetração é reduzida,principalmente com alta intensidade de corrente, o quepode minimizar a ocorrência de mordeduras;

possibilidade de soldar por gravidade (arraste);

reduz a tenacidade do metal de solda.

Classificação AWS dos eletrodos para soldagem de aços carbono e aços de baixa liga

Características do processo

Taxa de deposição: 1 a 5 Kg/h;

Espessuras soldadas: > 2mm;

Posições: Todas (Depende do revestimento)

Tipos de Juntas: Todas;

Diluição: de 10 a 30%

Faixa de corrente: 75 a 300 A.

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Aplicações típicas na indústria dopetróleo

Soldagem da maioria dos metais eligas empregadas em caldeiraria,tubulação, estruturas erevestimentos.

Vantagens

Baixo custo;

Versatilidade;

Operação em locais de difícil acesso.

Limitações

Lento devido à baixa taxa de deposição enecessidade de remoção de escória;

Requer habilidade manual do soldador.

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Segurança

Emissão de radiações visíveis e ultravioletas;

Risco de choques elétricos;

Queimaduras;

Projeções;

Gases (atmosfera protetora).