Processo de Soldagem e Corte 1

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CPM - Programa de Certificao de Pessoal de Manuteno

Mecnica Noes Bsicas de Processos de Soldagem e Corte

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Noes bsicas de Processos de Soldagem e Corte - Mecnica

SENAI - ES, 1997

Trabalho realizado em parceria SENAI / CST (Companhia Siderrgica de Tubaro) Coordenao Geral Superviso Elaborao Aprovao Lus Cludio Magnago Andrade (SENAI) Marcos Drews Morgado Horta (CST) Alberto Farias Gavini Filho (SENAI) Rosalvo Marcos Trazzi (CST) Evandro Armini de Pauli (SENAI) Fernando Saulo Uliana (SENAI) Jos Geraldo de Carvalho (CST) Jos Ramon Martinez Pontes (CST) Tarcilio Deorce da Rocha (CST) Wenceslau de Oliveira (CST) Ricardo Jos da Silva (SENAI)

Editorao

SENAI - Servio Nacional de Aprendizagem Industrial DAE - Diviso de Assistncia s Empresas Departamento Regional do Esprito Santo Av. Nossa Senhora da Penha, 2053 - Vitria - ES. CEP 29045-401 - Caixa Postal 683 Telefone: (027) 325-0255 Telefax: (027) 227-9017

CST - Companhia Siderrgica de Tubaro AHD - Diviso de Desenvolvimento de Recursos Humanos AV. Brigadeiro Eduardo Gomes, s/n, Jardim Limoeiro - Serra - ES. CEP 29160-972 Telefone: (027) 348-1322 Telefax: (027) 348-1077

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Sumrio

Eletrodos para soldagem a arco eltrico ................................................................ 04 Tipos de revestimento ....................................................................................... 05 Classificao .......................................................................................................... Introduo ......................................................................................................... Manuseio, armazenamento e secagem dos eletrodos ....................................... Equipamentos para armazenamento, secagem e manuteno da secagem ..... Exerccios .......................................................................................................... Soldagem de manuteno I ................................................................................... Diferena entre soldagem de manuteno e soldagem de produo ................ Tipos e causas provveis das falhas ................................................................. Exerccios .......................................................................................................... Soldagem de manuteno II .................................................................................. Elemento mecnico de ferro fundido com trinca ................................................ Soldagem a frio de uma alavanca de ferro fundido quebrada sem restrio de contrao ...................................................................................................... Reconstruo de ponta de dentes de escavadeira ............................................ Exerccios .......................................................................................................... 10 10 20 20 23 24 25 28 31 32 32 35 36 38


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Eletrodos para soldagem a arco eltrico

Os eletrodos para soldagem eltrica ao arco podem ser nus ou revestidos. 0 eletrodo nu simplesmente uma vareta metlica de composio definida, que j foi muito utilizada no passado, tendo cedido lugar aos modernos eletrodos revestidos . Tais eletrodos so constitudos por alma metlica, revestidos por um composto de materiais orgnicos e minerais, de dosagem bem definida . 0 material da alma depende do material a ser soldado (fig. 1).

Fig. 1

Os compostos do revestimento vem sob a forma de p, unidos por aglomerante, normalmente silicato de potssio ou de sdio.


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Tipos de revestimentos Os revestimentos ,mais comuns so os rutIicos, bsicos, cidos, oxidantes e celulsicos. Rutlico Contm geralmente rutilo com pequenas porcentagens de celulose e ferros-liga . usado com vantagem em soldagens de chapas finas que requerem um bom acabamento. utilizado tambm em estruturas metlicas; sua escria solidificada e autodestacvel quando utilizada adequadamente (fig. 2).

Fig. 2

Bsico Contm em seu revestimento fluorita carbonato de clcio e ferroliga. um eletrodo muito empregado nas soldagens pela seguintes razes: possui boas propriedades mecnicas; dificilmente apresenta trincas a quente ou a frio; seu manuseio relativamente fcil; apresenta facilidade de remoo da escria, se bem utilizado; usado para soldar aos comuns de baixa liga e ferro fundido.

Devido composio do revestimento, esse tipo de eletrodo absorve facilmente a umidade do ar. importante guard-lo em estufa apropriada, aps a abertura da lata.


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Celulsico Contm no seu revestimento materiais orgnicos combustveis (celulose, p de madeira, etc.). muito usado em soldagens nas quais a penetrao muito importante e as incluses de escria so indesejveis (fig. 3).

Fig. 3

cido Seu revestimento composto de xido de ferro, xido de mangans e outros desoxidantes. utilizado com maior adequao em soldagem na posio plana. Oxidante Contm no seu revestimento xido de ferro, podendo ter ou no xido de mangans. Sua penetrao pequena e suas propriedades mecnicas so muito ruins. utilizado onde o aspecto do cordo mais importante que a resistncia. Em funo da oxidao de partculas metlicas, obtm-se um maior rendimento de trabalho e propriedades definidas (ferros-liga) (fig. 4).

Fig. 4

Funes do revestimento Dentre as muitas funes do revestimento, encontra-se a seguir, uma srie das mais importantes: protege a solda contra o oxignio e o nitrognio do ar; reduz a velocidade de solidificao; protege contra a ao da atmosfera e permite desgaseificao do metal de solda atravs da escria; a


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facilita a abertura do arco alm de estabiliz-lo; introduz elementos de liga no depsito e desoxida o metal de solda; facilita a soldagem em diversas posies de trabalho; serve de guia das gotas em fuso na direo do banho; serve como isolante na soldagem de chanfros estreitos, de difcil acesso.

O revestimento permite tambm a utilizao de tenses em vazio mais baixas em corrente alternada (40 a 80V) e, consequentemente, reduo do consumo primrio, aumentando a segurana pessoal. O mesmo vlido tambm para corrente contnua. A tabela 1 apresenta mais detalhes sobre os tipos de eletrodos.


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Classificao dos eletrodos

Introduo Existem vrias entidades que classificam os eletrodos para soldagem a arco. No Brasil, as classificaes mais adotadas so as da ABNT e da AWS. ABNT = Associao Brasileira de Normas Tcnicas. AWS = American Welding Sociaty (Associao Americana de Soldagem).

Nesta unidade, faz-se referncia tambm classificao segundo a norma DIN, bem como s especificaes sobre as normas ASTM e JIS. Convm salientar que existem especificaes prprias dos vrios fabricantes de eletrodos, porm sempre tomando-se como referncia as especificaes equivalentes das normas.


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Classificao ABNT Os eletrodos so identificados por quatro algarismos, seguidos de uma letra. Os quatro algarismos bsicos, identificadores do eletrodo, tm o seguinte significado: Limite de resistncia trao da solda em quilograma fora por milmetro quadrado 2 (kgf/mm ) O terceiro algarismo varia de 1 a 4 e indica a posio em que o eletrodo pode soldar, sendo que: 1 - todas as posies; 2 - todas as posies, com exceo da vertical descendente; 3 - posio plana e horizontal; 4 - posio plana. O quarto algarismo varia de 0 a 5 e indica, ao mesmo tempo, a natureza da corrente e o grau de penetrao da solda, sendo que: 0 - corrente contnua e grande penetrao; 1 - corrente contnua ou alternada e grande penetrao; 2 - corrente contnua e mdia penetrao; 3 - corrente contnua ou alternada e mdia penetrao; 4 - corrente contnua e pequena penetrao; 5 - corrente contnua ou alternada e pequena penetrao; 4 8 1 2 - B As letras A, B, C, O, R, T e V so utilizadas para indicar o tipo de revestimento, sendo que: A - cido B - Bsico C - Celulsico O - Oxidante R - Rutlico T - Titnio V - Qualquer outro no mencionado anteriormente Observao: Quando direita dessas letras aparecer a letra F, porque existe adio de p de ferro no revestimento. Exemplos: 1. Eletrodo 4410 - C___________________________________________________________________________________________________ SENAI Departamento Regional do Esprito Santo 13

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4 4 1 0 - C revestimento celulsico CC - grande penetrao soldagem em todas as posies 44 kgf/mm 2. Eletrodo 4835 - BF 4 8 3 5 - BF revestimento com adio de p de ferro revestimento do tipo bsico CA ou CC - pequena penetrao soldagem nas posies plana e horizontal 48 kgf/mm Classificao AWS Na classificao AWS, os eletrodos para ao doce ou de baixa liga so identificados atravs de uma letra e quatro ou cinco algarismos. Para os de alta liga, complementa-se com letras e nmeros ao final do smbolo. Encontram-se, no exemplo a seguir, o significado da letra e dos algarismos: Processo Resistncia mecnica do material multiplicada por mil 3 2 (10 lb/pol ou psi) Posio de soldagem (tabela 2) Tipo de revestimento (tabela 3) E 3 7 1 2 - C1 Elementos de liga (tabela 4)2 2


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Normas AWS Tabela 2 - Posies de soldagem Nmero 1 2 3 4 Todas Plana e horizontal Plana Vertical, plana, horizontal e sobrecabea Posies

Tabela 3 - Revestimento do eletrodo e condies de soldagem Identificao Posio 1 Posio 2 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Revestimento celulsico, sdio cido, ferro xido celulsico, potssio rutlico, sdio rutlico, potssio rutlico, p de ferro bsico, sdio bsico, potssio cido, p de ferro bsico, p de ferro Corrente CC CC CA CC CA CC CA CC CA CC CA CC CA CC CA CC CA CC CA + + + + + + Polaridade + -

Tabela 4 - Elementos de liga em eletrodos Letra final - A1 - B1, - B2, - B3, - B4, - B5 - C1, - C2 - C3 - D1, -D2 -G molibdnio cromo, molibdnio nquel nquel, cromo, molibdnio molibdnio, pouco mangans nquel, cromo, molibdnio, vandio ou mangans Elementos


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Exemplo de aplicao da norma AWS Vareta para soldagem a arco eltrico manual Limite de resistncia trao mnima, multiplicada por mil e 2 ou expressa em lb/pol 2 psi = 60.000 lb/pol Posies em que o eletrodo pode soldar, sendo: 1 - todas as posies. Corrente continua Polaridade inversa (+) Revestimento celulsico

E - 6 0 1 0 A seguir, encontra-se a tabela-resumo (tabela 5) com exemplos que esclarecem o significado dos dois ltimos algarismos, segundo as normas AWS. Tabela 5Dois ltimos algarismos 10 11 12 13 14 15 16 18 20 24 27 28 CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC Tipo de corrente CC ou ou ou ou CC ou ou ou ou ou ou CA CA CA CA CA CA CA CA CA CA Polaridade Inversa ( + ) Inversa ( + ) Direta ( - ) Inversa / Direta ( + - ) Inversa / Direta ( + - ) Inversa ( + ) Inversa ( + ) Inversa ( + ) Direta ( - ) Inversa / Direta ( + - ) Direta ( - ) Inversa ( + ) Revestimento Celulsico Celulsico Rutlico Rutlico Rutlico Bsico Bsico Bsico cido Rutlico cido Bsico

Observao: No caso de o nmero ser composto de cinco algarismos, os trs primeiros indicam o limite de resistncia trao.


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Exemplos de classificao segundo a AWS 1. Eletrodo E-7018 Resistncia trao = 70.000 lb/pol2

Posio de soldagem = todas as posies Tipo de corrente = CA ou CC - Polaridade CC = Inversa (+) Revestimento bsico 2. Eletrodo E-6020 Resistncia trao = 60.000 lb/pol Tipo de corrente = CC ou CA Polaridade CC = direta (-) Revestimento cido Classificao DIN Eletrodos revestidos para soldagem de ao de baixo teor de carbono e de baixa liga Processo Resistncia mecnica do material 2 (Kp/mm ) Resistncia ao impacto do material mnimo (28J) Resistncia ao impacto do material mnimo (47J) Tipo de revestimento (tabela 6) Tipo E 4 3 3 2 R R 7 DIN1913 Nmero da DIN2

Posio de soldagem = plana e horizontal (filetes)


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Tabela 6 - Normas DINIdentificao A1 A2 R2 R3 R(C)3 C4 A5 RR6 RR(C)6 AR7 RR(B)7 RR8 RR(B)8 B9 B(R)9 B10 B(R)10 RR11 AR11 B12 B(R)12 Tipo de revestimento cido cido rutlico rutlico rutlico celulsico celulsico cido rutlico rutlico celulsico cido rutlico rutlico bsico rutlico rutlico bsico bsico bsico com parte no alcalina bsico bsico com parte no alcalina rutlico cido rutlico bsico bsico com parte no alcalina Espessura de revestimento fino fino fino mdio mdio mdio grosso grosso grosso grosso grosso grosso grosso grosso grosso grosso grosso grosso grosso grosso grosso Posio de soldagem todas todas todas todas, menos a descendente todas todas todas, menos a descendente todas, menos a descendente todas todas, menos a descendente todas, menos a descendente todas, menos a descendente todas, menos a descendente todas todas todas, menos a descendente todas, menos a descendente plana plana plana plana


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Tabela 7 - Especificaes de eletrodos revestidos de ao doce, segundo a norma JIS (AWS)Propriedades Mecnicas do Metal Depositado Valor de Energia Limite de Limite de Elonga- Absorvid a Ruptura Escoament o no (kgf/mm2) o (%) Ensaio (kgf/mm2) Charpy-V a 0C ( kg . m )

Classificao JIS (AWS)

Tipo de Revestimento

Posio de Soldagem

Tipo de Corrente

D4301 (-) D4303 (-) D4311 (E6011) Celulsicopotssio D4313 (E6013) Rutlico-potssio D4316 (E7016) Bsico-potssio Rutlico, com p de (E7024) ferro D4326 (-) D4327 Bsico-potssio, com p de ferro D4324 P, V, H, SC CA ou CC (+) 43 43 43 43 43 35 35 35 35 35 25 17 25 25 22 4,7 2,8 2,8 4,8 P, V, H, SC CA ou CC (-) 43 35 17 P, V, H, SC CA ou CC (+) 43 35 22 2,8 Cal-titnio P, V, H, SC CA ou CC () 43 35 22 2,8 Ilmentico P, V, H, SC CA ou CC () 43 35 22 4,8

F, FH

CA ou CC ()

F, FH

CA ou CC (+) CA ou CC () P/F; CA ou CC (-) P/FH CA ou CC ()

cido, com p de (E6027) ferro D4340 (-) Especial

F, FH P, V, H, SC F, FH


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Manuseio, armazenamento e secagem dos eletrodos No que tange ao manuseio e armazenamento dos eletrodos, sua secagem e respectiva manuteno, devem ser observados os seguintes aspectos: As embalagens devem ser consideradas como no estanques, para efeito de aplicao dos requisitos de secagem. Os eletrodos e varetas devem ser armazenados em estufas. No devem ser utilizados materiais recm-chegados, para evitarse a armazenagem prolongada dos lotes anteriores. Os eletrodos devem ficar em prateleiras. Na estufa de secagem, em camadas no superiores a 50mm, e na manuteno, em camadas no superiores a 150mm. Devem ser seguidas as instrues do fabricante sobre temperaturas e tempos de secagem. Por exemplo para os eletrodos de baixo hidrognio, segundo a AWS, recomendada uma secagem a 350, 30C por uma hora, devendo ser mantidos em estufa de secagem em temperatura no inferior a 150C. Devem ser elaborados formulrios para controle de secagem dos eletrodos.

Equipamentos para armazenamento, manuteno da secagem Estufa para armazenamento

secagem

e

Pode ser um compartimento fechado de um almoxarifado, que deve conter aquecedores eltricos e ventiladores para circulao do ar quente entre as embalagens. A estufa deve manter uma temperatura de pelo menos 5C acima da temperatura ambiente, porm nunca inferior a 20C, e deve tambm estar dotada de estrados ou prateleiras para estocar as embalagens. Estufa para secagem utilizada mais para a secagem de eletrodos revestidos de baixo hidrognio. Deve dispor de aquecimento controlado, por meio de resistncia eltrica, e de renovao do ar, por meio de converso controlada. Deve possuir pelo menos dois instrumentos controladores (termmetro e termostato), assim como prateleiras furadas ou em forma de grade.___________________________________________________________________________________________________ CST Companhia Siderrgica de Tubaro 22

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Para eletrodos revestidos de baixo hidrognio, a estufa de secagem deve manter a temperatura at 400C (fig. 5).

Fig. 5

Estufa para manuteno da secagem A estufa para manuteno da secagem normalmente de menor porte que a anterior; deve atender aos mesmos requisitos de funcionamento que a estufa para secagem, exceto quanto temperatura, que deve atingir at 200C. As estufas de construo cilndrica com circulao de ar permitem uniformizar a distribuio de calor, evitando-se que a umidade se concentre em cantos mal ventilados, como nas estufas de formato retangular ou quadrado (fig. 6).

Fig. 6


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Estufa porttil para manuteno de secagem Como as demais, deve dispor de aquecimento eltrico por meio de resistncias e ter condies de acompanhar cada soldador individualmente (fig. 7).

Fig. 7

Para eletrodos revestidos de baixo hidrognio, a estufa porttil deve manter a temperatura entre 60 e 100C . O estado de conservao das estufas portteis deve ser periodicamente verificado, assim como o estado da conexo eltrica das estufas com a rede de energia.


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Exerccios 1) Qual a funo do revestimento dos eletrodos?

2) Cite trs tipos de eletrodos em funo do revestimento.

3) Explique as caractersticas de normalizado segundo a ABNT.

um

eletrodo

4835-BF,

4) O eletrodo E-6020 normalizado segundo a AWS. Qual o tipo de seu revestimento?

5) Quais os tipos de estufas utilizadas para secagem de eletrodos?


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Soldagem de manuteno I

Suponhamos que o eixo excntrico de uma prensa se quebre. O que fazer para resolver o problema sem precisar produzir ou importar outro, considerando que dias parados so contabilizados como prejuzo? Situaes como essa so comuns nas empresas e a melhor soluo a soldagem de manuteno. A soldagem de manuteno o tema desta e da prxima aula. Importncia A soldagem de manuteno um meio ainda muito utilizado para prolongar a vida til das peas de mquinas e equipamentos. Ela promove economia para as indstrias, pois reduz as paradas de mquinas e diminui a necessidade de se manter grandes estoques de reposio. No caso do Brasil, por ser um pas em desenvolvimento industrial, comum a presena de empresas que possuem - em suas reas produtivas - equipamentos e mquinas de diversas origens e fabricantes, com anos de fabricao diferentes. A situao se agrava quando alguns equipamentos e mquinas so retirados de linha ou deixam de ser fabricados. Diante dessa realidade, praticamente impossvel manter em estoque peas de reposio para todos os equipamentos e mquinas. Alm disso, no caso de grandes componentes, as empresas normalmente no fazem estoques de sobressalentes, e quando um grande componente se danifica, os problemas se agravam. Fabricar um grande componente ou import-lo demanda tempo, e equipamento ou mquina parada por um longo tempo significa prejuzo. Situaes problemticas como essas so resolvidas pela soldagem de manuteno, que tem como objetivo principal agir com rapidez e eficincia para que equipamentos e mquinas danificadas voltem a funcionar para garantir a produo.


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Diferena entre soldagem de manuteno e soldagem de produo A soldagem de produo realizada dentro de condies favorveis, isto , as especificaes so determinadas, os equipamentos apropriados encontram-se disponveis, a composio qumica do metal de base conhecida, bem como os parmetros em que se deve trabalhar. na soldagem de produo que so preparados corpos-de-prova soldados com parmetros adequados. A seguir esses corpos-deprova so submetidos a testes destrutivos para confirmar as caractersticas mecnicas das juntas soldadas. Ao contrrio da soldagem de produo, na soldagem de manuteno existem restries e limitaes que so agravadas pela rapidez com que deve ser efetuada a recuperao do componente. Etapas As etapas percorridas na soldagem de manuteno so: Anlise da falha a) Analisar o local da falha. b) Determinar a causa da falha:

fratura; desgaste; corroso.

c) Determinao do funcionamento: solicitaes (rpm); meios envolvidos; temperatura de trabalho.

d) Reconhecimento dos materiais envolvidos: anlise qumica; dureza.

e) Determinao do estado do material: encruado; recozido; temperado e revenido; cementado.


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Planejamento da execuo Aps a escolha do mtodo/processo de soldagem e do metal de adio, necessrio verificar se esto envolvidos na recuperao os seguintes fatores:

pr-usinagem; deformao; sequncia de soldagem; pr e ps-aquecimento; tratamento trmico ps-soldagem; desempeno; ps-usinagem.

Com esses cuidados, o que se deseja eliminar as causas e no s os efeitos. Procedimentos De um modo geral os procedimentos para a execuo de uma soldagem de manuteno devem conter, no mnimo, os seguintes passos: a) Fratura/Trinca

Localizar a fratura/trinca definindo seu incio e fim. Para isso deve-se utilizar o ensaio com lquido penetrante. Identificar o material preferencialmente por meio de uma anlise qumica e determinar sua dureza. Preparar adequadamente a regio a ser soldada de modo que se permita o acesso do eletrodo, tocha ou maarico, dependendo do processo de soldagem selecionado. Limpar a regio a ser soldada para retirar o leo, graxa ou impurezas que possam prejudicar a soldagem da pea / componente a ser recuperado. Executar ensaio com lquido penetrante para assegurar que toda a fratura/trinca tenha sido eliminada. Especificar o processo de soldagem e o metal de adio, de modo que a pea/componente recuperado mantenha suas caractersticas mecnicas, para que seja capaz de suportar as mximas solicitaes durante o desempenho do trabalho, considerando ainda os meios envolvidos e a temperatura de trabalho.


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Especificar os parmetros de soldagem, incluindo, quando necessrio, a temperatura de pr e ps-aquecimento e o tratamento trmico ps-soldagem. Especificar uma adequada sequncia de soldagem para se obter o mnimo de tenses internas e deformaes da pea/componente que est sendo recuperada. Especificar o tipo de ensaio a ser realizado para verificar a qualidade da solda realizada. Prever, quando necessrio, um sobremetal durante a soldagem para que seja possvel obter o acabamento final da pea/componente por meio de esmerilhamento ou usinagem, quando for o caso.

b) Desgaste/Corroso

Localizar a regio desgastada ou corroda, definindo os limites da regio a ser recuperada. Identificar adequadamente a superfcie a ser revestida atravs da superfcie desgastada ou corroda por meio de esmerilhamento ou usinagem. Limpar a regio a ser soldada para retirar o leo, graxa ou impurezas que possam, de algum modo, prejudicar a soldagem da pea / componente a ser recuperada. Executar ensaio com lquido penetrante para verificar se na regio desgastada no existem descontinuidades que possam comprometer a soldagem. Especificar o processo de soldagem e o metal de adio para que a pea/componente, aps recuperao, seja capaz de suportar as solicitaes mximas exigidas durante o trabalho. No caso de corroso, o metal de adio dever ser adequado para resistir ao meio agressivo. Especificar os parmetros de soldagem, incluindo, quando necessrio, a temperatura de pr e ps-aquecimento e o tratamento de alvio de tenses ps-soldagem. Especificar uma adequada sequncia de soldagem de modo que haja um mnimo de tenses internas e deformaes da pea/componente que est sendo recuperada. Especificar o tipo de ensaio a ser realizado para verificar a qualidade da solda aplicada. Prever, quando necessrio, um sobremetal durante a soldagem para que seja possvel obter o acabamento final da pea/componente recuperada por meio de esmerilhamento ou usinagem, quando for o caso.


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Tipos e causas provveis das falhas Falhas por fratura -- As falhas por fratura normalmente resultam de uma trinca que se propaga. A trinca surge por dois motivos: altas solicitaes e fadiga do material. Quando a pea/componente sofre solicitaes acima das suportveis, a trinca aparece em determinadas regies. A fadiga aparece por causa das tenses cclicas que terminam por exceder as toleradas pelo material que constitui a pea/componente. Nesse caso, as trincas se iniciam -- mesmo com tenses abaixo das tenses limites -- e se propagam. Com a propagao da trinca, as sees restantes e ainda resistentes rompem-se pelo simples fato das tenses existentes serem maiores que as suportadas pelo material. Falhas por desgaste -- H uma grande variedade de fatores que podem provocar o desgaste de peas/componentes de uma mquina ou equipamento. Nesse caso, para recuperao adequada com a finalidade de assegurar eficincia e segurana, os metais de solda, a serem depositados, devem ser selecionados cuidadosamente. Para melhor compreenso dos tipos de desgastes, podemos dividi-los em classes distintas com caractersticas bem definidas. Vejamos: a) Desgastes mecnicos

Abraso

A abraso um desgaste que ocorre entre superfcies que deslizam ou giram em contato entre si em movimento relativo. A abraso provoca o desprendimento de partculas das superfcies e elas adquirem irregularidades microscpicas, mesmo que aparentemente polidas. Por exemplo: sempre h abraso quando um eixo gira em contato com um mancal. As irregularidades microscpicas das superfcies comportam-se como picos e vales que tendem a se encaixar. Quando as superfcies so solicitadas a entrar em movimento relativo entre si, a fora de atrito gera calor e este gera microfuses entre os picos que esto em contato. As reas microfundidas movimentam-se e as superfcies se desgastam. A recuperao de superfcies desgastadas por abraso feita depositando-se, por solda, um material mais duro e mais resistente ao desgaste. Aconselha-se no aplicar mais de duas ou trs camadas de solda, para evitar a fissurao e desagregao do prprio metal de solda que apresenta baixa ductilidade. Se a soldagem exigir camadas mais espessas, o revestimento dever ser feito com um metal tenaz e pouco duro que se comportar como amortecedor.___________________________________________________________________________________________________ CST Companhia Siderrgica de Tubaro 30

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Impacto

Materiais sujeitos a impacto sofrem deformaes localizadas e mesmo fraturas. Por impacto e em condies de alta presso, partculas metlicas dos materiais so arrancadas e, como conseqncia, o desgaste aparece. Se um dado componente ou pea -- a ser recuperado por solda -- trabalha somente sob condies de impacto simples, o material a ser depositado deve ser tenaz para poder absorver a deformao sem se romper. Normalmente, reas de peas ou componentes que recebem impactos tambm sofrem abrases. o que ocorre, por exemplo, em moinhos e britadores que necessitam de superfcies duras e resistentes ao desgaste. b) Eroso a destruio de materiais por fatores mecnicos que podem atuar por meio de partculas slidas que acompanham o fluxo de gases, vapores ou lquidos, ou podem atuar por meio de partculas lquidas que acompanham o fluxo de gases ou de vapores. Geralmente, para suportar o desgaste por eroso, o material de solda deve ter dureza, microestrutura e condies de superfcie adequadas. c) Cavitao O fenmeno da cavitao causado por fluidos acelerados que se movimentam em contato com superfcies sujeitas a rotaes, tais como hlices, rotores, turbinas etc. Os fluidos acelerados formam depresses que, ao se desfazerem, provocam golpes, como se fossem arietes, nas superfcies das peas sujeitas ao movimento rotacional. Esses golpes produzem cavidades superficiais que vo desgastando as peas. A correo de superfcies cavitadas feita por meio de revestimentos com ligas contendo 13% de cromo (Cr).


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d) Corroso -- O desgaste de materiais metlicos tambm pode ser provocado pela corroso que favorecida por vrios fatores: umidade, acidez, alcalinidade, temperatura, afinidade qumica entre metais etc. Normalmente a maioria dos metais e ligas metlicas, em contato com o oxignio do ar, adquire uma camada protetora de xido que a protege. Se essa camada de xido perder a impermeabilidade, a oxidao prossegue caracterizando a corroso. A corroso sanada por meio de revestimentos com materiais de solda adequados, de forma tal que venham a resistir ao meio agressivo com os quais estaro em contato. Influncia dos elementos de liga Os eletrodos e varetas utilizados como material de adio nos processos de soldagem apresentam vrios elementos de liga que lhes conferem caractersticas particulares. Os principais elementos propriedades, so:ELEMENTOS DE LIGA

de

liga,

com

suas

principais

PROPRIEDADES

Carbono (C)

Aumenta a resistncia e o endurecimento; reduz o alongamento, a forjabilidade, a soldabilidade e a usinabilidade; forma carbonetos com cromo (Cr), molibdnio (Mo) e vandio (V). Aumenta a resistncia trao; aumenta a dureza (tmpera total); resiste ao revenimento, ao calor e corroso. Aumenta a resistncia trao, ao calor, escamao, oxidao e ao desgaste por abraso. um forte formador de carbonetos. Aos austenticos contendo mangans e 12% a 14% de cromo so altamente resistentes abraso. Aumenta a resistncia ao calor e forma, tambm, carbonetos. Aumenta o limite de escoamento; aumenta a tenacidade; resiste aos meios redutores. Aumenta a resistncia trao; aumenta a dureza; resiste ao calor; mantm cortante os gumes das ferramentas e peas e forma carbonetos. Aumenta a resistncia ao calor; mantm os gumes cortantes e tambm forma carbonetos.

Cobalto (Co)

Cromo (Cr)

Mangans (Mn) Molibdnio (Mo) Nquel (Ni) Tungstnio (W)

Vandio (V)


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Exerccios Responda. a) Qual o objetivo da solda de manuteno?

b) Em termos comparativos, qual a diferena entre solda de produo e solda de manuteno?

c) O que deve ser verificado, ao analisar uma falha, em um elemento mecnico que ser recuperado por solda?

d) Realizando a anlise, pode-se determinar trs tipos de causas de danos. Quais so?

e) Quais as causas mecnicas que podem dar incio propagao de uma trinca?


Esprito Santo

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Soldagem de manuteno II

A recuperao de falhas por soldagem inclui o conhecimento dos materiais a serem recuperados e o conhecimento dos materiais e equipamentos de soldagem, bem como o domnio das tcnicas de soldagem. O objetivo desta aula mostrar exemplos do dia-a-dia envolvendo a recuperao de peas por meio da soldagem de manuteno.

Elemento mecnico de ferro fundido com trinca Localizao da fratura/trinca A localizao da fratura/trinca deve ser feita de modo preciso para identificar claramente onde ela comea e onde termina. Essa identificao pode ser realizada pelo mtodo de ensaio por lquido penetrante. Primeiramente pulveriza-se um lquido de limpeza na pea. Depois, aplica-se o lquido penetrante na regio da trinca e aguarda-se alguns minutos para que o lquido penetre no material. A seguir, limpa-se a regio da trinca e pulveriza-se um lquido revelador que tornar a trinca e seus limites bem visveis. Furao das extremidades da trinca As tenses atuantes nas extremidades pontiagudas da trinca devem ser aliviadas. O alvio dessas tenses obtido por meio de dois furos feitos com uma broca de dimetro entre 7 mm e 10 mm. Esses furos impedem que a trinca se propague. Esquematicamente:


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Goivagem ou chanfragem do local da soldagem Inicialmente deve-se pensar na realizao da goivagem -- com eletrodo de corte -- com formato arredondado para favorecer a distribuio das tenses. Alm disso, a preparao com eletrodo de corte proporciona uma solda sem poros, isenta de escrias, areia, leo ou gordura. Essas impurezas sofrem combusto durante a goivagem e se gaseificam. No caso da preparao por esmerilhamento, devem ser tomadas precaues, principalmente se o disco contiver aglomerantes plsticos. De fato, resduos de material plstico aderem ao ferro fundido na rea de soldagem. A queima desses resduos, por meio do arco eltrico do aparelho de soldagem, provoca o surgimento de poros na solda. Portanto, se a preparao exigir esmerilhamento, deve-se escovar e limpar a superfcie esmerilhada com bastante cuidado. Quando a ligao da solda no ferro fundido apresentar dificuldades de estabilizao em coeso e aderncia, recomendase o uso da tcnica de revestimento do chanfro (amanteigamento), conforme mostra a figura a seguir:

Para o ferro fundido h duas possibilidades de revestimentos de chanfro (amanteigamento): a) Com eletrodos especiais base de ferro -- Nesse caso a camada de solda absorve o carbono do ferro fundido e endurece. Por essa razo, a prpria junta no deve ser soldada com eletrodos especiais base de ferro. Para completar a solda do reparo, utiliza-se um metal de adio base de nquel ou de nquel-ferro. b) Revestimento do chanfro com metal de adio base de bronzealumnio -- Esse metal de adio adere muito bem ao ferro fundido e apresenta uma tima afinidade com o metal de adio base de nquel, que utilizado posteriormente como complemento do reparo.


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Conforme esquematizao abaixo, soldamos alternadamente e por etapas com cordes retos e curtos com comprimento mximo de 30 mm. A mquina de soldagem deve operar com baixa amperagem. O eletrodo deve ser de pequeno dimetro e a velocidade de soldagem tem de ser alta para evitar o excesso de calor localizado.

A solda alternada com cordes curtos tem a finalidade de manter um baixo aporte de calor na pea e diminuir ao mximo as tenses de soldagem e consequentemente a deformao. Quando a finalidade da solda no ferro fundido manter apenas a estanqueidade, no h necessidade de abranger toda a seo, mas sim uma espessura de solda de no mnimo 70% da espessura que ser reparada. Esquematicamente:

Martelamento da solda As tenses de contrao do cordo de solda so aliviadas por meio de martelamento. Nesse caso, o cordo sofre um escoamento fazendo com que a pea no apresente deformaes indesejveis. As figuras exemplificam o que foi dito.


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Soldagem a frio de uma alavanca de ferro fundido quebrada sem restrio de contrao A figura a seguir mostra uma alavanca com uma trinca. A alavanca pode ser recuperada, por soldagem, por meio da seguinte seqncia de operaes:

Preparao do local da soldagem A casca de fundio, se existente, deve ser removida do local da trinca mecanicamente. Se a espessura da pea for menor que 10 mm, recomenda-se fazer um chanfro em "V" . Caso a espessura de parede seja maior que 10 mm, aconselha-se fazer um chanfro em "X" . No exemplo da trinca da alavanca em questo, usaremos um chanfro em "X" com angulo mximo de 60, conforme mostra o esquema:

Pr-aquecimento Um pr-aquecimento de aproximadamente 200C recomendado com a finalidade de diminuir as tenses residuais que surgiro, por ocasio da soldagem, na regio da trinca.


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Soldagem Recomenda-se soldar com baixa intensidade de calor, utilizando um eletrodo de nquel ou um eletrodo de nquel-ferro. O chanfro deve ser preenchido com cordes curtos e com repetidas viradas para a soldagem no lado oposto. Um martelamento ocasional no cordo de solda, ainda quente, tambm recomendvel para diminuir as tenses. Se surgirem dificuldades de ligao da solda no ferro fundido, deve ser realizado o revestimento dos chanfros (amanteigamento).

Reconstruo de ponta de dentes de escavadeira Os dentes de escavadeiras so componentes que trabalham em condies normalmente severas que envolvem impacto e abraso. O desgaste e a recuperao dos dentes podem ser visualizados abaixo.

Para reconstruir a ponta dos dentes de uma escavadeira, deve-se proceder do seguinte modo: a) Preparar as superfcies a serem soldadas eliminando todos os resduos que possam prejudicar a soldagem. b) Pontas sobressalentes devem ser soldadas nas pontas j desgastadas com eletrodos que garantam a mxima tenacidade. Um eletrodo recomendado o tipo AWS E307- 15. c) Manter a temperatura das pontas abaixo de 200C durante a soldagem, para evitar a perda de dureza. d) Aps a soldagem dos dentes, aplicar lquido penetrante para se certificar de que no apareceu nenhuma trinca superficial.


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e) Para dentes que trabalham primariamente em solos com granulao fina, o revestimento dos dentes deve ser efetuado com metal duro, isto , com eletrodo do tipo AWS E 10 - 60z. Esse eletrodo proporciona um metal de solda muito duro, rico em carbonetos de cromo, resistentes abraso. Trincas superficiais podero surgir, mas sem influncia na resistncia ao desgaste. Para dentes que trabalham com materiais rochosos, o eletrodo a ser utilizado o tipo AWS E 6 - 55 r, que proporciona um metal de solda, ligado ao cromo, bastante tenaz e resistente ao desgaste e com dureza compreendida entre 60 e 65 HRC. Observaes: Os eletrodos especificados como AWS E 307 -15, AWS E 10 60z e AWS E 6 - 55r representam eletrodos classificados pela norma da American Welding Society (Associao Americana de Soldagem). Os valores entre 60 e 65 HRC significam que a dureza do material varia de 60 a 65 na escala de dureza Rockwell C. Com a finalidade de manter os dentes afiados, recomenda-se revestir somente a face superior ou o fundo do dente e nunca ambos os lados. O modelo de revestimento escolhido de acordo com as figuras a seguir, dependendo das condies de trabalho.


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Exerccios Marque com um X a alternativa correta. 1) A seqncia do trabalho de localizao de uma trinca : a) ( b) ( c) ( d) ( e) ( ) limpeza, aplicao revelao; ) revelao, limpeza penetrante; ) aplicao limpeza; ) revelao, limpeza; do e lquido aplicao penetrante do e

lquido

do lquido penetrante,

revelao e

aplicao do lquido penetrante e e aplicao do lquido

) limpeza, revelao penetrante.

2) A finalidade da confeco de furos nas extremidades das trincas : a) ( b) ( c) ( d) ( e) ( ) evitar a sobrecarga; ) evitar o superaquecimento; ) elaborar uma boa soldagem; ) aliviar as tenses nas extremidades das trincas; ) melhorar o acabamento.

3) A finalidade do pr-aquecimento na soldagem de peas de ferro fundido : a) ( b) ( c) ( d) ( e) ( ) facilitar a soldagem; ) no criar porosidade; ) reduzir as tenses no local da solda; ) evitar nova quebra; ) evitar o pr-aquecimento.

4) A importncia do martelamento na soldagem de manuteno das peas de ferro fundido : a) ( b) ( c) ( d) ( e) ( ) melhorar o acabamento; ) facilitar a soldagem; ) criar tenses trativas; ) transformar tenses compressivas em trativas; ) aliviar as tenses de contrao do cordo de solda.


Processo de Soldagem e Corte 1

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