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SOLDAGEM – FUNDAMENTOS E TECNOLOGIA

Terminologia e Simbologia de Soldagem;

Princípios de Segurança em Soldagem.

Normas e Qualificação em Soldagem.

Elementos da Metalurgia da Soldagem.

Processos de Soldagem Convencionais.

Processos de Soldagem de Alta Intensidade.

Soldagem e Corte a Plasma.

Outros Processos de Soldagem.

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BIBLIOGRAFIA ADOTADA

MARQUES, P. et al, 2005, Soldagem:

Fundamentos e Tecnologia, 3ª Edição, Editora

UFMG, Belo Horizonte /MG, 363pp.

CHIAVERINI, V., 1986, Processos de Fabricação e

Tratamento, vol. II, 2a Ed..

OKUMURA, T.; Taniguchi, C., 1982, Engenharia de

Soldagem e Aplicações, LTC, Rio de Janeiro,

Brasil.

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BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR

QUITES, A.M.; Dutra, J.C., 1979, Tecnologia da

Soldagem e Arco Voltáico, EDEME, Florianópolis,

Brasil.

WAINER, E.; Brandi, S.D.; Melo, F.D.H., 1992,

Soldagem – Processos e Metalurgia, Ed. Edgard

Blucher Ltda, São Paulo, Brasil.

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Professor: Luiz Cláudio Furlan

1 – Introdução à Soldagem1 – Introdução à Soldagem

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IntroduçãoA 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.

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AvançosApesar 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.

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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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VantagemPodemos unir dois materiais parafusando,

rebitando e colando.Porém, a grande vantagem da soldagem é a

possibilidade de obter uma união em que os materiais têm uma continuidade não só na aparência externa, mas também nas suas características e propriedades mecânicas e químicas, relacionadas à sua estrutura interna.

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Fatores imprescindíveisCalor e/ou pressão.

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

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

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Evolução dos processosO 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 processosO calor do arco fundia o metal no local da junta e quando o arco era retirado, o calor fluía para as Zonas adjacentes e provocava a solidificação do banho de fusão.

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

O processo de aquecimento passou, então, a ser acompanhado da deposição do metal fundido do eletrodo metálico na peça.

Evolução dos processos

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A utilização do oxigênio e de um gás combustível permitiu a obtenção de chama de elevada temperatura facilitando a fusão localizada de determinados metais e a formação de um banho de fusão que, ao solidificar, forma a “ponte” entre as peças a serem unidas.

Evolução dos processos

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

Evolução dos processos

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Outros processos se baseiam na aplicação de pressões elevadas na região a ser soldada. O aquecimento das peças 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.

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Evolução dos processos

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Evolução dos processos - resumo

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Propriedade imprescindível na soldagem - Soldabilidade

Pouco adianta desenvolver um novo material sem que ele possibilite alcançar boa soldabilidade. Por isso, os processos de soldagem estão em contínua evolução.

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Soldabilidade é a facilidade que os materiais têm de se unirem por meio de soldagem e de formar em uma série contínua de soluções sólidas coesas, mantendo as propriedades mecânicas dos materiais originais.

Soldabilidade - definição

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Soldabilidade – fatores que a afetam

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

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

Assim, devemos saber como as diferentes ligas metálicas se comportam diante dos diversos processos de soldagem.

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Soldabilidade – alta ou baixa?Se o material a ser soldado exigir muitos

cuidados, tais como: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.

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Soldabilidade

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Professor: Luiz Cláudio Furlan

2 – Terminologia e 2 – Terminologia e Simbologia da SoldagemSimbologia da Soldagem

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Terminologia da SoldagemSoldagem é uma operação que visa obter a união

de peças, e solda é o resultado desta operação;O material da peça, ou peças, que está sendo

soldada é o metal de base;Frequentemente, na soldagem por fusão, um

material adicional é fornecido para a formação da solda, este é o metal de adição;

Durante a soldagem, o metal de adição é fundido pela fonte de calor e misturado com uma quantidade de metal de base também fundido para formar a poça de fusão;

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Metal de base, de adição e poça de fusão

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

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

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Tipos de chanfros mais comuns usados em soldagem

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Chanfros em diferentes tipos de junta

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

componente da junta;Abertura da raiz, folga ou fresta (f): Menor distância

entre as peças a soldar;Ângulo de abertura da junta ou ângulo de bisel (β):

Ângulo da parte chanfrada de um dos elementos da junta;Ângulo de chanfro (α): Soma dos ângulos de bisel dos

componentes da junta.

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Principais elementos de um chanfro

Existe um grande numero de termos para definir o formato e características técnicas dos cordões de solda.

Apenas alguns destes termos serão apresentados. Nas figuras a seguir são mostrados alguns destes termos para uma solda de topo e uma solda em ângulo (filete)

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Zonas de uma junta soldadaCobre-junta ou mata-junta: Peça colocada na parte

inferior da solda (raiz) que tem por finalidade conter o metal fundido durante a execução da soldagem;

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

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

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

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Posições de soldagem

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Posições de soldagem

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Classificação da soldagem pela forma em que é executada

Manual: toda a operação é realizada e controlada manualmente pelo soldador;

Semiautomática: Soldagem com controle automático da alimentação do metal de adição, mas com controle manual pelo soldador do posicionamento da tocha e de seu deslocamento;

Mecanizada: soldagem com controle automatico da alimentação do metal de adição, controle de deslocamento do cabeçote de soldagem pelo equipamento, mas com posicionamento e acionamento pelo soldador;

Automática: soldagem com controle automático de praticamente todas as operações.

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Simbologia da Soldagem

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Soldas MIG/MAG e TIG – conheça as diferenças

entre os processos

Os processos de soldagem Mig/Mag (MIG – Metal

Inert Gas e MAG – Metal Active Gas) e

TIG (Tungsten Inert Gas) são soldagens por arco

elétrico, porém o primeiro é com gás de proteção,

entre a peça e o consumível em forma de arame,

fornecido por um alimentador contínuo realizando

uma união de materiais metálicos pelo aquecimento

e fusão. 48

Já o segundo acontece entre um eletrodo não

consumível de tungstênio e a poça de fusão com

proteção gasosa, em que é possível fazer ou não o

acréscimo de um metal de adição.

Atualmente, a soldagem Mig/Mag é aplicada na

união da maioria dos metais utilizados na indústria

(aços, alumínio, aços inoxidáveis, cobre),

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e MIG é o processo de soldagem em que se utiliza o

gás de proteção quando ela for constituída de um

gás inerte e que não tem nenhuma atividade física

ou poça de fusão, ao contrário de Mag, que ocorre

quando a proteção gasosa é feita com um gás ativo,

ou seja, que interage com a poça de fusão (por

exemplo, o CO2). Uma característica destes

processos é o fato de que eles geralmente são

utilizados com corrente elétrica contínua. 50

Quanto ao processo TIG, ele é muito utilizado na

indústria aeroespacial e de aviação, pois a qualidade

da solda é muito alta. Este processo é indicado para

peças pequenas e chapas finas por serem objetos

que necessitam de uma soldagem muito mais

precisa do que os outros.

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Ao contrário dos processos MIG/MAG, no TIG não

existe soldagem com eletrodo de tungstênio em

atmosfera não protetora, sendo assim, não existe o

que seja um processo “TAG”, pois a utilização de

gás ativo no processo oxidaria o próprio eletrodo de

tungstênio.

Compare abaixo as vantagens e desvantagens dos

processos MIG/MAG e TIG: 52

MIG/MAGVANTAGENS:  - não há necessidade de remoção de escória;- não há perdas de pontas como no eletrodo revestido;- o tempo total de execução de soldas de cerca dá metade do tempo se comparado ao eletrodo revestido;- alta taxa de disposição do metal de solda;-alta velocidade de soldagem, menos distorção das peças.

DESVANTAGENS: - regulagem do processo bastante complexa;- não deve ser utilizado em presença de corrente de ar;- probabilidade elevada de gerar porosidade no cordão de solda;- produção de respingos;- manutenção mais trabalhosa;- alto custo do equipamento em relação à soldagem com eletrodo revestido;- alto custo do arame consumível.

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TIGVANTAGENS:  - produz soldas de qualidade superior, geralmente livres de defeitos, ótimas propriedades mecânicas e acabamento;- está livre dos respingos que ocorrem em outros processos a arco;- permite excelente controle na penetração de passes de raiz;- pode produzir excelentes soldagens autógenas (sem adição) à altas velocidades;- permite um controle preciso das variáveis da soldagem;- solda praticamente todos os metais industrialmente utilizados, inclusive metais dissimilares;- permite um controle independente da fonte de calor e do material de adição;-alta velocidade de soldagem, menos distorção das peças.

DESVANTAGENS: - taxas de deposição inferiores com processos de elétrodos consumíveis;- requer soldadores altamente qualificados;- é menos econômico que os processos de elétrodos consumíveis para espessuras a 10 mm;- pode haver inclusões de tungstênio, no caso de haver contato do mesmo com a poça de soldagem;- pode haver contaminação da solda se o metal de adição não for adequadamente protegido;- há baixa tolerância e contaminantes no material de base ou adição; 54