Introdução aos Processos de Soldagem
Conceito e aplicação
É o processo de união localizada de metais ou não-metais, por meio da fusão ou não das peças. Os processos de soldagem são utilizados nas mais diversas situações, desde um simples reparo, como o conserto de uma perna de cadeira metálica, portão até a construção de pontes e de petroleiros.
Para um entendimento simplificado, podemos dizer que os processos mais comuns de soldagem aplicados no dia a dia podem ser divididos basicamente em duas categorias: soldagem elétrica e oxicombustível. Os principais processos de soldagem elétrica são: soldagem por eletrodo, soldagem TIG e Soldagem TIG. Os principais processos oxicombustíveis são: soldagem oxicombustível e oxicorte. Detalharemos brevemente os processos à seguir.
Vantagens do processos de soldagem
•maior economia de tempo e de material
• uniões mais estanques
• uniões mais resistentes
• uniões possíveis de ser usinadas
Processo Eletrodos Revestidos
É o processo de soldagem que gera arco elétrico com ajuda de um eletrodo revestido. O arco elétrico decompõe esse revestimento do eletrodo gerando, assim, uma coluna de gases entre a ponta do eletrodo e a peça. O metal fundido do eletrodo é transferido para a peça, formando uma poça de metal fundido que é protegida da atmosfera pelos gases de combustão do eletrodo.
O processo de soldagem eletrodo revestido pode ser considerado um dos mais versáteis dos processos de soldagem, pois possui uma variedade muito grande de tipos de eletrodos que vão desde os tecnologicamente mais simples até os eletrodos especiais para ligas específicas, além de abranger faixas de bitolas que podem ir de 1,5 mm até espessuras que excedem 50 mm.
Aplicação
O eletrodo revestido é utilizado na soldagem de estruturas metálicas e montagem de vários equipamentos, tanto na oficina quanto no campo e até de baixo d’água para materiais de espessuras entre 1,5 mm a 50 mm e em qualquer posição. É um processo predominantemente manual, porém pode admitir alguma variação mecanizada. Os materiais soldados por esse processo são variados, como: aço carbono, aço de baixa liga, média e alta ligas, aços inoxidáveis, ferros fundidos, alumínio, cobre, níquel e liga destes materiais.
Vantagens
• é simples e versátil
• possui grande variedade de eletrodos, desde os tecnologicamente mais
simples, até os eletrodos especiais para ligas específicas
• possui uma gama abrangente de bitolas para comportar igualmente uma faixa ampla de corrente e, possibilitar soldagens em espessuras próximas a 1,5 mm até espessuras que excedem os 50 mm sendo que a partir dos 4 mm utilizam-se passes múltiplos
Equipamentos
• fonte de energia
• alicate de fixação dos eletrodos
• cabos de interligação
• garra negativa
• equipamentos de proteção individual (máscaras de solda, luvas, etc)
• equipamentos para limpeza da solda
Eletrodo revestido
É um condutor metálico que permite a passagem de corrente elétrica. É constituído por um núcleo metálico chamado alma, envolvido por um revestimento composto de materiais orgânicos e/ou minerais
Processo de soldagem TIG
A soldagem TIG é bastante versátil quanto às ligas soldáveis e espessuras de material (a partir de 0,3 mm), podendo ser usada em todas as posições. Pode ser aplicada na soldagem de materiais não ferrosos e aços inoxidáveis.
Vantagens
Esse método se caracteriza pela ausência de respingos e escórias, o que evita trabalhos posteriores de limpeza e, também, pela possibilidade de ser utilizado com ou sem material de adição.
Desvantagens
Os custos relativamente altos se devem ao calor perdido no eletrodo, que no MIG, por exemplo, ajudaria a fundir o arame e outro fator, por exemplo, poderia ser a necessidade de soldadores experientes para operar esse processo e/ou o fato do processo ser essencialmente manual.
Equipamentos
Básicos
Fonte de energia elétrica, tocha de soldagem apropriada, fonte de gás protetor, dispositivo para abertura do arco, regulador de pressão, cabos e mangueiras. Fato do processo ser essencialmente manual.
Auxiliares
Posicionadores, dispositivos de deslocamento, controladores automáticos de comprimento de arco, alimentadores de arame, osciladores do arco de soldagem, temporizadores, afiadores de eletrodos, orbitais.
EPI’s:
Máscara para solda elétrica, avental, luvas e perneira de raspa de couro, calçado de segurança com biqueira de aço ou de resina, blusão de raspa de couro para soldas.
Manuais
Eletrodo e cabo em ângulo de 90º a 120º, com interruptor para acionar ignitor, corrente e vazão de gás.
Automáticas
Retas para montagem em suportes posicionadores. Refrigerada a água ou a gás – o cabo de corrente geralmente é embutido no conduíte de refrigeração (tochas refrigeradas a água geralmente são mais leves, devido aos menores diâmetros possíveis para o condutor de cobre que fica por dentro da mangueira de refrigeração, mas são menos silenciosas). Bicos de contato e fixadores de eletrodos – em pares (função do diâmetro do eletrodo) e feitos de liga de cobre.
Bocais
Diferentes formas e tamanhos; tem a função de direcionar o gás em regime laminar; os mais usados são os cerâmicos (mais baratos, porém quebradiços) e os de metal refrigerados a água (para altas correntes, vida longa).
Eletrodos
O eletrodo não consumível utilizado para soldagem é constituído de tungstênio puro ou ligado a diversos elementos químicos, pois a presença desses elementos de liga aumenta a capacidade de emissão de elétrons, além de permitir uma maior vida útil ao eletrodo.
Gases
Os gases de proteção usados na soldagem TIG são inertes, principalmente o argônio, o hélio e a mistura destes. Em alguns casos são usados misturas especiais como as que contêm hidrogênio que podem ser usadas na soldagem de aços inoxidáveis, e as que contêm nitrogênio, opcionais na soldagem de cobre e suas ligas.
Técnica de operação
a) remoção de óleos, graxas, sujeira, tinta, ferrugem ou qualquer outra
contaminação no metal de base
b) início da vazão de gás inerte segundos antes da abertura do arco
c) tocha inicialmente parada para formação da poça de fusão
d) adição de metal feita na poça de fusão
e) permanência do fluxo de gás por 30 segundos no final da junta
f) interferência na operação de circuitos eletrônicos no uso de ignitor de alta frequência
g) variação da tensão com variação da distância bocal-peça
Se o soldador não verificar o correto preparo da ponta do eletrodo, mesmo seguindo todas as recomendações, não conseguirá executar um bom trabalho ou, dependendo das condições da ponta do eletrodo, o processo de soldagem poderá até ser inviabilizado.
Processo de soldagem MIG/ MAG
A soldagem MIG/MAG é bastante versátil quanto às ligas soldáveis e espessuras de material, podendo ser usada em todas as posições. Possui uma gama de aplicações na soldagem de não ferrosos e aços inoxidáveis.
Como num processo semiautomático, sua produtividade é bastante elevada.
Quando o material é de boa soldabilidade, o processo MIG/MAG é sempre uma
alternativa viável, vantajosa com relação à soldagem com eletrodos revestidos e soldagem TIG.
Características do processo MIG/MAG
A soldagem MIG/MAG possui as mesmas vantagens que o processo TIG, ou seja, não usa fluxo, respinga pouco, é aplicável a todas as posições de soldagem e consegue remover o filme de óxido através do arco elétrico.
Esse processo apresenta algumas vantagens ausentes no processo TIG, tais como: velocidade de soldagem elevada, profundidade maior de penetração e zonas termicamente afetadas mais estreitas. Na versão semiautomática o soldador, para conseguir os resultados desejados, precisa ter coordenação motora apenas em uma das mãos, enquanto na soldagem TIG ele precisa ter nas duas mãos.
Consumíveis
Arames de soldagem: os arames (eletrodos) utilizados são maciços e seus diâmetros disponíveis são geralmente de 0,8 - 1,0 - 1,2 e 1,6 mm, mas existem outras bitolas, assim gerando a possibilidade de soldagem de praticamente todas as ligas ferrosas e muitas das não-ferrosas, normalmente as ligas de alumínio e cobre, além de outras como titânio, magnésio, etc.
• a composição química do metal de base
• as propriedades mecânicas do metal de base
• o gás de proteção empregado
• o tipo de serviço ou os requisitos da especificação aplicável
• o tipo de projeto de junta
Gases de proteção: são empregados como gases de proteção gases nobres, geralmente argônio ou hélio, e alguns gases ativos, além de existir a possibilidade da mistura desses. Os principais gases de proteção utilizados são:
• argônio
• hélio
• misturas de argônio e hélio
• adições de CO2 e oxigênio ao Ar e ao He
• argônio – oxigênio – CO2
• argônio – hélio – CO2
• argônio – hélio – CO2 – oxigênio
• CO2 puro
Aplicações
Aplicável à soldagem de todos os metais comercialmente importantes como os aços, o alumínio, os aços inoxidáveis, o cobre e vários outros.
Materiais com espessura acima de 0,76 mm podem ser soldados em todas as posições.
Características do processo de soldagem oxicombustível
O processo consiste em efetuar uma fusão das bordas de uma junta utilizando o calor gerado na queima de uma mistura oxicombustível. A soldagem se dá pela fusão de um ou mais metais de base, com ou sem a utilização de material de adição. Estes que são aplicados na junta a ser soldada por meio de uma chama proveniente da queima de uma mistura de gases. O maçarico, deve ainda possibilitar que se produzam diferentes tipos de misturas necessárias. Assim pode-se obter tipos de chama de acordo com os diferentes tipos de materiais. Praticamente todos os metais e ligas comercialmente conhecidos fundem-se em temperaturas inferiores a 4000°C. As ligas de aço, que são os materiais de maior utilização comercial, fundem na faixa de 1500°C. Assim, mostra-se viável a execução de soldagem por meio das temperaturas e poder calorífico desenvolvidos pela combustão dos diversos gases.
Particularidades da solda oxicombustível:
A mistura oxicombustível é formada por um gás combustível, que origina a chama e um gás comburente que abastece essa reação, por produzir uma chama de maior temperatura o acetileno e o oxigênio atualmente são os gases mais utilizados nesse processo. O gás GLP frequentemente é utilizado como substituto ao gás Acetileno.
Para reduzir a pressão do gás para os valores de trabalho e manter o fluxo constante utilizamos reguladores desenvolvidos para estas finalidades. Esses reguladores são compostos de 2 manômetros, um que indica a pressão de gás no cilindro e outro de baixa pressão que informa o valor do fluxo de saída para o maçarico. O ajuste da pressão do gás é efetuado acionando o volante do regulador até atingir o valor necessário indicado na tabela do fabricante para cada aplicação.
Termos e definições importantes
Arco elétrico
• É a coluna formada entre o consumível e a peça metálica.
• conduz corrente elétrica
• é quente (no arco elétrico são geradas temperaturas que oscilam entre
5000 e 30.000 K, excepcionalmente alcançando 50.000 K, dependendo
do processo utilizado, das condições de soldagem e de outros fatores)
• derrete (funde) o metal de base
Consumíveis
Os consumíveis de soldagem são os materiais consumidos no ato da soldagem, tais quais: arame eletrodo, gases de proteção, fluxos internos de arames tubulares e fluxos como o arco submerso, além de partes dos equipamentos como bocais, bicos, etc. Usualmente o termo fica restrito aos itens controladores ou influentes nas propriedades mecânicas e na qualidade metalúrgica da junta soldada.
Os consumíveis terão inúmeras funções. Dentre elas, transferência de metal à poça de fusão, a geração da poça de fusão, a proteção do metal fundido do eletrodo e da poça, do arco elétrico, contra agentes nocivos da atmosfera ou do meio em que a soldagem está sendo executada e assim, gerando o melhoramento da liga metálica da junta soldada.
Importante: As considerações de transferência de metal, facilidade de soldagem, controle da composição do cordão de solda, propriedades da solda e, naturalmente, custos, são importantes na seleção de consumíveis.
Barreira da soldagem (dificuldades na abertura do arco elétrico)
•ferrugem (oxidação)
• tintas
• umidade
• poeira
• gorduras
Fonte: IFECT 2012.