School Work e soldadura solda soldagem">
Soldaduro
Soldaduro
Soldaduro
MATERIAIS E PROCESSOS
Processos de ligao
O QUE A SOLDADURA?
A soldadura um meio de ligao de metais, da qual resultam: ligaes inamovveis e permanentes continuidade metlica caractersticas mecnicas que na maioria dos casos so semelhantes ou mesmo superiores s dos metais base Por razes de ordem econmica e operatria a soldadura um dos processos tecnolgicos mais utilizado na ligao de metais. ex. Const. Mecnica Const. Naval Const. Civil A soldadura por fuso um dos processos mais efectivos de unio de materiais, no entanto, tambm um dos processos mais complexos, uma vez que uma grande variedade de fenmenos metalrgicos ocorre num curto intervalo de tempo, enquanto a soldadura est a ser realizada.
Soldadura por fuso - engloba os processos de soldadura nos quais a fuso dos materiais base a soldar essencial para a realizao da soldadura. O MB e o MA, caso exista, encontram-se no estado lquido. Soldadura no estado slido - agrupa os processos de soldadura nos quais a ligao de peas ocorre a temperaturas muito inferiores de fuso dos materiais (MB), nalguns casos mesmo prximo da Tamb., e sem uso de metais de adio (MA). Brasagem e Soldobrasagem - englobam os processos de soldadura em que a ligao dos metais a soldar (MB) conseguida aquecendo-os at uma temperatura inferior de solidus e em que se utiliza um material de adio (MA) com uma temperatura liquidus inferior T solidus dos materiais de base
Arco Elctrico
O arco elctrico estabelecido atravs de uma descarga elctrica entre os elctrodos, a qual mantida devido ao desenvolvimento de um meio condutor gasoso. O elctrodo negativo, a partir do qual so emitidos os electres que passam atravs do gs, chamado ctodo. O elctrodo positivo conhecido como nodo.
TERMINOLOGIA
O chanfro a abertura entre as duas peas a soldar, abrindo assim um espao conteno da soldadura. Esse chanfro poder ter diversas geometrias e designaes dependendo da espessura das peas, do processo e da aplicao
Quadro Tipos de Chanfros (para maior pormenor pode-se consultar a Norma Portuguesa NP-1515 ou a ISO 2553).
Tipo de juntas
As juntas classificam-se segundo a funo dos elementos a soldar. Existem cinco tipos bsicos de juntas - topo a topo, sobreposta, em T, de ngulo e rebordada.
Posies de soldadura
Para um funcionamento correcto do processo necessrio ter em ateno aos seguintes factores: Velocidade de soldadura Comprimento do arco Dimetro do elctrodo Tipo de revestimento Tipo de corrente e polaridade Intensidade de corrente e voltagem
Existe a necessidade de remover escria em cada passe, ter um soldador com elevada experincia, e ter em ateno a necessidade da constante troca de elctrodos.
SoldaduGra TI
TIG - Tungsten inert gas GTAW - Gas tungsten arc welding Processo associado a soldaduras de elevada responsabilidade, em que a probabilidade de ocorrncia de defeitos mnima.
um processo de soldadura por arco elctrico, estabelecido entre o elctrodo no consumvel de tungstnio e a pea a soldar no seio de uma atmosfera de proteco de gs inerte (argon ou hlio)
Soldadura TIG
Soldadura TIG
Soldadura TIG
VANTAGENS Possibilidade de soldar a maior parte dos metais e ligas Fonte de calor extremamente concentrada Banho de fuso calmo Soldaduras de elevada qualidade e bom aspecto Possibilidade de ser utilizado em posio Arco e banho de fuso visveis Metal de adio no atravessa o arco => a quantidade de material adicionado no depende da intensidade de corrente MA nem sempre necessrio Possibilidade de soldar materiais muito finos, devido ao excelente controlo da entrega trmica. Ausncia de escria, no necessrio limpeza. Ausncia de salpicos LIMITAES Baixa velocidade de soldadura Contaminao do elctrodo Baixas taxas de depsito - soldar chapas grossas dispendioso Proteco do arco contra correntes de ar que afastam o gs de proteco Partculas provenientes do elctrodo de W podem ser introduzidas no banho de fuso Posicionamento correcto das chapas a soldar
Soldadura TIG
APLICAES Aconselhvel para a ligao de metais de pequena espessura e para a realizao em componentes sensveis ao calor. Pequenos trabalhos e reparaes em muitas oficinas de fabricao devido facilidade de controlo do processo e possibilidade de utilizao de material de adio, quando necessrio. Cordes de elevada qualidade com forma suave e uniforme. Adequado a quase todos os tipos de metais, em particular para ligaes em alumnio e magnsio, devido ao facto destes materiais formarem xidos refractrios, e para metais reactivos como o titnio e o zircnio, os quais fragilizam quando so expostos ao ar, ainda em fuso Realizao de passes de raiz em cordes para cujo enchimento se utiliza a soldadura por arco submerso ou MIG/MAG.
A proteco obtida atravs do gs ionizado proveniente da tocha, e de uma fonte adicional de gs de proteco inerte. Pode-se adicionar, ou no, metal de adio atravs de uma vareta, tal como em TIG.
A soldadura por Plasma caracteriza-se por uma densidade de energia mais elevada e uma velocidade superior do gs de plasma, devido ao arco ser obrigado a passar por um orifcio que o constrange.
Arco constrangido -Mais duro e direccionado. -Maior estabilidade direccional -Insensibilidade a variaes de distncia tocha/pea -Permite soldar a velocidades superiores devido ao aumento de penetrao que se obtm. -D origem a cordes mais estreitos para penetraes iguais. -Maior concentrao de energia
Para espessuras at cerca de 6.0 mm permite a execuo da ligao em um s passe, em preparaes direitas sem material de adio.
Em soldadura por plasma automtica, pode-se utilizar material de adio, neste caso o problema de contaminao do elctrodo no existe: uma vez que este est dentro do bocal. Podem ser soldadas num s passe peas com espessuras entre os 0.025 a 6 mm O poder penetrante do jacto de plasma pode ser utilizado para reduzir a quantidade de material de adio, o nmero de passes e o tempo de arco para soldar chapas espessas com cordes multipasse.
DESVANTAGENS Equipamento mais dispendioso que o de TIG (2 a 5 vezes mais) Dimetro da tocha maior Maiores conhecimentos da parte do soldador
Soldadura MIG/MAG
O processo de soldadura MIG/MAG uma tcnica de soldadura na qual o calor necessrio fornecido por um arco elctrico, que se estabelece entre um fio elctrodo consumvel, alimentado continuamente, e o metal base.
O elctrodo, o arco, a zona fundida e a pea a soldar so protegidos da contaminao atmosfrica por um fluxo de gs, activo ou inerte, que passa atravs da tocha de soldadura.
MIG - Metal Inert Gas MAG - Metal Active Gas GMAW - Gas Metal Arc Welding
Soldadura MIG/MAG
Ao longo da linha de produo, diversos componentes so soldados por MIG/MAG carroaria, utilizando robs
VANTAGENS (Comparao com os processos manuais): Proporcionam a versatilidade dos elctrodos revestidos, mas envolvem uma menor diversidade de tipos de dimetros A produtividade elevada Processo com baixos teores em hidrognio No so necessrias estufas, armazenamento simplificado, baixo desperdcio Inventrio reduzido, normalmente s se utiliza um dimetro de fio Fcil aplicao soldadura automtica
Melhor qualidade, menor risco de falta de fuso Penetrao superior, particularmente vantajosa para juntas de canto
Devido ao facto de ambos os fios fluxados permitirem o uso de intensidades de soldadura superiores, h ganhos de produtividade, quer na soldadura em posio, quer na soldadura ao baixo. A maior densidade de corrente dos fios fluxados em relao aos fios slidos, com um mesmo dimetro e para uma mesma intensidade de corrente, deve-se ao facto de s existir condutibilidade elctrica atravs da tira de metal e apenas uma pequena parte atravs do fluxo metlico.
Tanques,...
DESVANTAGENS Necessidade de posicionadores e cobre juntas O fluxo est sujeito a contaminao No apropriado para ser utilizado para chapas inferiores a 5 mm Limitado posio ao baixo e horizontal
utilizado sobretudo na posio ao baixo, de espessuras superiores a 8mm, em que os cordes a realizar tm um grande comprimento e so rectilneos.
possvel a sua utilizao em outras posies, como a horizontal, embora sejam necessrias montagens especiais para tal efeito. utilizada em fabricao, manuteno e recuperao de peas metlicas e encontra uma grande aplicao em estaleiros navais, fbricas de perfis e estruturas metlicas, etc.
Soldadura Oxigs
- Processo de soldadura que utiliza a chama como fonte de calor, para fundir o material a soldar e sempre que necessrio utiliza ainda uma vareta com material de adio.
- A chama proveniente da combusto de uma mistura de oxignio e de um gs combustvel (geralmente acetileno) numa proporo bem definida.
Oxicorte
CORTE POR OXIGS -O corte dos metais obtido pela reaco do oxignio puro com o metal, a alta temperatura. Esta alta temperatura conseguida atravs de uma chama oxignio-gs combustvel.
Soldadura Laser
As iniciais LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) significam amplificao da luz atravs da emisso estimulada de radiao. A soldadura por Laser pode ser definida como o processo de soldadura em que a fuso dos materiais se obtm devido ao calor desenvolvido por um feixe concentrado de luz que incide sobre as superfcies a soldar Os fotes possuem uma determinada energia dada por:
Soldadura Laser
O equipamento Laser constitudo por: o Um meio activo - que contm os elementos responsveis pela emisso estimulada. o Uma fonte de excitao - ou de bombardeamento - que fornece a energia necessria para gerar espcies excitadas em n superior ao das espcies no estado fundamental o Uma cavidade ressonante - que delimita o volume que contm os fotes ou a radiao laser produzida.
Soldadura Laser
O tipo de laser refere-se normalmente ao meio activo usado. O comprimento de onda da radiao emitida depende da substncia activa no processo de emisso estimulada da radiao.
Soldadura Laser
VANTAGENS -Soldadura de bordos quase paralelos;
Brasagem
A brasagem o mais antigo dos processos que utilizam a fuso para ligar peas metlicas. O termo brasagem abrange um conjunto de processos de unio que provocam a ligao metlica: >pelo aquecimento a uma temperatura adequada >pela utilizao de um metal de adio cujo ponto de fuso mais baixo que a T. solidus do MB. O MA penetra na junta, preenchendo-a por aco capilar
Brasagem
Brasagem fraca - a T. fuso do MA inferior a 450 C.
Brasagem forte - a T. fuso do MA superior a 450 C
Brasagem no forno
Brasagem
Brasagem por induo
Brasagem
Brasagem por onda
Brasagem
APLICAO O maior campo de aplicao de qualquer um destes processos na soldadura de metais dissimilares, unio de peas de pequena espessura, unio de metais tratados termicamente e onde no so permitidas deformaes, unies metal cermico, etc.
A brasagem fraca encontra o seu maior campo de aplicao na indstria elctrica e electrnica , para a soldadura de componentes e placas de circuitos impressos, ligaes de terminais elctricos, etc.
A brasagem forte encontra o seu maior campo de aplicao na indstria elctrica e electrnica, na industria automvel e aeronutica, etc
METALRGIA DA SOLDADURA
MATERIAIS E PROCESSOS
Fissurao a frio
Fissurao a frio
O hidrognio introduzido na soldadura atravs do banho de fuso na sua forma instvel de H+, ficando dissolvido na estrutura do ao durante a solidificao. Durante o arrefecimento a solubilidade do hidrognio vai diminuindo, especialmente quando se d a transformao O material depositado, que tem geralmente um teor em carbono menor que o MB, sofre a transformao antes da austenite da ZAC se transformar em martensite. Uma vez que a solubilidade do hidrognio na ferrite menor que na austenite, o hidrognio rejeitado para a ferrite junto da interface austenite/ferrite+perlite. Dado o acrscimo do teor em hidrognio na ferrite este tende a difundir-se para a zona autentica, na ZAC adjacente zona fundida. Esta difuso promovida pelo elevado coeficiente de difuso do hidrognio na ferrite. Dado que o hidrognio tem um baixo coeficiente de difuso na austenite (CFC) o hidrognio tem dificuldade em difundir-se desta fase para o material fundido, antes de ocorrer a transformao martenstica, ficando aprisionado nesta fase, dando origem a uma estrutura sobre-saturada em hidrognio.
Ao precipitar o H+ vai passar sua forma mais estvel, a molecular: H2. O que acompanhado de um enorme aumento de presso local (estado triaxial de tenses).
O estado triaxial de tenses, sobreposto ao efeito das tenses que caracterizam o arrefecimento e das tenses resultantes da transformao da austenite/martensite, pode provocar a fissurao.
Fissurao a frio
Formas de prevenir a fissurao 1 - Controlo do teor de hidrognio na soldadura Processos de soldadura que conduzam a baixos teores de hidrognio Consumveis com baixos teores em hidrognio Consumveis bsicos bem secos Mb convenientemente limpo 2 - Controlo do nvel de tenses: Tipo de junta (reduzir o mais possvel os efeitos de entalhe) 3 - Controlo da estrutura metalrgica
Pr-aquecimento
Ps-aquecimento 4 - Escolha do MA: Elctrodos de baixa resistncia permitem diminuir o nvel de tenses na
ZAC.
Fissurao a frio
Se o carbono equivalente (CE) for superior a 0.35%, o material susceptvel de fissurar a frio. Para aos em que a %C>0.22:
Nota: a Entrega Trmica (J/mm) dada por: Em que V voltagem I Intensidade de corrente v velocidade de soldadura (mm/s) - rendimento do processo Quanto maior a entrega trmica menor a velocidade de arrefecimento, o mesmo se verifica quando se fazem pr ou ps-aquecimentos.
Arrancamento lamelar
O arrancamento lamelar uma forma de fissurao que ocorre em juntas soldadas altamente constrangidas e com uma geometria tal que o MB solicitado traco perpendicularmente direco de laminagem.
O AL resulta de uma combinao de tenses altamente localizadas devidas ao processo de soldadura e a uma baixa ductilidade do MB no sentido da espessura devida presena de incluses no metlicas alongadas e alinhadas paralelamente direco de laminagem.
O AL iniciado por descoeso destas incluses (silicatos ou sulfuretos) junto soldadura na ZAC ou imediatamente adjacente a esta.
Arrancamento lamelar
Formas de evitar o arrancamento lamelar: Usar aos de boa ductilidade: tais como os tratados com Crio (Ce), que permitem obter incluses de sulfuretos de forma preferencialmente esfrica, mesmo em aos laminados a quente Actuar na configurao da junta: de modo a promover uma distribuio mais homognea e menos localizada das tenses: utilizar sempre que possvel juntas de configurao tal que as tenses de traco se distribuam preferencialmente na direco da laminagem e no na direco perpendicular. Usar elctrodos que permitem depositar materiais de baixa tenso de cedncia: uma vez que estes tm boa capacidade para acomodar as tenses de contraco de soldadura. No entanto, as caractersticas mecnicas finais requeridas para a juntam limitam essa possibilidade.
Utilizar a tcnica de amanteigamento: maquinando a zona do MB onde vai ser realizada a soldadura e depositar a um material dctil, como ligas de nquel, e efectuar posteriormente a junta. Este depsito dctil permite absorver as tenses de contraco na zona fundida.
Fissurao a quente
Diz-se FQ pelo facto de ocorrer a T superiores a 1200C, a estas temperaturas as superfcies oxidam-se, ganhando uma cor azulada. As fissuras ocorrem geralmente a meio do cordo, devido ao modo de solidificao da soldadura: como o MB est mais frio, a soldadura solidifica a partir da zona de fuso, o que significa que a ltima zona a solidificar a zona central do cordo, a qual por isso mais frgil. O principal factor que afecta a FQ a composio qumica do material: O MB contm elementos que se existem em quantidade suficiente podem segregar formando filmes de baixo ponto de fuso entre os cristais. Sob aco das tenses que ocorrem durante a solidificao esses filmes podem abrir e dar origem a fissuras. A fonte mais comum deste problema o enxofre e o fsforo, cujo efeito agravado pelo aumento do teor em carbono
Fissurao a quente
Para minimizar este problema: A % de S nos aos dever ser inferior a 0.04% ou utilizar uma relao Mn/S >20, pois o S mais afim para o Mn do que para o Fe, formando sulfuretos de mangans, em vez de sulfureto de ferro, eutctico que se forma a 985C e precipita na forma de filmes lquidos.
Precipitao de carbonetos de crmio (sensitizao) Os carbonetos de crmio podem precipitar nos limites de gro quando estes aos so sujeitos a temperaturas entre os 500 e os 900 C. A sua formao acarreta uma diminuio do teor de crmio junto dos limites de gro, criando, assim, condies para o aparecimento de corroso intercristalina devido ao empobrecimento em Cr nesse local.
Ocorre normalmente nas zonas adjacentes ao cordo de soldadura, as quais permaneceram, devido aos ciclos trmicos de soldadura, durante tempos relativamente longos na gama crtica de temperaturas (500 a 900C).
Utilizar aos estabilizados com Ti ou Nb: pois o C mais afim para o Ti e o Nb do que para o Cr.
Efectuar um TT de hipertmpera: consiste em aquecer a pea a uma temperatura da ordem dos 1000 a 1200 C, s quais os carbonetos de crmio se vo dissolver, arrefecendo-a em seguida muito rapidamente. Este arrefecimento permite a passagem na gama de temperaturas crticas de sensitizao muito rapidamente, de modo a no ocorrer precipitao de carbonetos de crmio. Esta soluo, ainda que tecnicamente correcta, muitas vezes difcil ou mesmo impossvel de executar, e se realizado conduz normalmente a deformaes inaceitveis nas peas soldadas. Nota: A Entrega Trmica dada por:
Fissurao a quente
tambm susceptvel de ocorrer nestes aos devido s elevadas tenses de contraco que surgem nestes aos durante a fase do arrefecimento, pois comparados com os aos C ou C/Mn, os aos inoxidveis austenticos tm: Um coeficiente de dilatao trmica cerca de 50% mais elevado Uma condutibilidade trmica cerca de 40% inferior Os mecanismos que levam FQ nestes aos so os mesmos que se verificam nos aos carbono, sendo por isso de natureza interdendrtica e ocorrendo a Ts > a 1200 C.
Fissurao a quente
A susceptibilidade a este tipo de fissurao diminui com a existncia de uma pequena quantidade de ferrite, sendo praticamente nula para 2 a 8% de ferrite na estrutura, devido a: Uma maior ductilidade a alta temperatura da ferrite em relao da autenite, que permite uma melhor adaptao do metal fundido s tenses que possam estar na origem da FQ. Uma maior solubilidade de elementos como o Si, P e S na ferrite do que na autenite. Esta maior solubilidade vai evitar o aparecimento de filmes lquidos de baixo ponto de fuso. Serem as estruturas austeno-ferrticas muito mais finas do que as totalmente austenticas. Este facto torna muito mais difcil a formao de um filme contnuo de um composto de baixo ponto de fuso nos limites de gro.
Fissurao a quente
A fixao de um teor mximo para a ferrite est relacionado com o aparecimento da fase a, dura e frgil. Os melhores resultados so conseguidos, na maioria dos casos, com um teor em ferrite no cordo entre os 3 e os 5%.