A vantagem deste modo é a obtenção de uma transferência com característica de pulverização, com corrente média bem menor, reduzindo o custo
EQUIPAMENTOS NECESSÁRIOS
• fonte de energia • tocha de soldagem
• sistema alimentador de eletrodo • sistema de controle
As fontes de corrente contínua com eletrodo positivo (CC+), com capacidade corrente entre 400 e 1500 A, são vantajosas devido a melhor abertura do arco, melhor controle da forma e da penetração do cordão de solda.
Fontes de tensão constante e velocidade de alimentação do arame constante, que permitem o controle intrínseco do comprimento do arco, conforme mecanismo descrito na soldagem MIG/MAG, são preferíveis para soldagem com arames de até 4 mm de diâmetro.
Fontes de corrente constante e velocidade de alimentação do arame variável são preferíveis para soldagem com arames de diâmetro maior, acima de 4 mm.
Corrente contínua com eletrodo negativo (CC-), por outro lado, pode ser usada, visando uma maior taxa de deposição, vantajoso para a soldagem de chapas finas ou aplicação de revestimentos.
a soldagem mecanizada, como um sistema de ponte rolante ou carro acionado por motor elétrico, também conhecido como tartaruga, com velocidade ajustável, que se desloca por trilhos colocados sobre a peça ou outro suporte.
A fonte de energia para a soldagem ao
arco pode ser:
• Transformador (CA)
• Transformador-retificador (CC).
Tocha de soldagem. A tocha tem um bico de contato deslizante, feito de cobre e ligas, que é responsável pela energização do eletrodo. Possui um suporte isolante e um sistema para fixação do cabo de corrente.
• um suporte para a bobina do eletrodo, • um motor de corrente contínua com
controle de velocidade e
• um conjunto de roletes de alimentação. Esse sistema é muito importante pra a qualidade da soldagem porque o deslocamento da tocha é independente e não há como detectar falha na soldagem durante o processo, já que a solda fica coberta pelo fluxo. A velocidade de alimentação varia de 8 a 235 mm/s.
Alimentador de fluxo. Trata-se de u m conjunto formado por um porta-fluxo,
mangueiras condutoras e o bocal de saída, que pode ser concêntrico com a tocha ou situar-se à frente da mesma.
A alimentação é feita por gravidade.
A recuperação do fluxo é feita por dispositivos que aspiram os grãos não fundidos e os devolvem ao porta-fluxo.
Alguns equipamento possuem sistema para aquecimento do fluxo
Sistema de controle. O sistema de controle do equipamento inclui o controle da
velocidade de alimentação do eletrodo, da velocidade de deslocamento da tocha e da tensão de soldagem.
Variações do processo
Uma das principais variações do processo é a utilização de mais de um arame de metal de adição, visando aumentar a produtividade. Os arames múltiplos podem ser Tandem-Arc ou Twin-arc.
Geralmente, um eletrodo trabalha como polo positivo (eletrodo guia, CC+), visando maior penetração. Os demais eletrodos são ligados no polo negavito, visando maior taxa de deposição e melhor acabamento. Também podem trabalhar com CA.
Arames múltiplos tipo Twin-Arc.
2 arames conectados à mesma fonte formam um único arco.
Este arranjo resulta em menor penetração, com baixa diluição (pouca fusão do metal base) e alta taxa de deposição. É interessante para revestimentos e soldas em chanfros largos com mata-junta.
2 ou 3 arames, cada um ligado a uma fonte de energia, formam arcos distintos. Arranjos com até 6 arames são possíveis.
Arame frio
Adição de arame extra sem arco voltaico. Esta configuração aumenta a taxa de deposição e reduz a penetração do cordão de solda.
A adição de arame quente é mais eficiente, pois aumenta-se a taxa de deposição sem prejuízo da penetração.
Soldagem em chanfro estreito
Cabeçotes especiais que permitem a soldagem de peças com grande espessura e pequena abertura de raiz (ângulo de chanfro de 5 a 10o ). Estes cabeçotes permite
Configuração utilizada para deposi- ção de material para recobrimentos. As fitas tem espessura típica de 0,5 mm e largura de 30 a 120 mm.
Geralmente utiliza corrente contínua direta (CC-), pois se requer diluição muito baixa.
A largura do cordão obtido é aproximadamente a largura da fita.
Arco submerso com adição de pó metálico
Abaixo do fluxo deposita-se pó metálico, geralmente pó de ferro. Para que o pó de ferro fique abaixo do fluxo, deposita-se o pó de ferro antes de se depositar o fluxo, conforme figura abaixo. A função é aumentar a taxa de deposição, em um principio similar ao processo com eletrodo revestido com adição de pó metálico no revestimento. Consegue-se aumento da taxa de deposição em até 70%, com diminuição da penetração, de forma similar ao uso de arame frio.
Consumíveis
• Eletrodos • Fluxos
Eletrodos
Podem ser usados arames sólidos trefilados, normalmente cobreados, exceto para soldagem de materiais resistentes à corrosão ou em materiais para aplicações nucleares. Também podem ser arames tubulares (sem fluxo interno), fitas fornecidas em carretéis ou bobinas.
Os arames possuem diâmetros que variam de 2,4 e 6 mm, que permitem soldagem com elevadas densidades de correntes.
São especificados pela Associação Americana de Soldagem (AWS) em função da composição química:
• L = baixo teor de manganês • M = médio teor de manganês • H = alto teor de manganês.
Dentro de cada grupo, os arames podem ter diferentes teores de carbono e silício. Maiores teores de Mn, C e Si favorecem a deposição de cordões com maior resistência e dureza.
O silício introduzido como elemento de liga no eletrodo tem a função de aumentar a fluidez da poça de soldagem, melhorar formato de cordão de solda e aumentar a resistência à porosidade. Arames com alto teor de Si leva a designação adicional (K).
Fluxos
São mistura de óxidos, minerais e ferro-ligas. As funções do fluxos são: • Estabilizar o arco
• Fornecer elementos de liga para o metal de solda • Formar a escória
A formação de escória protege arco e o metal aquecido da contaminação da atmosfera, minimizando as impurezas do metal de solda e influenciando o aspecto e formato do cordão de solda.
Os fluxos podem ser classificados quanto ao seu processos de fabricação. Assim, existem
• fluxos fundidos e • fluxos aglomerados.
Fluxos fundidos
São obtidos pela fusão da mistura de seus componentes em fornos elétricos ou queimadores e posterior solidificação agua ou coquilha. Após, passam por secagem (quando solidificados em água), britagem e moagem para diminuição de tamanho de partícula, peneiramento para classificação quanto ao tamanho de partícula, e embalagem.
Os fluxos fundidos são homogêneos e não higroscópicos, são facilmente reciclados, porém possuem limitada faixa de composição. Neste processo de fabricação, é difícil adicionar desoxidantes e ferro-ligas sem segregação ou perdas.
Fluxos aglomerados
Os componentes para fabricação de fluxos do tipo aglomerados são inicialmente pulverizados, misturados a seco, aglomerados com silicato de sódio, de potássio ou ambos. A mistura úmida obtida é então pelotizada (agregação de partículas finas) e aquecida a temperaturas entre 600 a 950o C, temperatura estas inferiores à fusão
dos fluxos fundidos. Após, os materiais são moídos, peneirados e embalados.
Este tipo de fluxo comporta composição química mais variada, sendo mais fácil a adição de desoxidantes e elementos de liga. São porém higroscópicos e geram
Classificação química
Os fluxos são classificados como fluxos básicos, neutros ou ácidos. O índice de basicidade indica o comportamento químico de um determinado fluxo e pode ser calculado a partir da seguinte equação:
Para valores de B > 1, temos um fluxo básico; valores de B < 1, temos um fluxo ácido; valores próximos a unidade, temos um fluxo neutro.
Os fluxos básicos (de maior basicidade) reduzem os teores de oxigênio, hidrogênio e enxofre do cordão de solda, produzindo soldas com melhores propriedades mecânicas, especialmente quanto à tenacidade.
Os fluxos também são classificação quanto à influência sobre a composição química do metal depositado. Desta forma, os fluxos podem ser ativos, neutros ou ligados. Os fluxos ativos incorporam elementos desoxidantes (Mn e Si) no cordão de solda, enquanto os fluxos neutros não influenciam a composição química do metal depositado. Já os fluxos ligados incorporam outros elementos, além do Mn e Si, na solda.
Os fluxos são também classificados por tamanho e distribuição das partículas. Quanto maior a corrente de soldagem, menor deve ser o tamanho de partículas. Correntes muito alta para um determinado tamanho de partícula gera instabilidade no arco.
Especificação
A Associação Americana de Soldagem (AWS) especifica os consumíveis usados em SAW. A designação do fluxo é feita em combinação com a do eletrodo.
Parâmetros do processo
Os principais parâmetros de processo da soldagem a arco submerso são • valor e tipo de corrente
• tipo de fluxo e distribuição de partículas • tensão
• velocidade de soldagem • diâmetro do eletrodo • extensão do eletrodo • tipo de eletrodo
• largura e profundidade da camada de fluxo
Corrente de soldagem. Trata-se da variável mais importante do processo, que
determina a taxa de fusão do eletrodo, a taxa de deposição, a penetração, o reforço e a diluição.
Correntes muito elevadas produzem cordões com elevada razão penetração / largura, o que aumenta a possibilidade de fissuração (trincas) a quente, excessivo reforço e formação de mordeduras.
Correntes muito baixas podem produzir penetração ou fusão incompletas. Estes problemas serão abordados com maiores detalhes na seção de defeitos em soldagem.
Tipo de corrente.
O uso de corrente contínua com eletrodo positivo (CC+) produz cordões de solda com maior penetração, enquanto que a corrente contínua com eletrodo negativo (CC-) produz maior taxa de fusão, útil para processos de revestimentos ou para a soldagem de aços de baixa soldabilidade, pois ocorre menor diluição.
O uso de corrente alternada (CA) produz resultados intermediários. Para a soldagem com arames multiplos, produz menor sopro magnético.
Tensão de soldagem
A tensão de soldagem tem pouco efeito sobre a a taxa de deposição, porém tem forte efeito sobre a composição química, especialmente com o uso de fluxo ativo. Uma tensão excessivamente alta pode gerar dificuldade para remoção da escória. Quanto maior a tensão de soldagem, maior será o comprimento do arco, o que gera maior consumo de fluxo. O aumento da tensão também produz aumento na largura do cordão e diminuição da penetração e do reforço.
Velocidade de soldagem
Quanto maior a velocidade de soldagem, menor será a largura do cordão, a penetração e o reforço.
Velocidade excessivamente alta pode causar defeitos como mordedura, porosidade e cordão irregular.
Diâmetro do eletrodo
Cada diâmetro de eletrodo tem uma faixa de corrente recomendada. Para aumentar a produtividade, se utiliza o limite superior de corrente para um dado diâmetro. O diâmetro do eletrodo
influencia a geometria do cordão e a taxa de deposição. Para um valor fixo de corrente, quanto maior o diâmetro do eletrodo, maior será a largura do cordão e menor serão a taxa de deposição, a facilidade de abertura do arco e a estabilidade do arco.
Extensão do eletrodo
Quanto maior a extensão do eletrodo (stick-out), maior a taxa de fusão e a taxa de deposição. O maior stick-out também aumenta a resistência do circuito elétrico, com consequente queda na tensão, promovendo mudança na forma do cordão, com menor penetração e maior convexidade.
O aumento da extensão do eletrodo tem o efeito similar ao da troca da polaridade CC+ para CC-.
Tipo de eletrodo
Conforme já discutido, elementos de liga contidos no eletrodo vão influenciar a desoxidação, a possibilidade de defeitos de porosidade e, consequentemente, as propriedades mecânicas da junta soldada.
Largura e profundidade da camada de fluxo
A camada de fluxo precisa ter uma espessura ideal. Camadas muito espessas produz cordões de solda com aparência pastosa e áspera, dificuldade para saída de gases, gerando uma supefície mais irregular.
Em contrapartida, uma camada muito estreita não promove a total corbertura do arco, aparecendo os clarões (flashing), com consequente formação de respingos. O procedimento para encontrar a espessura ideal consiste em acrescentar lentamente o fluxo apenas até o arco ficar completamente submerso.
Inclinação da peça
A maioria das soldas é feita na posição plana, porém algumas vezes se recomenda uma leve inclinação das peças , fazendo a tocha avançar em declive ou aclive.
Como exemplo, na soldagem de chapas com espessura igual o maior que 6 mm com alta velocidade de soldagem, recomenda-se inclinação de 15 a 18o em declive,
Etapas do processo:
1. Preparação da junta que necessita de uma limpeza adequada no material a soldar.
2. Alinhamento da direção de deslocamento do equipamento com a direção da junta
3. Posicionamento do cabeçote no local de inicio da operação 4. Abertura do arco.
5. Supervisão da operação por parte do operador. 6. Extinção do arco
7. Limpeza da camada de escória e, se for o caso, preparação para a deposição dos passes seguintes.