SOLDAGEM
O QUE É SOLDAGEM?????
É o processo de união de materiais, a Solda é o resultado deste processo! "Processo de junção de metais por fusão".
"Operação que visa obter a união de duas ou mais peças, assegurando, na junta soldada, a continuidade de propriedades físicas, químicas e metalúrgicas".
"Operação que visa obter a coalescência localizada, produzida pelo aquecimento até uma temperatura adequada, com ou sem a aplicação de pressão e de metal de adição." (definição adotada pela AWS - American Welding Society).
Uma peça metálica é formada por um grande número de átomos dispostos em um arranjo espacial característico (estrutura cristalina). Átomos localizados no interior desta estrutura são cercados por um número de vizinhos mais próximos, posicionados a uma distância r0, na qual a energia do sistema é mínima.
Figura 2- Formação teórica de uma solda
Figura 3 – Representação de uma superfície polida.
No entanto, devido a rugosidade superficial, camada de óxido, umidade, gordura, poeira e outros, está ligação teórica não ocorre.
vizinhos, possuindo maior nível de energia. Supostamente, se conseguirmos aproximar outros átomos de outra superfície com esta mesma distância, conseguiríamos formar a solda.
1- O processo de Soldagem por Pressão:
Baseiam-se na aplicação de pressões elevadas de forma a deformar plasticamente as superfícies metálicas permitindo a aproximação atômica a distâncias da ordem de r0. Em geral, as peças são aquecidas localmente para facilitar a sua deformação.
2- O processo de Soldagem por Fusão:
Consistem na aplicação localizada de calor na região de união para a sua fusão e do metal de adição (quando este for utilizado), produzindo a ligação pela solidificação do metal fundido.
A brasagem reúne um grupo de processos de união que liga metais pelo aquecimento adequado e pelo uso de um metal de adição com temperatura de fusão mais baixa do que a temperatura "solidus" do metal de base; o metal de adição preenche a junta por capilaridade. Neste tipo de união, o metal de base nunca se funde e é este fato que diferencia a brasagem de outros processos de soldagem por fusão.
Capilaridade: capacidade que um metal em estado líquido apresenta de preencher
espaços existentes entre os grãos das peças a soldar.
Ponto de fusão do estanho: Sn 231,9 °c
Classificação dos Processos de Soldagem
Destas três maneiras de realizar soldagem, citadas anteriormente, surgem diversos outros métodos.
A utilização de um diagrama que contenha as principais variações dos processos de soldagem é de extrema importância na visualização das inúmeras possibilidades de se realizar a união soldada.
1- O processo de Soldagem por Pressão:
Neste processo a soldagem é realizada pela deformação do material confinado, podendo ser sendo utilizado um aquecimento local para facilitar esta união.
São exemplos deste processo: -Por ultrassom;
-Por Fricção;
-Por Forjamento;
-Por Resistência Elétrica; -Por Difusão; e
1.1- Processos de soldagem por ultrassom:
A soldagem por ultrassom tem como objetivo unir peças por meio de vibrações mecânicas na faixa ultrassônica, associadas a aplicação de pressão. Este tipo de soldagem serve tanto para soldar metais quanto termoplásticos, e até mesmo materiais cerâmicos.
A soldagem por ultrassom produz uma solda limpa, de alta qualidade, não requer material de adição e tem um consumo baixo de energia.
1.2- Por Fricção
Também conhecida como soldagem por atrito a soldagem por fricção é um processo de soldagem no estado sólido, que visa unir partes metálicas através de caldeamento, obtido pelo calor gerado, através do atrito provocado por movimento das superfícies em contato, e aplicação de pressão. Devido ao atrito entre as partes, a energia cinética é convertida em calor, sendo absorvido pela região imediatamente próxima às superfícies em contato, coalescendo as superfícies, uma pressão é aplicada e a ação da força centrífuga faz fluir o metal para fora dos limites da peça na forma de rebarba, arrastando os óxidos superficiais existentes
1.3- Por Forjamento:
Um dos processos mais antigos de soldagem. Uma das mais antigas notícias que se tem sobre a soldagem remonta ao forjamento da espada de Damasco, (1300 A.C.) e ao uso de uma espécie de maçarico soprado pela boca, usando álcool ou óleo como
combustível; esta técnica, usada pelos egípcios para fundir e soldar bronze, foi transmitida a gregos e romanos.
Técnica utilizada para unir os primeiros utensílios de duas ou mais partes metálicas, colocando uma peça contra a outra até que se soldassem por meio de união por
1.4- Por Resistência Elétrica:
O calor para facilitar o processo de união, é geado pela passagem de uma corrente elétrica.
As peças a serrem soldadas, são pressionadas uma contra a outra, por meio de eletrodos não consumíveis, fazendo passar por estes uma alta quantidade de corrente que ocasiona uma quantidade de calor proporcional ao tempo, à resistência elétrica e à intensidade de corrente, que deverá ser suficiente para permitir que a região de contato entre as peças a serem soldadas, atinja o ponto de fusão.
Dependendo do modo como as correntes são forçadas a passar pelas peças a serem soldadas, surgem diferentes tipos de soldagem por resistência elétrica:
-Soldagem por Pontos (carrocerias); -Soldagem por Projeção;
-Soldagem por topo (por resistência ou por centelhamento) -Solda por Costura;
A soldagem por difusão é um processo que liga materiais por meio de aplicação simultânea de pressão e calor. Quando ocorre deformação plástica por ação de calor, as camadas de átomos que compõem a estrutura cristalina do metal vibram e se movimentam em várias direções, ocupando lugares diferentes nos planos
cristalinos; a essa movimentação dá-se o nome de difusão. Uma temperatura definida é aplicada na região de soldagem ou em toda a peça, durante certo tempo, resultando em uma deformação plástica localizada. O contato entre as superfícies provoca difusão dos átomos, que se movimentam pelo interior das superfícies, promovendo a ligação perfeita das partes.
A operação pode ser feita no vácuo, sob proteção de gás ou fluido e, de preferência, sem material de adição. O processo por difusão é utilizado para unir materiais com composição química semelhante ou materiais
dissimilares, predominantemente os metálicos, e foi desenvolvido originalmente para ser aplicado na construção de peças para a indústria aeronáutica e espacial; hoje em dia, outras áreas já fazem uso desta tecnologia.
Tela preminum, filtro produzido com soldagem por difusão, utilizado em dutos de petróleo que têm tendência em agregar material particulado.
A soldagem por explosão é um processo de soldagem no estado sólido a partir da deformação plástica superficial de metais, motivada pela colisão de uma peça lançada em alta velocidade contra outra, por detonação calculada de um explosivo. Esta colisão é muito violenta e libera um jato metálico formado a partir do impacto pontual entre as partes que serão soldadas. O jato retira a película superficial do metal, fazendo uma espécie de decapagem que libera a superfície de óxidos e impurezas. Nesse instante, as superfícies novas são fortemente comprimidas uma contra a outra, pela ação do explosivo.
A soldagem por explosão é utilizada para a confecção de juntas sobrepostas ou para revestimento.
2- O processo de Soldagem por Fusão:
Existem diversos métodos de soldagem por fusão, para classificação, costuma-se separar os diferentes métodos de acordo com o tipo de fonte de energia utilizada para fundir as peças, nesta introdução serão abordados alguns exemplos deste tipo de processo.
A soldagem por fusão pode ser obtida através da formação de um arco elétrico (com ou sem eletrodo consumível) ou então por outros processos como a soldagem a gás, por eletroescória, por eletrogás, soldagem térmica, por feixe de elétrons, a laser, a plasma, etc.
Dentre todos estes processo, os que utilizam o arco elétrico como fonte de energia, são os mais utilizados industrialmente, sendo por isso, melhores detalhados a seguir
Na pressão atmosférica, o arco é caracterizado por temperaturas muito elevadas, que causam a ionização parcial de seus gases com a formação de íons positivos e elétrons. Estes (íons e elétrons) são os responsáveis pela condução da corrente elétrica através do arco, sendo os elétrons responsáveis por mais de 90% da corrente total.
O arco elétrico é mantido entre um eletrodo circular e o metal de base. O eletrodo é fundido pelo arco, fornecendo metal de adição para a solda (eletrodos consumíveis) ou sem o consumo/fusão considerável do eletrodo (eletrodos não consumíveis). A corrente pode variar de 1A (microplasma) para 1000A (soldagem ao arco submerso).
Pode-se conseguir soldas de espessuras de 3 a 20 mm.
2.1.1- Com eletrodo revestido 2.1.2- TIG
2.1.3- MIG – MAG
2.1.4- Com eletrodo tubular 2.1.5- Arco submerso
(SMAW - Shielded Metal Arc Welding) é um processo no qual a coalescência dos metais é obtida pelo aquecimento destes com um arco estabelecido entre um eletrodo especial revestido e a peça.
O eletrodo é formado por um núcleo metálico ("alma"), recoberto por uma camada de minerais e/ou outros materiais (revestimento). A alma do eletrodo conduz a corrente elétrica e serve como metal de adição. O revestimento gera escória e gases que protegem da atmosfera a região sendo soldada e estabilizam o arco. O revestimento pode ainda conter elementos que são incorporados à solda, influenciando sua composição química e características metalúrgicas.
GTAW (Gas Tungsten Arc Welding – GTAW) é um processo no qual a coalescência dos
metais é obtida pelo aquecimento destes por um arco estabelecido entre um eletrodo não consumível de tungstênio e a peça. A proteção do eletrodo e da zona da solda é feita por um gás inerte, normalmente o argônio, ou mistura de gases inertes (Ar e He).
Metal de adição pode ser utilizado ou não.
Fonte de energia (CA ou CC), cabos, tocha, eletrodo de tungstênio, fonte de gás de proteção com regulador de vazão, ferramentas e material de proteção
Tocha TIG refrigerada pelo gás de proteção
Bicos de contato e fixadores de eletrodos: • feitos de liga de cobre.
Bocais:
• diferentes formas e tamanhos;
• função de direcionar o gás em regime laminar;
• os mais usados são os cerâmicos (mais baratos porém quebradiços);
• os de metal são refrigerados a água (para altas correntes, vida longa);
Objetivo do bocal: produzir um fluxo laminar do gás de proteção.
Os bocais devem ser largos o suficiente para prover cobertura da área de soldagem pelo gás e devem estar de acordo com o volume e a densidade necessária do gás no processo
Argônio Hélio ↓ cond térmica ↑ cond térmica
↓ tensão de arco ↑ tensão de arco
Arco mais estável Arco menos estável
Processo de soldagem a arco que produz a coalescência dos metais pelo aquecimento destes com um arco elétrico estabelecido entre um eletrodo metálico contínuo (e consumível) e a peça.
A proteção do arco e poça de fusão é obtida por um gás ou mistura de gases. Se este gás é inerte, o processo é também chamado de MIG (Metal Inert Gas). Se o gás for ativo, o processo é chamado de MAG (Metal Active Gas).
O processo é normalmente operado de forma semi-automática e apresenta elevada produtividade. A transferência de metal através do arco se dá, basicamente, por três mecanismos: aerosol (spray), globular e curto-circuito, dependendo de parâmetros operacionais, tais como o nível de corrente, sua polaridade, diâmetro e composição do eletrodo, composição do gás de proteção e comprimento do eletrodo
GASES INERTES: Ar, He e misturas.
2.1.3- MIG – MAG - Soldagem GMAW (Gas Metal Arc Welding)
O equipamento básico para este processo consiste de tocha de soldagem, fonte de energia de corrente constante, fonte de gás e alimentador de arame
FCAW (Flux Cored Arc Welding). Processo no qual a coalescência dos metais é obtida pelo aquecimento destes por um arco entre um eletrodo tubular contínuo e a peça.
O eletrodo tubular apresenta internamente um fluxo que desempenha as funções de estabilizar o arco e ajustar a composição da solda.
O processo apresenta duas variações principais: soldagem auto-protegida, em que o fluxo interno fornece toda a proteção necessária na região do arco, e soldagem com proteção gasosa, em que a proteção é fornecida por um gás, semelhante ao processo GMAW. Em ambas as formas, o processo é normalmente operado na forma semi-automática, utilizando basicamente o mesmo equipamento do processo GMAW
Combina as melhores características da soldagem por arco submerso e a soldagem
MAG empregando o dióxido de carbono como gás de proteção.
Produz soldas de alta qualidade e um arco estável com um baixo nível de respingos.
Soldagem em todas as posições, o fluxo em seu interior pode conter minerais, ferros-liga e materiais que forneçam elementos desoxidantes e materiais formadores de escória e gás.
Utilizado principalmente na soldagem de aços carbono, aço de baixa liga e alguns aços inoxidáveis
revestidos.
Não exigem proteção gasosa externa e podem ser aplicados tanto com corrente contínua eletrodo positivo (CC+) como com corrente contínua eletrodo negativo (CC-). Existe arame para CA. Podem ser empregados sob ventos moderados com perturbações mínimas na atmosfera protetora em torno do arco, muito utilizado em revestimento contra desgaste.
Desenvolvidos para uso no campo para a soldagem de aços carbono em todas as posições e também para altas taxas de deposição;
Não necessitam de equipamentos de solda especiais;
As funções básicas dos componentes do fluxo são:
Desoxidante e formador de nitretos - como o nitrogênio e o oxigênio podem causar porosidade e
fragilidade, são adicionados desoxidantes como o manganês, alumínio e o silício.
Formadores de escória - compostos formadores de escória como óxidos de cálcio, potássio,
silício, ou sódio, são adicionados para proteger a poça de fusão da atmosfera. A escória ajuda a melhorar o perfil do cordão de solda, e escórias de rápida solidificação ajudam a suportar a poça de fusão na soldagem fora de posição. A escória também reduz a taxa de resfriamento, ação especialmente importante quando se soldam aços de baixa liga;
Estabilizadores do arco - elementos como o potássio e o sódio auxiliam na obtenção de um arco
suave e reduzem a quantidade de respingos;
Elementos de liga - elementos de liga como o molibdênio, cromo, carbono, manganês, níquel e
vanádio são empregados para aumentar a resistência, a ductilidade, a dureza e a tenacidade;
Geradores de gases - minerais como a fluorita e o calcário são normalmente usados para formar
Processo onde a coalescência dos metais é produzida pelo aquecimento destes com um arco, estabelecido entre um eletrodo metálico contínuo e a peça.
O arco é protegido por uma camada de material granulado (fluxo) que é colocado sobre a peça enquanto o eletrodo, na forma de arame, é alimentado continuamente.
O fluxo na região próxima ao arco é fundido, protegendo o arco e a poça e formando, posteriormente, uma camada de escória sobre o cordão que também atua como isolante
térmico.
Como o arco é formado sob a camada de fluxo, ele não é visível, daí o nome do processo.
Consumíveis: descontados os bocais e bicos de contato, cujo consumo é pequeno, resumem-se
unicamente aos fluxos e ao arame-eletrodo Os fluxos podem ser:
Aglomerados: compostos minerais (óxidos de Mn, Si, Al, Ti... )+ Fe-Si, Fe-Mn.. E um agente
aglomerante (solução aquosa de silicato de sódio e/ou de potássio).
Fundidos: mesmos componentes sem o aglomerante, com posterior redução a grânulos (atomização). Fluxos neutros x fluxos ativos
As expressões neutro e ativo são freqüentemente utilizadas para descrever o comportamento do fluxo e geralmente referem-se ao teor de manganês e/ou de silício que será transferido do fluxo para o metal de solda (são desoxidantes adicionados ao fluxo para melhorar a resistência à porosidade e a trincas). Esses são termos relativos que dependem da composição do fluxo, da composição química do arame e da razão entre a escória e o arame fundido.
Fluxos ativos são definidos pelo ASME/AWS como "aqueles que contêm pequenas quantidades de
manganês, silício ou ambos
Fluxos ligados podem ser definidos como aqueles que contêm, além de manganês e silício, elementos de
http://www.asmtreinamentos.com.br/downloads/soldador/arquivo87.pdf
Lauret, F. e Thomaz S. L. G.J. Soldagem por fricção.
http://www.infosolda.com.br/images/Downloads/Artigos/processos_solda/soldagem-p or-friccao.pdf
Queiroz A. B. Processo de soldagem por resistência:
Disponível em:
http://www.asmtreinamentos.com.br/downloads/soldador/arquivo26.pdf
Modenesi, P. J Introdução à Metalurgia da Soldagem. Universidade Federal de Minas
