7.0 TEC.MET.- OXI-CORTE PLASMA RES.16.2

Marca Instituição

Ensino

Prof. M.Sc. Antonio Fernando de Carvalho Mota

SOLDAGEM E CORTE A GÁS (OXYFUEL GAS WELDING – OFW)

SOLDAGEM E CORTE A PLASMA

(Plasma Arc Wedding-PAW)

A soldagem oxi-acetilênica é um processo no qual a união das peças é obtida pela fusão localizada do metal por uma chama gerada pela reação entre o oxigênio e o acetileno.

A soldagem a gás pode ser realizada com ou sem metal de adição (vareta).

SOLDAGEM A GÁS (OXY FUEL GAS WELDING – OFW)

Rosca à direita Rosca à esquerda Mangueira vermelha Dispositivo de Corte Bico de Corte Junta

Válvula contra retrocesso

de chama para acetileno Válvula contra retrocesso_{de chama para oxigênio} oxigênio

Oxigênio Acetileno

MAÇARICO DE SOLDA

A proteção do metal fundido é proporcionada pelos gases resultantes da queima primária em uma chama corretamente ajustada.

SOLDAGEM A GÁS ( Oxy Fuel Gas Welding – OFW)

15bar 200bar

Soldagem oxiacetilênica

com Metal de adição

Cilindros de

Oxigênio

Dispositivo de regulagem de ar primário

Existem alguns modelos de fogões que utilizam um tubo venturi para auxiliar o processo de mistura do ar primário e do gás expelido pelo injetor antes de ocorrer à combustão.

COMBUSTÃO EM FOGÕES RESIDENCIAIS E INDUSTRIAIS

SOLDAGEM A GÁS ( Oxy Fuel Gas Welding – OFW) CHAMA OXIACETILENICA

• Combustão teórica completa: C₂H₂ + 2,5O₂  2CO₂ + H₂O

Na prática, para economizar oxigênio puro é realizada em dois estágios

• _{1º Estágio: Reação do Acetileno com o Oxigênio puro}

C₂H₂ + O₂  2CO + H₂

• _{2º Estágio: Conclusão da combustão,} • _{reação com o Oxigênio do ar:}

2CO + H₂ + 1,5O₂  2CO₂ + H₂O

Composição do Ar por volume:

SOLDAGEM A GÁS ( Oxy Fuel Gas Welding – OFW) CHAMA OXIACETILENICA

Tipos de chama

 definindo a = O

/ C

H

Chama Carburante – quando a < 1, Soldagem de ferro fundido,

alumínio, e chumbo. Solda de têmpera e de enchimentos duros;

Chama Neutra – quando temos a = 1, soldagem de aço e cobre; Chama Oxidante – quando a > 1, soldagem de latão e bronze.

O Véu de Acetileno foi consumido pelo aumento de

Chama oxiacetilênica apresenta basicamente duas

regiões: cone interno e penacho

SOLDAGEM OXI-ACETILENICA

O manômetro de alta pressão marca o conteúdo de gás contido no cilindro;

O de baixa marca a pressão necessária ao trabalho, a qual é regulada de acordo com o bico e o material base a ser usado

POR QUE CADA CILINDRO TEM DOIS MANÔMETRO?

TABELA DAS PRESSÕES DE SOLDAGEM

Baixa pressão Média pressão Alta pressão

SOLDAGEM COM MAÇARICO OXI-ACETILÊNIO

Solda a Esquerda

QUAIS SÃO OS CONSUMÍVEIS DE SOLDAGEM?

FUNILARIA solda oxiacetilênica

Técnicas construtivas dos veículos:

Chapas dos anos 30  1,2mm, Rígido, reparo trabalhoso Atualmente  0,75 a 0,88 mm, absorção de impactos e facilitando a reparação

Qual a ação do fluxo?

O fluxo promove a remoção e a dissolução dos óxidos e impurezas superficiais.

Metal de Base

Metal de Adição

Fluxo

A união é feita, aquecendo-se o material base, sem fundi-lo,

até temperaturas correspondentes à fluidez do material de

adição.

PROCESSO COM MAÇARICO OXI-ACETILÊNIO

O processo Oxiacetilênio representa a melhor escolha para

minimizar a diluição do metal de base, já que a temperatura

da chama química é muito mais baixa que a temperatura do

arco elétrico (TIG ou eletrodo revestido).

• Assim, é muito mais fácil o controle da fusão da vareta de

adição e do metal de base.

• Diluição típica do metal de base menor ou igual a 5%.

DELARCO SOLDAS LTDA

3.480°C c/Oxigênio

2.650°C

SEGURANÇA

Explosão de Cilindro de O₂ Alagoinha-BA

Norma ABNT NBR ISO 5175:2009

GERADOR DE ACETILENO

O acetileno pode também ser fornecido

através de geradores que são

dispositivos que formam este gás através

de uma reação química.

A Cal Hidratada, substância é bastante utilizada na construção civil, como aglomerante aéreo, para preparo das argamassas de

assentamento e revestimento de alvenarias, tem características

aglomerantes como o cimento, sendo que, enquanto o cimento reage com água (reação de hidratação do cimento), o endurecimento da cal aérea ocorre pelo contato com o ar.

Essa reação transforma a Cal Hidratada num carbonato tão sólido quanto o calcário que a originou.

Uso da Cal Hidratada na indústria:

Devido algumas de suas propriedades também é largamente empregada na indústria. As especificações ditadas pelo mercado industrial podem variar de acordo com o emprego e

propriedade desejada não havendo na maior parte dos caso normas de especificação. Destaca-se o uso industrial da Cal Hidratada:

Regulador de pH em tratamento de águas servidas;

Celulose e Papel para regenerar a soda cáustica e para branquear as polpas de papel, junto com outros reagentes;

Açúcar e Álcool na remoção dos compostos fosfáticos, dos compostos orgânicos e no clareamento do açúcar;

Tintas como pigmento e incorporante de tintas à base de cal e como pigmento para suspensões em água, destinadas às “caiações”;

Alumínio como regeneradora da soda; Tratamento de água na correção do pH; Esterilização;

Na coagulação do alume e dos sais metálicos;

Na remoção da sílica em processos siderúrgicos e metalúrgicos;

Estabilização de solos como aglomerante e cimentante, no preparo de solo-cal; Misturas asfálticas;

Neutralizador de acidez e reforçador de propriedades físicas;

Fabricação de blocos construtivos como agente aglomerante e cimentante;

Desulfurização, usos diversos precipitação do SOx dos gases resultantes da queima de combustíveis ricos em enxofre;

Corretivo de acidez de pastagens de solos agrícolas; Sinalização de campos esportivos; proteção às árvores; Desinfetantes de fossas; proteção à estábulos e galinheiros; Retenção de água, CO2 e SOx.

Outras: Cerâmica, Refratários, Farmacêutica, Metalurgia do cobre, Alimentícios e Biogás

O oxi-corte é, na realidade, um processo de combustão.

CORTE A OXIGÊNIO

Durante o corte da chapa de aço, o ferro aquecido até a

sua temperatura de ignição, reage com o oxigênio

produzindo óxidos de ferro, que serão removidos da área

de reação pelo sopro da chama.

Corte a Oxigênio (Oxy Fuel Gas Cutting – OFC)

O processo é iniciado apenas com as chamas que aquecem a região de inicio de corte até a temperatura de ignição ( 870°C), quando, então, o jato de oxigênio é ligado tendo Inicio a ação de corte.

O processo é usado, para aços de baixo carbono, aços de baixa liga e ligas de titânio para cortar chapas de 1mm até 300mm de

espessura.

Elementos de liga tendem, de uma forma geral, a dificultar o corte por

promover a formação de um óxido refratário (por exemplo, cromo, alumínio e silício).

PROCESSO OXICORTE

Tanto as chapas prontas devem ser cortadas em peças para seu destino final, como as sucatas devem ser cortadas em peças de menores

dimensões para facilitar seu processamento.

O oxicorte é considerado corte por reação química, corte combinado

envolvendo os seguintes mecanismos: aquecimento através de chama e reações exotérmicas, seguido de oxidação do metal e posterior expulsão através de jato de O₂.

Corte não por fusão e sim por oxidação (erosão térmica).

Aplicações: Peças nas mais diversas formas (Discos, Flanges, Quadrados, Retângulos, Desenhos e Modelos), em aço carbono

PROCESSO DE CORTE – OXIA-CETILENO

Partes do Maçarico de OxiCorte

RETROCESSO DE CHAMA

PODE CAUSAR:

• Explosão das mangueiras de oxigênio e acetileno

• Incêndio das mangueiras chegando até os reguladores • Ruptura das mangueiras sem a ocorrência de chama

Providencias:

• Fechar imediatamente a válvula dos cilindros

• Resfriar os cilindros com água, por no mínimo 24 horas

Consequências:

• Riscos de inicio de decomposição do cilindro de acetileno

• Riscos de alimentação de incêndios, enriquecimento da chama • Riscos de explosão de cilindros

Isto ocorre quando por qualquer motivo a velocidade de saída dos gases fique menor do que a velocidade de combustão.

DISPOSITIVOS CONTRA REFLUXO DE GÁS E RETROCESSO DE CHAMAS:

a- Dispositivos contra retrocesso de chama: Válvula corta chama b- Válvulas unidirecionais;

SEGURANÇA - RETROCESSO DE CHAMA

1 ₂ Válvula unidirecional V₁ V₂ Retrocesso V₁ = velocidade de saída dos gases V₂ = velocidade de combustão dos gases

Cilindro de acetileno – massa porosa

DECOMPOSIÇÃO DO ACETILENO

É a quebra da molécula de acetileno, podendo ocorrer uma explosão sem oxigênio à 300°C.

O cilindro pode explodir em até 24 horas

Resfriamento do cilindro de acetileno

Devido o acetileno ser uma combinação de 92,24% de carbono e 7,47% de hidrogênio, ele é muito instável, oferecendo grande perigo no seu manuseio.

Pressões acima de 1,5kg/cm², o acetileno terá grande facilidade para explodir devido a liberação muito violenta de hidrogênio.

Desta maneira tem-se este revestimento de acetona para dissolver o acetileno por volta de 5 a 9 kg a uma pressão de 17,5 kgf/cm², onde seu poder explosivo desaparece, isto no interior do cilindro.

Devido o acetileno ter a capacidade de se dissolver na acetona na proporção de 1 volume de acetona para 25 volumes de acetileno.

O cilindro recebe dentro dele uma massa porosa (carvão vegetal, cimento, amianto e terra infusória) a que serve para

absorver a acetona que será utilizada como solvente do gás Acetileno.

CARACTERÍSTICAS DOS CILINDROS

Acetileno (C₂H₂) Pressão de 17.5kgf/cm2 _(21°C)

Recheado com massa

porosa Gás dissolvido em acetona 2 bujões

AVALIAÇÃO :

PELAS INDÚSTRIAS, SOMENTE O OXICORTE?

O MELHOR PROCESSO DE SOLDAGEM TIG

O PIOR PROCESSO DE SOLDAGAM OXI-ACETILENA

AVALIAÇÃO :

POR QUE A SOLDAGEM OXI-ACETILENA PRATICAMENTE NÃO É MAIS UTILIZADA

PELAS INDÚSTRIAS, SOMENTE O OXI-CORTE?

Literatura: A chama oxi-acetilênica, tal como as outras chamas, é utilizada na atualidade em soldagem de chapas finas, sendo

substituída gradativamente por outros processos mais produtivos e menos perigosos.

É ainda, porém muito utilizada em operações de pré-aquecimento, pós-aquecimento, brasagem, corte e chanfro de aços carbono e aços ligas, revestimento superficial e metalização.

Mota - Excessivo pré-aquecimento e Energia de Soldagem, resultando uma Zona Fundida e

Afetada Termicamente maior do que os outros processos de soldagem, além do alto crescimento de grão.

AVALIAÇÃO VISUAL -TIG

EVITAR SUPERPOSIÇÃO DE CORDÕES E

REGIÕES DE ACUMULO DE LÍQUIDOS E SUJEIRAS

PROCESSO DE OXICORTE

Oxicorte Pantográfica Eletrônica White Martins MCPE 1200 Pantografo oxicorte Fotocelula mcp 1500

1°) O que é possível fazer para reduzir a rebarba durante o corte? Resp.: Muita rebarba é indicativo de chama muito quente, muito volume

de gás ou um deslocamento muito lento do bico de corte sobre o

material, isso aquece demais o corte produzindo rebarba em excesso. Você tanto pode usar menos gás quanto um bico menor ou ainda

afastar um pouco o bico do metal.

O GAE (Gás de Alta Energia) é melhor em cortes de metal fino, você pode usar o truque de inclinar a chama para que esta atravesse uma espessura um pouco maior em chapas finas.

O processo de corte com eletrodo de grafite, chamado de goivagem a carvão, é um processo em que os eletrodos são considerados não consumíveis, mas desgastam-se com o uso.

CORTE COM ELETRODO DE GRAFITE - ARCAIR

O processo utiliza uma tocha especial que se assemelha ao alicate do

processo com eletrodo revestido, adaptado com um orifício que direciona um jato de ar comprimido para a expulsão do metal líquido proveniente da poça de fusão formada pelo arco elétrico entre o eletrodo e a peça.

Eletrodos revestidos de cobre com núcleo de grafite, para serviço em corrente contínua e disponíveis nas bitolas de 4,0 até 25,4mm

CORTE COM ELETRODO DE GRAFITE

OUTROS PROCESSOS

DE SOLDAGEM E CORTE

OUTROS

PROCESSOS

DE SOLDAGEM E CORTE

SOLDAGEM E CORTE A PLASMA

Formação do Plasma

SOLDAGEM E CORTE A PLASMA

(Plasma Arc Wedding-PAW)

Se separam os elétrons e o gás vira condutor Níveis de energia

O SURGIMENTO DO PROCESSO DE CORTE

A ARCO PLASMA

Em 1950, o processo TIG (gás

inerte de tungstênio) de soldagem estava implantado como um

método de alta qualidade para soldar metais nobres.

Durante seu desenvolvimento

descobriram que se reduzissem o diâmetro do bocal por onde saia a tocha de gás para soldagem, o arco era comprimido, aumentando a

velocidade e a temperatura do gás. O gás, ionizado, ao sair pelo bocal, em vez de soldar, cortava metais.

CORTE AO PLASMA

O processo plasma é composto de uma fonte de

corrente contínua, uma tocha que transmite corrente

elétrica e gases à região de corte.

Máquinas Piratininga, 1974 Fonte: White Martins

A temperatura do plasma

ao tocar a peça pode atingir 28.000ºC FONTE DE ENERGIA OBRA

+

+

COMO FUNCIONA O PLASMA

• _{Um arco é aberto entre o eletrodo da tocha e a peça.} • _{O gás a alta pressão é aquecido pelo arco elétrico.}

• _{As moléculas do gás se dissociam em elétrons, prótons e neutros,}

absorvendo grande quantidade de calor do arco elétrico.

• _{Essas partículas dissociadas recebem nome de plasma.}

• _{O plasma é então injetado sobre a peça, através do bocal, de}

pequeno diâmetro, afim de proporcionar grandes velocidades.

• _{O plasma ao tocar a peça, se recombina, formando gás novamente.} • _{Quando isso ocorre, o calor anteriormente absorvido é então}

liberado (rapidamente) e transferido a peça.

• _{A temperatura do plasma ao tocar a peça pode chegar 28.000ºC.} • _{Essa temperatura funde qualquer material.}

CORTE AO PLASMA - EQUIPAMENTOS

1. Fonte de Energia DC

2. Console de Ignição – Alta Frequência

3. Console de controle de gás

4. Tocha plasma

5. Conjunto de Válvulas

Transformador DC

VANTAGENS DO CORTE AO PLASMA?

a) Processo versátil, corta ferrosos e não ferrosos;

b) Velocidade de corte 1,5 a 2,0 vezes maior do que oxicorte; c) A ZAC é menos extensa que no processo oxicorte;

d) Pequenas distorções no, devido a alta velocidade;

e) Início de operação instantâneo, sem pré-aquecimento. DESVANTAGENS DO CORTE AO PLASMA:

f) Capacidade de espessura limitada;

g) Equipamentos mais caros do que oxicorte;

Processo de Corte Manual

CORTANDO COM O PLASMA

Corte Plasma mecanizado com tartaruga

Esse processo utiliza um arco elétrico concentrado que derrete o material através de um feixe de plasma de alta temperatura.

Todo material pode ser cortado como o aço carbono, aço inoxidável, o alumínio e outros metais eletricamente condutores.

O arco Plasma derrete o metal, e a alta velocidade do gás remove o material derretido.

PLASMA É UM GÁS ELETRICAMENTE CONDUTOR

A ionização dos gases gera a criação de elétrons livres e de íons positivos junto com os átomos de gás.

Quando isso ocorre, o gás torna-se eletricamente condutor, com a característica de transportar corrente, tornando-se assim o plasma.

Tocha Plasma

Um exemplo de plasma, como aparece na natureza é o relâmpago.

Como a tocha plasma, o relâmpago conduz eletricidade de um lugar a outro. No relâmpago, os gases do ar são gases ionizados.

O plasma foi utilizado para o corte de

materiais que não podiam ser cortados

pelo processo oxicorte, como aço

inoxidável, alumínio e cobre.

A grande vantagem: velocidade de corte

ao cortar chapas metálicas finas, quando

comparado com o oxicorte.

Esta característica e o fato dos

equipamentos de corte plasma estarem

atualmente muito mais baratos, levou o

processo plasma a ser também

economicamente viável para o

corte dos aços carbono e baixa liga.

As características do arco plasma

variam de acordo com:

• O tipo de gás de corte:

( Hidrogênio , argônio, nitrogênio, Hélio e

Oxigênio)

• A quantidade de vazão;

• O diâmetro do bocal

(bico de corte)

• A tensão do arco elétrico.

Bico de corte

• Ar comprimido substitui gases

industriais de alto custo, como

hidrogênio e hélio, e proporciona um

corte mais econômico.

• O oxigênio presente no ar fornece

uma energia adicional que aumenta a

velocidade de corte em 25%.

• Esse processo pode ser usado para

corte de aço inoxidável e alumínio.

• Entretanto, a superfície

desses materiais tende a ficar

fortemente oxidada, o que não é

adequado para certas aplicações.

CORTE PLASMA COM AR COMPRIMIDO

Superfície oxidada

c/gás de proteção

O gás de corte flui pelo centro que contém o eletrodo negativo, um toque da tocha no metal produz um arco elétrico que ioniza o gás, formando o plasma.

Desde que ele é condutor, a corrente elétrica e o fluxo do gás mantêm o processo.

Um gás protetor é injetado em torno da área de corte para

prevenir oxidação e também proporcionar uma certa regulagem da largura do corte.

A alta temperatura do plasma funde o metal, produzindo o corte.

CORTE AO PLASMA

Processo Plasma

A parte do metal se funde pelo calor do plasma e este metal é expulso com auxílio do gás em alta vazão.

Em 1968 surge a primeira grande

inovação, a injeção de água entre o bico e um bocal frontal, com o objetivo de ampliar a vida útil dos consumíveis e na qualidade de corte, conforme figura 2

APLICAÇÕES DO PLASMA

AVALIAÇÃO: O PROCESSO DE CORTE PLASMA É POSSÍVEL TAMBÉM FORA DA POSIÇÃO PLANA?

A principal aplicação do processo é na preparação de juntas para a

soldagem, onde a qualidade de corte sem a pós operação de limpeza para remoção de escórias facilita o processo de operação seguinte.

Os principais mercados atendidos pelo processo de corte Plasma são: • Soldagem – corte e preparação dos conjuntos a serem soldados;

• Manutenção em geral; • Estruturas metálicas; • Usinas siderúrgicas;

• Usinas de açúcar e álcool; • Móveis metálicos;

• Caldeirarias;

• Indústrias agrícolas;

• Autopeças & automotiva; • Funilarias;

• Carrocerias metálicas; • Sucata & Ferro e Aço.

A ENGENHARIA NA CONSTRUÇÃO NAVAL E OFFSHORE

Corte de Chapas

Vantagens do Corte Plasma X Oxicorte - Aço Carbono

Atualmente, o Corte Plasma está substituindo com vantagens o sistema Oxicorte para o corte de aço carbono com estes

benefícios:_{1. Não requer pré-aquecimento da chapa;} 2. Maior velocidade de corte;

3. Corte mais limpo sem rebarbas, resultando num melhor acabamento;

4. Menor sangria;

5. Menor transferência de calor, evitando empenos em chapas finas;

6. Utilização em latão, alumínio, aço inox, ferro carbono, etc; 7. Maior segurança do operador, não utiliza gases inflamáveis; 8. Facilidade operacional porque o corte á plasma é de fácil

aprendizagem.

CORTE A PLASMA

x OXICORTE

Aços ao carbono até 15 mm são correntemente cortados com oxigênio.

Aços inoxidáveis e alumínio são cortados com nitrogênio,

enquanto grandes espessuras até 60-80 mm devem ser cortadas com mistura de gases argônio/hidrogênio.

CORTE COM PLASMA

Corte das chapas através de máquinas CNC;

QUESTIONÁRIO

1. Como se forma o plasma?

2. Quais fatores podem influenciar o arco

plasma?

3. Como funciona o corte plasma?

4. Cite as principais vantagens do corte

plasma.

5. Faça uma tabela de relação gás e material.

(qual o melhor gás para os diferentes tipos

IMPORTÂNCIA DA SOLDAGEM NAVAL

OBRIGADO

O comprimento total de juntas soldadas pode chegar

facilmente a 400 km em um navio de cruzeiro grande;

Essas operações de soldagem contribuem com um total

de 50% do custo total de mão de obra de um navio;