VINICIUS MILANEZE
ADEQUAÇÃO DE PROCEDIMENTO DE SOLDAGEM COM BASE NA
NORMA ISO 3834-2 NA EMPRESA TROMINK INDUSTRIAL LTDA
Panambi 2015
VINICIUS MILANEZE
ADEQUAÇÃO DE PROCEDIMENTO DE SOLDAGEM COM BASE NA
NORMA ISO 3834-2 NA EMPRESA TROMINK INDUSTRIAL LTDA
Trabalho de Conclusão de Curso de Engenharia Mecânica apresentado como requisito parcial para obtenção do grau de Engenheiro Mecânico.
Orientador: Dr. Gil Eduardo Guimaraes
Panambi 2015
VINICIUS MILANEZE
ADEQUAÇÃO DE PROCEDIMENTO DE SOLDAGEM COM BASE NA
NORMA ISO 3834-2 NA EMPRESA TROMINK INDUSTRIAL LTDA
Este Trabalho de Conclusão de Curso foi julgado adequado para a obtenção do título de BACHAREL EM ENGENHARIA MECÂNICA e aprovado em sua forma final pelo professor orientador e pelos membros da banca examinadora.
Panambi, 08 de dezembro de 2015
Prof. Gil Eduardo Guimarães Doutor pela Universidade de São Paulo (USP) - Orientador Prof. Patricia Pedrali Coordenador do Curso de Engenharia Mecânica/UNIJUÍ
AGRADECIMENTOS
À minha família, por sempre acreditar e investir no meu potencial. Em
especial meu pai Glemir Lucca Milaneze, minha mãe Janicy Emilia Sippert
Milaneze e minha Irmã Sula Milaneze, pelo de companheirismo, carinho,
apoio e palavras nessa caminhada.
À minha noiva Gabriele Krause, pelo amor, carinho, paciência e
auxilio nos trabalhos (quase todos).
Ao orientador Dr. Gil Eduardo Guimarães, pelo conhecimento e
companheirismo, não apenas nesse trabalho, mas em toda caminhada
acadêmica.
À empresa Tromink Industrial Ltda, por acreditar no meu trabalho e
investir no meu conhecimento.
Aos meus amigos, sem vocês nossos dias acadêmicos não seriam os
mesmos. Obrigado.
“Seja você quem for, seja qual for à posição social que você tenha na vida, a mais alta ou a mais baixa, tenha sempre como meta muita força, muita determinação e sempre faça tudo com muito amor e com muita fé em Deus, que um dia você chega lá.
De alguma maneira você chegará lá...” Ayrton Senna
RESUMO
O processo de soldagem é utilizado desde as mais remotas épocas da humanidade, dentre os vários tipos de processos podemos destacar aqueles que empregam o arco elétrico, pois além de combinarem uma concentração ótima de energia para fusão tem um custo relativamente baixo de energia elétrica e equipamento. O processo MIG/MAG (Metal Inert Gas/ Metal Active Gas) é um processo de solda a arco que utiliza um eletrodo consumível continuo e insuflamento de gás, sendo este fornecido por uma fonte externa. A empresa Tromink Industrial Ltda utiliza, dentre outros, esse processo de soldagem. A fim de melhorar e aumentar a qualidade do processo gerado na empresa se busca, através desse trabalho, implementar a norma ISO 3834-2:2005, que tem como principal objetivo assegurar uma fabricação competente e um controle adequado em relação ao processo de solda dentro do processo produtivo, gerando um maior controle e uma maior organização dentro dos setores da empresa.
ABSTRACT
The welding process has been used since the earliest times of mankind, among the various types of processes we can highlight those that employ the arc, as well as combining a great concentration of energy for melting has a relatively low cost of electricity and equipment . MIG / MAG process (Metal Inert Gas / Metal Active Gas) is an arc welding process that uses a continuous and consumable electrode gas insufflation, which is supplied by an external source. The company Tromink Industrial Ltda uses, among others, the process of welding. In order to improve and increase the quality of the process generated by the company is seeking, through this work, implement the ISO 3834-2:2005 standard, which aims to ensure a competent manufacturing and an adequate control over the welding process within the production process, generating greater control and greater organization within the company's sectors.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – (a) Representação esquemática de uma soldagem por fusão ... 12
Figura 1 – (b) Macrografia de uma junta soldada ... 12
Figura 2 – Processo de soldagem MIG/MAG ... 14
Figura 3 – Principais funções dos gases de proteção ... 15
Figura 4 – Logomarca da empresa Tromink Industrial Ltda ... 26
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Análise do grupo de materiais e carbono equivalentes de acordo com a norma ISO 15608 ... 31
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ... 11
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 12
2.1 Processo de soldagem ... 12
2.2 Processo de soldagem: MIG/ MAG ... 13
2.3 Variáveis do processo de soldagem ... 16
2.4 Garantia de qualidade na soldagem ... 17
2.4.1 Principais causas dos problemas de soldagem ... 17
2.4.2 Soluções para os problemas de soldagem ... 18
2.5 Ensaio de macrografia ... 19
2.6 Ensaios não destrutíveis ... 19
2.6.1 Ensaio Visual ... 20
2.6.2 Liquido Penetrante ... 20
2.7 ISO 3834-2:2005 ... 21
3 TROMINK INDUSTRIAL LTDA ... 26
3.1 Segmentos e mercado de atuação ... 26
4 ADEQUAÇÃO DO PROCEDIMENTO DE SOLDAGEM COM BASE NA NORMA ISO 3834-2 NA EMPRESA TROMINK INDUSTRIAL LTDA ... 27
4.1 Adequação ao processo de soldagem ... 27
4.1.1 Viabilidade de Solda ... 27
5 ESTUDO DE CASO ... 30
REFERÊNCIAS ... 34
ANEXO A – European (international) standards for fusion welding ... 36
ANEXO C – Viabilidade de Solda (Simulação) ... 38
ANEXO D – Especificação preliminar do procedimento de soldagem ... 39
ANEXO E – Ensaio visual ... 40
ANEXO F – Ensaio de líquido penetrante ... 41
ANEXO G – Ensaio de macrografia ... 42
ANEXO H – Resultado do teste ... 43
ANEXO I – Registro do teste ... 44
ANEXO J – Registro de qualificação do procedimento de soldagem ... 45
1 INTRODUÇÃO
Na primeira metade do século XX, a necessidade de elevar os índices de produção fez com que os processos de produção mecânica fossem profundamente investigados, dentre esses processos destacam-se os processos de soldagem, que experimentaram um constante aumento na sua utilização. Setores vitais na indústria viram na união de peças e componentes metálicos por juntas soldadas uma alternativa preciosa ao uso de rebites, diminuindo de forma considerável o peso dessas estruturas, além de diminuir drasticamente o tempo necessário para sua fabricação.
Com o passar dos anos, o processo de soldagem vem passando por vários avanços tecnológicos, dentre eles podemos citar o processo de soldagem a arco elétrico com utilização de gases inertes (MIG), ou gases ativos (MAG). A correta seleção dos parâmetros de soldagem é fundamental para o sucesso de uma boa qualidade do cordão de solda MIG ou MAG, tais como intensidade de corrente, tensão do arco, velocidade de soldagem, tipos de gases de proteção, entre outros.
Sendo a solda por fusão um processo amplamente utilizado na fabricação de uma infinidade de produtos, é importante assegurar que esse processo seja realizado da maneira mais efetiva possível e, que o controle seja aplicado em todos os aspectos da produção, nesse sentido podemos destacar a certificação ISO 3834-2:2005 que, auxilia o fabricante a definir os controles para os processos de solda com o objetivo de assegurar a qualidade do produto.
O presente trabalho tem como foco a implementação da norma ISO 3834-2:2005 na empresa Tromink Industrial Ltda, com o objetivo principal de assegurar uma fabricação competente e um controle adequado em relação ao processo de soldagem, de maneira que os clientes possam ter confiança que os produtos soldados cumprem os requisitos acordados em relação à qualidade da soldagem.
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Processo de soldagem
Desde as mais remotas épocas da humanidade, tanto os recursos de brasagem quanto a soldagem por forjamento já eram utilizados, tendo sido descobertos a mais de 4000 anos. No entanto, a partir da Primeira Guerra Mundial que a técnica de soldagem começou a ser mais utilizada nos processos de fabricação, mas somente a partir da Segunda Guerra Mundial que houve um impulso na tecnologia de soldagem, desenvolvendo novos processos e aperfeiçoando os existentes (BRANDI, 1995).
De acordo com a American Welding Society (AWS, 1991) a definição de soldagem é a operação que visa obter a coalescência localizada produzida pelo aquecimento até uma temperatura adequada, com ou sem aplicação de pressão e de metal de adição. Logo o resultado dessa operação é o que se chama de solda. A figura 1 mostra de forma esquemática uma solda.
Figura 1 – (a) Representação esquemática de uma soldagem por fusão. (b) Macrografia de uma junta soldada.
Fonte: MODENESI, 2009
Cada processo de soldagem deve preencher os seguintes requisitos:
Gerar uma quantidade de energia capaz de unir dois materiais, similares ou não.
Evitar que o ar atmosférico contamine a região durante a soldagem.
Propiciar o controle da metalúrgica de soldagem, para que a solda alcance as propriedades desejadas, sejam elas físicas, químicas ou mecânicas. Os processos de soldagem podem ser classificados pelo tipo de fonte de energia ou pela natureza da união. Após escolhido o processo de soldagem, os materiais e a fonte de energia, os principais parâmetros a serem controlados são a corrente e a tensão de soldagem. Esses parâmetros que representam, a energia a arco elétrico, que faz derreter o metal de base e o arame, após o derretimento os materiais se unem ao se resfriarem. O metal quando derretido forma a poça de solda que se movimenta de modo oscilatório devido à excitação proveniente do arco e da transferência metálica (RAMOS, 2011).
Dentre os vários processos de soldagem para fabricação de componentes, aqueles que empregam o arco elétrico combinam uma concentração ótima de energia para fusão localizada com o custo relativamente baixo de energia elétrica e do equipamento, além dos riscos aceitáveis durante a operação (MODENESI, 2009).
2.2 Processo de soldagem: MIG/ MAG
O processo de soldagem MIG/MAG (Metal Inert Gas/ Metal Active Gas) ou GMAW (Gas Metal Arc Welding) pode ser descrito como um processo de soldagem a arco, que utiliza eletrodo consumível continuo e insuflamento de gás, o gás é fornecido por uma fonte externa, sendo responsável por criar o ambiente em que se forma o arco e por proteger da oxidação a poça de fusão e as gotas metálicas em transferência (BRANDI, 1995). Foi desenvolvido por volta de 1940 e, como demonstrou ser muito eficiente na proteção da zona de fusão contra a contaminação atmosférica, ele foi gradativamente substituindo os outros processos e atualmente é aplicado na soldagem da maioria dos metais (AWS, 1991; CARY, 1998).
Sendo um processo de soldagem por fusão, a fonte de calor é um arco elétrico mantido entre um eletrodo maciço nu consumível, continuamente alimentado e a peça a soldar. Esse processo utiliza um gás que protege o arco contra a contaminação da solda pelo oxigênio, nitrogênio e hidrogênio provenientes da atmosfera, além de
promover um arco com características relacionadas, por exemplo, com sua estabilidade, modo de transferência metálica, etc. Quando se usa um gás inerte (Ar/He) de proteção o processo recebe a denominação MIG (Metal Inert Gas), pois esses gases não reagem metalurgicamente com a gota metálica ou com a poça de fusão. Por outro lado se o gás for ativo (CO2 ou misturas de Ar / O2 / CO2), o processo é chamado de MAG (Metal Active Gas), nesse caso o gás reage metalurgicamente com a gota e com a poça de fusão (AWS, 1991; MACHADO, 1996).
Nesse processo a fusão é localizada e a união das peças é conseguida pelo calor gerado por um arco elétrico estabelecido através do contato elétrico entre um eletrodo continuo e maciço (arame) e a peça de trabalho. No início do processo, um curto-circuito entre o eletrodo e a peça produz a passagem inicial de uma corrente elevada, provocando um aquecimento ao longo do eletrodo e na região de contato com a peça. Com este aquecimento e a ruptura do curto-circuito, ocasionada pela fusão ocorrida em alguma parte do eletrodo, o arco se estabelece. Com o surgimento do arco, o arame, continuamente fornecido, é transformado em gotas de metal fundido, as quais são transferidas para a poça de fusão, formando o cordão de solda. O gás ou mistura de gases protege o arco e o metal da solda fundido contra a contaminação da atmosfera. A Figura 2 mostra, de forma esquemática, o processo de soldagem.
Figura 2 – Processo de soldagem MIG/MAG.
Em relação aos gases injetados na região da soldagem com a finalidade principal de proteger a poça e a gota em transferência, tem a função de estabilizar o arco e características sobre o modo de transferência metálica, na geometria, nas propriedades mecânicas e características metalúrgicas do cordão de solda. A Figura 2 ilustra os principais efeitos dos gases de proteção em uma soldagem MIG/MAG.
Figura 3 – Principais funções dos gases de proteção.
Fonte: SOUZA, 2010.
Como já citado anteriormente, o processo de soldagem MIG/MAG é um dos mais utilizados na indústria devido sua capacidade de produção, a qual está associada principalmente a duas características do processo, a alimentação contínua do arame, que permite alto fator de trabalho, e o uso de uma alta densidade de corrente, que proporciona alta taxa de fusão (SOUZA, 2010).
Devido à relevância desse processo na indústria, é de plena importância o entendimento do seu funcionamento para a correta utilização, o que nos leva a compreensão de como a regulagem dos parâmetros promove diferentes modos de
transferência metálica e modificam a estabilidade do arco, que por sua vez, determinam a aplicação do processo e afetam geométrica e superficialmente o cordão de solda (SCOTTI & PONOMAREV, 2008). Existem no mercado várias soluções de equipamentos que diminuem a influência do soldador/operador na regulagem das variáveis, operando a partir de controles eletrônicos, de forma a ajustar os parâmetros automaticamente (SOUZA, 2010).
Estes equipamentos, denominados sinérgicos, alcançam a estabilidade operacional da transferência metálica, porém, tal facilidade tem um custo e é nesta característica que reside à importância de metodologias e normas que auxiliem a continuidade correta do processo como um todo.
2.3 Variáveis do processo de soldagem
Durante o processo de soldagem existem muitas variáveis que precisam ser controladas, essas variáveis de soldagem são fatores que podem ser ajustados para se controlar diversas características das soldas que se deseja produzir, como por exemplo: a penetração, a largura, a altura e o aspecto visual do cordão soldado.
A seleção dessas variáveis, para uma determinada aplicação, incluiu a disponibilidade de equipamentos e materiais, considerações metalúrgicas e econômicas de modo a garantir um nível operacional adequado à qualidade exigida pelo cliente.
Estas variáveis não agem de forma independente e, comumente há forte interação entre elas. As principais variáveis que afetam as características da solda são: tensão do arco, corrente de soldagem, velocidade de soldagem, distância entre o bico de contato e a peça de trabalho, além da polaridade da corrente (LINCOLN, 1973).
A corrente de soldagem é um dos parâmetros com maior influência na penetração do cordão de solda. Quanto mais intensa a corrente de soldagem, maior a penetração. A velocidade de soldagem é proporcional a corrente de soldagem. Maiores velocidades de soldagem requerem correntes de soldagem mais intensas e, para correntes mais baixas, a velocidade de soldagem deve ser reduzida. Uma velocidade
de soldagem mais alta é preferível, visto que a medida reduz a ocorrência de distorções (PRITCHARDI, 2001).
2.4 Garantia de qualidade na soldagem
A soldagem de metais é uma técnica em constante desenvolvimento pela evolução da tecnologia tanto dos aços como das aplicações e construções de riscos, a soldagem é uma técnica de difícil formulação matemática e depende quase totalmente do homem para sua verificação, tornando-a um processo de difícil controle. É necessário formular o sistema, de modo que se reduza, ou elimine as principais causas de falhas (BRANDI, 1995).
2.4.1 Principais causas dos problemas de soldagem
Entre os problemas operacionais que podem ocorrer na soldagem descreveremos nos parágrafos abaixo alguns exemplos. Quando o material-base é inadequado quanto à química e propriedades mecânicas a qual será submetido há risco de ruptura e deformações.
Podem ocorrer também problemas relacionados à escolha inadequada do processo de soldagem e seus parâmetros, o qual ocasionará ruína por ruptura frágil, ou por defeitos de soldagem de difícil remoção. Problemas na capacidade, treinamento e qualificação do pessoal também podem ocorrer, gerando defeitos na soldagem.
A utilização de equipamentos incorretos de soldagem e instrumentos de controles inadequados ou defeituosos, definição errônea de métodos de montagem, preparação e limpeza de juntas acaba acarretando problemas de soldagem. Podemos citar também a não execução ou execução inadequada e não controlada de tratamentos pré e pós-aquecimento e do tratamento de pós soldagem, levando a problema de trinca a frio ou no reaquecimento.
Outra dificuldade é a execução errada da especificação e de qualificação de procedimento de soldagem ou inadequação da junta especificada e qualificada como aquela que será usada, ou o controle inadequado de uma junta soldada, esperando de um ensaio não destrutivo, resultados que ele não pode assegurar.
Essas e outras são causas de problemas que podem ocorrer no processo de soldagem, mas existem soluções e medidas que, corretamente adotadas garantem as condições requeridas para o bom funcionamento de todo o processo (BRANCHINI, 1992).
2.4.2 Soluções para os problemas de soldagem
Com o desenvolvimento da tecnologia industrial, muitas soluções de problemas específicos passaram a fazer parte de códigos, normas e especificações sob a forma de cuidados, recomendações, ou mesmo exigências.
Dentre as principais exigidas para a soldagem podemos citar algumas:
A adoção criteriosa de bases de cálculo para juntas soldadas
A escolha consciente do material de base levando em conta não só os requisitos de propriedades mecânicas, como também a análise de grau de soldabilidade.
Criteriosa especificação do procedimento de soldagem, tomando como base os códigos e as normas aplicáveis.
Definição das faixas e parâmetros de soldagem especificados, tais como: intensidade de corrente e tensão, velocidade de deposição, calor imposto, temperatura de pré e pós-aquecimento e de interpasse.
Cuidadosa escolha do processo de soldagem em fusão da adequação as necessidades, disponibilidade de equipamentos, pessoal desejado, investimentos e custos.
Treinamento e qualificação de soldadores, supervisores e inspetores.
Preparo e execução da junta soldada, como especificada.
Execução, por pessoal treinado e qualificado, dos exames não destrutivos da junta a ser qualificada, conforme especificações, normas ou procedimentos previamente aprovados.
Elaboração de planos sequenciais que facilitem a fabricação e a inspeção, garantindo que todas as atividades sejam presenciadas, no mínimo, pelo inspetor de controle do fabricante.
São essas, dentre outras, solução que quando adotadas juntas, de maneira sistemática e planejadas garantem a junta permitindo que o componente funcione corretamente e possa ser operado de maneira segura (BRANCHINI, 1992). A norma ISO 3834-2 dispõe sobre essas soluções.
2.5 Ensaio de macrografia
É a análise da seção de uma peça previamente polida e em geral atacada por um reagente apropriado para cada tipo de metal, de modo a expor a macroestrutura da peça em análise. Cada solução revela diferentes defeitos e áreas de solda. Tem como objetivo:
Determinar a existência de soldas no material base e do processo de fabricação de uma determinada peça;
Determinar as várias zonas, de uma solda e também suas características tais como numero de passes, existências de goivagem e a forma de chanfro.
Determinar dimensões de solda, aprovando-a para processo.
2.6 Ensaios não destrutíveis
Os ensaios não destrutíveis (END) são testes realizados em materiais acabados ou semiacabados para verificar a existência ou não de descontinuidade ou defeitos. Estes ensaios são feitos através de princípios físicos definidos, sem alterar suas características físicas, químicas, mecânicas ou dimensionais e sem interferir em seu uso posterior.
O END é uma das principais ferramentas de controle de qualidade de materiais, contribuindo para reduzir os custo e aumentar a confiabilidade da inspeção. Entre os métodos estão aqueles capazes de proporcionar informações a respeito do teor de defeitos de um determinado produto, das características tecnológicas de um material, ou ainda, da monitoração da degradação em serviço de componente e estruturas. Os métodos mais usados são na soldagem é ensaio visual e liquido penetrante (LOPES & PELLIN, 2010).
2.6.1 Ensaio Visual
O ensaio visual é o ensaio não destrutivo básico, todos os outros ensaios devem ser executados após a inspeção visual, que pode ser feita à vista desarmada, com o auxilio de lupa ou com aparelhos de instrumentos para inspeção remota. No controle de qualidade, o ensaio visual tem por finalidade detectar não conformidade antes e após a operação de soldagem, tais como:
Ângulo do bisel;
Ângulo do chanfro;
Face da raiz;
Abertura da raiz;
Alinhamento das partes soldadas;
Corrosão;
Existência de elementos contaminantes;
Descontinuidades de soldas;
A sequência de cada ensaio visual se compõe de duas etapas: preparação da superfície e inspeção pelo método visual previsto no procedimento qualificado, sempre sob iluminação adequada. Há, porém, uma sequência correta de execução do ensaio, que normalmente é efetuado mais de uma vez ao longo de uma operação de soldagem. Desta maneira, evitam-se incorreções que trariam dificuldades para uma correção posterior, como por exemplo, ajuste incorreto de juntas.
Além disso, o ensaio visual é o ensaio destrutivo de mais baixo custo permitindo detectar e eliminar possíveis descontinuidades antes de se iniciar ou completar a soldagem de uma junta (LOPES & PELLIN, 2010).
2.6.2 Liquido Penetrante
É utilizado na detecção de descontinuidades abertas para a superfície de materiais sólidos não porosos, como metais ferrosos, não ferrosos, alumínio e ligas metálicas. Este método está baseado no fenômeno da capilaridade, o poder de penetração de um liquido em áreas extremamente pequenas devido sua baixa tensão
superficial, ou seja, o liquido penetrante é um liquido de grande poder de penetração e alta ação capilar (LOPES & PELLIN, 2010).
O liquido contém em solução ou suspensão pigmentos coloridos ou fluorescentes, que vão definir sua utilização. Sendo os do tipo A, os penetrantes fluorescentes, que necessitam de luz ultravioleta a ambiente escuro para serem visualizados. E os do tipo B, penetrante visíveis, não fluorescentes, utilizados em ambientes claros e visíveis com luz natural. O revelador consiste de um talco aplicado de forma seca, úmida ou liquida que tem como função retirar o penetrante das descontinuidades e conduzi-lo para a superfície indicando onde as mesmas ocorrem (LOPES & PELLIN, 2010).
A detecção independe do tamanho, orientação, configuração e da estrutura química do material. Tem como seu principal função a revelação de descontinuidades superficiais muito pequenas, trincas, falta de fusão, poros, porosidade agrupadas entre outros. O ensaio por liquido penetrante se compõe por cinco etapas: limpeza inicial, com o objetivo de remover descontaminantes que poderiam mascarar os resultados, aplicação do penetrante, de modo que o mesmo cubra toda a área a ser examinada, remoção do excesso do penetrante, observando que cada tipo de penetrante tem características e cuidados especiais de limpeza, aplicação do revelador e, inspeção final (LOPES & PELLIN, 2010).
O ensaio tem uma sensibilidade muito boa, detectando descontinuidades muito pequenas. É um ensaio rápido, e com custo relativamente baixo. Sua desvantagem vem do fato de detectar apenas descontinuidades abertas para a superfície e que não estejam obstruídas, além de não proporcionar um registro permanente dos resultados (LOPES & PELLIN, 2010).
2.7 ISO 3834-2:2005
Como já falado anteriormente, a soldagem por fusão é um processo amplamente utilizado na fabricação de uma infinidade de produtos e em muitas empresas é um aspecto chave da produção. É importante assegurar que esses processos sejam realizados da maneira mais efetiva possível e que o controle adequado seja aplicado
em todos os aspectos da produção. São nesses quesitos que entram a certificação ISO 3834-2, que permite superar as debilidades do sistema e incrementar a capacidade do fabricante para vender os seus produtos.
O objetivo principal da certificação é assegurar uma fabricação competente e um controle adequado em relação ao processo de solda, de maneira que os clientes possam ter confiança que os produtos soldados cumprem com os requisitos acordados em relação à qualidade da soldagem. Além desse ponto, a implementação da ISO 3834-2:2005, os fabricantes também podem incrementar o controle e eficiência em relação ao sistema de gestão de produção.
A norma ISO 3834-2:2005 complementa a aplicação da ISO 9001, ajudando o fabricante a definir os controles para o processo de solda com objetivo de assegurar a qualidade do produto. O objetivo da ISO 9001 é que a qualidade final do produto, em qualquer processo de trabalho, não pode ser verificada apenas por inspeção. Deve-se observar que a ISO 3834-2:2005 não é um padrão de controle de qualidade que substitui a ISO 9001, mas sim, uma ferramenta auxiliar. A ISO 9001 afirma que, sempre que necessário, processos especiais devem ser identificados. Soldagem é considerado um processo especial, ou seja, necessita de requisitos específicos sejam cumpridos, e uma excelente ferramenta para isso é a ISO 3834-2:2005.
Em relação ao controle de qualidade de forma geral, pode ser descrito em três diferentes níveis:
Em nível geral – uma descrição organizada da empresa, áreas de responsabilidade, operação, equipamento, pessoal, etc.
Em nível de procedimento – a maneira como a atividade deve ser realizada é descrita, assim como o pessoal responsável.
No nível relativo a formulários – formulários necessários, listas, registros e certificados e instruções detalhadas de trabalho.
É necessário que a empresa esteja familiarizada com os procedimentos de preparação, sendo que cada item precisa de um procedimento e estes precisam estar descritos. O objetivo desse procedimento é certificar um trabalho eficaz, estabelecer
responsabilidades em relação às tarefas e fornecer informações de como a atividade é gerenciada e documentada.
Um dos principais requisitos na norma ISO 3834-2:2005 é dispor de pessoal de coordenação para as tarefas de solda e que estes cumpram requisitos. Nessa certificação se descreve uma forma de alcançar um sistema de qualidade, definindo três níveis de qualidade diferentes dependendo do tipo de operação a serem alcançados.
Existem algumas bases para a ISO 3834-2:2005 (ANEXO A) , dentre elas:
Coordenação de solda – ISO 14731
A empresa deve nomear um coordenador de soldagem, que tem total responsabilidade sobre a soldagem, e autorizações necessárias, inclusive parar a produção. As qualificações dos coordenadores de soldagem devem ser comprovadas através de experiência ou formação.
A ISO 14731 é a base para a escolha das tarefas dos coordenadores de soldagem, ao definir essas tarefas podemos citar: organização da gestão de qualidade da soldagem segundo certificação, coordenação de qualificação de procedimento de soldagem, instruções gerais para qualificação de soldadores, dentre outras. A norma identifica as responsabilidades relacionadas com a qualidade e as tarefas incluídas na coordenação das atividades relacionadas com a soldagem (ISO 14731:2006).
Teste de qualificação de soldadores e operadores de soldagem – EN 287 e EN 1418
O objetivo é garantir que a empresa tenha pessoal competente, capaz de cumprir as tarefas exigidas. Operadores que realizam trabalham de soldagem necessitam estar qualificados de acordo com as normas EN 287 e EN 1418. Essas normas europeias especificam os requisitos para a aprovação dos operadores de soldagem, tanto para solda de fusão quanto para solda de resistência.
O objetivo dos procedimentos de soldagem é garantir que a solda e as atividades relacionadas ocorram conforme o planejado, sendo a responsabilidade pelas atividades do coordenador de solda. Os procedimentos de soldagem são aplicados para o plano de produção, preparação e qualificação dos procedimentos de soldagem, preparação de instruções de trabalho, trabalhos de manutenção e trabalho auxiliar, planejamento diário e desempenho de solda, manutenção ou atividades de apoio.
Em relação aos procedimentos para a especificação dos procedimentos de soldagem podemos levar em consideração, quais os itens que serão incluídos e para que processos os produtos possam ser utilizados. Já em relação à qualificação desses procedimentos, a preparação desses procedimentos de soldagem está de acordo com a ISO 15614, a qual dispõe sobre a preparação de registros de qualificação de procedimento (WPQR) que se baseia simplificadamente, na inspeção do material, lista de consumíveis, relatórios de testes, dentre outros.
De acordo com a ISO 15614, se define as condições para as execuções dos testes de procedimentos de soldagem e as operações para todas as operações práticas de soldagem dentro das variáveis, sendo que testes adicionais podem ser exigidos (ISO 15614-1:2004).
Ensaios não-destrutivos – ISO 9712
A norma ISO 9712 especifica requisitos para qualificação e certificação de pessoas que realizam ensaios não-destrutivos (NDT) (ISO 9712:2012).
Validação de equipamentos – ISO 17662
O objetivo é garantir instrumentos e equipamentos de medição que atendam os critérios necessários para cumprimentos dos requisitos especificados pelo cliente. Requisitos para calibração e validação de equipamentos utilizados para soldar são baseadas na ISO 17662.
A empresa deve nomear um responsável pela calibração e validação, e inspeção do equipamento de teste para produtos soldados, e a mesma deve elaborar os procedimentos necessários (ISO 17662:2005).
Ao implementar a norma ISO 3834-2:2005, nem todos os itens apresentados na norma precisam ser implementados se não forem relevantes, sendo necessário que essa decisão seja fundamentada. Dentre os propósitos relacionados à implementação da norma podemos citar: atender os requisitos do cliente, trabalhar de acordo com um sistema de qualidade específico para a soldagem o qual é reconhecido e utilizado no mundo todo, prover a competência técnica da empresa, minimizar os custos e riscos causados pela falta de qualidade, garantir um desenvolvimento continuo de produção. (ISO 3834-2:2005).
3 TROMINK INDUSTRIAL LTDA
Através da constante evolução e padronização das normas e leis aplicáveis à indústria, a Tromink cada vez mais vem se desenvolvendo na adequação das normas e leis aplicáveis aos processos e produtos produzidos com base nos requisitos exigidos pelo mercado e pelos clientes, em busca da competitividade e sustentabilidade do negócio. Em relação à implementação da norma ISO 3834-2:2005 a empresa busca melhorar seu sistema de gestão de qualidade de soldagem, através da aplicação de controle de soldagem demonstrar a seus clientes ser um fornecedor de confiança. Na figura 4 será demonstrada a marca registrada Tromink.
Figura 4 – Logomarca Tromink
Fonte: Arquivo da empresa
3.1 Segmentos e mercado de atuação
A empresa atua no segmento de Armazenagem e Peças Montadoras, fornecendo peças de reposição e equipamentos para armazenagem de grãos, componentes para máquinas e equipamentos agrícolas, onde seus principais produtos são conjuntos e componentes para segmento de máquinas e implementos agrícolas.
4 ADEQUAÇÃO DO PROCEDIMENTO DE SOLDAGEM COM BASE NA
NORMA ISO 3834-2 NA EMPRESA TROMINK INDUSTRIAL LTDA
4.1 Adequação ao processo de soldagem
A empresa Tromink Industrial Ltda conta com uma série de procedimentos para fornecer um item ao cliente, processo que vai ser descrito nos próximos parágrafos.
O processo começa quando o cliente envia o desenho da peça para o setor comercial da empresa, que vai ser responsável por encaminhar esse desenho ao setor de orçamento, o qual verificará os custos de fabricação do item. Além disso, o orçamento também verifica quais os processos necessários para a fabricação desse item visando que esses procedimentos atendam os requisitos solicitados no desenho. A partir dessas análises serão abertas as viabilidades e, encaminhadas aos responsáveis de cada processo para que então possam ser definidos os requisitos necessários para a fabricação do item, atendendo da melhor forma possível à solicitação do cliente. 4.1.1 Viabilidade de Solda
De acordo com a ISO 3834-2:2005, a área de solda da empresa é dividida entre o coordenador de solda e o laboratório de solda, sendo o coordenador quem possui total responsabilidade e é capaz de gerar as autorizações necessárias referentes ao laboratório de solda para que o processo ocorra. O laboratório de solda é responsável pelas inspeções, testes destrutíveis, não destrutíveis e enfim, a validação do processo.
Dentro da organização explicada anteriormente, a viabilidade de solda é gerada pelo orçamento, o qual definirá a matéria prima do item conforme a exigência do cliente, e posteriormente repassada para o coordenador de solda que irá acompanhar o processo.
Para que a viabilidade de solda seja realizada adequadamente há uma série de análises a serem realizadas, as quais foram elaboradas de acordo com a norma ISO 3834-2 e geraram um formulário a ser preenchido, o qual é denominado Análise de Viabilidade de Solda (ANEXO B).
Essa Análise de Viabilidade de Solda começa a análise pela definição dos grupos dos materiais utilizados conforme norma ISO 15608, a qual fornece um sistema uniforme de agrupamento de materiais para fins de soldagem. Também sendo aplicados para outros fins, como tratamento térmico e ensaios não destrutivos. Esse relatório técnico abrange sistemas de agrupamento padronizados para os seguintes materiais:
Aço
Alumínio e suas ligas
Niquel e suas ligas
Cobre e suas ligas
Titanio e suas ligas
Zircônio e suas ligas
Ferro fundido
O segundo ponto a ser analisado constitui a solda efetuada na peça do cliente, e é referente aos consumíveis de solda utilizados, de acordo com a norma ISO 3834-2 deve-se utilizar a ISO 14341 que diz respeito aos arames de solda e especifica os requisitos para classificação de fios de eletrodos, pois um fio eletrodo pode ser testado e classificado com blindagem de gases diferentes.
Outro consumível controlado é em relação ao gás utilizado, o qual se encaixa na norma ISO 14175, onde se especifica os requisitos para a classificação de gases e misturas de gases em fusão, soldagem e aliado a processos. Os gases ou a mistura de gases podem ser fornecidos na forma liquida ou gasosa, mas quando aliados a processos e utilizados para soldagem, os gases são sempre usados na forma gasosa. O transporte e o manuseamento dos recipientes gasosos devem estar de acordo com as normais locais, regionais e nacionais e regulamentados conforme necessário.
A terceira análise a ser feita é sobre o processo utilizado para fabricar o item, tem sua classificação de acordo com a norma ISO 4063, a qual define os processos de soldagem. Essa norma abrange os principais grupos de processos, auxiliando na
informatização do processo, desenho, elaboração de documentos de trabalho e especificações de procedimento de soldagem.
A quarta análise diz respeito à verificação do procedimento de solda e estão de acordo com a norma ISO 15614, a qual referencia as variáveis e adiciona tolerância para as mesmas, os valores dessas variáveis são feitas pelo coordenador de solda e aprovadas pelo laboratório de solda através dos testes necessários, esses testes podem ser visuais (ISO 17637), de liquido penetrante (ISO 3452-1-2-5), e macrografia (ISO 17639). Esse procedimento de testes só é realizado após o ganho de produção do item pela empresa, portanto, essa análise somente ocorre após o procedimento já estar acontecendo na empresa. A norma ISO 15614 define as condições para a execução dos testes de soldagem e a qualificação para os processos de solda e para todas as operações práticas
A quinta e ultima analise realizada é a verificação da existência de um profissional qualificado para realizar o processo de solda, essa verificação está de acordo com a ISO 9606-1. Quando não há, dentro da empresa, soldador qualificado para o processo, o mesmo é encaminhado para qualificação após o ganho do item pela empresa. A norma ISO 9606-1 especifica os requisitos para um teste de qualificação sistemático do soldador, durante a qualificação a ênfase é colocada na habilidade do soldador de manipular manualmente o eletrodo ou tocha de soldagem, produzindo uma solda com qualidade aceitável.
5 ESTUDO DE CASO
Neste capítulo será demonstrada uma simulação do processo de soldagem de acordo com a norma ISSO 3834-2 na empresa Tromink Industrial Ltda, descrevendo todo o processo, desde o momento que o cliente solicita a peça até que todos os processos para que essa peça seja fabricada, sejam identificados e qualificados dentro da empresa, e posteriormente possam ser repassados para o cliente.
A empresa Tromink Industrial Ltda recebe o desenho do item a ser fabricado (figura 5) e o encaminha para o orçamento.
Figura 5 – Desenho demonstrativo de uma peça a ser fabricada
Fonte: Arquivo da empresa.
O orçamento será responsável por abrir as viabilidades de solda, respondendo os dados cadastrais do item e definindo as matérias primas, conforme normas específicas de cada cliente.
Após a definição das matérias primas, o coordenador de solda classifica as mesmas em grupo de materiais e carbono equivalentes de acordo com a norma ISO 15608, definindo a soldabilidade de cada item. Segue abaixo a tabela com os resultados.
Tabela 1: Análise do grupo de materiais e carbono equivalentes de acordo com a norma ISO 15608.
Componente Descrição Material Tromink Grupo Ceq % Observações
1 CGT 9.53 NBR 6656
LNE38 DEC. OL.
1 1.1 0.33
2 CGT 9.53 NBR 6656
LNE38 DEC. OL.
1 1.1 0.33
3 CG 12.70 NBR 6656
LNE38 DEC. OL.
1 1.1 0.33
4 CG 912.70 NBR 6656
LNE38 DEC. OL.
1 1.1 0.33
5
ACO RED. TREF. 30.00 (h11) EB 1512 / SAE 1020 1 1.1 0.33 6 ACO CHATO 20.00 x 65.00 NBR 5907/SAE 4140 1 1.2 0.67 Aço de má soldabilidade sendo necessário pré aquecimento 7 ACO CHATO 20.00 x 65.00 NBR 5907/SAE 4140 1 1.2 0.67 Aço de má soldabilidade sendo necessário pré aquecimento
8 ACO RED. TREF. 6.00
SAE 1020 1 1.1 0.33 9 CGT 8.00 ASTM A-36 DEC. OL. 1 1.1 0.25 Fonte: Arquivo da empresa
De acordo com a tabela 1, vimos que os componentes 6 e 7 tem carbono equivalente acima de 0,45%, sendo materiais de baixa soldabilidade, tendo que haver um pré aquecimento antes de soldar.
A próxima verificação é referente aos consumíveis de solda, foi definido o arame de soldagem AWS A,518 G3SI1 ER70S-6 de acordo a norma ISO 14341 para o arame de soldagem , e o gás de solda M21 (15< Co2 ≤ 25) baseado na norma ISO 14715, a Tromink utiliza o C18 ou seja 18% de Co2 na mistura.
A próxima etapa consiste na verificação do processo de solda, que de acordo com a norma ISO 4063, diz respeito ao processo 135 – Mag Welging with solid wire (Solda com gás ativo com arame sólido).
Após, realiza-se a verificação do procedimento de soldagem conforme ISO 15614, que atenda a especificação de cada junta de solda do item. Assim, se verifica todos os itens exigidos na análise de viabilidade de solda (ANEXO C), formalizando o custo da solda pelo orçamento.
Caso tenha a necessidade de produção do item, será criado um documento (ANEXO D à ANEXO K) onde será analisado cada junta de solda, e serão também analisados os testes para validação dos procedimentos para o laboratório de solda.
CONCLUSÃO
A soldagem, como técnica de união de metais, sendo ainda quase totalmente dependente do homem, exige cuidados especiais antes, durante e depois da operação. É fato que qualidade não se consegue só com maquinas e um fator fundamental para atingir a adequação ao uso da norma ISO 3834-2:2005 é o correto treinamento do pessoal envolvido na atividade da soldagem. Incontestavelmente, qualquer que seja o processo de soldagem utilizado, o fator humano é decisivo para obtenção de resultados positivos na aplicação da soldagem como processo industrial.
Todos os procedimentos envolvidos e aplicados com a implantação da norma necessitam impreterivelmente, que o fator humano cumpra adequadamente suas funções. Para que a implantação funcione de forma efetiva e da melhor maneira possível é necessário um trabalho em equipe de todo pessoal envolvido no processo.
Desse modo, os principais esforços devem ser orientados no sentido de que todos envolvidos com soldagem sejam bem treinados e capacitados a conhecer profundamente a tecnologia da soldagem, a planejar corretamente uma junta soldada, a executá-la conforme o planejado, e documentando corretamente todos os parâmetros que influíram no resultado. Através disso será possível assegurar uma fabricação competente com um correto controle em relação ao processo de soldagem, alcançando o objetivo do trabalho que visava garantir ao cliente um produto de confiança que cumprisse os requisitos acordados em relação às qualidades da soldagem.
REFERÊNCIAS
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BRANDI, O. J. G. Garantia de qualidade na soldagem. In: WAINER, E.; BRANDI, S.D.; MELLO, F.B.H. Soldagem: processos e metalúrgica. Editora Edgard Blucher Ltda, 1995.
CARRY, H.B. Modern welding technology. 2 ed. New Jersey. Prentice Hall, 1998. 120 p.
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INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION (ISO). ISO
15614-1:2004. Specification and qualification of welding procedures for metallic materials.
2004.
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MACHADO, I. G. Soldagem e técnicas conexas: processos. Porto Alegre, 1996. MODENESI, P. J. Introdução a física do arco elétrico e sua aplicação na soldagem
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PRITCHARD, D. Soldering, Brazing & Welding – A Manual of Techniques. Crowood Press, 2001.
RAMOS, E. D. Análise da oscilação da poça de solda em GMAW por meio de
processamento de imagens obtidas por perfilografia. Dissertação de mestrado –
Faculdade de Tecnologia. Universidade de Brasilia. Brasilia, 2011.
SCOTTI, A, PONOMAREV, V. Soldagem MIG/MAG: melhor entendimento, melhor
desempenho. São Paulo. Artliber Editora, 284 p, 2008.
SOUZA, D. Levantamento de mapas operacionais de transferência metálica para
soldagem MIG/MAG de aço ao carbono na posição plana. Dissertação de Mestrado
– Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, MG, 2010.
ANEXO B - Viabilidade de Solda
Nº: Prazo para entrega da Viabilidade:
Código do Desenho do Cliente: Revisão: Produto novo Alteração de Engenharia Nº: Volume ano:
Norma de soldagem especificada no desenho:
Sim, qual revisão? Não Obs:
1.1 – É possível atender a norma / especificação requerida pelo desenho? Sim Não
1.2 – Conforme material base aplicado é possível efetuar a SOLDAGEM?
Sim Não
1.2.1 – Qual o Plano de Nível de Risco da Solda de acordo com o RG 7.1/14?
1.3 – Consumíveis diretos necessários já são utilizados pela TrominK?
Sim
Não, qual é o consumível:
Observações: Custo: Lote Mínimo:
1.3.1 – Solda por resistência ( ponto / projeção )
Existem eletrodos apropriados para execução da soldagem? Sim
Não – Desenvolver projeto e compra do novo eletrodo:
1.4 – O processo conforme ISO 4063 é compatível com os equipamentos utilizados pela Tromink?
Sim
Não, encaminhar para Gerência da área de Planejamento a necessidade. Em caso de não, encaminhar uma cópia deste para Gerencia da área de Planejamento.
1.5 – O produto necessita de um novo registro de qualificação do procedimento de soldagem?
Não, procedimento já existente conforme RQPS: Sim, qual:
Outros:
1.6 – Existe soldador qualificado para soldar o produto?
x Sim, conforme EPS: Não, prazo para implementação:
Responsável de Solda: Data:
1.7 – Quais ensaios são necessários na amostra inicial? (considerar quantidade peças na OF).
Macrografia Dobramento Torque Part. Magnéticas Visual Dureza Impacto Arrancamento Líquido Penetrante Ultrassom Radiografia Tração Flexão Quantidade:
1.7.1 – Os ensaios requeridos são:
x Destrutivos, ensaiados em: Peça Corpo de prova Não destrutivo
1.8 – Quais ensaios são necessários no monitoramento conforme a criticidade do item? (ver 1.2.1)
Macrografia Dobramento Torque Part. Magnéticas Visual Dureza Impacto Arrancamento Líquido Penetrante Ultrassom Radiografia Tração Flexão Quantidade:
1.8.1 – Os ensaios requeridos são:
Destrutivos, ensaiados em: Peça Corpo de prova Não destrutivo
1.9 – Dados dos ensaios (desenvolvimento e monitoramento)
Responsável Lab. Solda: Data: Obs:
FASE 1 – ANÁLISE - (LAB. SOLDA)
Ensaio Custo (peça) Periodicidade
Obs: 3 4 1 2
FASE 1 – ANÁLISE - (RESPONSÁVEL DE SOLDA)
Componente Descrição Material Tromink Grupo Ceq Observações Norma especificada é vigente?
ANÁLISE DE VIABILIDADE DE SOLDAGEM RG 7.1/4 REV.: 06
ANEXO C – Viabilidade de Solda (Simulação)
Nº:
Prazo para entrega da Viabilidade:
Código do Desenho do Cliente: Revisão:
X Produto novo Alteração de Engenharia Nº: Volume ano:
Norma de soldagem especificada no desenho:
X Sim, qual revisão? Não
Obs:
1.1 – É possível atender a norma / especificação requerida pelo desenho? x Sim Não
1.2 – Conforme material base aplicado é possível efetuar a SOLDAGEM?
Sim Não x x x x x x x x x
1.2.1 – Qual o Plano de Nível de Risco da Solda de acordo com o RG 7.1/14?
1.3 – Consumíveis diretos necessários já são utilizados pela TrominK?
x Sim
Não, qual é o consumível:
Observações: Custo: Lote Mínimo:
1.3.1 – Solda por resistência ( ponto / projeção )
Existem eletrodos apropriados para execução da soldagem? Sim
Não – Desenvolver projeto e compra do novo eletrodo:
1.4 – O processo conforme ISO 4063 é compatível com os equipamentos utilizados pela Tromink?
x Sim
Não, encaminhar para Gerência da área de Planejamento a necessidade. Em caso de não, encaminhar uma cópia deste para Gerencia da área de Planejamento.
1.5 – O produto necessita de um novo registro de qualificação do procedimento de soldagem?
x Não, procedimento já existente conforme RQPS: Sim, qual:
Outros:
1.6 – Existe soldador qualificado para soldar o produto?
x Sim, conforme EPS: Não, prazo para implementação:
Responsável de Solda: Data:
1.7 – Quais ensaios são necessários na amostra inicial? (considerar quantidade peças na OF).
x Macrografia Dobramento Torque Part. Magnéticas x Visual x Dureza Impacto
Arrancamento x Líquido Penetrante Ultrassom Radiografia Tração Flexão
Quantidade:
1.7.1 – Os ensaios requeridos são:
x Destrutivos, ensaiados em: x Peça
Corpo de prova Não destrutivo
1.8 – Quais ensaios são necessários no monitoramento conforme a criticidade do item? (ver 1.2.1)
x Macrografia Dobramento Torque Part. Magnéticas x Visual Dureza Impacto
Arrancamento x Líquido Penetrante Ultrassom Radiografia Tração Flexão
Quantidade:
1.8.1 – Os ensaios requeridos são:
x Destrutivos, ensaiados em: x Peça
Corpo de prova Não destrutivo
1.9 – Dados dos ensaios (desenvolvimento e monitoramento)
Responsável Lab. Solda: Vinicius Milaneze Data: 9-11-15
Obs:
Dureza xxxxx Anual
LP xxxxx Anual
Macrografia xxxxx Anual
Visual xxxxx Anual
FASE 1 – ANÁLISE - (LAB. SOLDA)
01
01
Ensaio Custo (peça) Periodicidade
Vinicius Milaneze 9-11-15
Obs:
9 CGT 8.00 ASTM A-36 DEC. OL. 11,1 0,25
3 - Segurança e Legislação
7 ACO CHATO 20.00 x 65.00 NBR 5907/SAE 4140 11,2 0,67 Aço de má soldabilidade sendo necessario pré aquecimento
8 ACO RED. TREF. 6.00 SAE 1020 11,1 0,33
5 ACO RED. TREF. 30.00 (h11) EB 1512 / SAE 1020 1,1 0,33
6 ACO CHATO 20.00 x 65.00 NBR 5907/SAE 4140 11,2 0,67 Aço de má soldabilidade sendo necessario pré aquecimento
3 CG 12.70 NBR 6656 LNE38 DEC. OL. 11,1 0,33
4 CG 12.70 NBR 6656 LNE38 DEC. OL. 11,1 0,33
1 CGT 9.53 NBR 6656 LNE38 DEC. OL. 11,1 0,33
2 CGT 9.53 NBR 6656 LNE38 DEC. OL. 11,1 0,33
FASE 1 – ANÁLISE - (RESPONSÁVEL DE SOLDA)
Componente Descrição Material Tromink Grupo Ce q Obs e rvaçõe s
Norma especificada é vigente? 2005
9-11-15
CONJUNTO 01 0
1000
ISO 3834-2
ANÁLISE DE VIABILIDADE DE SOLDAGEM RG 7.1/4
REV.: 06
