5. OXICORTE E PLASMA 14.2

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)

SOLDAGEM A GÁS (OXYFUEL GAS WELDING – OFW)

Soldagem

oxiacetilênica com metal de adição

SOLDAGEM A GÁS ( Oxyfuel 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

Tipos de chama – definindo a = O2 / C2H2

Chama Neutra – quando temos a = 1, soldagem de aço e cobre

Chama Redutora – quando a < 1, Soldagem de ferro fundido, alumínio, e chumbo. Solda de têmpera e de enchimentos duros

Chama Oxidante – quando a > 1, soldagem de latão e bronze.

Composição do Ar por volume:

SEGURANÇA

Explosão de Cilindro de O₂ Alagoinha-BA

Norma ABNT NBR

ISO 5175:2009

SOLDAGEM OXIACETILENICA

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 que promove a remoção e a dissolução dos óxidos e impurezas superficiais.

Metal de Base

Metal de Adição

Fluxo

Processo com maçarico Oxiacetilênio

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

SOLDAGEM A GÁS ( Oxyfuel Gas Welding – OFW)

200bar

Processo com maçarico Oxiacetilênio

Solda a Esquerda

TEMPERATURA DE CHAMA

Distribuição da temperatura ao longo da chama Chama neutra

Temperatura máxima

Corte a Oxigênio (Oxyfuel 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 O

.

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

FLANGES

Uma ligação flangeada é composta

de dois flanges, um jogo de parafusos com porcas e

uma junta de vedação.

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

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 (C

H

)

Pressão de 17.5kgf/cm

_(21°C)

Recheado com massa

porosa Gás dissolvido em

acetona 2 bujões

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 - EQUIPAMENTO

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) Devido a concentração de calor, não produz distorção na chapa

b) Ausência de rebarba.

c) Previsão de corte com menor gap. (largura de corte).

d) Limpeza da região de corte.

e) Velocidade até ipm, até 10 vezes maior que o corte oxi-acetileno.

f) Não muda a permeabilidade magnética.

CORTE A PLASMA

x 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.

CORTE PLASMA

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.

AUTOCUT 3000 PRECISION

Largura útil de corte 3000mm

Módulos de trilho 2500mm e 5000mm

Garagem 1200mm (aprox.)

Velocidade máx. 15000mm/min

Alimentação do equipamento 220 Vac - 50(*)/60Hz

Capacidade de corte 3 a 100mm

• 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.

- Máquinas de corte CNC (Plasma e Oxiacetileno). - Máquinas de corte com fotocélula.

- Guilhotina hidráulica. - Serras para perfis CNC

EQUIPAMENTOS – MÁQUINAS DE CORTE:

Unidade Jaboatão dos Guararapes Máquinas Piratininga fabrica equipamentos de

bens de capital sob encomenda com tecnologia própria ou conforme o projeto do cliente, atuando em diversos setores

Cristalizador

Secador/Resfriador

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

O processo de soldagem TIG com fluxo (processo A TIG) apresenta como principal vantagem a possibilidade de se obter uma maior penetração do cordão de solda empregando os mesmos parâmetros de soldagem do processo TIG convencional.

APLICAÇÃO DE VÁRIOS TIPOS DE FLUXO ATIVO

(PROCESSO ATIG)

NA SOLDAGEM DE UM AÇO INOXIDÁVEL FERRÍTICO

Mecanismo de constrição do arco com fluxo ativo (Perry et al., 1998) O fluxo ativo consiste de óxidos e/ou halogênios, em forma de pó fino misturado, em geral, com acetona formando uma pasta.

Sem Fluxo Com Fluxo

Enquanto o fluxo vai sendo vaporizado pela ação do arco, os ingredientes ativos vão sendo

transferidos diretamente para zona do plasma. É necessário pouquíssimo fluxo para afetar o

arco, por isso a aplicação de uma pequena camada é suficiente (TIW,1995).