PROCESSOS ESPECIAIS DE SOLD. 13.1.

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Marca Instituição

Ensino

PROCESSOS ESPECIAIS

DE SOLDAGEM

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SOLDAGEM POR ELETROESCÓRIA

E

ELETROGÁS

SOLDAGEM POR ELETROESCÓRIA

E

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• Processo de soldagem no qual a fusão do eletrodo e das partes que serão soldadas é promovida pelo calor proveniente de uma escória mantida a alta temperatura. A soldagem por eletrodo-escória não é um processo de soldagem a arco, pois nele o arco é usado apenas para dar início ao processo de soldagem.

Eletro-Escória

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Eletro-Escória

(Electro slag Welding – ESW)

O calor é gerado pela resistência da escória fundida a passagem da corrente de soldagem e é suficiente para fundir o eletrodo e as faces do chanfro

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• Processo estável (independente do tipo de corrente empregado, variações nas variáveis de soldagem são mínimas).

• Densidade de corrente entre 0,2 e 300 A/mm2, com arames de 1,6

mm até 400 m2 de área.

• Taxa de deposição elevada (16 a 20 kg/h para 1 eletrodo). • Corrente pode chegar até 10.000 A, usual de 750 a 2000 A.

• Não é necessário preparação rigorosa das faces que serão soldadas.

• Processo consome de 15 a 20% menos energia que o SMAW. • Distorções são minimizadas.

• Processo automatizado, após iniciado.

• Não requer pré-aquecimento nem pós-aquecimento.

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• ZAC extensa.

• Custo do equipamento é elevado.

• Controle da microestrutura resultante devido a formação de estruturas colunar dendriticas.

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Equipamento

•Fonte: transformador/retificador, tensão constante; 750 a 1000A; tensão de 39 a 55 V.

•Alimentador de arame: 17 a 150 mm/s para eletrodos de 2,4 a 3,2 mm de diâmetro.

•Oscilação do eletrodo: sempre que a espessura da chapa exceder 70 mm.

•Tubo guia: consumível ou não consumível; 16 mm diâmetro externo e interno de 3,2 à 4,8 mm. •Placa eletrodo: utiliza-se uma placa eletrodo para soldar até 900 mm.

•Sapatas de resfriamento: estacionárias ou móveis.

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Equipamentos: soldagem eletroescória

http://www.fhwa.dot.gov/BRIDGE/ngiesw.htm

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 Fator de forma:_{Fator de forma}

◦ Razão entre a largura total da poça de fusão (abertura de raiz + profundidade de penetração em ambos os lados da peça) e sua máxima profundidade (profundidade de penetração em ambos os lados da peça).

Variáveis de processo

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Eletrogás

(ELETROGAS WELDING – EGW)

Eletrogás

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Soldagem por Eletrogás (EGW)

• O processo por Eletrogás-EGW foi adaptado do

processo por Eletroescória-ESW para a soldagem de

peças mais finas na posição vertical em um único passe.

• Até o desenvolvimento desta técnica, estas peças eram

soldadas com eletrodo revestido (SMAW)

• Na última década, foi registrado um grande crescimento

na utilização do processo de soldagem por

eletrogás-EGW. Isto ocorreu, porque além de ser

economicamente vantajoso, este processo apresenta

excelente qualidade do metal de solda e elevadas taxas

de deposição.

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Princípio do Processo por Eletrogás-EGW

• O princípio do processo de soldagem EGW, assim como

no processo de soldagem ESW, consiste no

confinamento do metal de solda no estado líquido por

sapatas de retenção geralmente de cobre e refrigeradas

á água.

• A diferença básica é que este processo pode ou não

utilizar um gás de proteção.

• Há também duas variações do processo relacionadas ao

tipo de eletrodo utilizado.

• Adaptação da soldagem a arco elétrico com proteção

gasosa (MIG/MAG) ou eletrodo tubular para o processo

similar ao eletroescória.

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• Gases: CO

2

ou mistura Argônio+CO

2

• Vazão entre 14 e 66 l/min.

• 2 tipos de eletrodos:

– Eletrodo sólido: poça protegida por gás;

– Eletrodo tubular: forma um banho de escória; pode

utilizar gás de proteção também.

• Espessuras de 10 a 100 mm.

• Eletrodos de 1,6 a 2,4 mm de diâmetro.

• Soldado em CCPR(+).

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• Aplicações: cascos de navios; pontes; tanques de armazenamento; vigas; equipamentos para exploração de petróleo.

• Materiais:

– Aços carbono: AISI 1018 e 1020.

– Aços estruturais: ASTM A36, ‘A131 Standard Specification

for Structural Steel for Ships’, A441 substituída por ‘ASTM A572 Standard Specification for High-Strength Low-Alloy Columbium-Vanadium Structural Steel’ e ‘A573 Standard Specification for Structural Carbon Steel Plates of Improved Toughness’.

– Aços para vasos de pressão: A515 e A537 Standard

Specification for Pressure Vessel Plates, Heat-Treated, Carbon-Manganese-Silicon Steel.

– Aços navais: ASTM A131. • Consumíveis AWS A5.26.

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OUTROS PROCESSOS DE SOLDAGEM

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Soldagem e corte a plasma

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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.

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Cortando com o Plasma

O corte a Plasma é um processo que utiliza um bico com um orifício para constringir o gás ionizado em alta temperatura até que possa se utilizado para cortar secções de metais, 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.

Aplicações do Corte Plasma

Com o processo de corte Plasma é possível cortar também fora da posição plana, utilizar tartarugas de corte, mesas CNC, entre outros dispositivos de automação, tornando o processo versátil em diversas aplicações onde o objetivo é cortar metais.

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;

• Outras aplicações que necessitam cortar metais como: aço carbono, aço inoxidável, alumínio, cobre, ferro fundido.

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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.

FONTE DE ENERGIA OBRA

+

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-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.

GÁS

PLASMA

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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.

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Corte Plasma

• Esse processo utiliza um arco elétrico concentrado que

derrete o material através de um feixe de plasma de alta

temperatura.

• Todo material condutor pode ser cortado.

• O sistema de corte da ESAB oferece unidades de corte

plasma com correntes de 20 a 1000 ampéres para placas

com 0,5 a 160 mm de espessura.

• Os gases do plasma são ar comprimido, nitrogênio,

oxigênio ou argônio/ hidrogênio, usados para cortar aços de

liga leve e alta liga, alumínio, cobre e outros metais e ligas.

• Moderna tecnologia para todos os materiais

eletro-condutores, usados principalmente em aços estruturais,

inoxidáveis e metais não ferrosos;

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Corte Plasma

• Baixo calor de distorção do metal devido ao arco de

plasma densamente concentrado;

• Altas velocidades de corte (5 a 7 vezes mais rápido que

o corte oxi-gás) e baixo tempo morto (pré-aquecimento

não requerido);

• Materiais com espessura de 0,5 a 160 mm são

cortáveis;

• Eficiente em cortes em aços estruturais de até 30 mm,

verticais e em chanfros;

• Corte com a mais alta qualidade obtida com feixe de

plasma ou método de plasma com injeção de água.

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SOLDAGEM POR ALTA

FREQUÊNCIA

SOLDAGEM POR ALTA

FREQUÊNCIA

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Soldagem por Alta Freqüência

• O processo é bastante usado na

fabricação (soldagem

longitudinal) de tubos e perfis de

aço de parede de pequena

espessura (de cerca de 0,13

mm) podendo ser usado,

também, para tubos de grande

espessura de parede (até 25

mm), com uma grande

velocidade de soldagem (até

cerca de 300 m/min)

COMAFAL - Comercial e Industrial de Ferro e Aço Ltda. Rod. Estrada Velha, 124, Cabo de Santo agostinho.

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SOLDAGEM POR EXPLOSÃO

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Soldagem por Explosão

• A soldagem por

explosão é um

processo que utiliza

a energia de

detonação de um

explosivo para

promover a união de

peças metálicas.

Aplicação: Cladeamento de Tanques de aço carbono com chapas em aço inoxidável

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Chapas Grossas para Aplicações Especiais

• A Sumitomo Steel já produziu comercialmente

vários tipos de aços “clad”:

• aço mais titânio, para usinas de dessalinização,

com requisitos extremamente severos de

corrosão;

• aço mais alumínio, para motores magnéticos

lineares;

• aço mais cobre, para motores magnéticos

lineares e utensílios de cozinha.

• Tais materiais tem sido produzidos através de

laminação a morno.

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SOLDAGEM SUBAQUÁTICA

OPERAÇÃO SOLDAGEM MOLHADA

PINÇA PARA SOLDAGEM SUBAQUÁTICA

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38

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S

OLDAGEM HIPERBÁRICA A SECO (SHS)

 Tem recebido importância crescente, apesar dos elevados custos (20 dias US$ 1.000.000,00) mas produz juntas soldadas com

propriedades mecânicas semelhantes às obtidas a céu aberto

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SOLDAGEM HIPERBÁRICA A SECO (SHS)

Tem recebido importância crescente, apesar dos elevados

custos (20 dias US$ 1.000.000,00) mas produz juntas

soldadas com propriedades mecânicas semelhantes às

obtidas a céu aberto

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ESQUEMA DO PROCESSO DE ASPERSÃO POR CHAMA

• Aspersão térmica, “spray” térmico ou metalização é um processo no qual um material metálico ou não metálico é aquecido até a sua fusão ou amolecimento e, então, acelerado, na forma atomizada, de

encontro a um substrato para formar um revestimento sobre este. • O material pode estar inicialmente na forma de pó, arame ou vareta. • O aquecimento pode ser feito por uma chama, arco ou arco-plasma.

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TRANSNORDESTINA

Transporte Ferroviário - logística

A ferrovia Transnordestina vai custar R$ 4,5 bilhões

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VIA FÉRREA = INFRA-ESTRUTURA E SUPERESTRUTURA

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Infra-Estrutura = Terraplanagem, Drenagem e Talude (rampa). Superestrutura da Via Permanente, é constituída pelos seus três elementos principais:

- Trilhos;

- Dormentes; - Lastro.

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BITOLA DA VIA

Bitola métrica – bitola da via de 1,0m Bitola Larga – bitola da via de 1,6m

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Locomotiva EMD SD70M da Estrada de Ferro Carajás, Bitola Larga

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MATERIAIS RODANTES

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TRUQUE

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Em termos de material ferroviário, um bogie, ou truque (do inglês: truck) constitui um conjunto de rodas, sapatas de freio, rolamentos, molas, eixos, cilindros de freio, barras estabilizadoras entre outras coisas.

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DESCARRILHAMENTO DE TRENS

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Local: Sorocaba, 60 toneladas de madeira ficaram espalhadas Bitola : métrica

Causas: problemas de bitola, alinhamento das vias e ondulações nos trilhos. Além de excesso de velocidade e defeitos de soldagem dos trilhos nas curvas, segregações nos trilhos e trincas por fadiga

Aspecto da seção transversal de um trilho, que fissurou paulatinamente em serviço pelo Aparecimento de trincas de fadiga.

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Choque entre trens na Alemanha deixa 10 mortos

29/01/11

• Pelo menos dez pessoas morreram e 43 ficaram feridas após o choque de um trem de passageiros com outro de carga no leste da Alemanha.

• O trem de passageiros acidentado, o HarzElbeExpress, cobria o trajeto entre Magdeburgo e Halberstadt.

• As causas do acidente ainda são desconhecidas

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PROJETO DA VIA PERMANENTE

52 Junta de dilatação numa estrada de ferro

(folga)

As juntas previnem trincas e rupturas causadas pela dilatação térmica dos materiais de construção.

Deformação de trilhos por dilatação térmica

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TRILHOS SOLDADOS

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União de trilhos na via-Solda Aluminotérmica

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União de trilhos na via-Solda Aluminotérmica

• Soldadura Aluminotérmica ou thermite

• A fonte de energia,é uma mistura de alumínio e óxido de ferro fino • A reação muito exotérmica ocorre a uma temperatura de 3000 º C,

suficiente para derreter o ferro que atua como metal de enchimento. • Aplicações: soldagem de seções muito espessas sem remover,

como trilhos de ferrovias, grandes eixos, cremalheiras de locomotivas e outros.

• Vantagem: solda de uma vez a seção inteira ao invés de camadas sucessivas

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DEFEITOS DA SOLDA ALUMINOTERMICA

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TRINCAS

Prevenção: O valor de dureza no metal de adição não deve exceder 20HB do valor de dureza do metal base.

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SOLDA DE QUALIDADE

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SOLDAGEM DE TRILHO POR CALDEAMENTO

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MACROGRÁFIAS DE TRILHOS SOLDADOS

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Macrográfia de dois trilhos Caldeados de topo eletricamente

Macrografia de uma solda realizada pelo processo aluminotérmico

No processo aluminotérmico maior zona fundida, maior zona afetada termicamente e maior possibilidade de ocorrer defeitos como falta de fusão e trincas

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