Solda03

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(1)130. 6. Processo de soldagem por resistência elétrica 6.1 Introdução As soldas a ponto, por costura, por projeção e topo a topo formam um grupo de soldas nas quais o calor necessário para a soldagem é gerado por resistência elétrica, através de um circuito de baixa voltagem e alta amperagem, atuando num período de tempo relativamente curto. As peças a serem soldadas são pressionadas uma contra a outra por meio de dois eletrodos não consumíveis; após isto, faz-se passar uma alta corrente por eles que, devido à resistência existente entre as peças, vai produzir calor através do efeito Joule: Q = K.I2.R.t, onde: K = constante I = corrente elétrica R = resistência elétrica t = tempo. 6.2 Equipamento A figura ao lado mostra o esquema básico de uma máquina de solda a ponto por resistência. Essa máquina é composta, basicamente, por: um transformador com um sistema que permita a variação de corrente; dois eletrodos bons condutores de eletricidade entre os quais são colocadas as chapas que serão soldadas. Estes eletrodos devem associar alta condutividade elétrica a boa resistência ao desgaste, o que normalmente é conseguido usando-se uma liga de cobre-birilo; um sistema que controle a pressão dos eletrodos sobre as chapas e que determine o tempo de passagem da corrente elétrica e um sistema de refrigeração dos eletrodos. A corrente de soldagem é estabelecida na máquina pela regulagem no transformador (controle eletrônico). O controle de tempo das diversas etapas do processo é feito através de um "timer" eletrônico.. • Instruções para o uso das máquinas: - O material a soldar deve estar isento de óxido, graxa, óleo, etc., no ponto a ser soldado. - Os eletrodos da máquina devem estar livres de incrustações; para remover estas, lixá-los quando necessário. - O tempo de operação e a intensidade da corrente devem ser estabelecidos de acordo com a espessura do material a ser soldado, bem como com a sua natureza. - Eletrodos finos requerem menores pressões - Chapa galvanizada requer maior tempo ou maior intensidade de corrente. - O tempo de operação é determinado pela velocidade aplicada ao curso do pedal entre as posições superior e inferior. - A intensidade de corrente é determinada pela posição da chave de controle.. 6.3 Variáveis do processo As três variáveis mais importantes do processo são: a resistência, a corrente e o tempo. Sob controle do operador temos: a pressão dada nos eletrodos, a corrente e o tempo. Prof. Fernando Penteado.

(2) 131. Transformador R1 R2 R3 R4 R5 Eletrodo. R. • Resistência Quando os eletrodos comprimem as chapas a serem soldadas, a resistência elétrica entre eles compreende cinco resistências diferentes. Das cinco, apenas. R3. é básica para o. processo. Esta resistência de contato entre as chapas é que origina o ponto de solda. Pontos de solda consistentes dependem, portanto, das condições das superfícies na interface. As resistências. R1. e. R5 ,. provocadas. pelo contato eletrodo -peça, devem ser minimizadas através de uma boa limpeza das chapas e de uma pressão adequada dos eletrodos, que devem ser ótimos condutores elétricos.. R. 2 e 4 dependem da resistividade e espessura das chapas, bem como da As resistências temperatura de trabalho. • Corrente e tempo Os efeitos da corrente e do tempo podem ser considerados em conjunto mas, embora ambos afetem a quantidade de calor desenvolvido, é apenas a corrente que determina o grau máximo de calor. Uma parte deste calor é perdida, principalmente, na água de refrigeração dos eletrodos. O tamanho a que o ponto irá chegar, depende da velocidade de geração do calor, portanto, da corrente. O tamanho máximo conseguido é cerca de 10% maior que o diâmetro do eletrodo.. 6.4 Ciclos de operação O processo básico de soldagem por resistência apresenta um ciclo de operação composto de quatro estágios: • Compressão É o tempo entre a primeira aplicação da pressão dos eletrodos e a primeira aplicação da corrente de solda. • Tempo de solda É o tempo durante o qual a corrente de solda passa. • Tempo de fixação É o tempo durante o qual a pressão dos elementos continua a ser aplicada, após a corrente ter sido interrompida. • Descompressão É o tempo durante o qual os eletrodos não estão em contato com a peça.. 6.5 O processo O processo de solda por resistência é automático e todas as variáveis devem ser pré-fixadas e mantidas constantes. Isto é necessário porque, uma vez iniciada a solda, não há nenhum modo de controlar seu progresso. Além disto, os testes não destrutivos são muito difíceis e não completamente satisfatórios. Portanto, é costume estabelecer esquemas para testes destrutivos em algumas amostras e manter, o melhor possível, o controle das variáveis.. Prof. Fernando Penteado.

(3) 132. 6.6 Tipos de solda por resistência • A ponto. A solda a ponto é a mais conhecida dos processos de solda por resistência e consiste em unir as chapas através de pontos de solda formados no local onde são pressionados os eletrodos.. Potências recomendadas para máquinas de solda a ponto Tabela de Gonner para chapas de aço Os valores variam com o grau de limpeza das chapas e com o paralelismo das superfícies de contato.. Espessura das Chapas (mm) Tempo de soldagem (s) Pressão nos eletrodos (kg) Diâmetro do Ponto Potência (KVA). 2x 0,5 a 1,0 0,4 a 1,1 30 a 100 3,7 a 5 4-6. 2x 1,5 a 3,0 1,1 a 2,4 70 a 200 6a8 8 - 10. 2x 2,0 a 5,0 1,5 a 3,6 90 a 300 6,7 a 10 13 - 16. 2x 2,5 a 7,0 1,5 a 4,0 90 a 300 6,7 a 11 15 - 25. Materiais bons condutores de calor são mais difíceis de serem soldados, pois o calor ao invés de ficar concentrado no ponto, se dispersa através da chapa. Assim, usando-se máquinas de 25 KVA de potência, consegue-se soldar duas chapas de alumínio de até 3 mm de espessura e de até 2,5 mm, se as mesmas forem de cobre. • Por projeção. Neste processo os pontos são predeterminados, através de puncionamento de uma das chapas. Assim, obtemos uma concentração maior de calor na zona de soldagem. • Por costura Este processo consiste em usar-se como eletrodos, dois roletes que rolam sobre as chapas fazendo uma solda contínua e não mais por pontos. Neste caso, devido ao tempo de aplicação da força, e a se ter um ciclo de operação abreviado (compressão, solda, fixação e descompressão), a espessura máxima das chapas a serem soldadas é inferior a da solda a ponto (cerca de 50%). A velocidade da solda por costura é de até 12 m/min.. Prof. Fernando Penteado.

(4) 133 • Topo a topo O processo é empregado para soldar topo a topo barras, tubos, arames, etc. Ele pode ser subdividido em dois tipos: • Por contato As peças a unir são presas em mordentes, postas em contato, e faz-se passar uma corrente elétrica. Devido à resistência de contato, aparece na junta um aquecimento que aumenta até atingir a temperatura de soldarem. Em seguida, as peças são comprimidas firmemente uma contra a outra e assim efetua-se a junção. Este processo é apropriado para a soldagem de aço até 500 mm² de seção transversal, dos metais leves e do cobre. A pressão de soldagem é de 1,5 kgf/mm² para o aço doce e de 0,6 kgf/mm² para os metais leves. As seções transversais a soldar devem ser iguais. A resistência mecânica da junção é da ordem de 80% da resistência do metal soldado. • Por faiscamento (arco elétrico) A soldagem de topo com arco baseia-se no mesmo princípio, porém é mais versátil, permitindo a soldagem de seções transversais bem maiores (até 50.000 mm²), obtendo-se, além disso, resultados melhores. Neste tipo de soldagem, as peças entram inicialmente em contato. Fecha-se o circuito elétrico e, em seguida, as peças são afastadas ligeiramente. O arco elétrico que se forma, funde as partes salientes. Ao desligar a corrente elétrica, os mordentes são comprimidos repentinamente um contra o outro, efetuando-se a soldagem. A resistência mecânica da união soldada equivale à original. Podem ser soldados o aço-carbono, quase todos aço liga, o aço fundido e o ferro fundido maleável branco.. 6.7 Soldagem a resistência com alta freqüência. Contatos. Prof. Fernando Penteado. No processo de soldagem topo a topo por contato, o calor gerado vem da resistência interfacial de contato, como numa solda a ponto comum. Mas, se aumentarmos a freqüência de oscilação da corrente para cerca de 450 Kc/s e aumentarmos a tensão, teremos um novo processo conhecido por solda à resistência com alta freqüência. Este tipo de solda usa o chamado efeito de superfície, que estabelece que a corrente tende a concentrar-se na superfície à medida que a freqüência aumenta. Em virtude da concentração de calor ser exatamente na região desejada, consegue- se um excepcional rendimento. Usando-se unidades de potência de 60 KVA e trabalhando-se na confecção de tubos com costura de paredes de 1 mm, pode-se atingir velocidades da ordem de 100 m/min. Além de tubos, vigas T e cantoneiras podem também ser soldadas por este processo..

(5) 134. 7. Soldagem por indução eletromagnética 7.1 Introdução Ao descobrir o princípio da indução eletromagnético e, conseqüentemente, o aquecimento indutivo, Faraday julgou o calor assim produzido um efeito indesejável em seus motores elétricos. Somente em 1916, é que o Dr. E. F. Northrup desenvolveu o primeiro forno de indução, dando, assim, início à exploração do extenso campo de aplicações industriais do aquecimento indutivo de metais. O aquecimento indutivo baseia-se no princípio da indução eletromagnética. Um condutor de eletricidade (no caso a peça metálica a ser aquecida), quando colocado sob a ação de um campo eletromagnético, desenvolve uma corrente elétrica induzida. Essa corrente, que circula através da peça, e a resistência que o material oferece à sua passagem, são responsáveis pelo aparecimento do calor.. 7.2 Descrição do processo Basicamente, uma unidade para aquecimento indutivo compõe -se de um gerador de alta freqüência e de uma bobina de trabalho. O gerador proporciona a corrente elétrica de alta freqüência que, ao circular através da bobina de trabalho, nela desenvolve um intenso campo eletromagnético. A bobina é feita, usualmente, de tubo fino de cobre, com uma ou mais espiras no formato conveniente de modo a circundar a área da peça que se deseja aquecer. A peça é colocada dentro da bobina, sem tocar nela. • Fatores do aquecimento A potência do gerador de alta freqüência, o dimensionamento adequado da bobina de trabalho, a resistividade elétrica do material a ser aquecido e o tempo de aplicação da energia fornecida pelo gerador, são fatores importantes para determinar-se a extensão e profundidade de aquecimento, bem como a temperatura a que se pode atingir. Por outro lado, a freqüência da corrente alternada aplicada à bobina de trabalho exerce influência acentuada na determinação da profundidade do aquecimento. Efetivamente, a corrente induzida e, portanto, o aquecimento tende a circular na camada externa da peça aquecida sendo tanto mais superficial quanto mais elevada for a freqüência. Embora a escolha da freqüência dependa da aplicação específica do aquecimento em cada caso, em princípio, quanto mais elevada a freqüência, tanto mais extensa a variedade de peças que podem ser vantajosamente aquecidas por indução. Na prática, contudo, emprega-se a freqüência de até 450.000 ciclos por segundo (450 kHz).. 7.3 Equipamento Gerador de radio- freqüência Os geradores de aquecimento indutivo que operam à freqüência de 450 kHz, normalmente chamados de geradores de radio- freqüência, são máquinas eletrônicas altamente especializadas, mas de concepção relativamente simples. A partir da rede trifásica de alimentação e com o emprego do transformador adequado, obtém-se uma tensão alternada da ordem de 10.000 a 15.000 V. Essa tensão é retificada e posteriormente aplicada à válvula osciladora, para fornecer-lhe a potência necessária. Da válvula osciladora, a energia é transferida para a bobina de trabalho, a uma freqüência determinada por um circuito oscilador convenientemente dimensionado.. Prof. Fernando Penteado.

(6) 135. 7.4 Aplicações Com o emprego de geradores de radio- freqüência para a solda de metais, é possível aplicar apenas o calor suficiente, exclusivamente na área de junção das peças e, durante o tempo estritamente necessário. A área a ser soldada é aquecida em segundos, sem que o restante da peça se aqueça, o que elimina os refugos devido a distorções e possibilita fazer soldas em pontos vizinhos às já existentes, sem afetá-las. A uniformidade das soldas é assegurada com o ajuste preciso do equipamento a um ciclo de trabalho pré-determinado. • Solda de tubos. A solda longitudinal contínua de tubos com costura ou a solda helicoidal de tubos de grande diâmetro, é uma das aplicações onde o aquecimento indutivo vem sendo utilizado com relevantes vantagens. Aço, alumínio e outros metais ferrosos e não ferrosos, são soldados com facilidade, sem necessidade de tratamento superficial das chapas antes da solda. Chapas com paredes extremamente finas, polidas ou recobertas, podem ser soldadas com um mínimo de riscos de deformações, devido à reduzida pressão lateral do processo eletrônico. A velocidade da solda é limitada, exclusivamente, pela capacidade da máquina formadora de tubos, podendo atingir até várias dezenas de metros por minuto. Devido a este fato, a introdução da solda eletrônica de tubos acarreta um aumento da capacidade de produção, em relação a outros processos. Os custos operacionais, entretanto, permanecem estáveis, podendo até mesmo sofrer reduções, por ser menor o número de operários necessários a cada unidade soldadora e por não haver contato direto entre a bobina e o tubo, evitando o desgaste por abrasão.. 8. Soldagem por raios Laser O Laser é um dispositivo que pode gerar um feixe muito intenso de energia luminosa, obtido através de excitação eletrônica e concentrado através de um sistema ótico. O Laser produz vários feixes de luz ao mesmo tempo, com o mesmo comprimento de onda, vibrando na mesma velocidade e viajando na mesma direção, produzindo o que é chamado de LUZ COERENTE. Laser significa "Light Amplification Trough Stimulated Emission of Radiation". O princípio de operação do Laser consiste na oscilação de elétrons de certos átomos através do suprimento de energia. O material que será estimulado pode ser sólido, líquido ou gasoso, podendo variar desde uma vareta menor que um dedo até um tubo de gás de vários metros de comprimento. Os principais tipos de materiais usados são: vareta de rubi sintético, contendo cromo, que produz luz vermelha; vareta a base de neodímio; a base de CO2; a base de hélio e a base de neônio. Os elétrons desses materiais são excitados através da luz de uma lâmpada de gás xenônio, argônio ou criptônio. Essa lâmpada é colocada perto do tubo ou vareta amplificadora, no interior de um cilindro altamente refletivo de modo que, tanto quanto possível, toda a energia seja absorvida pelo material que irá produzir o raio Laser. Prof. Fernando Penteado.

(7) 136 Quando se produz energia no amplificador a luz produzida é refletida entre um prisma ou espelho refletor e um outro espelho parcialmente refletor. Ocorre então uma amplificação do comprimento de onda da luz, toda vez que esta oscila, tornando-a cada vez mais intensa, até que a mesma passe através do espelho parcialmente refletor, produzindo energia útil. Este feixe de raios luminosos e focalizado num diâmetro pequeno através de lentes. O feixe Laser constitui emissão de alta intensidade energética, atingindo uma superfície muito reduzida, com uma precisão inigualável por outros processos, daí seu interesse para determinados tipos de solda. O laser usado para soldagem é o de CO2, com a adição de nitrogênio e hélio,com alta vazão, gerando até 1000 W/m. Pode-se soldar com Laser determinando-se exatamente o ponto de solda, atingindo-se profundidades enormes, sem afetar-se as zonas adjacentes ao ponto de solda. Sua aplicação, devido a problemas de custo, só é competitiva em soldagem de precisão de metais de difícil soldagem como o titânio, o columbio e o molibdênio. Este processo vem sendo muito usado na indústria de componentes eletrônicos e na indústria aeroespacial.. 9. Soldagem oxiacetilênica 9.1 Introdução Trata-se de um processo de solda autógena, por fusão, que utiliza como fonte de calor a chama oxiacetilênica, resultante da combustão do acetileno ( C2 H 2 ) com o oxigênio ( O2 ), sendo o material de adição alimentado externamente. A princípio, qualquer gás pode ser queimado com o. O2. (hidrogênio, GLP, gás natural, etc),. entretanto, o acetileno é o preferido devido à alta temperatura de sua chama (máxima de 3120º C para uma mistura de 1,2 volumes de. O2. e 1 volume de. C2 H 2 ).. 9.2 Equipamento A seguir damos uma descrição básica dos vários itens que compõem o equipamento para a soldagem oxiacetilênica: • Oxigênio Prof. Fernando Penteado.

(8) 137 Fornecido em cilindros de aço de 40 l a uma pressão de 150 Kgf/cm². A cor padronizada para cilindro de. O2. é preta, quando para uso industrial e verde, quando para uso hospitalar.. Na válvula de saída do cilindro é acoplado um regulador-redutor de pressão, que serve para reduzir a pressão do cilindro para a de trabalho (1 a 2 Kgf/cm²) e mantê-la constante durante a soldagem. • Acetileno Pode ser fornecido em cilindros de aço, dissolvido em acetona na proporção de 25:1, misturado com uma massa porosa, na pressão de 15 Kgf/cm². A necessidade desta mistura é devida à alta instabilidade do acetileno puro, que pode ser considerado um explosivo em pressões acima de 1,5 Kgf/cm², o que não acontece quando dissolvido na acetona. A massa porosa tem apenas a finalidade de evitar a separação do acetileno da acetona. É usado também um regulador-redutor de pressão à saída do cilindro e que reduz a pressão para a de trabalho (0,01 a 0,7 Kgf/cm²). A cor padronizada para o cilindro de acetileno é bordeaux. O acetileno pode também ser produzido no local de trabalho, através de geradores de acetileno. Isto é feito pelo ataque de carbureto de cálcio ( CaC2 ) pela água, produzindo acetileno gasoso e cal como resíduo.. CaC2 + 2H 2 O → C2 H 2 + Ca( OH ) 2 A carga média de gerador é de 6 Kg de CaC2 . Cada Kg de CaC2. produz 270 l de. C2 H 2 .. • Maçaricos para soldagem Existem dois tipos fundamentais de maçaricos, a saber: Maçarico de alta pressão: o qual é alimentado por oxigênio e acetileno a Pressões iguais de aproximadamente 0,3 a 0,7 Kgf/cm². Através de um convergente, os gases atingem a câmara de mistura, seguindo para o orifício de saída. O emprego de maçarico deste tipo exige Pressões mais elevadas de acetileno.. Maçarico de baixa pressão: no qual a pressão do acetileno é menor do que a do oxigênio. Compreende um punho com entrada para o oxigênio e o acetileno; duas canoplas para regulagem individual dos citados gases; um injetor, por onde passa o oxigênio que, devido a maior pressão e velocidade, provoca a aspiração do acetileno; uma lança cilíndrica na qual a mistura se homogeneíza e um bico calibrado, em cujo orifício acende-se a chama. Neste tipo de maçarico, a pressão de. O2. varia de 1,0 a 1,5 Kgf/cm², enquanto que a do. C2 H 2. varia. de 0,01 a 0,05 Kgf/cm².. O conjunto do injetor, lança e bico é conhecido por extensão. A potência de um maçarico é dada pela vazão máxima de acetileno em l / h. Geralmente um maçarico é fornecido com um punho de várias extensões intercambiáveis e potência crescente. Um tipo leve pode ser fornecido com extensões para as potências 50 - 75 - 100 - 150 - 225 - 350 - 500 l / h. Um tipo médio ou pesado pode ter extensões de 500 - 750 - 1000 - 2000 l / h. No intervalo entre duas potências nominais sucessivas, a regulagem é efetuada por meio das canoplas existentes no punho. A potência do maçarico e, conseqüentemente da chama, é escolhida Prof. Fernando Penteado.

(9) 138 em relação ao material e à espessura a soldar, existindo tabelas indicativas para facilitar o trabalho. Por exemplo, o aço requer aproximadamente 100 l / h por milímetro de espessura, enquanto que o cobre necessita potências de 150 a 200 l / h por milímetro de espessura, devido a sua elevada condutibilidade térmica. Um perigo possível durante a soldagem é o retorno de chama, que pode ocorrer por obstrução acidental da ponta do maçarico. O oxigênio, chegando a pressões mais fortes e não podendo sair pela ponta, caminhará através do injetor pelo conduto de acetileno, com evidente perigo de explosão.. •. Válvulas de Segurança. Para evitar-se este problema, existem interceptores que podem ser secos ou hidráulicos. Os secos possuem uma válvula porosa à base de sílica granular, que impede a passagem da chama, ou são do tipo válvula de retenção, que só dão passagem ao fluido em um único sentido. Os hidráulicos evitam o retorno de chama através de uma barreira de água, como está ilustrado na figura ao lado.. 9.3 A Chama oxiacetilênica. A chama oxiacetilênica é a manifestação visível da combustão do acetileno pelo oxigênio. Estes gases, oportunamente misturados no maçarico, saem pela ponta do mesmo e, por acendimento externo, pode-se iniciar a combustão. Na chama ocorrem as seguintes reações:. 2C2 H 2 + 2O2 → 4CO + 2H 2. (reação primária). O monóxido de carbono e o hidrogênio, resultantes desta reação primária são gases suscetíveis de ulterior oxidação, e sua combustão completa-se nos contornos da chama (penacho), por meio do oxigênio do ar, segundo as reações secundárias seguintes:. 4CO + 2O2 → 4CO2 2H 2 + O2 → 2H 2 O. (reações secundárias). Na chama temos: • Dardo: superfície cônica muito luminosa, onde se estabiliza a reação primária. • Penacho: chama externa correspondente à combustão de CO e H2 pelo oxigênio do ar; é onde se realizam as reações secundárias.. Prof. Fernando Penteado.

(10) 139 • Zona redutora: Compreendida entre o dardo e o penacho, rica em CO e H2; esta região é importante para a soldagem, pois preserva a poça de fusão da oxidação atmosférica e possibilita a eliminação de eventuais óxidos existentes. O ponto mais quente, situado à cerca de 1 mm além da extremidade do dardo, cuja temperatura atinge 3.120º C, é o mais quente entre todos os tipos de chamas existentes. Durante o trabalho, o soldador deverá desfrutar o ponto mais quente e manusear o maçarico de forma tal a manter a ponta do dardo tocando a poça de fusão. A chama regulada, conforme mostrado nas reações acima, é chamada Neutra, requerendo saídas de volumes iguais de oxigênio e acetileno do maçarico. Um excesso de acetileno torna a chama redutora, introduzindo carbono na poça de fusão; um excesso de oxigênio torna a chama oxidante, com formação de óxidos na poça de fusão. Ambas as regulagens acarretam piora nas propriedades mecânicas da junta soldada. O reconhecimento de uma chama é imediato: o excesso de acetileno altera o aspecto da chama, criando uma zona azulada muito brilhante devido ao carbono em excesso, com prolongamento do dardo. O excesso de oxigênio provoca uma retração do dardo, tornando-o menos brilhante e acarretando um silvo característico. Estas características facilitam sobremaneira a regulagem.. 9.4 Aplicações Os processos mais rápidos de soldagem ao arco elétrico restringem o campo da soldagem oxiacetilênica, a qual é aplicada para aço carbono e aços de baixa liga para espessuras de até 3 a 4 mm, principalmente em trabalhos de manutenção e em pequenas oficinas. O processo concorrente, porém mais custoso, é a soldagem TIG, preferido para aços especiais e não ferrosos.. 10. A soldagem mole ou brasagem A soldagem mole é um processo destinado a unir peças metálicas com o auxílio de um metal adicional fundido (solda), cujo ponto de fusão é inferior ao das peças a serem unidas e que molha os materiais bases, sem que eles se fundam. A temperatura que deve existir na área de contato entre a solda e a peça, afim de que a solda possa escorrer, fluir e ligar-se ao material base, denomina-se temperatura de trabalho. Dependendo da temperatura de trabalho, distinguem-se dois grandes grupos de processos de soldagem mole: a soldagem ao estanho (abaixo de 450º C) e a soldagem forte (acima de 450º C).. 10.1 Descrição do processo O processo de brasagem deve ser executado seguindo-se a seguinte seqüência: - limpeza; - aplicação de fluxo; - aplicação de calor e da vareta de solda . • Limpeza Deve-se cuidar, da absoluta limpeza da peça, principalmente no tocante à graxa. Vários processos podem ser utilizados para a limpeza da graxa: solventes, reagentes químicos, ácidos e solda cáustica. A oxidação superficial deve ser retirada por uma lixa, esmeril ou lima fina, a fim de tornar aparente o metal. Se forem usados processos químicos para a limpeza, o metal deve ser lavado antes de ser soldado. Nunca se deve tentar remover a graxa pelo calor. • Aplicação do fluxo A aplicação adequada do fluxo na junta é importante, mas não substitui a necessidade da limpeza. O fluxo é usado para três fins: 1.evita a oxidação da junta durante o aquecimento; 2.dissolve os óxidos que possam se formar durante o aquecimento; 3.ajuda a liga de solda a "correr" mais livremente. O excesso de fluxo causa um consumo exagerado das soldas e dá um mau aspecto à junta. • Aquecimento e aplicação da solda Podem ser usados vários processos de aquecimento. Entre eles destacamos: - Ferro de soldar (até 500º C) - Chama oxiacetilênica ou de GLP Prof. Fernando Penteado.

(11) 140 - Por imersão em banho de solda fundida - Em forno - Por aquecimento elétrico: arco, resistência ou indução. A junta, já com fluxo, deve ser aquecida por igual. Ambas as partes a serem soldadas devem atingir simultaneamente a temperatura própria para a brasagem, porém, deve ser evitado o aquecimento excessivo. A vareta de solda, preferencialmente, não deve ser aquecida diretamente, e sim ser fundida pelo contato com a peça quente, de modo a fluir através da junta.. 10.2 Tipos de junta Dentre os tipos de junta usados na brasagem destacamos as seguintes: de topo, em bisel e sobreposta.. 10.3 A soldagem ao estanho A soldagem ao estanho pode ser aplicada a todos os metais. Surgem algumas dificuldades (aderência deficiente) somente na soldagem do ferro fundido cinzento. Uma preparação cuidadosa dos locais de solda por meio de um jato de areia ou decapagem (ácido fluorídrico a 5%), geralmente conduz a um bom resultado. Em alguns casos, é aconselhada uma estanhagem prévia do local de solda. Para a soldagem ao estanho dos metais pesados, empregam-se soldas de chumbo e de estanho. A temperatura de trabalho destas soldas oscila entre 185º C e 320º C. Para as aplicações especiais também existem as soldas com ponto de fusão especialmente baixo (70 a 96º C). Para este tipo de solda, os fundentes são necessários. A soldagem ao estanho dos metais leves (alumínio, ligas de alumínio e de magnésio), geralmente é feita com soldas à base de estanho, zinco e cádmio. Este tipo de solda apresenta boa condutibilidade elétrica, porém apresenta baixa resistência mecânica (máxima resistência à tração em torno de 4,5 Kgf/mm²).. 10.4 A Soldagem forte ou brasagem A execução de soldagens fortes é efetuada, principalmente na faixa de temperaturas de 620º C até 860º C (solda prata), podendo chegar a temperaturas de até 1.000º C , quando se tratar da chamada solda de prata alemã. Já a soldagem forte do alumínio é feita em faixas de temperaturas de 540º C até 570º C. A resistência à tração das soldas fortes situa-se em torno de 33 até 34 Kgf/mm²nas soldas de prata, e em torno de 37 até 52 Kgf/mm² nas soldas de prata alemã. Empregando-se a forma sobreposta da união soldada, pode-se alcançar a resistência mecânica dos metais unidos pela soldagem, enquanto que na soldagem de juntas de topo, deve-se contar com valores que são até 20% menores. Neste caso, também o uso de fluxos fundentes é necessário, sendo que após a soldagem, uma remoção cuidadosa dos fundentes é indispensável, principalmente nas soldagens de alumínio, dado o perigo de corrosão. Para a soldagem do cobre sobre o cobre existem soldas especiais, que podem ser empregadas sem fundentes.. Prof. Fernando Penteado.

(12) 141. 10.6 Aplicações Em virtude de suas características de trabalho a soldagem mole permite maior produção por unidade de tempo, quando comparada a qualquer outro tipo de solda. Substitui, em muitos casos, o uso de fusão, rebites, parafusos e grampos. Damos abaixo uma lista de suas principais aplicações: • Equipamento para ar condicionado; • Equipamento para indústria aeronáutica; • Equipamento para indústria automobilística; • Equipamento para indústria de bebidas; • Fabricação de bicicletas; • Equipamento para química; • Utensílios domésticos em geral; • Equipamentos elétricos; • Aparelhos eletrodomésticos; • Tubulações em geral • Aparelhos térmicos e termoelétricos; • Equipamento para refinaria de petróleo; • Equipamento de ornamentação; • Aparelhos de medição; • Instrumental científico; • Válvulas em geral.. 11. Soldagem no estado sólido 11.1 Soldagem por ultra-som O processo de soldagem por ultra-som consiste na aplicação de ondas de alta potência e alta freqüência, inaudíveis para o ouvido humano, numa área que queremos soldar. A solda é obtida pelo contato e pela vibração desenvolvida pela passagem da energia de alta freqüência. A temperatura é mantida bem abaixo do ponto de fusão dos metais, configurando uma soldagem no estado sólido. Não há crescimento de grão, não há absorção de gases, nem porosidades e a fragilidade é reduzida ao mínimo. As máquinas de soldagem por ultra-som possuem geradores que trabalham em faixas de 5 a 100 Khz; a pressão é da ordem de dezenas ou centenas de Kgf/mm² e o tempo de soldagem, regulável, varia de 0,5 a 1,5 s. Por este processo, soldam-se chapas finas, de no máximo 3 mm, sobrepostas, de metais e ligas dissimilares, tais como: Titânio, Zircônio, Aços Carbono, Aços Inox., Alumínio, etc. As máquinas por ultra-som são usadas, principalmente nas industrias elétricas, eletrônicas, aeronáutica e aeroespacial.. Prof. Fernando Penteado.

(13) 142. 11.2 Soldagem por atrito Trata-se de um processo onde a soldagem efetua-se através de calor produzido por atrito e pressão mecânica, sem que seja atingido o ponto de fusão dos materiais. As duas peças que serão soldadas são colocadas topo a topo e, enquanto uma delas é mantida imóvel, presa a um cabeçote, a outra é colocada em rotação. O contato entre as duas criará uma elevação de temperatura que, associada a uma pressão axial, promoverá a solda de topo das duas superfícies. A soldagem acontece em poucos segundos, sendo de alta resistência, com grande concentração de calor na junta. O processo é particularmente interessante para corpos com eixo de revolução, tais como: barras, tubos, brocas, válvulas de motores, etc. Têm sido soldados aços carbono, inóx, aços ferramenta, aços liga, cobre, alumínio, titânio e mesmo dois metais diferentes. É extremamente atraente pela simplicidade do equipamento, adaptabilidade à automatização e baixo custo operacional. As máquinas de soldagem por atrito do tipo convencional, estão na faixa de 800 a 6.800 rpm e pressão axial de até 280 kgf/mm² dependendo do metal a soldar.. 11.3 Soldagem por explosão Trata-se de mais um processo de soldagem no estado sólido, onde a energia para a solda provém de explosivos que fornecem a pressão e o calor necessários para o processo, em um tempo extremamente curto. A resistência mecânica da interface soldada é bastante elevada, sendo maior que a do metal de menor resistência ligado pela soldagem.. Para o início do processo, as peças a soldar (chapas, tubos, barras, etc.) são colocadas como mostrado acima. Com o início da detonação, a chapa móvel choca-se com a chapa base, desenvolvendo uma enorme pressão na região do ponto de colisão. Esta pressão é muitas vezes maior que a tensão de cizalhamento do material. No ponto de contato das chapas haverá a formação de um jato metálico que caminha sempre à frente do ponto de colisão, limpando as chapas das Prof. Fernando Penteado.

(14) 143 camadas de óxidos e outras impurezas, porventura existentes. Assim no momento da colisão, as chapas estão perfeitamente limpas, o que explica a alta resistência da interface de solda. Neste processo, embora a pressão e a temperatura instantânea sejam elevadas, os metais não chegam a fundir-se, daí tratar-se de um processo de solda no estado sólido. Sua principal aplicação é na soldagem de metais dissimilares para a formação de materiais com características de resistência à corrosão associada à resistência mecânica. Assim são formadas as chapas "Clad", muito usadas nas indústrias químicas, petroquímicas, alimentícias, de papéis, etc. As chapas bimetálicas ou chapas "clad" foram desenvolvidas com a finalidade de diminuir o custo dos equipamentos pela redução do consumo de materiais nobres. São geralmente compostas de uma chapa de aço carbono ou aço de baixa liga e de outra revestida de material nobre, sendo que a de aço fornece a resistência mecânica necessária e a chapa revestida dá ao equipamento as características necessárias de resistência à corrosão, ao calor ou à abrasão. Normalmente, esses materiais nobres são, em média, sete vezes mais caros que o aço carbono. As chapas bimetálicas são produzidas pelo processo de laminação simultânea a quente da chapa base e da chapa de revestimento e, também, pelo processo de soldagem por explosão. Este processo de solda atinge velocidades de cerca de 4.000 m/s e um dos explosivos mais empregados para sua execução é o nitrato de amônia. • Limitações MATERIAL Material base Material de revestimento. L I M I T E (mm) Mínimo Máximo 6,5 em aberto * 2,0 19,00. * Não existe limite máximo na espessura do material base. Já foi soldada, pelo IPT, chapa para espelho de trocador de calor com espessura de 177,8 mm.. 12. Corte de metais 12.1 Corte a chama com oxigênio (Óxi-corte) São passíveis de corte aqueles materiais que tem o ponto de combustão (queima) mais baixo que o ponto de fusão; aqueles cuja combustão em jato de oxigênio produz uma quantidade de calor suficiente para manter um corte contínuo; aqueles cujo ponto de fusão é mais elevado do que os seus óxidos. Portanto, podem ser cortados, em primeiro lugar, todos os açoscarbono, os aços fundidos e a maioria dos aços liga.. Na verdade, os materiais não suscetíveis de corte, como o ferro fundido cinzento, o cobre e os metais leves, também podem ser fundidos com a chama; apresentam, porém, uma superfície de corte irregular e frestas largas e desiguais. A zona de influência do corte com chama é muito estreita, não havendo necessidade de usinagem, mesmo que o material vá ser soldado. No maçarico para corte, além do oxigênio usado para a chama, há uma alimentação de um jato de O2 independente, para que o material aquecido pela chama possa ser queimado, através da oxidação do ferro.. Prof. Fernando Penteado.

(15) 144. 12.2 Corte à plasma Neste método, o material é em parte fundido e em parte vaporizado, antes de ser arrastado para fora do corte, pela força do feixe de plasma. Como fonte de calor, emprega-se um arco de plasma (veja descrição do método em "Soldagem à plasma"). Devido a temperatura muito alta do arco, o corte à plasma pode ser aplicado na maioria dos metais, como por exemplo: aço inox; alumínio; cromo; cobre e as ligas dos mesmos. O corte à plasma é normalmente automatizado. Existem, entretanto, maçaricos para corte manual. Os gases mais usados para o corte à plasma são o argônio, o hidrogênio, o nitrogênio e misturas dos mesmos.. 12.3 Corte à LASER O Raio Laser vem sendo usado no corte de chapas finas de metais não ferrosos e aços especiais que requeiram grande precisão (+/- 0,05 mm). Normalmente é usado em sistemas automatizados através de equipamentos com controle numérico computadorizado (CNC).. 12.4 Corte a arco elétrico O corte de peças usando o calor do arco e eletrodos de grafite ou eletrodos revestidos especiais para isso, é na realidade obtido pela fusão do material base e não por sua queima. Como conseqüência a área de corte não apresenta bom acabamento nem grande precisão dimensional. É usada corrente contínua com polaridade direta para maior aquecimento da peça. Pode ser cortado por este método qualquer metal o que, sem dúvida, é uma vantagem. É usado mais para trabalhos grosseiros tais como: Corte de massalotes em peças fundidas, corte de sucata, goivagem de cordões de solda, etc.. Bibliografia específica WAINER, Emilio, BRANDI, Sérgio Duarte, HOMEM DE MELLO, Fábio Décourt. Soldagem- Processos e Metalurgia. S. Paulo: Edgard Blucher, 1995. AMSTEAD, B. H., OSTWALD, Phillip F., BEGEMAN, Myron L.. Manufacturing Processes. 8. ed. New York: John Wiley & Sons, 1987. WOODS, P.F. Técnicas Modernas de Soldadura. Barcelona: Hispano Europea, 1992. KOTTHAUS, Hugo. Solda, Corte, Tratamento Técnicos. S. Paulo: Polígono. BUZZONI, H. A. Manual de Solda Elétrica. S. Paulo: Icone. CENNI, Mario Agostino. Fatores a Considerar na Escolha de um Eletrodo Revestido. S.Paulo: Apostila da ESAB. CENNI, Mario Agostino. As Preparações mais comuns na Soldagem Manual ao Arco Elétrico. S.Paulo: Apostila da ESAB. CENNI, Mario Agostino. Eletrodos Revestidos - Armazenagem, Ressecagem e Cuidados Principais. S. Paulo: Apostila da ESAB. CENNI, Mario Agostino. Soldagem Manual ao Arco Elétrico - Defeitos Principais. S.Paulo: Apostila da ESAB. ESAB. Manual de Soldagem de Manutenção.. Prof. Fernando Penteado.

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