1 Faculdade Engenharia e Arquitetura – FEAU
“Campus” Santa Bárbara d’Oeste
Curso: Engenharia Mecânica (Diurno)
Processo de Soldagem com Eletrodo Revestido
Grupo: 01
Laboratório de Tecnologia e Metalurgia da Fundição e Soldagem
Santa Bárbara d’Oeste - SP Março 2014
2
Sumário
1. Objetivos da prática... 2
2. Introdução ... 3
2.1. Soldagem por eletroescória ... 3
2.1.1. O processo ... 3
2.1.2. O Equipamento ... 4
2.1.3. Aplicações Industriais ... 4
2.2. Soldagem eletrogás ... 5
2.2.1. O processo ... 5
2.2.2. O equipamento... 6
2.2.3. Aplicações Industriais ... 6
3. Descrição da prática ... 7
3.1. Materiais Utilizados ... 7
3.2. Procedimentos ... 7
4. Apresentação dos resultados ... 8
5. Análise dos resultados ... 9
6. Questões ... 9
7. Conclusão ... 11
VII- Anexo 1 ... 13
3 1. Objetivos da prática
Conhecer funcionamento do processo de soldagem ao arco elétrico com eletrodo revestido.
Observar todo o processo desde a preparação do equipamento como do material a ser soldado.
Observar também as questões relacionadas à segurança, principalmente por se tratar de equipamento que exige uma série de cuidados em função de produtos gerados como fumos, gases, arco elétrico e radiação.
2. Introdução
Existe um grande número de processos por fusão que podem ser separados em sub-grupos, por exemplo, de acordo com o tipo de fonte de energia usada para fundir as peças. Dentre estes, os processos de soldagem a arco (fonte de energia:
arco elétrico) são os de maior importância industrial na atualidade. Devido à tendência de reação do material fundido com os gases da atmosfera, a maioria dos processos de soldagem por fusão utiliza algum meio de proteção para minimizar estas reações (MODENESI e MARQUES, 2011).
2.1. Soldagem por eletroescória 2.1.1. O processo
A soldagem por eletroescória não é considerada como sendo um processo de soldagem a arco pois o arco é usado apenas para dar início ao processo de soldagem.
Na soldagem por eletroescória, a escória fundida é que funde o metal de adição e o metal de base. A escória protetora da poça de fusão acompanha a soldagem.
O processo começa pela abertura de um arco elétrico entre o eletrodoe a base da junta. Fluxo granulado é crescido e fundido pelo calor da poça de fusão. Quando uma camada espessa de escória se forma, toda a ação do arco cessa, e a corrente de soldagem passa do eletrodo através da escória por condução elétrica. O calor é gerado pela resistência da escória fundida à passagem da corrente de soldagem e é
4 suficiente para fundir o eletrodo e as faces do chanfro. O eletrodo fundido (e também o tubo guia, se usado) e o metal de base fundido formam a solda do banho de escória fundida (CUNHA, 1989).
A figura 1 mostra esquematicamente o processo eletro-escória.
Figura 1. Processo eletroescória 2.1.2. O Equipamento
O processo eletroescória é um processo automático, e o equipamento básico consta de (CUNHA, 1989):
a) Fonte de energia;
b) Alimentador de arame e oscilador;
c) Tubo guia e eletrodo;
d) Deslocador (opcional);
e) Sapata de retenção da escória (sapata de moldagem);
f) Controles de soldagem;
g) Cabos de conexão elétrica
2.1.3. Aplicações Industriais
Equipamentos de grande porte como base de prensas de grande porte, fornos, vasos de pressão, carros-torpedo, anéis de turbina e cascos de navios tem sido soldados por eletroescória com excelentes resultados. A elevada taxa de deposição, economia de energia, menor tempo de execução em relação aos processos de
5 soldagem a arco e o custo relativamente baixo do processo o tornam bastante atrativo para a fabricação de estruturas pesadas. Os materiais comumente soldados pelo processo são: aços carbono e baixa liga, os ações estruturais, aço inoxidável, e ligas à base de níquel e o alumínio (MARQUES, MODENESI E BRACARENSE, 2011).
2.2. Soldagem eletrogás 2.2.1. O processo
A soldagem pelo processo eletrogás é automática, usando eletrodo sólido ou arame tubular, com proteção adicional externa de um gás, utilizando sapatas de retenção para confinar a poça de fusão. Como no processo eletroescória a soldagem é plana com deslocamento vertical. Eletricamente, o processo difere da soldagem por eletroescória em dois pontos:
a) O calor é produzido por um arco elétrico e não pela resistência elétrica do fluxo;
b) É usada somente em corrente contínua, quando no processo eletroescória pode ser usada também corrente alternada.
As aplicações deste processo são semelhantes as do processo por eletroescória.
A soldagem é realizada em um único passe onde o eletrodo contínuo em forma de arame sólido ou tubular é alimentado numa cavidade formada pela face das peças a serem soldadas e pelas sapatas de retenção. Embora não seja comum, um segundo passe pode ser efetuado. O eletrodo pode oscilar horizontalmente através da junta e à medida que a solda se solidifica as sapatas se movem para cima junto com o cabeçote de soldagem.
A soldagem por este processo se restringe aos aços baixo carbono e médio carbono, embora já tenha sido usado com sucesso para soldar aço inoxidável austenítico (CUNHA, 1989).
A figura 2 aprensenta esquematicamente o processo de soldagem eletrogás com arame sólido.
6 Figura 2. Soldagem eletrogás com arame sólido
2.2.2. O equipamento
Os componentes do processo são (CUNHA, 1989):
a) Fonte de energia de corrente contínua de tensão constante ou de corrente constante;
b) Dispositivo alimentador do arame (eletrodo contínuo);
c) Pistola de soldagem que, além de guiar o eletrodo, transmite a corrente de soldagem e fornece o gás de proteção;
d) Sapatas de retenção, de cobre e refrigeradas a água;
e) Mecanismo para oscilar a pistola na soldagem;
f) Equipamento para suprir o gás de proteção.
2.2.3. Aplicações Industriais
A soldagem eletrogás é mais usada na união de chapas de aços carbono ou baixa liga posicionadas verticalmente. Esta situação é frequentemente encontrada na montagem de estruturas robustas, como cascos de navios, tanques de armazenagem, vasos de pressão, edifícios etc. O processo pode ser aplicado a outros tipos de materiais soldáveis pelos processos de GMAW e FCAW. Em grande parte dos casos, a soldagem é feita no campo (MARQUES, MODENESI E BRACARENSE, 2011).
7 3. Descrição da prática
3.1. Materiais Utilizados Equipamentos:
Fonte de Energia (Transformador);
Porta Eletrodo;
Cabos (Elétricos) de Soldagem;
Eletrodo Revestido.
A figura 3 apresenta os materiais utilizados no Processo de Soldagem com Eletrodo Revestido.
Figura 3. a) transformador, porta eletrodo e cabos elétricos de soldagem; b) eletrodos revestidos.
Material a ser soldado: Peça de aço carbono com chanfro em “V”.
3.2. Procedimentos
Para realização da prática, foram apresentados os cuidados com segurança, apresentando os equipamentos de proteção, na qual foi reforçado a necessidade do uso dos equipamentos individuais de proteção, como máscaras de auto escurecimento para soldagem elétrica e para realizar a soldagem além da máscara, o uso de luvas e avental de raspa são necessários.
Em seguida apresentou os equipamentos para a execução da solda: o transformador, o porta-eletrodos, os cabos elétricos e os consumíveis (eletrodos
8 revestidos). Explicou o funcionamento dos equipamentos e normas que devem ser seguidas para que ocorra uma soldagem correta, como as posições apropriadas em cada tipo de solda. Falou-se sobre eletrodos revestidos para aços carbono que consistem de apenas dois elementos principais: a alma metálica, normalmente de aço de baixo carbono, e o revestimento. Relatando quais os parâmetros de soldagem recomendados para a soldagem com eletrodos revestidos para aços de baixa liga e suas respectivas taxas de deposição e eficiências de deposição.
Após a apresentação dos materiais, o instrutor demonstrou o processo de soldagem entre duas chapas, mostrando como devem ser seguidas as instruções de trabalho. Fez-se um cordão de solda. Com o cordão de solda já pronto, foi tirado qualquer tipo de impurezas (escórias), que possam ficar após o termino do processo, usando um martelinho e uma escova de aço.
4. Apresentação dos resultados
A soldagem com eletrodo revestido, feita pelo técnico do laboratório, apresentou um cordão largo, garantiu a fusão das paredes do chanfro, fez-se a remoção da escória utilizando uma escova de aço e um martelinho.
A figura 4 apresenta a peça de aço após soldagem com eletrodo revestido, feita pelo técnico do laboratório de processos.
A figura 4 apresenta a peça de aço após a soldagem com eletrodo revestido, a soldagem foi feita pelos alunos do grupo.
9 Figura 4. Peça de aço após soldagem feita por alunos
5. Análise dos resultados
Na prática, observando o cordão feito pelo técnico do laboratório, percebemos que a velocidade foi escolhida de forma que o arco ficou ligeiramente à frente da poça de fusão, havendo também uma correta manipulação do eletrodo durante a soldagem. Na abertura do arco o eletrodo foi encostado rapidamente na superfície da peça e afastado a uma distância da ordem do comprimento de arco a ser usado.
Isso tudo resultou em um cordão mais largo, e garantiu a fusão das paredes do chanfro.
Na soldagem com eletrodo revestido, feita pelos alunos, observou-se que, por falta de habilidade e experiência, usaram-se velocidades altas resultando em cordões estreitos, de aspecto ruim e com escórias de difícil remoção, e houve uma má manipulação do comprimento que foi, por exemplo, muito pequeno, ocasionando interrupções frequentes, fazendo com que o eletrodo “grudasse” na peça.
6. Questões
6.1. Quais os cuidados que devem ser tomados na soldagem dos aços carbono e baixa liga utilizando este processo?
Levando em consideração que muitos dos aços de baixa liga são desenvolvidos para serviço a baixa temperatura, as propriedades de impacto do metal de solda selecionado para unir esses aços são muito importantes.
Os eletrodos revestidos para a soldagem de aços de baixa liga são desenvolvidos, na maioria dos casos, mais para combinar as propriedades mecânicas que a composição química exata do aço.
10 É visto que muitos aços de baixa liga necessitam de algum tipo de tratamento térmico para aliviar as tensões internas originadas pelo processo de soldagem.
6.2. Explique como ocorre a formação do arco elétrico usando uma fonte transformadora e também quando usando uma fonte retificadora.
Transformador é uma máquina elétrica estática (não tem partes móveis), destinada a alimentar um arco elétrico com corrente alternada.
Para processos que requeiram o uso de corrente contínua, existem as máquinas de solda conhecidas como fontes retificadoras. Elas retificam a corrente através de diodos e tiristores, sendo muito aplicados no processo MIG/MAG, eletrodo revestido e TIG. Devido a maior complexidade do equipamento, seu custo e mais elevado.
6.3. Quais os fatores que devem ser levados em conta na definição dos seguintes parâmetros de soldagem: Tensão, amperagem e velocidade de soldagem?
A tensão do arco pode variar entre cerca de 17 e 36 V na soldagem com eletrodos revestidos, dependendo do diâmetro do eletrodo, de seu revestimento, da corrente usada e do comprimento do arco. A tensão de operação do arco tende aumentar com o aumento do diâmetro do eletrodo, da corrente de soldagem e do comprimento do arco. Na soldagem manual, este parâmetro é controlado diretamente pelo soldador, dependendo habilidade e experiência deste.
A corrente de soldagem é o principal parâmetro que controla o volume da poça de fusão e a penetração da solda do metal base, que tendem a aumentar da corrente, assim como a largura do cordão. Correntes muito elevadas produzem poças de fusão de grandes dimensões e difícil controle, além de poderem causar a degradação do revestimento, respingos excessivos e perda de resistência mecânica e tenacidade da solda.
A velocidade de soldagem deve ser escolhida de forma que o arco fique ligeiramente à frente da poça de fusão. O uso de velocidades muito altas resulta em cordões estreitos e baixa penetração, de aspecto ruim, com modeduras e escória de difícil remoção. Velocidades muito baixas causam um cordão mais largo, com penetração e reforço excessivos.
6.4. Comente sobre este processo de soldagem enquanto processo de fabricação voltado a área da manutenção.
