Processamento e Manufatura de Metais 1

Apresentação em tema: "Processamento e Manufatura de Metais 1"— Transcrição da apresentação:

1 Processamento e Manufatura de Metais 1
Prof. Dr. Lucas Freitas Berti Engenharia de Materiais - UTFPR

2 Soldagem e junção de materiais metálicos (MIG/MAG)
Aula 20 Soldagem e junção de materiais metálicos (MIG/MAG) 10/11/2018

3 Presença Cobrança da presença

4 Energia química e elétrica
Ementa Revisão da aula Energia química e elétrica Oxigas e eletrodo revestido

5 Processos de Soldagem Processos de soldagem Processos de junção são empregados para unir dois ou mais componentes, de forma que estes passem a apresentar um movimento de corpo rígido. O termo “processo de junção” é utilizado para definir um conjunto de métodos empregados para união de duas ou mais peças, tais como os diversos tipos de soldagem, rebitagem, fixação por parafusos e com o uso de adesivos.

6 Processos de Soldagem Processos de soldagem Nesta aula serão estudados os fundamentos e os procedimentos da soldagem oxiacetilênica, capacitando o aluno a compreender as características e procedimento de preparação antes e durante a soldagem, caracterizando os equipamentos e a qualidade da solda para reparos e união de peças.

7 Processos de Soldagem Processos de soldagem Definição: “processo empregado para a união de dois ou mais componentes de um sistema mecânico ou estrutural, conservando a continuidade física do material e portanto suas propriedades físicas e químicas.” Aplicações: componentes mecânicos, estruturas navais e oceânicas, tubulações, vasos de pressão, chassis e carrocerias de automóveis entre outros.

8 Etapas do processo de soldagem
Processos de Soldagem Etapas do processo de soldagem

9 Importância da soldagem
Processos de Soldagem Importância da soldagem Projetos de uniões simplificadas; Redução do peso da estrutura soldada em relação ao peso de estruturas rebitadas e parafusadas; Obtenção de estruturas estanques; Eficiência mecânica da junta.

10 Classificação do Processo
Processos de Soldagem Classificação do Processo Segundo o processo físico: toma-se por base o mecanismo físico envolvido na soldagem: Soldagem por fusão: processo no qual as partes são fundidas por meio de energia elétrica ou química, sem aplicação de pressão; Soldagem por pressão: processo no qual as duas partes são coalescidas e pressionadas uma contra a outra; Brasagem: processo no qual as partes são unidas por meio de uma liga metálica de baixo ponto de fusão, não havendo fusão do metal base.

11 Classificação do Processo
Processos de Soldagem Classificação do Processo Soldagem por fusão: A gás; A arco elétrico (MIG/MAG/TIG). Soldagem por pressão: Solda ponto; Atrito; Ultra-sônica. Brasagem: Brasagem; Solda fraca.

12 Processos de Soldagem Soldagem a Gás
A soldagem a gás é um processo no qual um gás combustível é misturado ao oxigênio e, pela queima da mistura assim formada, consegue-se coalescer o metal base e o metal de enchimento, executando-se a soldagem.

13 Processos de Soldagem Soldagem a Gás
Os gases mais empregados são acetileno, propano e hidrogênio, sendo o primeiro o mais aplicado, neste caso, o método é conhecido como soldagem oxiacetilênica.

14 Processos de Soldagem Tipos de Chama
As características da chama oxiacetilênica variam com a relação da mistura de oxigênio e acetileno, sendo classificada em três tipos: Carburizante ou carbonetante; Neutra; Oxidante.

15 Tipos de Chama Oxiacetilênica
Processos de Soldagem Tipos de Chama Oxiacetilênica

16 Soldagem Oxiacetilênica
Processos de Soldagem Soldagem Oxiacetilênica Os equipamentos básicos para a soldagem oxiacetilênica constituem-se de maçarico de soldagem, garrafas de oxigênio e acetileno, mangueiras, reguladores de pressão e manômetros.

17 Processos de Soldagem Operação de Soldagem Limpeza das superfícies de união; Preparação da peça; Pré-aquecimento; Soldagem (EPIs); Resfriamento e limpeza da peça.

18 Segurança no Processo de Soldagem
Processos de Soldagem Segurança no Processo de Soldagem Uso de EPIs; Exaustores; Ter cuidado com os cilindros de oxigênio e acetileno. Bom senso.

19 Processos de Soldagem Inspeção da Solda

20 Características da Soldagem Oxiacetilênica
Processos de Soldagem Características da Soldagem Oxiacetilênica Capacidade do processo: O processo é basicamente manual, sendo portátil, e economicamente atrativo para lotes de reduzido número de peças. Aplicável na soldagem de um grande número de materiais metálicos, tais como aço carbono, níquel, cobre, bronze, latão e ferro fundido. Como o método dispensa o uso da energia elétrica, este é muito empregado em trabalhos de campo, principalmente em atividades de reparo.

21 Características da Soldagem Oxiacetilênica
Processos de Soldagem Características da Soldagem Oxiacetilênica As temperaturas atingidas em uma chama neutra são inferiores àquelas atingidas na soldagem a arco elétrico, bem como a concentração da chama é menor. A velocidade de soldagem deve ser mais baixa, podendo causar grandes distorções nas peças soldadas. Utiliza-se de material de enchimento, que pode ser revestido, para fornecer proteção adicional à poça de fusão.

22 Características da Soldagem Oxiacetilênica
Processos de Soldagem Características da Soldagem Oxiacetilênica As temperaturas atingidas em uma chama neutra são inferiores àquelas atingidas na soldagem a arco elétrico, bem como a concentração da chama é menor. A velocidade de soldagem deve ser mais baixa, podendo causar grandes distorções nas peças soldadas. Utiliza-se de material de enchimento, que pode ser revestido, para fornecer proteção adicional à poça de fusão.

23 Processos de Soldagem Brasagem
União onde o material de adição é diferente do material de base. O material de adição tem sempre a temperatura de fusão menor do que a temperatura de fusão do material de base. Não é um processo que garante a continuidade das propriedades do material de base. A união se da apenas por um processo de aderência em que o metal de adição vai se moldar a superfície do metal de base.

24 Processos de Soldagem Brasagem

25 Processos de Soldagem Brasagem por que? Possui um ponto de fusão mais baixo, potência de chama mais baixa e consequentemente uma maior economia em relação à soldagem. Não necessita de mão de obra especializada. As tensões são menores devido ao pequeno aquecimento.

26 Processos de Soldagem Brasagem por que Em casos em que não interessa muito uma grande resistência, mas apenas o contato elétrico. Em casos onde a soldagem é muito difícil; A brasagem pode ser facilmente desmontada, aquecendo a solda União de diferentes materiais.

27 Processos de Soldagem Brasagem
Brasagem Fraca: a temperatura do metal de adição é menor que 600ºC, é utilizado o ferro de soldar como fonte de aquecimento. São conhecidos no comércio três tipos de brasagem fraca. Solda de bombeiro Solda de rádio Solda de funileiro

28 Processos de Soldagem Brasagem Brasagem Forte: na brasagem forte a temperatura do material de adição é superior a 600 ºC. é usada um maçarico para a fonte de calor. Processo de brasagem que utiliza como metal de adição uma vareta de liga de prata que funde entre 618 °C a 870 °C. Esse processo recebe nome de solda prata é uma liga ternária de prata, cobre e zinco.

29 Processos de Soldagem Brasagem

30 Processos de Soldagem Brasagem forte Aplicações:
Fixação de pastilhas de metal duro. Equipamentos de ar condicionado. Equipamentos para industria aeronáutica. Utensílios domésticos Equipamentos elétricos

31 Brasagem (solda de bronze)
Processos de Soldagem Brasagem (solda de bronze) É feita com material de adição sob forma de varetas com liga de cobre e zinco. Estas varetas possuem usualmente a seguinte combinação 60% de cobre e 40% de zinco, podem conter também a adição de estanho, ferro, manganês e silício em proporções menores.

32 Soldagem com Eletrodo Revestido
Processos de Soldagem Soldagem com Eletrodo Revestido Soldagem com Eletrodo Revestido

33 Soldagem com Eletrodo Revestido
Processos de Soldagem Soldagem com Eletrodo Revestido Soldagem com eletrodo revestido é a união de metais pelo aquecimento oriundo de um arco elétrico entre um eletrodo revestido e o metal de base, na junta a ser soldada.

34 Soldagem com Eletrodo Revestido
Processos de Soldagem Soldagem com Eletrodo Revestido Responsável pela expansão da soldagem: Versatilidade; Baixo custo

35 Soldagem com Eletrodo Revestido
Processos de Soldagem Soldagem com Eletrodo Revestido

36 Soldagem com Eletrodo Revestido
Processos de Soldagem Soldagem com Eletrodo Revestido 1822 N B Bernados inventou a soldagem a arco voltaico, que consistia em um eletrodo de carvão e o metal de base. 1889 Zerener modificou o sistema Bernados e introduziu mais um eletrodo de carvão. Neste caso o arco voltaico se produzia entre os extremos dos eletrodos de carvão.

37 Soldagem com Eletrodo Revestido
Processos de Soldagem Soldagem com Eletrodo Revestido Processo Eslavianoff desenvolvido em 1890, é uma simplificação do processo Bernados, consistia em colocar um dos polos na própria vareta de material de adição Em 1905 Oscar Kjellberg (OK = ESAB), inaugurou a época da soldagem moderna com o processo de eletrodo revestido.

38 Processos de Soldagem

39 Desenvolvimento Histórico
Processos de Soldagem Desenvolvimento Histórico

40 Processos de Soldagem Arco Voltaico É a passagem de corrente elétrica através de um condutor de corrente gasoso. Um gás é condutor de corrente quando está ionizado. Inicialmente o arco elétrico foi inventado para produzir luz, hoje em dia utilizamos o arco voltaico para produzir juntas permanentes em metais

41 Processos de Soldagem Arco Voltaico O arco elétrico para soldagem a descarga elétrica tem baixa tensão e alta intensidade de corrente. Não se utilizam em soldagem tensões superiores a 70V, para assegurar comodidade e segurança para o operador.

42 Processos de Soldagem Fontes de Energia

43 Vantagens da corrente alternada
Processos de Soldagem Fontes de Energia Vantagens da corrente alternada Qualquer material é soldável. Possibilidade de inverter a polaridade. Elevado fator de potência Boa qualidade da solda

44 Desvantagens da corrente alternada
Processos de Soldagem Fontes de Energia Desvantagens da corrente alternada Manutenção cara do equipamento (conversor) Maior consumo em vazio Custo elevado do equipamento

45 Polaridade Direta ou Normal (CC-)
Processos de Soldagem Polaridade Direta ou Normal (CC-) Aquela onde o eletrodo é o cátodo (negativo), é a peça é ânodo. Nesse caso o bombardeio de elétrons dá-se na peça, que será a parte mais quente assim funde-se mais a peça e menos o eletrodo no caso de eletrodos consumíveis e nus. Quando se trata de eletrodos revestidos o efeito é ao contrário.

46 Polaridade Inversa ou Reversa (CC+)
Processos de Soldagem Polaridade Inversa ou Reversa (CC+) Aquela em que o eletrodo é o anodo (positivo). Neste caso o bombardeio de elétrons dá-se na alma do eletrodo, a qual será a parte mais quente, funde-se mais rapidamente o eletrodo, se ele é consumível e nú, assim tem-se menor penetração e mais deposição tornando a soldagem mais rápida. Quando se trata de eletrodos revestidos o efeito é ao contrário.

47 Corrente contínua e Corrente alternada
Processos de Soldagem Corrente contínua e Corrente alternada Com corrente contínua podemos utilizar dependendo do tipo de revestimento, polaridade inversa ou a direta. O uso da corrente contínua é normalmente associado à melhor estabilidade do arco e qualidade de depósitos.

48 Alicate para fixação dos eletrodos
Processos de Soldagem Alicate para fixação dos eletrodos Existem duas versões da alicates, uma com o formato de garras e outra no formato de pinças como um mandril de furadeira.

49 Processos de Soldagem Cabos de interligação O diâmetro dos cabos depende da potência elétrica, do seu comprimento e do tipo de corrente utilizado.

50 Pinça para ligação à peça
Processos de Soldagem Pinça para ligação à peça As disponíveis no mercado, possuem o formato de garra ou grampos.

51 Equipamento de proteção individual
Processos de Soldagem Equipamento de proteção individual É o equipamento destinado a proteção do operador constituindo nos casos mais simples de: Máscara ou capacete equipado com filtros. A seleção dos filtros de proteção depende dos parâmetros de soldagem. Roupas para a proteção do corpo contra radiação. Sapatos industriais.

52 Processos de Soldagem Eletrodos É um arame metálico revestido que poderá fornecer o metal de adição e por onde vai passar a corrente elétrica proveniente da fonte. Podem ser revestidos ou nús, consumíveis ou não.

53 Eletrodos consumíveis não revestidos:
Processos de Soldagem Eletrodos Eletrodos consumíveis não revestidos: Usados em processos semi-automáticos e automáticos, éfornecido em carretéis e cobreado para resistir a oxidação. Eletrodos não consumíveis: São utilizados para emitir arco elétrico sem adicionar material, geralmente tem o ponto de fusão muito alto.

54 Usado no processo manual é constituído por:
Processos de Soldagem Eletrodos revestidos Usado no processo manual é constituído por: Uma alma metálica de forma cilíndrica. Um revestimento de composição química muito variada

55 Processos de Soldagem Eletrodos revestidos O eletrodo no processo de soldagem com elétrodo revestido tem várias funções: alma: estabelecer o arco e fornecer metal de adição para a solda. revestimento: elétricos, físicos e metalúrgicos.

56 Funções físicas ou mecânicas do revestimento
Processos de Soldagem Funções físicas ou mecânicas do revestimento Fornecer gases para a formação da atmosfera protetora das gotículas do metal contra a ação do hidrogênio e o oxigênio da atmosfera. Fundir o revestimento que depois solidifica sobre o cordão de solda, formando uma escória de material não metálico que protege o cordão de solda da oxidação.

57 Funções físicas ou mecânicas do revestimento
Processos de Soldagem Funções físicas ou mecânicas do revestimento Proporcionar Controle da taxa de resfriamento. Contribuir no acabamento do cordão.

58 Processos de Soldagem Funções metalúrgicas Proteção do MS (gases e escória) Desoxidação da poça de fusão Transferência dos elementos de liga

59 Processos de Soldagem Eletrodo

60 Características operacionais
Processos de Soldagem Características operacionais Posição de soldagem: Plana Horizontal Vertical ascendente Vertical descendente Sobre cabeça.

61 Inclinação do Eletrodo:
Processos de Soldagem Inclinação do Eletrodo: Sendo ela incorreta, poderá aparecer inclusão de escória, mordeduras, desigualdades na perna do filete, recobrimento, etc

62 Características operacionais
Processos de Soldagem Características operacionais Oscilações com Eletrodo: A oscilação mal conduzida, pode acarretar mordeduras e inclusão de escória. Comprimento do Arco: A condição básica para se obter uma boa solda devido ao seu efeito na velocidade de soldagem e na eficiência do metal depositado, o comprimento máximo é dado pelo diâmetro da alma do eletrodo.

63 Características operacionais
Processos de Soldagem Características operacionais Velocidade de Avanço: Na soldagem a velocidade de avanço é proporcional a velocidade de fusão. A velocidade de soldagem será fixada pela habilidade do soldador, nos limites de uma boa aparência. Diâmetro do Eletrodo: Para um dado serviço, o diâmetro do eletrodo dependerá: da espessura da chapa, do tipo e posição da junta e do tipo de penetração. Quanto maior o diâmetro da alma do eletrodo maior a corrente.

64 Características operacionais
Processos de Soldagem Características operacionais Secagem do eletrodo: Dependendo as condições atmosféricas é necessário armazenar o eletrodo em câmara com temperatura contralada, ou realizar processos de secagem.

65 Características operacionais
Processos de Soldagem Características operacionais

66 Parâmetros de Soldagem
Processos de Soldagem Parâmetros de Soldagem Parâmetros de soldagem para o processo de soldagem manual com eletrodo revestido: V=velocidade de soldagem; d=diâmetro do eletrodo; a= comprimento do arco voltaico; T=temperatura de preaquecimento; U=tensão de soldagem; I= corrente de soldagem Devem ser regulados antes e durante a soldagem.

67 Parâmetros de Soldagem
Processos de Soldagem Parâmetros de Soldagem

68 Processos de Soldagem Escolha do Eletrodo O metal de base; A espessura do metal de base; Junta a soldar; Posição de soldagem; Tipo de corrente de soldagem.

69 Ementa Sumário da aula MIG/MAG TIG

70 Processos de Soldagem Terminologia Termos utilizados nos processos de soldagem

71 Processos de Soldagem Terminologia Chanfros: I; V; Meio V; X; K; U

72 Passes numa junta soldada
Processos de Soldagem Terminologia Passes numa junta soldada Elementos de um chanfro

73 Processos de Soldagem Terminologia MIG/MAG

74 Processos de Soldagem MIG/MAG

75 Processos de Soldagem MIG/MAG

76 Processos de Soldagem MIG/MAG

77 Processos de Soldagem MIG/MAG

78 Processos de Soldagem MIG/MAG

79 Comandos disponíveis:
Processos de Soldagem MIG/MAG Comandos disponíveis: Tensão do arco; Velocidade de alimentação do arame; Vazão do gás de proteção; Indutância; Pré e Pós-fluxo do gás de proteção

80 Sistemas de alimentação do arame:
Processos de Soldagem MIG/MAG Sistemas de alimentação do arame: Convencional (push): Junto ao rolo de arame; Pode causar amassamento de metais ducteis; Pull – junto à tocha Aumenta o peso da tocha; Push-pull: Para materiais muito dúcteis ou grandes distâncias entre fonte e tocha.

81 Processos de Soldagem MIG/MAG Componentes básicos da tocha:
Bico de contato; Bocal de proteção de gás; Conduíte do eletrodo; Mangueira de gás; Cabo de força. Interruptor de controle

82 Processos de Soldagem MIG/MAG Vantagens:
Soldagem automática ou semi-automática; Excelente para robotização; Formação de pouca ou nenhuma escória; Facilidade de operação;

83 Processos de Soldagem MIG/MAG Vantagens:
Maiores velocidades em comparação ao SMAW; Longos cordões podem ser produzidos; Modificando a configuração de soldagem é possível obter maior penetração eu o SMAW; Limpeza mínima após solda;

84 Processos de Soldagem MIG/MAG Vantagens:
Único processo de eletrodo consumível que pode ser utilizado com todos os metais comerciais e suas ligas; Não há restrição quando ao tamanho do eletrodo; Pode ser realizado em todas as posições; Taxas de deposição superiores que o SMAW.

85 Processos de Soldagem MIG/MAG Desvantagens:
Equipamento mais complexo e caro; Baixa portabilidade; Necessidade de proteção do arco contra correntes de ar; Alta dissipação de radiação e calor.

86 Tipos de transferência de Metal:
Processos de Soldagem MIG/MAG Tipos de transferência de Metal: Curto circuito; Globular; Spray

87 Processos de Soldagem MIG/MAG Fatores de controle:
Magnitude e tipo de corrente de soldagem; Diâmetro do eletrodo; Composição do eletrodo; Extensão do eletrodo; Proteção gasosa.

88 Processos de Soldagem MIG/MAG Corrente para curto circuito

89 Processos de Soldagem MIG/MAG Aerosol

90 Processos de Soldagem MIG/MAG

91 Variáveis do processo: Variáveis do processo:
Processos de Soldagem MIG/MAG Variáveis do processo: Corrente; Polaridade; Voltagem do arco; Velocidade de soldagem; Composição do gás; Variáveis do processo: Extensão de soldagem; Extensão do eletrodo; Orientação do eletrodo; Posição da junta; Diâmetro do eletrodo;

92 Processos de Soldagem MIG/MAG Efeito da corrente

93 Processos de Soldagem MIG/MAG Efeito da tensão

94 Processos de Soldagem MIG/MAG Efeito da velocidade de avanço

95 Para aços é necessário adição de um oxidante para estabilidade do arco
Processos de Soldagem MIG/MAG Gás inerte: Argônio. Helio Para aços é necessário adição de um oxidante para estabilidade do arco

96 Processos de Soldagem MIG/MAG Gases Neutros: Nitrogênio.
Ar % de N2; Usado para Cu; Alto poder enérgico; Baixo custo; Proteção de gases tóxicos.

97 Processos de Soldagem MIG/MAG Gás redutor:
H2 1-2% adicionado a misturas de Ar e Co2 ou Ar e O2 Usado para inox austenítico e não ferrosos; Nunca em aços comuns; Alto calor específico; Alta condutividade térmica

98 Processos de Soldagem MIG/MAG Gás oxidante: O2 ou CO2;
Usado para aço carbono e baixa liga; Aços carbono: CO2 ou CO % O2; Baixa liga: Ar+ 3-5% O2 ou Ar % CO2;

99 Processos de Soldagem MIG/MAG

100 Processos de Soldagem TIG

101 TIG – Tungsten Inert Gas
Processos de Soldagem TIG TIG – Tungsten Inert Gas O arco é gerado entre o eletrodo não consumível e a peça a ser soldada; A poça de fusão é protegida por um gás inerte Desenvolvido na IIWW para soldagem de alumínio, magnésio e aço inoxidável

102 Processos de Soldagem TIG

103 Processos de Soldagem TIG
A poça é formada pela energia fornecida pelo arco formado entre o eletrodo e a peça; O cordão de solda pode ser obtido pela: Fusão entre as duas partes de MB (Caldeamento); Adição de material; Corrente: CC+ ou CC- Alternada: Pulsada DC ou AC

104 Processos de Soldagem TIG Abertura de arco:
Curto circuito por toque ou riscamento: Mínimo de 75V de voltagem; Alta frequência; Toca/levanta

105 Processos de Soldagem TIG Proteção por gás inerte:
Feita já antes da formação do arco e permanece após o termino do processo; Ar: Menor preço; Mais denso que o ar; He: Mais caro; Maior penetração; Poça mais quente e mais fluida

106 Processos de Soldagem TIG Vazão de gás: Tipo de gás;
Distância bocal/peça; Tipo de junta; Geometria do bocal; Intensidade de corrente; Inclinação da tocha; Comprimento do arco.

107 Processos de Soldagem TIG

108 Processos de Soldagem TIG

109 Processos de Soldagem TIG Tipo de corrente: DC: AC: Aços não ligados;
Aços ligados; Aços inoxidáveis; Cobre e ligas; Titânio; Nióbio. AC: Alumínio e ligas; Magnésio e ligas.

110 Processos de Soldagem TIG

111 Processos de Soldagem TIG

112 Processos de Soldagem TIG

113 Processos de Soldagem TIG Parâmetros de solda: Corrente; Tensão;
Velocidade de avanço; Tipo de eletrodo e diâmetro; Tipo de bocal; Tipo de gás de proteção.

114 Processos de Soldagem TIG
A) Correta amperagem; B) baixa; C) alta; D) tamanho de arco pequeno; E) longo; F)avanço lento e G)rápido.

115 Processos de Soldagem TIG

116 Processos de Soldagem TIG Solda todos os metais;
Controle de profundidade; Usa AC ou DC; Solda em todas as posições; Baixa formação de H2; Baixa formação de escória; Muito utilizado quando não é adicionado material.

117 Processos de Soldagem TIG Comprimento máximo de 1000m de vareta;
Baixo rendimento; Limitada espessura de chapa 10mm; Inclusão de tungstênio; Operador muito hábil é necessário para o processo; Grande sensibilidade às correntes de ar;

118 Processos de Soldagem TIG – tipo de junta

119 Metalurgia da soldagem
Ementa Próxima aula Arco submerso e Metalurgia da soldagem