Pontifícia Universidade Católica de Goiás

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1 Pontifícia Universidade Católica de Goiás
Departamento de Engenharia Curso: Engenharia de Produção Disciplina: Processos de Fabricação I Prof. Jorge Marques dos Anjos Aula 30, 31 e 32 Introdução à soldagem por Arco Elétrico Soldagem por Eletrodo Revestido Fonte: Marques, Paulo Villani. Soldagem: Fundamentos e Tecnologia. Belo Horizonte: UFMG, 2005

2 Arco Elétrico Definição : descarga elétrica mantida através de um gás ionizado, iniciada por uma quantidade de elétrons emitidos do eletrodo negativo (catodo) aquecido e mantido pela ionização térmica do gás aquecido.

3 Fontes de soldagem (máquinas de solda)
São máquinas que permitem a obtenção do arco elétrico em baixas tensões (10 a 50 V) e altas correntes (40 a 500 A), sendo utilizada em soldagem nos processos Eletrodo Revestido, MIG/MAG, TIG, Arco Submerso, Plasma e Eletroescória.

4 Tipos de máquinas Transformador: máquina simples que reduz a tensão de entrada para a tensão de trabalho. Utilizada em processos em que se pode utilizar a corrente alternada. Aplicações de pequeno porte e pequena responsabilidade, com eletrodo revestido.

5 Tipos de máquinas Retificador: Converte a corrente alternada em corrente contínua. A corrente contínua é mais adequada á grande maioria dos processos. Multiprocessos: Trabalham tanto com CC, como CA e são aplicadas a diferentes processos de soldagem, como MIG/MAG, TIG, ER.

6 Fator de Trabalho - FT Indica o percentual de tempo de arco aberto num ciclo de soldagem. O tempo máximo de ciclo é determinado pelo fabricante, geralmente estabelecido em 5 ou 10 minutos. FT é tabelado em função da corrente. Valores fora da tabela podem ser obtidos por interpolação linear. Exemplo de especificação de FT Fator de Trabalho [%] 60 40 20 Corrente [A] 80 100 150

7 Arco elétrico com Eletrodo Revestido
Processo desenvolvido no início do século XX por Oscar Kelljberg, consiste da condução elétrica por um eletrodo metálico até a formação do arco com a peça (metal base). O FLUXO é obtido por material que reveste o eletrodo. O eletrodo é consumido na forma de metal de adição.

8 Eletrodo Revestido

9 Eletrodo Revestido O eletrodo é formado por uma “alma” de 250 a 500 mm de comprimento (o mais usual é 350 mm), com diâmetro de 2 a 8mm O revestimento é formado por minerais (argila, fluorestos, carbonatos) ou outros materiais (celulose e ligas metálicas) capazes de melhorar as condições de soldagem

10 Funções do Revestimento
Função elétrica: Tornar o ar entre o eletrodo e a peça melhor condutor, o que permite estabelecer e manter o arco estável. Função metalúrgica : Formar uma cortina gasosa que envolve o arco e o metal em fusão, impedindo a ação prejudicial do ar (oxigênio e nitrogênio) e também adicionar elementos de liga e desoxidantes, para diminuir as impurezas. Função física: Guiar as gotas de metal em direção à poça de fusão, facilitando a soldagem nas diversas posições. Atrasar o resfriamento do cordão através da formação da escória, proporcionando melhores propriedades mecânicas à solda.

11 Classificação AWS de ER
E-XX(X)YZ E Eletrodo XX(X) Resistência mínima à Ruptura por Tração, em 1000 psi. Y As posições que o eletrodo pode ser empregado 1 -> Todas as posições 2 -> Horizontal e Plana 3 -> Plana 4 -> Vertical descendente, Plana, Horiz. e Sobrecabeça Z Tipo de corrente empregada, penetração do arco, natureza do revestimento, etc.

12 Tipos de Revestimentos
Os tipos mais comumente empregados são: Rutílico, Básico e Celulósico. Ácido e Oxidante são outros tipos menos empregados devido à sua baixa penetração e, consequentemente menor resistência mecânica. Os oxidantes são utilizados quando o principal objetivo é o estético.

13 Tipos de Revestimentos
Rutílico Contém cerca de 50% rutilo (óxido de titânio) com pequenas porcentagens de celulose e ferro ligas. É usado em fina e média espessura, onde se requer bom acabamento. Sua escória é de fácil remoção.

14 Tipos de Revestimentos
Básico É constituído de 70 % de sais de cálcio, sob a forma de carbonatos e fluoretos; 20 % de ferro-ligas (FeTi, FeMn e FeSi), podendo ter até 10 % de pó de ferro, Tem boas propriedades mecânicas, Dificilmente apresenta trincas, Exige mais habilidade do operador em relação ao rutílico, Solda em qualquer posição, principalmente em CCPI,

15 Tipos de Revestimentos
Básico É o eletrodo mais indicado para a soldagem de peças de grande espessura, de aços muito impuros, de alto teor de carbono ou baixa ligas, aços de alta resistência, com alto enxofre; Pode ainda ser aplicados na soldagem de ferro fundido maleável e aços para molas, Proporciona junta de grande resistência.

16 Tipos de Revestimentos
Básico Absorve facilmente a umidade do ar. Por isso, é importante guardá-lo em estufa apropriada, após abrir a lata.

17 Tipos de Revestimentos
Celulósico São constituídos de 30 % de celulose 30 % de óxido de titânio, 30 % de escorificantes à base de sílica e 10 % de ferro-ligas desoxidantes; É muito usado para soldagem onde: A penetração é muito importante; As inclusões de escória são indesejáveis. Solda de tubulação e estruturas de aço doce são suas principais aplicações.

18 Características dos Revestimentos

19 De novo os últimos dígitos...

20 Operação de Soldagem com Eletrodo Revestido

21 Operação ER

22 Operação ER Equipamento Fonte de energia – Máquinas de Soldagem
Para-eletrodo Cabos Equipamento de segurança Luvas Máscara Avental

23 Operação ER Parte não revestida do eletrodo é fixada no porta eletrodo
Regula-se a corrente de trabalho Liga-se a máquina com o eletrodo afastado de qualquer objeto condutor de eletricidade O arco é iniciado com um leve e rápido toque do eletrodo sobre o metal de base.

24 Operação ER O arco é mantido com afastamento controlado do eletrodo. A distância da ponta do eletrodo ao metal de base é de aproximadamente 1 a 1,5 vezes o diâmetro do eletrodo. Distâncias curtas provocam maior deposição e maiores respingos. Distâncias longas tem mais respingos. Respingos são função também da umidade do eletrodo e do tipo de revestimento

25 Operação ER Exercício:
O calor do arco funde a ponta do eletrodo e pequena parte da superfície do metal de base. Gotas do eletrodo fundido é depositado na poça de fusão Exercício: Identifique os itens representados pelos códigos de 1 a 7

26 Operação ER O operador necessita executar três movimentos simultaneamente durante a deposição (soldagem): Mergulho: compensação do consumo do eletrodo. Translação: formação do cordão de solda Tecimento: movimento transversal para aumentar a largura do cordão, quando necessário.

27 Operação ER Grande parte do resultado da solda ER é função da habilidade e experiência do operador. Posicionamento do eletrodo em relação à peça Evitar o aprisionamento da escória na poça de fusão Controle da distribuição de temperaturas na união de peças de diferentes espessuras Deposição uniforme Minimização do sopro magnético

28 Soldagem elétrico c/ Eletrodo Revestido

29 Escolha do diâmetro do eletrodo
Relação aproximada entre a espessura da peça (e) e o diâmetro (d) recomendado do eletrodo para a deposição de cordões na posição plana sem chanfro e 1,5 2 3 4-5 6-8 9-12 >12 d 1,6 2-3 2-4 2-5 3-5 3-6 A soldagem fora da posição plana exige, em geral, eletrodos de diâmetro menor do que os usados na posição plana.

30 Especificação de eletrodos
Exercícios: Identifique as características dos eletrodos

31 Seleção da faixa de correntes
Fórmulas práticas: I = 30 a 40 . d ou I = 50 . ( d – 1 ) (quando se desconhece a especificação do fabricante)

32 Tipos de eletrodos Eletrodos celulósicos (AWS EXX10)
Elevada camada de material orgânico (celulose) Quantidade de escória pequena Arco violento com muitos respingos Alta penetração Cordão de solda com tendência de irregularidade Não deve ser empregado em soldagem de aços de teor elevado de carbono Ideais para soldagem fora da posição plana (tubulações)

33 Tipos de eletrodos Eletrodos rutículos (AWS EXXX3 e EXXX4)
Quantidades significativas de rutilo (TiO2) Produz escória abundante, densa e fácil descatabilidade Pode ser usado em qualquer posição Podem operar em CA e CC Cordão com bom aspécto visual Penetração baixa ou média Grande versatilidade e de uso geral

34 Tipos de eletrodos Eletrodos Básicos (AWS EXXX6 e EXXX8)
Carbonatos (de cálcio e fluorita) Escória básica juntamente com CO2 protege ao material líquido Redução do risco de formação de trincas de solidificação Baixo teor de hidrogênio, minimizando os riscos de fragilação e fissuração Média penetração e boa propriedades mecânicas Indicado para soldas de grande espessura Altamente hidroscópico requerendo cuidados especiais na armazenagem

35 Tipos de eletrodos Eletrodos oxidantes (EXX20, EXX27)
Óxidos de ferro e manganês Frágil destacamento Basicamente utilizado em soldagem subaquática ou de fino acabamento

36 Seleção do porta eletrodo
Compatível com o eletrodo O menor possível, para cansar menos o operador

37 Polaridade x penetração

38 Limpeza Da superfície a soldar Da escória

39 Limpeza Operador deve usar óculos de segurança e, por vezes máscara de respiro, quando executar operação de limpeza. Isto é necessário para se proteger de pequenas sólidos que se movem em velocidades reativamente rápidas quando se desprendem do metal de base por operação de limpeza, seja por picaretas e escovas de aço.

40 Bibliografia Marques, Paulo Villani. Soldagem: Fundamentos e Tecnologia. Belo Horizonte: UFMG, 2005. Cenni, Mário Agostino. Eletrodos Revestidos. ESAB. Apostila Tecnologia de solda – processo tig e eletrodo revestido. Recife: SENAI-PE, 2001. Notas de aula do professor Aldemi. IFG.