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Fundamentos e Tecnologia
Soldagem Fundamentos e Tecnologia
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Método de união de metais
São divididos em dois grupos, na ação de forças: Macroscópicas Microscópicas
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Método de união móvel Enquadram a parafusagem e a rebitagem. Sendo que a resistência da junta se dá à resistência ao cisalhamento do parafuso ou rebite mais as forças de atrito entre as partes.
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Método de união permanente
Enquadram as uniões conseguidas pela aproximação dos átomos ou moléculas das peças a serem unidas, ou destes e de um material intermediário adicionado á junta, até distâncias suficientemente pequenas para a formação de ligações metálicas (Van der Walls).
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O que é a soldagem? Processo de união de metais por fusão.
Operação que visa obter a união de duas ou mais peças, assegurando na junta a continuidade da propriedades físicas e químicas.
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Processos convencionais de soldagem
Soldagem nos metais Processos por fusão A gás A arco Processos por pressão Caldeamento Resistência
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Importância da soldagem
É o mais importante processo de união de metais utilizado industrialmente. Tem importância na indústria desde micro-eletrônica até a fabricação de navios e outras estruturas com centenas ou milhares de toneladas de peso.
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Soldagem de tubulações
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Soldagem de tubulações
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Soldagem submarina
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Detalhe de solda em cruzetas
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Reparo em tubulação submersa
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Terminologia Solda (Weld) Soldador (Welder) Soldagem (Welding)
Eletrodo de soldagem (Consumível) Chanfro (Groove) Bisel (Bevel) Cobrejunta Fluxo (Flux) ZTA
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Terminologia Junta (Joint) Vareta de solda (Wire)
Descontinuidade (Crack) Passe (Weld bead) Metal de base/adição (Filler metal) Alicate de eletrodo (Electrode Holder) Escama de solda (Welding slag) Soldagem sobrecabeça (Overhead Welding)
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Terminologia SMAW (Shielded Metal Arc Welding)
SAW (Submerged Arc Welding) GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) MIG (Metal Inert Gas) MAG (Metal Active Gas) UWW (Underwater Welding) ESW (Eletroslag Welding)
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Principais tipos Soldagem com eletrodo revestido (SMAW)
Soldagem com arco submerso (SAW) Soldagem TIG (GTAW) Soldagem MIG/MAG (GMAW) Soldagem por eletroescória Soldagem eletro-gás Soldagem à gás Soldagem com arame tubular
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Consumíveis de soldagem
Acetileno Argônio Hélio Propano Oxigênio Varetas / Eletrodos / Arames Fluxos (Fundentes)
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Gases de proteção Gases inertes
Não reagem com o metal líquido da poça de fusão. ARGÔNIO utilizado para pequenas espessuras (aço, alumínio, cobre, titânio, e zircônio) HÉLIO utilizado para grandes espessuras (alumínio e cobre)
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Gases de proteção Gases reativos (Ativos e Redutores)
Reagem com o metal líquido da poça de fusão. CO2 utilizado junto com o argônio e o oxigênio para proteger a poça de fusão do ar atmosférico. NITROGÊNIO é um gás redutor e é ocasio-nalmente utilizado combinado com outros gases.
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Eletrodos (Varetas) Composto de duas partes:
Alma: Aço de baixo carbono onde estão presentes elemento para a estabilização do arco e formação da escória Revestimento: Silicato de sódio e potássio atuam na abertura do arco, formação de fumos densos e refinam a estrutura do metal depositado.
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Eletrodos de aço carbono
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Metal de adição (SMAW)
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Tipos de revestimentos
Ácidos : Óxido de ferro, e elementos à base de sílica. Celulósico: Materiais orgânicos a base de celulose. Rutílico: Alta porcentagem de dióxido de titânio. Básico: Elementos calcários (Carbonato de cálcio)
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Funções do eletrodo Função elétrica Função física e mecânica
Função metalúrgica
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Funções elétricas do eletrodo
Revestimento O revestimento é um mau condutor de eletricidade, isolando a alma do eletrodo Possuem silicatos de Na e K que ionizam a atmosfera do arco. Uma atmosfera ionizada facilita a passagem de corrente elétrica.
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Funções físicas e mecânicas
Fornece gases para a formação da atmosfera protetora das gotículas do metal de adição O revestimento funde e depois se solidifica sobre o cordão de solda(escória) protegendo o cordão de solda da oxidação.
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Função metalúrgica Contribui com elementos de liga que melhoram as propriedades do cordão de solda.
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Soldagem com eletrodo revestido
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Soldagem com eletrodo revestido
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Sucesso na soldagem O soldador deve controlar: Comprimento do arco
Ângulo de trabalho e de deslocamento Velocidade de deslocamento Amperagem Velocidade de mergulho
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Posições de soldagem
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Ângulos de trabalho
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Ataque em ziguezague
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Direcionamento do eletrodo
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Características dos cordões de solda
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Formas de transferência do metal de adição
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Soldagem com eletrodo revestido (SMAW)
União de metais pelo aquecimento oriundo de um arco elétrico entre um eletrodo revestido e o metal de base, na junta a ser soldada.
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Equipamentos de soldagem a eletrodo revestido
Fonte de energia (AC/DC) Polaridade Direta / Inversa Cabos de soldagem Porta eletrodo Grampo (Conector Terra)
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Fonte de energia Corrente contínua (DC-) Polaridade direta:
A peça é ligada ao pólo positivo e o eletrodo é ligado ao negativo. (bombardeio de elétrons na peça) Corrente contínua (DC+) Polaridade inver-sa: A peça é ligada ao pólo negativo e o eletrodo é ligado ao positivo. (bombardeio de elétrons no eletrodo)
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Máquinas de Solda
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Características elétricas
Corrente alternada (AC) Corrente contínua (DC) Tensão de 15 a 30 Volts Corrente de 60 a 300 A
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Acessórios de soldagem
Cabos de soldagem Porta eletrodo, alicate de eletrodo Grampo (conector terra) Estufas para armazenamento
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Estufa de armazenamento de eletrodos
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Vantagens do processo de soldagem com eletrodo revestido
É o processo mais simples e usado Boa resistência da solda Baixo custo Amplamente utilizada: Indústria mecânica Indústria naval Edifícios Automobilística
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Vantagens do processo de soldagem com eletrodo revestido
Montagem com rapidez, segurança e economia. Pode-se soldar peças de espessuras inferiores a 1mm até estruturas navais. Pode ser executada em diferentes lugares até debaixo de lâminas d’água.
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Juntas comuns de soldagem
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Simbologia da soldagem segundo a norma AWS
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Descontinuidades na solda
Trincas Fissuras Porosidade Falta de fusão Penetração deficiente
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Trinca longitudinal
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Trinca de cratera
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Porosidades
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Falta de fusão
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Penetração deficiente
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Soldagem MIG MAG
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Fundamentos do processo MIG MAG
Utiliza o calor de um arco elétrico entre um eletrodo nú alimentado de maneira contínua e o metal de base. MIG (Metal Inert Gas) MAG (Metal Active Gas)
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Esquema processo MIG MAG
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Esquema processo MIG MAG
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Características elétricas
Corrente contínua CC Arame pólo positivo e metal base negativo Correntes de soldagem de 50 a 600 A Tensões de soldagem de 15 a 32 Volts
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Função dos gases inertes e ativos
Protegem a poça de fusão dos gases atmosféricos Nitrogênio reduz a ductilidade e tenacidade Vapor d´água (H2O) causa porosidades no cordão de solda Oxigênio combina-se com o carbono formando CO causando fissurações
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Gases inertes Usados principalmente na soldagem de metais não ferrosos
(Alumínio, Magnésio e Titânio) Argônio Hélio Argônio + 1% de Oxigênio Argônio + 3% de Oxigênio
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Gases ativos Utilizados na soldagem de metais ferrosos CO2
CO2 + 5 a 10 % de Oxigênio Argônio + 15 a 30% de CO2 Argônio + 5 a 15% de Oxigênio Argônio + 25 a 30% de Nitrogênio
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Arame eletrodo (AWS) Cobre e suas ligas Aço inoxidável
Alumínio e suas ligas Níquel e suas ligas Titânio e suas ligas Magnésio e suas ligas Soldagem de ferro fundido Soldagem de zircônio
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Transferência do metal de adição soldagem MIG MAG
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Vantagens Taxa de deposição maior que a soldagem com eletrodo revestido. Menos gás e fumaça na soldagem Utilizada em metais ferrosos / não ferrosos Não há a remoção de escória Aplicação em todas as posições Solda uma faixa ampla de espessuras.
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Desvantagens Risco de ocorrência de falta de fusão
Grande emissão de radiação ultravioleta Alto custo dos equipamentos
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Equipamentos de solda MIG MAG
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Tocha MIG MAG
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Soldagem com arco submerso (SAW)
Une o metal pelo aquecimento destes com um arco elétrico, entre um eletrodo nú e um metal base. O arco está submerso e coberto por uma camada de material granular fusível (fluxo). Processo automático e semi-automático controlados pela alimentação do arame e pela fonte de energia.
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Esquema soldagem a arco submerso (SAW)
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Características elétricas
Tensão variável de gerador CC ou retificador Tensão contínua de gerador CC ou retificador Soldagem numa faixa de 400 a 1500 A
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Fluxo Características similares ao do revestimento na soldagem por eletrodo revestido. Alteram a composição química da solda e influenciam as propriedades mecânicas.
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Aplicações da soldagem (SAW)
Aços carbono até 0,29% Aços carbonos tratados termicamente Aços de baixa liga Aços cromo molibdênio Aços inoxidáveis Níquel e suas ligas
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Vantagens Alta qualidade da solda Taxa de deposição extremamente alta
Pouca fumaça Nenhum arco de soldagem visível Automatizável
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Desvantagens Podem ocorrer descontinuidades do tipo: Falta de fusão
Falta de penetração Mordeduras Porosidades Trincas
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Soldagem TIG É a união de metais pelo aquecimento destes com um arco entre um eletrodo de tungstênio não consumível e a peça.
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Esquema processo TIG
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Gases inertes Argônio e Hélio Não interagem com a poça de fusão
Protegem a atmosfera de soldagem Ionizam a atmosfera de soldagem facilitando a abertura do arco Ajudam a expelir o H2O do ar atmosférico
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Eletrodo de tungstênio (W)
Tungstênio puro EWP Tungstênio com 1 a 2 % de tório EWTh-1 Tungstênio com 0,14 a 0,4% de Zircônio EWZr
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Aplicação da soldagem TIG
Adequado para espessuras finas Tubos de metais ferrosos e não ferrosos Tubulações de aço inoxidável União de chapas de aço
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Vantagens da soldagem TIG
Processo semi-automático Soldagem de alta qualidade Solda as maiorias dos metais Solta pouca fumaça Solda em diversas posições
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Soldagem MIG MAG Usa o calor de um arco elétrico entre um eletrodo nu alimentado de modo contínuo e o metal de base.
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Soldagem MIG MAG
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Gases inertes Argônio e Hélio Não interagem com a poça de fusão
Protegem a atmosfera de soldagem Ionizam a atmosfera de soldagem facilitando a abertura do arco Ajudam a expelir o H2O do ar atmosférico
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Gases ativos CO2 e Nitrogênio
Reagem com a poça de fusão podendo modificar as propriedades do metal de adição. Pode ser utilizado em combinação com o argônio.
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Função dos gases na soldagem MIG MAG
Protege a poça de fusão do ar atmosférico Ajuda a orientar o arco na soldagem Influi no tipo de transferência do metal de adição.
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Equipamentos de soldagem MIG MAG
Pistola de soldagem Suprimento de energia Suprimento de gás Sistema de acionamento de arame Sistema de refrigeração a água
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Equipamentos de soldagem MIG MAG
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Tocha MIG MAG típica
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Transferência do metal de adição
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Vantagens da soldagem MIG MAG
Cordão de solda de alta qualidade Taxa de deposição maior do que a soldagem SMAW Menos gás e fumaça na soldagem Não há necessidade de remoção de escória.
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Aplicações da soldagem MIG MAG
Solda a maioria dos metais ferrosos e não ferrosos Deposição de revestimentos superficiais Aplicação a partir de 0,5 mm
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