quinta-feira, 8 de abril de 2010

VOCÊ SABE O QUE É SOLDAGEM?

SOLDAGEM

 

A Soldagem é o processo de união de materiais (particularmente os metais) mais importante do ponto de vista industrial sendo extensivamente utilizada na fabricação e recuperação de peças, equipamentos e estruturas. A sua aplicação atinge desde pequenos componentes eletrônicos até grandes estruturas e equipamentos (pontes, navios, vasos de pressão, etc.). Existe um grande número de processos de soldagem diferentes, sendo necessária a seleção do processo (ou processos) adequado para uma dada aplicação. A tabela abaixo lista algumas das principais vantagens e desvantagens dos processos de soldagem.

 

Vantagens

Desvantagens

  1. Juntas de integridade e eficiência elevadas
  2. Grande variedade de processos
  3. Aplicável a diversos materiais
  4. Operação manual ou automática
  5. Pode ser altamente portátil
  6. Juntas podem ser isentas de vazamentos
  7. Custo, em geral, razoável
  8. Junta não apresenta problemas de perda de aperto.
  1. Não pode ser desmontada
  2. Pode afetar microestrutura e propriedades das partes
  3. Pode causar distorções e tensões residuais
  4. Requer considerável habilidade do operador
  5. Pode exigir operações auxiliares de elevado custo e duração (ex.: tratamentos térmicos)
  6. Estrutura resultante é monolítica e pode ser sensível a falha total

 
 

Algumas definições usuais para soldagem são:

  • "Processo de junção de metais por fusão". (Deve-se ressaltar que não só metais são soldáveis e que é possível soldar metais sem fusão).

  • "Operação que visa obter a união de duas ou mais peças , assegurando, na junta soldada, a continuidade de propriedades físicas, químicas e metalúrgicas".

  • "Processo de união de materiais baseado no estabelecimento, na região de contato entre as peças que estão sendo unidas, de ligações químicas de natureza similar às atuantes no interior dos próprios materiais."

Idealmente, a soldagem ocorre pela aproximação das superfícies das peças a uma distância suficientemente curta para a criação de ligações químicas entre os seus átomos (figura 1). Este efeito pode ser observado, por exemplo, quando dois pedaços de gelo são colocados em contato. Para outros materiais, a soldagem não ocorre tão facilmente pois a aproximação das superfícies a distâncias suficientes para a criação de ligações químicas entre os seus átomos é dificultada pela rugosidade microscópica e camadas de óxido, umidade, gordura, poeira e outros contaminantes existentes em toda superfície metálica.

 

Formação de uma junta soldada

 

Figura 1 - Formação teórica de uma solda pela aproximação das superfícies das peças.

 

Esta dificuldade é superada de duas formas principais, das quais originam os dois grandes grupos de processos de soldagem:

  • Deformar as superfícies em contato, rompendo as camadas de contaminantes e permitindo a sua aproximação e a formação de ligações químicas (figura 2). As superfícies de contato podem ser aquecidas para facilitar a sua deformação.

  • Aquecer localmente a região a ser soldada até a sua fusão, destruindo, assim, as superfícies e produzindo a solda com a solidificação do material fundido (figura 3).

 

Soldagem por pressão

Figura 2 - Soldagem por pressão (esquemática).

 

Assim, os diferentes processos de soldagem podem ser agrupados em dois grandes grupos baseando-se no método dominante de se produzir a solda, isto é, (a) processos de soldagem por pressão (ou por deformação) e (b) processos de soldagem por fusão.

 

 

Soldagem por fusão

Figura 3 - Soldagem por fusão (esquemática).

 

O primeiro grupo inclui os processos de soldagem por ultra-som, por fricção, por forjamento, por resistência elétrica (figura 4), por difusão, por explosão, entre outros. Alguns destes processos, como a soldagem por resistência a ponto, apresentam características intermediárias entre os processos de soldagem por fusão e por deformação.

O segundo grupo inclui um grande número de processos, entre os quais se destacam os processos de soldagem a arco que são os mais utilizados industrialmente. Estes utilizam, como fonte de calor para a fusão da junta, uma descarga elétrica em meio gasoso (arco elétrico) entre dois eletrodos ou, mais comumente, entre um eletrodo e a(s) peça(s), figura 5.

 

Soldagem por resistência

Figura 4 - Soldagem por resistência a ponto (a) e costura (b). I - corrente de soldagem.

 

Soldagem a arco

Figura 5 - Soldagem manual a arco.

 

Por sua grande importância em inúmeras utilizações dos metais é fundamental que o engenheiro metalúrgico tenha, pelo menos, um conhecimento básico da tecnologia e fundamentos da soldagem. Por outro lado, a soldagem afeta a estrutura do material, podendo causar o aparecimento de descontinuidades como trincas e poros (figura 7) e, assim, influencia de forma importante o desempenho futuro da peça ou estrutura soldada. Estas mudanças são estudadas essencialmente com base em princípios da metalurgia. Assim, é também importante que as pessoas envolvidas o projeto e a supervisão de trabalhos de soldagem conheçam esses princípios.

 

Figura 5 - Descontinuidades de soldagem.

 


 
 

    SOLDA & CORTE

  

CONCEITUAÇÃO -  Solda é o processo de união entre duas superfícies, com ou sem a adição de material constitutivo ou aditivo, de modo a formar uma junção que possua as propriedades mecânicas desejáveis ao fim que se destina a obra.

 Para a efetivação desse processo, um dos meios de aquecimento das superfícies a serem soldadas é através do calor proveniente da combustão de uma mistura de gases, sendo um deles o oxigênio, chamado de agente comburente e outro que pode ser : acetileno, Hot Flame, G L P, gás natural, hidrogênio, etc, chamado de agente combustível. 

O processo de solda por agentes gasosos usado no pais quase sempre, é a oxi-acetilênica, em que são misturados oxigênio (comburente) e acetileno (combustível) na proporção necessária para atingir a temperatura necessária à realização da soldagem por brasagem, autógena ou solda branca.

SOLDA POR FUSÃO - AUTOGENA : É o processo em que as superfícies a serem soldadas são aquecidas pela chama até a fusão das bordas contínuas, formando uma poça de fusão, que estabelece a interação entre as duas peças. Conforme seja a espessura ou as condições de soldagem do material base, há a necessidade de adição ao processo de mais material na forma de varetas ( material de adição). 

SOLDA POR ADSORÇÃO - BRASAGEM :  Nesse processo, há sempre a adição de metal não ferroso, que se funde na região de soldagem, que estará aquecia a uma temperatura conveniente. Assim, a união é feita, aquecendo-se o material, sem fundi-lo, até temperaturas correspondentes à fluidez do material de adição.

CORTE -  O oxi-corte é, na realidade, um processo de combustão. Quando uma chapa de aço é cortada, o ferro presente na sua composição, aquecido por uma chama à sua temperatura de ignição, reage com o oxigênio produzindo óxidos de ferro, que serão removidos da área de reação.  

Solda Branca: É um dos mais antigos processos de soldagem, tem como material de adição ligas de baixo ponto de fusão, tais como chumbo-estanho cádmio, etc.

 Pelo exposto vemos que a chama de pré-aquecimento, tem por função aquecer o aço até a sua temperatura de ignição e este fornecer o calor adicional necessário à manutenção da reação. 

Diversos gases combustíveis podem ser usados para obter a chama de pré-aquecimento, sempre combinado com o oxigênio. 

Os mais comuns são o acetileno e o G L P que sozinho não alcança a performance do acetileno na mistura.

  A chama neutra de corte, que é formada quando a mistura é meio a meio oxigênio/acetileno, produz uma temperatura de 2.360o C.

 

O PROCESSO OXIACETILÊNICO

As operações de solda e corte pelo processo oxiacetilênico, são realizadas através da queima da mistura de oxigênio e acetileno misturados nas proporções corretas em um maçarico. A chama resultante dessa queima pode chegar a temperaturas ao redor dos 3.200º C.  O processo de soldagem à gás é na realidade uma fusão onde as duas partes do material que deve ser soldado são aquecidas até o seu ponto de fusão e depois unidas.Essa fusão pode ser feita sem adição ou com a adição de um material (eletrodo) similar ao que está sendo trabalhado. 

No corte, basicamente a mistura oxigênio/gás combustível serve para pré-aquecer o material a ser cortado até a temperatura de reação do metal (ignição), no caso das chapas de aço, entre 700ºC e 900ºC, quando o aço toma a coloração vermelho cereja, mas ainda não atingiu a temperatura de fusão.Nesse ponto, o jato de oxigênio puro é acionado, incidindo diretamente sobre a área pré-aquecida, o que desencadeia uma violenta reação química exotérmica entre o oxigênio e o metal aquecido, formando óxido de ferro (escória), que se desloca pela força do jato de gás e abre espaço para a penetração da chama produzindo o corte no metal.

 

Equipamento normalmente usado no processo oxiacetilênico:

 

      A reação química da chama oxiacetilênica pode ser ajustada pela variação da velocidade de adição do oxigênio ou do gás combustível na mistura, modificando assim as características da chama:

  

 
   

Chama 001

 

                                                                                                                                                                                             

 
 

Chama 002

 

 

 
 

 Chama 003

 


    EQUIPAMENTOS:

 

    Os equipamentos de solda/corte oxiacetilênica são portáteis e de fácil manuseio e compõem-se de:

 

  MAÇARICO                            

  O equipamento básico é formado por:

   

Corpo do maçarico

ü      Dois tubos separados para passagem dos gases

ü      Válvulas separadas de controle dos gases

ü      Câmara de mistura dos gases

ü      Tubo de chama  

ü      Extensão de solda ou bico de corte

 

Nota – os maçaricos de corte necessitam de duas entradas de oxigênio, uma para fazer a mistura com o acetileno (pré-aquecimento) e a outra para formar o fluxo de corte.

 

MANGUEIRAS

  • As mangueiras do equipamento oxiacetilênico obedecem a um código fixo de cores, acetileno – vermelho e oxigênio – verde. As conexões do oxigênio são de rosca direita e as do acetileno são de rosca esquerda.
  •  

    REGULADORES DE GÁS

  • A função principal desses equipamentos é o controle da pressão do gás. Ele reduz a pressão alta do gás que vem do cilindro para a pressão de trabalho do maçarico, mantendo-a constante durante toda a operação.

  •  

     

    VÁLVULAS RETENTORAS                                                                                                                              

         (I)

     São válvulas colocadas nas linhas de oxigênio e acetileno (I), ou na saída dos reguladores (II) para evitar o refluxo da chama do bico para dentro do maçarico. Isso pode ocorrer quando a velocidade da chama é maior que a velocidade de fluxo do gás. Neste caso a chama pode atravessar a câmara de mistura em sentido contrário e alcançar a mangueira, e, em casos extremos, ao gás dentro do cilindro.             

     

    CILINDROS COM GASES               

     

    O oxigênio e acondicionado em cilindros metálicos de alta pressão (200 bar), pintados na cor preta (para uso industrial) ou verde (para uso medicinal) e o acetileno, que por ser um gás instável, vem dissolvido em acetona e acondicionado em cilindros metálicos pintados na cor bordô, cheios de uma massa porosa. A pressão dos cilindros é baixa, ao redor de 15 bar.

    DEZ REGRAS BÁSICAS PARA AS OPERAÇÕES OXI-ACETILÊNICAS

    1. Purgue a vávula dos cilindros antes de conectar os reguladores.

    2. Abra um pouco a entrada de gás do regulador antes de abrir a válvula de saída do cilindro.

    3. Marque no manômetro do regulador a pressão correta, antes de abrir a válvula do cilindro.

    4. Abra a válvula do cilindro lentamente.

    5. Nunca trabalhe com acetileno comprimido em pressões superiores a 15 psi.

    6. Purgue as mangueiras de acetileno e oxigênio, nesta ordem, antes de acender o maçarico.

    7. Acenda o maçarico inicialmente somente com o fluxo de acetileno, e somente depois abra o fluxo de oxigênio.

    8. Nunca utilize óleo ou graxa nos reguladores, bicos, maçaricos, ou qualquer outro equipamento que entrem em contato com o oxigênio.

    9. Nunca utilize oxigênio como substituto do ar.

    10. Mantenha sua área de trabalho livre de qualquer produto que seja combustível.

     

    Fonte: http://citygas.com.br/solda.htm

     

     

     

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