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Módulo 1: Processos e Equipamentos de Soldagem Tópico: MPROC
-^1 –^ Introdução Geral
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Introdução Geral aos Processos de Soldagem^ MPROC-^1
(Conforme IAB-252r1- 11 , 2014)
Curso de Engenheiro Internacional de Soldagem (IWE)^ Curso de Especialização em Engenharia da Soldagem
Grupo Centro para Pesquisa e Desenvolvimento de Processos^ Prof. Vladimir Ponomarov
de Soldagem da Universidade Federal de Uberlândia
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- História (evolução) da soldagem;Definição de soldagem;
- Diferença entre soldagem, brasagem e outros meios de união (rebitagem, colagem, etc.);
- Terminologia geral de soldagem (parâmetros geométricos de junta e cordão, tipo de juntas, passes, camadas, etc.);
- Definição de soldagem por fusão e soldagem por pressão;Classificação (e subclassificação) dos processos em relação ao princípio (fusão x pressão), fonte de calor (arco, gás, laser, etc.) e características dos processos (por exemplo, com uso de fluxo ou não, com proteção gasosa ou não, eletrodos consumíveis ou não, etc.);
- Abreviaturas mais comuns dos principais processos segundo normas (ISO e AWS) e uso popular;
- Características fundamentais e aplicações dos principais processos de soldagem (descrição dos componentes e da operacionalidade);
- Distinção básica entre soldagem manual, automática e semiautomática.
Itens da ementa
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Soldagem versus outros processos de união
estabelecimento de ligações intermoleculares entre os materiais sendo unidos, produzida^ “Soldagem é um processo de criação de uma união permanente de materiais através do por ou sem aquecimento, com ou sem a utilização de pressão e com ou sem material de adição"
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A primeira patente de um processo^ História da Soldagem de soldagem, obtida na Inglaterra por Nikolas
Bernados estabelecido e (^) entreStanislav um eletrodoOlszewsky de carvão em (^1885) e a peça, foi (^) abaseada ser soldada em. um arco elétrico
Portas eletrodo desenvolvidas pelo Benardos N. (1882) Aparelho da soldagem a arco tipo ponto Benardos N. (1885)
soldagem com eletrodos não^ Protótipo da tocha para consumíveis (Benardos N., 1886)^ O sistema do auto^ do comprimento do arco^ (Benardos^ N., 1887)-ajuste^ Soldagem com arco indireto (Benardos N., 1888)
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História da Soldagem. Importância da Soldagem
A estando reparos soldagem derestrita emergênciateve principalmente inicialmente até apouca àeclosão execução utilização, da de 1 ª grande ser processo utilizada guerra, de fabricação maisquando intensamente. a soldagem comopassou um a
Em processo revestido 1907 , (^). deOscarEm soldagem Kjellbergsua formaa (Suécia)arco original,com patenteia eletrodo este o revestimento cal, arco (^) .cuja Desenvolvimentos função era constituídoera unicamente posteriores de uma estabilizar camada tornaram de o este processo o mais utilizado no mundo.
Atualmente, utilização permanente industrial (^) demais metais dee a. (^50) soldagem diferentes é o processosmais importante de soldagem método (^) paratêm (^) aalguma união Esta soldagem que aimportância necessidade e afins énas aindade mais uma mais diferentesboa evidenciada soldabilidade atividades pela (^) temindustriaispresença no desenvolvimento dee pelaprocessos influência dede novos tipos de aços e outras ligas metálicas.
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Cronologia de desenvolvimento de Processos de Soldagem
o^ Nde processos desenvolvidos (cumulativo) Anos
Plasma
1800 1850 1900 1950 2000
40 30 20 10
ExplosãoAtrito Ultra-Som Arco SubmersoMIG/MAG Arco Elétrico OxiacetilenoEletrodo Revestido
MIG/MAG PulsadoLaser Feixe de Elétrons Eletro-EscóriaEletro-Gás
MIG-Brazing MAG Curto-Circuito ControladoTIG Multi-EletrodoFriction Stir Welding MIG/MAG Duplo-Arame e MIG-LASERPlasma-MIG MIG/MAG Duplo-Pulso
TIG o^ Nde processos desenvolvidos (cumulativo) Anos
Plasma
1800 1850 1900 1950 2000
40 30 20 10
ExplosãoAtrito Ultra-Som Arco SubmersoMIG/MAG Arco Elétrico OxiacetilenoEletrodo Revestido
MIG/MAG PulsadoLaser Feixe de Elétrons Eletro-EscóriaEletro-Gás
MIG-Brazing MAG Curto-Circuito ControladoTIG Multi-EletrodoFriction Stir Welding MIG/MAG Duplo-Arame e MIG-LASERPlasma-MIG MIG/MAG Duplo-Pulso
TIG
Plasma
Por Arco Elétrico Da idéia até a^ AWS realização
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Soldagem é uma tecnologia que agrega diversas áreas de conhecimento:
Física dos átomos;Mecânica dos fluídos; Transferência de calor;Eletricidade; Eletrônica;Siderurgia; Metalurgia;
Cinemática;Mecanismos; Dinâmica;Resistência dos materiais; Elasticidade;Plasticidade; Medicina???!!!. Cirurgia
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- A furadas, compensada união decausando peças por metálicas umauma espessuraperda com parafusosde seçãomaior ou dedasrebites atépeças exige 10 %. , que (^) Tambémque estas deve sejamhá sera
- descontinuidade,A utilização de chapascom^ fator de^ de reforço^ concentração e os próprios^ de^ tensão parafusos. e porcas ou
- rebitesAs juntas^ aumentam soldadas^ ainda podem^ mais ser^ o estanques,peso^ final^ da não^ estrutura havendo. necessidade de se recorrer elevada (^) .a artifícios para se prevenir vazamentos, mesmo sob pressão
- A espessuras mm soldagem (por exemplo, queé muito podem componentesversátil ser unidas em termos (desdeeletrônicos), dos peças tipos atécom de estruturas (^) espessuraligas metálicas de inferior grandes e dasa 1 dimensões (navios, vasos de pressão etc.).
Comparação com outros métodos de fabricação
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Brasagem. Aplicações
A Aplicações variam desde a fabricação de peças simples de brasagem é utilizada amplamente na indústria. pequeno custo, com operação manual, até peças sofisticadas para as indústrias aeronáutica e aeroespacial, envolvendo a utilização de equipamentos sofisticados.
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Menores: tempo de operação, consumo de energia, modificação da estrutura do metal, tensão de resfriamento e deformação; Várias peças podem ser produzidas de uma vez (processamento em batelada); Grande precisão dimensional das peças produzidas;Simples para a união de grandes áreas; Pequena ou nenhuma necessidade de acabamento posterior;Permite a junção de peças de pequenas dimensões e de difícil acesso; Capacidade de unir peças com grandes diferenças de espessura;Capacidade de preservar revestimentos no metal de base (sem queima); Maior facilidade na disjunção quando necessário;Possibilidade de união de uma gama diversificada de materiais dissimilares.
Vantagens da brasagem em relação a soldagem:
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Maior resistência sob elevadas temperaturas de atuação (a temperatura máxima de atuação para a solda é a mesma como para o metal de base); Praticamente sem limitações sobre a dimensão das peças;Menor preparação das partes; Na maioria dos casos, não é necessário a utilização de fluxo (desoxidante); Metal de adição de menor custo;Praticamente sem limitações sobre o tipo de junta (de topo, em ângulo e outros), enquanto a tipo sobreposta (requisito de uma grande superfície de contato). brasagem, na maioria dos casos, é limitada à junta do
Vantagens da soldagem em relação a brasagem:
Juntas típicas aplicáveis na brasagem
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Uma forma de classificação dos processos de soldagem consiste em^ Classificação de Processos de Soldagem
agrupá dominante para produzir a solda:-los em dois grandes grupos baseando-se no método (fator) a) processos de soldagem por pressão (ou por deformação) Pressão^ Corrente Pressão Solda
b) processos de soldagem por fusão
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Norma ISO 4063 e sua versão brasileira ABNT 13043: Soldagem - Números e nomes de processos
Esta norma estabelece uma nomenclatura e uma numeração para os processos de soldagem e para os processos afins. Cada processo é identificado por um número (código). A norma ABNT 13043 estabelece os grandes grupos de processos (identificados por um dígito), os grupos (dígitos) e subgrupos (três dígitos). O número de identificação de um processo possui no máximo, 3 dígitos. Este sistema foi concebido para facilitar a representação simbólica em desenho técnico, assim como nos documentos técnicos, p.ex. nos Especificações dos Procedimentos de Soldagem (EPS), etc. Um exemplo de designação do processo de soldagem:
eletrodo não consumível^ Soldagem por arco com sob atmosfera inerte^ Soldagem TIG:^ Processo ISO 4063^ -^ 1 4 1 Grandes grupos de processos: 41 – – por pressão;por arco; 2 – 5 por resistência; – por feixes; 7 (^) 3 – (^) – Outros a gás; processos de soldagem; goivagem; 9 – Brazagem (^8). – Corte e Subgrupos de processos particularidades do processo, ex. soldagem por arco): (outras
-^1^ processo–^ processo 13^^13 sob atmosfera ativa;^ sob atmosfera inerte; etc.^^5
Grupos de processos gasosa; 1 – sem proteção gasosa; 4 – com eletrodo não consumível sob proteção gasosa (ex. dentro do grande grupo “por arco”): 2 – arco submerso; 3 – com proteção; 5
- por plasma; 8 – Outros processos de soldagem por arco
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ISO 4063 13043 NBR americana (AA europeu (AE) e^ Abreviatura) Inglês Nomes dos processos de soldagem Brasil (^111) AAAE^ MMASMAW^ Manual metal arc weldingShielded metal arc welding^ Soldagem a arco com eletrodo revestido (ER) (^114) AAAE^ FCAWFCAW^ - S SelfSelf--shielded tubularshielded tubular--cored arc weldingcored arc welding^ Soldagem a arco com eletrodo tubular auto protegido (ET) (^1213) AAAEAE^ SAWSAWMIG/MAG^ Submerged arc weldingSubmerged arc weldingGas-shielded metal arc welding^ Soldagem por arco submerso 131^ AA AAAE^ GMAWMIGGMAW^ Gas metal arc weldingMetal inert gas welding (MIG welding)Gas metal arc welding^ Soldagem a arco com proteção por gás e com eletrodo consumível (^135) AAAE^ MAGGMAW^ Metal active gas welding (MAG welding)Gas metal arc welding (^136) AAAE^ FCAWFCAW^ - G Tubular^ active gas shieldFlux-cored arc welding-cored metal arc welding with Soldagem a arco com eletrodo tubular (ET) (^137) AAAE^ FCAWFCAW^ - G Tubular^ inert gas shieldFlux-cored arc welding-cored metal arc welding with (^141) AAAE^ TIGGTAW^ Tungsten inert gas arc welding (TIG^ welding)Gas Tungsten Arc Welding^ Soldagem a arco com proteção por gás e com eletrodo não consumível
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Símbolos de processos de soldagem (Norma IEC 60974- 1 )
proteção gasosa
A norma para soldagem a arco) estabelece a simbologia para os processos de soldagem a IEC 60974- 1 (Fontes de energia arco a ser usada, p.ex., nas identificação da fonte de soldagem. placas de
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Brasil Europa ERMMA Soldagem a arco com eletrodo revestidoManual Metal Arc Welding (^) Código: 111 EUA SMAW Shielded Metal Arc Welding
do eletrodo e da terra^ Cabos:
Porta-eletrodo Fonte Voltímetro Amperímetro Solda (coberta pela^ Eletrodo revestido Metal de base^ escória) Arco Conexão do Cabo Terra
Alma do eletrodo
Processos de Soldagem a Arco Elétrico. Soldagem ER
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MIG (abreviatura utilizada atividade forfísica doconstituída cominglês a poça M deetal de (^) um I nertfusão gás G (códigoas)inerte, quando doque processo anão proteção tem: 131 nenhuma (^) )gasosa; MAG (abreviatura feita de fusão com (códigoum do gás inglês dodito processo M ativo,etal ou A :ctive 135 seja,), G umas) gásquando que ainterage proteção com gasosa a poça é GMAW (abreviatura que 13 ). engloba doos inglêsdois processos G ás M etal acima A rc W citadoselding) (código que é ado designação processo:
O arco a peça,MIG/MAG elétrico produzindo estabelecidoé um processoa união entre dos de metaisumsoldagem eletrodo pelo com aquecimento metálico proteção contínuo dopor arco gás consumível. e com um e
Processos de Soldagem a Arco Elétrico. Soldagem MIG/MAG
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Tubo de gás de proteção (espiral) de Conduíte arame Cabo de corrente^ Cabo de controle
Bocal Bico de contato
Gás de proteção Poça de fusão (metal liquido)
gás de proteção^ Cilindro com^ Alimentador de arame
Fonte de energia Tocha e seu cabo
de Solda^ Cordão
Soldagem MIG/MAG. Esquema do processo
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Tipo de solda Solda de topo passe único (^) com 1.5 Espessura 3 6^ de metal 12^ 24 de base …^ (mm 100 ) 200 Solda de topo^ (sem passe único^ preparação com) (com Solda de topo preparação) Solda de filete^ multipasse com passe único
O posições, deposição processo a (^) de demaioria metalsoldagem dosde açosadiçãoMIG/MAG e algunspara pode semetais serobter utilizado não determinadas ferrosos, para soldar, bem propriedades comoem todas para as (^) oua dimensões.
Soldagem MIG/MAG. Materiais e espessuras típicas
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Soldagem MIG/MAG. Tipos de transferência metálica
Por curto-circuito Globular Goticular
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Soldagem com Eletrodo Tubular. Fabricação do eletrodo tubular
Micrografias de seções transversais de eletrodos tubulares (“flux cored”), rutílico (a) e básico (b), e de um arame tubular ("metal cored")
a) b) c) O uso de arames com enchimento com ligas metálicas, denominados normalmente de tubulares (“metal-cored”) é uma alternativa aos Há uma diferença entre arames tubulares e^ arames maciços^ custos. eletrodos tubulares^ ligados, para redução de (“flux-cored”). Os primeiros têm a função básica de adição de elementos de liga através da alma, enquanto o segundo a de provocar alterações metalúrgicas (formação de escória, desoxidação, etc.) pelo material de enchimento. É bem verdade que muitos arames tubulares comerciais exercem também uma ação secundária metalúrgica, da mesma forma que os eletrodos tubulares também recebem elementos de ligas pela alma. A própria associação de soldagem dos EUA (AWS), ao classifica arames, faz distinção entre arames para MIG/MAG (maciços e tubulares) e arames para o processo Eletrodo Tubular.
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A Tungsten processo soldagem Arcno com (^) qualWelding eletrodoa união – GTAW nãode peças consumível (EUA) metálicas ou Tungsten (de étungstênio) produzida Inert Gas sobpelo – atmosferaTIG aquecimento em Europa) inerte e fusãoé(Gas um desta consumível, através de detungstênio um arco. O elétricocódigo doestabelecido processo TIG entre é 141 a (^) .peça e o eletrodo, não A inerte, proteção geralmente do eletrodo argônio, e da hélio poça ou de uma fusão mistura contra destes a oxidação. do ar é feita por um gás A adição Gás de proteção de metal de enchimento Eletrodo de W pode ser ou não Metal de adição feita. Tocha
Processos de Soldagem a Arco Elétrico. Processo TIG
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Juntas típicas utilizadas na soldagem TIG
Processo TIG. Aplicações
É espessura aplicado (incluindo à maioria soldas dos metaisdissimilares) e suas. ligas, numa ampla faixa de
Chanfro reto Chanfro preparado (^) Passes de raiz
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PossibilitaNão existem a soldagem reação metal sem (^) - agás adição e metal de metal-escória, (chapas sem finas)grande; geração de fumos,Possui^ oum^ que arco^ permite elétrico^ ótima suave,^ visibilidade produzindo^ para^ osoldas^ soldador com; boa aparência e acabamento,Permite um controle preciso das variáveis de soldagem;^ exigindo^ pouco^ ou^ nenhuma^ limpeza^ após^ a^ operação; A operação do processo pode ser manual ou mecanizada/automatizada;Solda todos os metais; Bom controle da penetração;Excelente controle do calor cedido à peça, devido ao controle independente da fonte de calor e da adição de metal;Usa AC e DC (em função do metal a soldar); Solda em todas as posições;Boa acessibilidade; Baixos níveis de hidrogênio;Sem escória.
Vantagens da soldagem TIG
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Soldagem a Plasma. Constrição do arco
Os restrição principais à passagem efeitos (^) doque fluxo surgem de gás) com são a: constrição física do arco (maior (^) do calor e melhor aproveitamento da temperatura); ea formação de um perfil de arco colunar e esbelto (maior concentração (^) intensificando a penetração.o aumento da velocidade do jato de plasma (energia cinética),
Esta existindo espessura característica a empossibilidade um único viabiliza passe de penetraçãouma; preparação total em de chapas junta menosde até 10 complexa, mm de Além ser soldagem, aumentada disso, o aque velocidade em pode relação reduzir de ao soldagem possíveisprocesso utilizando (^) distorçõesTIG para ouma doprocesso conjunto mesma Plasma (^) soldadocorrente pode ede a largura de maior da escala zona termicamentee de melhor qualidade afetada, (^) .possibilitando, assim, uma produção
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Soldagem por Arco Submerso. Descrição geral^ Processos de Soldagem a Arco Elétrico.
BrasilEuropa e EUA (^) SAW Soldagem por arco submersoSubmerged Arc Welding Código: 12
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Soldagem por Arco Submerso. Descrição geral
O para entre processo aum soldagem (s) de eletrodo(s) soldagem é fornecido de por arame arcopor umsubmersosólido (ou ou alguns) tubularé um arcoprocesso e a (s)peça desenvolvido no. Como qual ojá calorestá (s) explícito fundido contaminação queno nome,o protegerá,atmosférica o arco assimficará. comoprotegido o metal por umafundido camada e a poça de fluxo de fusão, granular da Como visível, que caracterizam oe arcoa solda elétrico osse demaisdesenvolve fica completamenteprocessos sem faíscas,de soldagem coberto luminosidades (^) empelo que fluxo, o (^) arcoou este respingos, é abertonão é.
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Soldagem por Arco Submerso. Vantagens e limitações
ProcessoAlta penetração de alta; produção; AutomáticoAdequado paraou semi soldagens-automático longas; e contínuas, pressão, navios, tais (^) vagões,como (^) etcvasos. de
Aplicação (usualmente, limitada na posição à posições plana); em que o fluxo se suporte no lugar PoucoProcesso controle de alto da calorpoça fundidade aporte (difícil (pode controle causar da tensões penetração) internas; e/ou a deformação).
Permite as configurações com dois ou três ou mais eletrodos soldando em linha e simultaneamente.
