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AÇO INOX
Processos de Soldagem
Conteúdo:
Aço Inox Austenítico Aço Inox Ferrítico Aço Inox Martensítico Processo de Soldagem: Unindo partes metálicas Características do processo de soldagem Procedimentos Básicos para Soldagem do Aço Inox Soldagem a Arco com Eletrodo Revestido (SMAW ou MMA) Soldagem a Arco de Plasma (PAW) Soldagem por Resistência Elétrica (ERW) Soldagem a Arco Gasoso com Arame Contínuo (GMAW ou MIG/ MAG) Solda de Arco Submerso (SAW) Soldagem a Arco com Eletrodo de Alma Fundente (FCAW ou FCW) Soldagem a Laser
O aço inoxidável é um tipo de aço de alta liga, geralmente contendo em sua composição química elementos como cromo, níquel e molibdênio. Esses elementos de liga, principalmente o cromo, confere ao aço inox uma excelente resistência à corrosão quando comparados ao aço carbono. O aço inoxidável possui pelo menos 10,5% de cromo, com composição química balanceada para ter uma melhor resistência à corrosão.
Os aços inoxidáveis são classificados em aços inoxidáveis austeníticos, aços inoxidáveis ferríticos e aços inoxidáveis martensíticos. Porém, existem outras variáveis destes grupos de aços inoxidáveis, como, por exemplo, os aços inoxidáveis duplex que possuem 50% de ferrita e 50% de austenita e os aços inoxidáveis endurecíveis por precipitação.
As microestruturas que classificam os aços inox- idáveis são divididas em dois grupos de elementos de liga: os que estabilizam a austenita e os que estabilizam a ferrita, conforme abaixo:
Elementos que estabilizam a ferrita: Cr, Si, Mo,Ti e Nb;
Elementos que estabilizam a austenita: Ni, C, N e M.
A composição química do aço inoxidável em conjunto com o processamento termo-mecânico, confere-lhes propriedades diferentes fazendo com que, cada grupo de aço inox tenha uma aplicação diferente. Confira abaixo os tipos de aço inox e a aplicação de cada um deles:
Aço Inox Austenítico Principal característica: resistência à corrosão.
Aplicação: Equipamento para indústria alimentícia, farmacêutica, química e petroquímica, construção civil, baixelas, travessas e demais utensílios domésticos.
Aço Inox Ferrítico Principal característica: resistência à corrosão e custo mais acessível.
Aplicação: eletrodomésticos (microondas, gela- deiras, fogões, entre outros), balcões frigoríficos, moedas, talheres e indústria automobilística.
Aço Inox Martensítico Principal característica: dureza elevada.
Aplicação: Instrumentos cirúrgicos, facas de corte, discos de freio e cutelaria.
Processo de Soldagem: Unindo partes metálicas
A soldagem é o processo de junção de duas partes metálicas, utilizando uma fonte de calor, com ou sem aplicação de pressão. É um dos processos industriais mais importantes sendo utilizado na fabricação e recuperação de peças, equipamentos e estruturas.
O processo de soldagem mais utilizado na indús- tria é o que utiliza a eletricidade para gerar energia e realizar a fusão. Para realizar a fusão pode-se utilizar o arco ou a resistência elétrica, por meio do aquecimento por efeito Joule.
Características do processo de soldagem
O processo de soldagem deve ter as seguintes características:
Produzir energia suficiente para unir dois materiais, similares ou não, com ou sem fusão entre as partes;
Evitar o contato da região fundida e/ou aquecida com o ar atmosférico;
Remover eventuais contaminações das superfícies que estão sendo unidas, provenientes do metal de base ou do metal de adição;
Propiciar o controle das transformações de fase na junta soldada que podem afetar o seu desem- penho.
Procedimentos Básicos para Soldagem do Aço Inox
Alguns procedimentos básicos devem ser seguidos no processo de soldagem do aços inox:
Segurança
Usar material de adição com composição química o mais próximo possível do material a ser soldado;
Evitar poças de fusão muito grandes para evitar trincas de solidificação na solda;
As juntas devem ser limpas, por processo de esco- vamento, esmerilhamento, decapagem química
Este é o processo mais amplamente usado devido a sua versatilidade e alta qualidade bem como a aparência estética do acabamento da solda. A capacidade de soldar em baixa corrente e, por- tanto entrada de pouco calor, mais a capacidade de adicionar o arame de adição necessária, é ideal para materiais finos e a raiz corre em um dos lados da soldagem de chapa e tubo, mais grossa. O processo é facilmente mecanizado e a habilidade para soldar com ou sem o arame de adição (solda autógena) faz deste processo a soldagem orbital do tubo.
O argônio puro é o mais popular gás protetor, porém o argônio rico de misturas com a adição de hidrogênio, hélio ou nitrogênio é também empre- gado em finalidades específicas. Sendo empregada a soldagem lateral simples com proteção de gás inerte em baixo do cordão de solda evita-se a oxi- dação e a perda da resistência a corrosão.
O nome TIG é proveniente das iniciais da nomen- clatura do processo em inglês: Tungsten Inert Gás. Nesse processo a adição é feita externamente, manual ou automatizada.
Dentre as características do processo TIG de soldagem, destacam-se:
Tipo de operação: manual;
Equipamentos: fonte de energia, cilindro de gás, tocha e fluxômetros para medir a vazão do gás;
Custo do equipamento: de 1,5 a 10 vezes o custo do equipamento de soldagem com eletrodo revestido;
Consumíveis: gás de proteção, metal de adição, bo- cal de cerâmica e eletrodo de tungstênio;
Taxa de deposição: de 0,2 a 1,5 kg/h;
Espessuras soldáveis: de 0,1 a 12 mm;
Posição de soldagem: todas;
Diluição: de 2 a 20% de adição;
Tipos de junta: todas;
Faixa de corrente: de 10 a 300 A;
Necessário proteção ocular;
Grande emissão de radiação ultravioleta;
Risco de choque elétrico.
Abaixo as principais vantagens e desvantagens do processo TIG de soldagem:
Vantagens
- Produz soldas de excelente qualidade;
- Ótimo acabamento do cordão de solda;
- Menor aquecimento da peça soldada; -Baixa sensibilização à corrosão intergranular;
- Ausência de respingos;
- Pode ser automatizado.
Desvantagens
- Na presença de corrente de ar, dificulta a utiliza- ção do processo de soldagem;
- Adequado somente para peças com menos de 6 mm de espessura;
- Devido a taxa de deposição, possui uma produ- tividade baixa;
- Custo elevado;
- Quando não automatizado, o processo depende da habilidade do soldador.
Soldagem a Arco de Plasma (PAW)
O processo de soldagem a arco de plasma é uma derivação do processo TIG, envolvendo a con- strução de um sistema de bocal que produz um arco de plasma transferido concentrado e estreito com características de penetração profunda.
Usado principalmente num sistema mecanizado com alta velocidade e alta produtividade é uma solda autógena onde é necessário uma junta de topo de conto vivo com espessura de até 8 mm. É necessário uma combinação de PAW/TIG e arame de enchimento para assegurar uma junta de topo de canto vivo mais grosso com perfil pleno na superfície da solda. Para espessuras maiores que 10 mm emprega-se a preparação de raiz da solda PAW com V parcial seguido de junta de enchi- mento multi passo. É necessária a proteção com gás argônio para manter a resistência à corrosão de baixo do cordão.
Esse processo tem as mesmas vantagens e desvan-
tagens do processo TIG de soldagem, com exceção da espessura limite das chapas e da taxa de depos- ição.
Dentre as características do processo de soldagem a arco de plasma, destacam-se:
Tipo de operação: manual ou automática;
Equipamentos: fonte de energia, cilindro de gás, tocha e fluxogramas para medir vazão do gás;
Custo do equipamento: de 5 a 10 vezes o custo do equipamento de soldagem com eletrodo revestido;
Consumíveis: gás de plasma e proteção, metal de adição, bocal de cobre e de cerâmica e eletrodo de tungstênio;
Taxa de deposição: de 0,5 a 2,5 kg/h;
Espessuras soldáveis: de 1 a 2 mm (plasma);
Posições de soldagem: todas;
Diluição: de 20 a 40% com adição.
Tipo de junta: topo-a-topo (chanfro reto);
Faixa de corrente: de 1 a 500 A.
Necessária proteção ocular;
Emissão intensa de radiação ultravioleta.
Abaixo as principais vantagens e desvantagens do processo de soldagem a arco de plasma:
Vantagens
- Produz soldas de excelente qualidade;
- Permite soldagem de espessuras grandes (maiores que 6 mm) em um único passe;
- Velocidade de soldagem maior que o processo TIG.
Desvantagens
- Custo elevado;
- Equipamento complexo;
- Difícil controle do processo.
Veja abaixo uma tabela de sugestão de gases utilizados na soldagem a arco de plasma de aços inoxidáveis:
Soldagem a Arco com Eletrodo Revestido (SMAW ou MMA)
É de operação manual e é o mais antigo dos proc- essos a arco elétrico produzido entre um eletrodo revestido e a peça a ser soldada. Esse eletrodo é constituído de alma metálica, que se funde, e de um revestimento composto de materiais orgâni- cos e inorgânicos. Os eletrodos MMA são de uso comum devido a sua flexibilidade adaptando se a uma ampla faixa de materiais a serem soldados. Os tipos de eletrodos revestidos são produzidos para dar as características de performance que os tornam adequados para diferentes aplicações em soldagem. O mais amplamente usado, o eletrodo revestido rutílico, produz um arco com transferência rápida de metal de adição em forma de "spray", auto remoção da escoria e um perfil de solda finamente ondulada e estético. Será necessário o mínimo de esmerilhamento pós solda. É principalmente usado em posição descendente quando é produzido cordão e solda de topo. Os eletrodos com este tipo de revestimento podem ser usados na posição, mas estão limitados a sua aplicação e dimensão, ou seja, no máximo 3,2mm.
Os eletrodos com revestimento básico produz solda de maior integridade com relação a micro inclusões e poros devido a gases e são extrema- mente vantajosos para um conjunto fixo soldado de tubos. A remoção de escória e perfis de solda não são considerados como vantagens dos tipos rutílicos. Os eletrodos revestidos especiais são produzidos para aplicações específicas como por exemplo na soldagem vertical descendente e descendente de alta recuperação. Os eletrodos são fabricados em dimensões na faixa de 2,5 a 5,0mm de diâmetro (os aços 308L, 347 e 316L são também fornecidos nos diâmetros de 1,6 e 2mm).
curto-circuito e a globular é a distância entre a ponta do eletrodo e a poça de fusão. Na transfer- ência globular esta distância é suficiente para que a gota passe através do arco sem realizar nenhum curto-circuito.
Na transferência por spray, as gotas são pequenas e desprendidas com uma velocidade elevada. Já na transferência por arco pulsado, a corrente Vaira en- tre valores altos, de corrente de pico e baixo, entre corrente de base. A gota é destacada somente na corrente de pico tendo como características próxi- mas da gota transferida por spray.
Dentre as características do processo MIG de sold- agem, destacam-se:
Tipo de operação: semi-automática ou automática;
Equipamentos: fonte de energia, alimentador de arame, cilindro de gás, pistola e fluxômetros para media a vazão do gás;
Custo do equipamento: de 5 a 10 vezes o custo do equipamento de soldagem com eletrodo revesti- do;
Consumíveis: arame sólido, gás de proteção, tudo de contato e bocal;
Taxa de deposição: de 1 a 15 kg/h;
Espessuras soldáveis: para soldagem automática, 1,5 mm no mínimo e para soldagem semi-au- tomática 3,0 mm;
Posição de soldagem: dependendo da regulagem do equipamento, todas as posições;
Diluição: de 10 a 30% com adição;
Tipo de junta: todas;
Faixa de corrente: de 60 a 400 A;
Necessária proteção ocular;
Emissão intensa de radiação ultravioleta;
Risco de choque elétrico e queimaduras produzi- das por respingos em alta temperatura.
Abaixo as principais vantagens e desvantagens do processo MIG de soldagem:
Vantagens
- Facilidade de operação;
- Alta produtividade;
- Processo automatizável e com baixo custo;
- Não forma escória;
- Bom acabamento do cordão de solda;
- Gera pouca quantidade de fumos;
- Produz soldas de ótima qualidade.
Desvantagens
- Regulagem complexa do processo;
- Não dever ser utilizado na presença de correntes de a
- Posição limitada de soldagem;
- Processo propenso a gerar porosidade no cordão de solda e respingos;
- Manutenção trabalhosa.
Solda de Arco Submerso (SAW)
É um processo de arco coberto com pó fluxante de arame totalmente mecanizado capaz de altas taxas de deposição, velocidade de avanço e qualidade da solda. As aplicações incluem filete descendente contínuo e soldas de topo de chapas mais grossas, tubo e vasos, e também revestimento de aço inox- idável em peças de aço carbono, particularmente onde implicam em longas costuras ou extensos percursos.
Dentre as características do processo SAW de sold- agem, destacam-se:
Tipo de operação: manual e automática;
Consumíveis: arame sólido e arames tubulares;
Equipamentos utilizados no processo: fonte de energia, eletrodo, alimentador do arame, fluxo e pistolas de soldagem manuais;
Faixa de corrente: até 2 mil A, CA ou CC com um único arame;
Espessuras soldáveis: até 16 mm de espessura para soldagem monopasse e sem limite de espessura para soldagem multipasse.
Abaixo as principais vantagens e desvantagens do processo de soldagem de arco submerso:
Vantagens
- Processo de soldagem de alto rendimento e ve- locidade;
- Não ocorrem perdas do arame de soldagem;
- Automatização do processo possibilita utilizar correntes sem grandes riscos para a segurança do operador;
- Maiores taxas de deposição;
- Adequado para longas articulações;
- Processo simples.
Desvantagens
- Posição de soldagem restrita;
- Apresenta grande fluxo de resíduos e escórias;
- Limitado a cordões de solda em linha ou aplicado em tubos.
Soldagem a Arco com Eletrodo de Alma Fundente (FCAW ou FCW)
É uma versão do processo MIG/MAG onde o con- sumível de arame sólido é substituído com arame tubular enchido com um fluxo fundente (FCW) ou pó metálico (MCW) e pode ser usado com equipa- mento do mesmo tipo.
São produzidas duas variantes de arame, um deles proporciona capacidade para todas as posições e o outro para maior deposição em aplicações de soldagem plana.
É possível obter maiores taxas de deposição da solda e solda de revestimento do que com o proc- esso MMA ou MIG/MAG. É possível também uma significativa redução na limpeza e esmerilhamento pós solda.
Soldagem a Laser
A energia concentrada alcançada no ponto fo- calizado de um feixe de raio laser é muito intensa e é capaz de produzir uma penetração profunda de solda em seção grossa de aço inoxidável com mínima distorção do componente. O processo emprega grande capital no custo do equipamento e seu uso é reservado para fabricação de produção em massa.
