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Relatório de atividade prática sobre processo de soldagem com eletrodo revestido
Tipologia: Exercícios
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Não perca as partes importantes!
Santa Bárbara D’ Oeste – SP Abril / 2009
Ivan De Latorre Monfrinato RA: 0609248 Lucas Jacette RA: 0605667 Rubens da Silveira Lara Jr. RA: 0605667
PROFESSOR: Antonio Fernando Godoy
Relatório de Experimento apresentado para avaliação da Disciplina de Processos de Fabricação e Metrologia do 7º semestre, do Curso de Engenharia de Controle e Automação, da Universidade Metodista de Piracicaba sob orientação do Prof. Antônio Fernando Godoy.
Data da realização: 18/03/ Data da entrega: 01/04/
Santa Bárbara D’ Oeste – SP Abril / 2009
Os principais objetivos da prática de soldagem com eletrodo revestido são:
A escória também protege o metal de solda recém solidificado, uma vez que devido a sua alta temperatura, ele fica reativo com o Nitrogênio e Oxigênio, facilitando a formação de óxidos e nitretos, alterando as propriedades mecânicas das juntas soldadas. Após o resfriamento, retira-se o fluxo não fundido e a escória.
Figura 2.1.1.1 Esquema do processo de soldagem por arco submerso.
Esse processo pode ser semi-automático utilizando de uma pistola sendo manipulado por um soldador, porém essa maneira não oferece uma maior produtividade ao processo. Esse processo pode ser automatizado utilizando cabeçotes de soldagem. O rendimento desse processo é muito bom, uma vez que não há perdas de material por respingos. Além disso, esse tipo de processo possibilita o uso de corrente elevadas (até 4000 A), o que aumenta a taxa de deposição do metal de solda. Essas características fazem com que o processo de soldagem por arco seja um processo econômico e rápido. Em média se gasta cerca de 1/3 do tempo necessário para fazer o mesmo trabalho com eletrodo revestido. As soldas realizadas por esse processo apresentam boa tenacidade e boa resistência ao impacto, além de excelente uniformidade e acabamento dos cordões de solda. Porém há uma limitação quanto as posições de soldagem.
Nesse processo, só é permitido a posição plana e horizontal. Ainda assim, na posição horizontal é utilizado um retentor de fluxo de soldagem.
2.2 Soldagem por Arame Tubular
Foi na década de 30 que se deu o inicio da utilização de proteção gasosa nas operações de soldagem, para solucionar problemas da contaminação atmosférica nas soldas de materiais reativos. O uso de arame tubular atribuiu uma alta qualidade ao metal de solda depositado, excelente aparência ao cordão de solda, boas características de arco, além de minimizar o numero de respingos e possibilidade de solda em todas as posições. Atualmente a utilização de arames tubular tem tido grande interesse em conseqüência da sua versatilidade e possibilidade de aplicação na fabricação de plataformas de prospecção de petróleo, estaleiros navais, locais de difícil acesso e condições de trabalho, onde até então era absoluto o domínio do processo de soldagem por eletrodos revestidos, assim como vem aumentando sua utilização em estações de trabalho automatizadas e ou robotizadas.
2.2.1 Princípio de Funcionamento
O processo de soldagem por arco arame tubular é definido como sendo um processo de soldagem por fusão, onde o calor necessário para a junção as partes é fornecido por um arco elétrico estabelecido entre a peça e um arame alimentado continuamente. É um processo parecido com o processo MIG/MAG, porém o arame tem um formato tubular que possui em seu interior um fluxo composto de materiais inorgânicos e metálicos, que tem como função melhorar o arco elétrico, auxiliar a transferência do metal de solda, proteger o banho de fusão, e atuar como formador de escória.
3.1 Materiais Utilizados
Figura 3.1.1 Chapa de aço carbono com chanfro em V.
3.2 Método
O processo de soldagem com eletrodo revestido iniciou-se com uma breve apresentação sobre o equipamento, como a fonte de energia a ser utilizada. Foi verificado que para a formação do arco elétrico, pode-se utilizar tanto corrente
alternada, quanto corrente contínua. No caso do processo utilizando eletrodo revestido, foi utilizado um transformador de corrente alternada. Foi explicada a questão de polaridade entre o eletrodo e a peça a ser soldada, onde foi observado que no local em que a polaridade é positiva a um maior aquecimento, melhorando assim a fusão entre o material do eletrodo e peça a ser soldada. No caso do transformador, isso não é possível, o que pode dificultar um pouco durante o processo. Essa questão da polaridade é muito utilizada durante a realização do cordão de raiz e do enchimento. Geralmente, para se realizar o cordão de raiz, a polaridade negativa fica para o eletrodo, fundindo o metal base, fazendo com que aumente a fusão de solda. Já para realizar o enchimento da solda, a polaridade negativa fica com o metal base, assim o metal do eletrodo fundi mais rápido. Depois da apresentação das questões de fonte de energia e polaridade, foi apresentado os tipos de eletrodo para determinados materiais (aço, aço inox, ferro fundido, alumínio, entre outros) a serem soldados, bem como a nomenclatura (números) que cada tipo recebe. Através da numeração têm-se informações sobre as propriedades mecânicas do eletrodo (tração e compressão) que essa solda pode sofrer; as posições de soldagem (vertical, horizontal, sobre a cabeça, entre outras), bem como a natureza da corrente que deverá ser aplicada ao eletrodo.
Figura 3.2.1 Tipos de Eletrodos Revestidos.
Figura 3.2.3 Cordão de raiz realizado no chanfro.
Figura 3.2.4 Cordão de raiz realizado fora do chanfro.
Com o cordão de raiz já pronto, foi tirado qualquer tipo de impurezas (escórias), podendo assim ser feito o enchimento da solda. O procedimento para a realização do enchimento é o mesmo do que o de cordão de raiz. É feito um movimento de zigue-zague e lentamente caminhando ao longo do chanfro. Quando o chanfro é muito largo, é recomendado a realização de vários cordões menores.
Figura 3.2.5 Soldador realizando o enchimento da solda. Figura 3.2.6^ Enchimento da solda
Após a realização de todos os procedimentos de soldagem, foi obtido uma junção entre as chapas por um cordões de solda feito através de um eletrodo Fo tipo E6013, eletrodo esse específico para soldas em peças de aço carbono.
Além da junção obtida, a cada cordão de solda realizado, após o resfriamento, observou-se a formação de uma “casca”, denominada escória. Essa escória tinha que ser limpa logo após cada cordão feito, evitando assim os defeitos de solda.
Figura 4.1 Junção obtida após o processo de soldagem. Seta indica a escória formada.
Os componentes do grupo, para se familiarizar com o processo, tentaram fazer o enchimento de uma solda, obtendo como resultado uma solda cheia de falhas, respingos, cheia de escória e com pouca ou quase nenhuma fusão.
O revestimento do eletrodo é de extrema importância no processo de soldagem, pois esse revestimento obrigatoriamente tem que possuir características do metal base, além disso, após a fusão do eletrodo o revestimento se transforma em escória.
Essa escória, além de auxiliar no resfriamento da solda, ela garante uma proteção contra contaminação de impurezas (Oxigênio, Hidrogênio), bem como a formação de microporos durante o instante de fusão do eletrodo.
Outra análise importante com relação ao revestimento do eletrodo, é que ele também tem a função de adicionar elementos de liga ao ponto de solda, tornado a parte da peça mais resistente a esforços.
Outro aspecto importante a se comentar, é em relação aos movimentos de soldagem. Se esses movimentos forem realizados de forma errônea, pode comprometer a peça soldada. É preciso ir ajustando a altura do eletrodo em relação à chapa, se não, a solda ficará ruim, cheia de respingo e não atingirá uma boa fusão. Além disso, se fizer um cordão sem a movimentação de zigue-zague, apenas correndo o eletrodo ao longo do chanfro, também interferirá em uma péssima fusão.
Figura 5.1 Tipos de solda em relação ao movimento realizado. Solda A indica que a solda foi feita sem movimentação, apenas correndo ao longo do chanfro. Solda B indica a maneira correta de soldagem, realizando o movimento de zigue-zague. A solda C indica a falta de ajuste da altura do eletrodo com a chapa.
Solda A
Solda B
Solda C
Quando o eletrodo entrar em contato com a peça a ser soldada, devido à tensão em vazio, uma corrente de curto circuito será gerada, o que permitirá a abertura do arco elétrico.
O arco funde simultaneamente o eletrodo e a peça. O metal fundido do eletrodo é transferido para a peça, formando uma poça fundida que é protegida da atmosfera através da escória, produto esse formado pela queima de alguns componentes do revestimento.
6.3 Explique os processos de transferência metálica da gota fundida que ocorrem do eletrodo para a peça?
A transferência metálica da gota fundida para a peça ocorre da seguinte maneira:
Primeiramente existe um acúmulo de cargas negativas ao redor da gota de metal de adição que está se formando.
Em seguida, o metal de adição, envolto pela escória fundida, está se deslocando através do plasma. Nesta etapa todo o conjunto (plasma, gota e escória) é considerado neutro, pois o número de cargas positivas presentes corresponde aproximadamente ao número de cargas negativas.
Por fim, volta a ocorrer um acúmulo de cargas elétricas ao redor da poça de fusão. Porém, ao contrário da primeira etapa, estas cargas são positivas.
6.4 Cite pelo menos 05 funções do revestimento do eletrodo. Cite ainda exemplos da sua composição.
Funções elétricas (isolamento): O revestimento é um mau condutor de eletricidade. Assim, isola a alma do eletrodo, evitando que em um eventual contato não haja a abertura de indesejáveis arcos de solda laterais. O revestimento contém silicatos de Na (sódio) e K (potássio) que ionizam a atmosfera do arco. O potássio e o sódio são elementos importantes na soldagem
porque a atmosfera é ionizada por eles, facilita a passagem da corrente elétrica, dando origem a um arco estável.
Proteção do metal de solda: A função mais importante do revestimento é proteger o metal de solda do oxigênio e do nitrogênio do ar quando ele está sendo transferido através do arco, e enquanto está no estado líquido. A proteção é necessária para garantir que o metal de solda seja íntegro, livre de bolhas de gás, e tenha a resistência e a ductilidade adequadas. Às altas temperaturas, do arco, o nitrogênio e o oxigênio prontamente se combinam com o ferro e formam nitretos de ferro e óxidos de ferro que, se presentes no metal de solda acima de certos valores mínimos causarão fragilidade e porosidade.
Estabilização do arco: Um arco estabilizado é aquele que abre facilmente, queima suavemente mesmo a baixas correntes e pode ser mantido empregando - se indiferentemente um arco longo ou um curto.
Adições de elementos de liga ao metal de solda: Uma variedade de elementos tais como cromo, níquel, molibdênio, vanádio e cobre podem ser adicionados ao metal de solda incluindo os na composição do revestimento. É freqüentemente necessário adicionar elementos de liga ao revestimento para balancear a perda esperada desses elementos da vareta durante a atividade de soldagem devido à volatilização e às reações químicas. Eletrodos de aço doce requerem pequenas quantidades de carbono, manganês e silício no depósito de solda para resultar em soldas íntegras com o nível desejado de resistência. Uma parte do carbono e do manganês provém da vareta, mas é necessário suplementá-la com ligas ferro-manganês e em alguns casos com adições de ligas ferro-silício no revestimento.
Função da escória como agente fluxante: As funções da escória são:
