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POSSÍVEIS DEFEITOS EM JUNTAS SOLDADAS A ARCO ELÉTRICO COM
ELETRODO REVESTIDO E COMO IDENTIFICA-LOS
DONHES SANTOS SOARES
Orientadora: Profª. Camille Chaves Vicente RESUMO O processo de soldagem se tornou algo de extremamente importância nos dias atuais, se tornando indispensável nas grandes fabricas como também nas pequenas oficinas de reparo. Desde o início do processo de soldagem a arco elétrico, quando teve sua descoberta no início do século XIX, a soldagem passou por importantes avanços e foi alavancada pela revolução industrial. No ano de 1885, foi desenvolvido a soldagem por arco elétrico usando eletrodo de grafite e que tempos depois foi substituído por um arame metálico, e décadas depois se tornaria o processo de solda mais popular entre todos até os dias atuais. O processo de soldagem a arco elétrico também conhecido como SMAW (Shielded Metal Are Welding), nada mais é que a abertura e manutenção de um arco elétrico entre o eletrodo e a peça a ser soldada, isso faz com que o eletrodo se funde simultaneamente a peça; de modo que esse metal do eletrodo ao ser fundido seja transferido para a peça, formando uma poça fundida, que é protegida da atmosfera (0 2 e N 2 ) pelos gases de combustão do revestimento do eletrodo. Já o metal que é depositando e as gotas ejetadas do mesmo metal fundido recebem uma proteção por meio do banho da escoria, isso por meio da queima de alguns componentes do revestimento. Para que uma junta soldada ofereça a qualidade e segurança do processo é necessário seguir alguns parâmetros como, intensidade da corrente, tipo do metal a ser soldado, espessura do eletrodo, limpeza da peça e durante o processo manter a distância correta entre o eletrodo e peça para que a poça de fusão se mantenha através do arco elétrico, evitando assim que as descontinuidades gere defeitos na peça. Palavras-chave: Arco elétrico. Eletrodo revestido. Soldagem. Inspeção.
ABSTRACT
The suffering process has become extremely important nowadays, becoming indispensable in large factories as well as in small repair shops. Since the beginning of the process of conquest of the electric arc, when it had its defeat in the beginning of the 19th century, the championship has undergone important advances and was leveraged by the industrial revolution. In the year 1885, the electric arc using graphite electrode was developed and later replaced by a metallic wire, and decades later it would become the most popular welding process among all until the present day. The process of holding the electric arc also known as SMAW (Shielded Metal Are Welding), is nothing more than the opening and maintenance of an electric arc between the electrode and the piece to be welded, this causes the electrode to fuse simultaneously to ask ; so that this electrode metal, when melted, is transferred to the part, forming a molten pool, which is protected from the atmosphere (02 and N2) by the combustion gases of the electrode coating. The metal that is depositing and the ejected drops of the same molten metal receive protection through the slag bath, through the burning of some components of the coating. For a welded joint to maintain the quality and safety of the process, it is necessary to follow certain parameters such as current intensity, type of metal to be welded, electrode thickness, cleanliness of the part and, during the process, maintain the correct distance between the electrode and the part so that the molten puddle remains through the electric arc, thus preventing discontinuities from generating defects in the part. Keywords: Electric arc. Coated electrode. Welding. Inspection.
2 PROBLEMA DE PESQUISA
A união de peças por soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido é um dos processos mais utilizado tanto nas grandes indústrias como nas pequenas fabricas, fazendo com que esse tipo de processo esteja cada vez mais presente no cotidiano das pessoas, devido a sua importância e grande crescimento na utilização, conseguintemente há um aumento no número de falhas das uniões soldadas, por isso há uma enorme necessidade de estudos e melhorias nesses processos. 1.1 JUSTIFICATIVA Este trabalho tem o intuito de através da pesquisa bibliográfica analisar os mais comuns defeitos gerados durante e pós os processos de soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido, sua aplicação, causas de possíveis falhas durante o processo de união por soldagem. 1.2 OBJETIVO GERAL Avaliar os métodos de aplicação nos processos de união soldada a arco elétrico com eletrodos revestidos mais comuns e a sua influência no produto final, visando a qualidade e também o controle de falhas, expor e avaliar os métodos e ferramentas utilizadas na inspeção de união soldada. 2.3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Expor os principais tipos de soldagem com ênfase no processo por arco elétrico com eletrodo revestido Analisar a qualidade do processo de soldagem Analisar as possíveis influências sofrida durante o processo de soldagem Analisar as possíveis causas de falhas em uniões soldadas por arco elétrico com eletrodo revestido
3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
3.1 Processo de soldagem Soldagem é o processo de união localizada de metais ou não-metais, por meio da fusão ou não das peças. (MACHADO, 1996). Os processos de soldagem em união de peças são muito variados, podendo ser definido conforme analises dos tipos de material utilizado, definindo assim a soldabilidade do mesmo, resistência do material, possíveis deformações durante o processo de soldagem, alteração da macro e microestrutura do material como também do cordão de solda, acabamento e aplicação da peça. Entre os tipos de soldagem podemos citar o tipo de soldagem com adição de material, como também o sem adição de material, o qual ocorre através da fusão dos materiais a serem soldados. Podemos observar exemplos dos dois tipos de soldagem nas imagens a seguir: FIG. 1 FIG. 2 Com adição de material: Sem adição de material: Os processos de soldagem são utilizados por todo o mundo, e em diversos ramos é comum a utilização da soldagem para a união de peças, e para esses processos de união de peças há diversos tipos de soldagem, desde uma soldagem simples como a arco elétrico com eletrodos revestidos (SMAW), que também é conhecida como soldagem manual a arco elétrico, que consiste na utilização de calor através de um arco elétrico mantido entre a extremidade de um eletrodo revestido e a peça, como também um dos métodos mais avançados da atualidade, a soldagem a plasma, essa quando é adicionado níveis elevados de energia na forma de calor ao gás,
3.2 Ciclo térmico e seus efeitos: A soldagem, principalmente nos processos por fusão, é caracterizada por um aquecimento localizado das peças, permanecendo o restante destas peças em temperaturas muito inferiores. Essas regiões aquecidas tendem a se dilatar, mas esta dilatação é restringida pelas partes adjacentes submetidas a temperaturas menores, o que resulta no desenvolvimento de deformações elásticas e plásticas concentradas nas regiões aquecidas. Devido à deformação plástica localizada, ao final do processo de soldagem, tensões internas (tensões residuais) permanecem na junta soldada que ainda tende a apresentar mudanças permanentes de forma e de dimensões (distorções). Distorções são observadas de forma relativamente fácil e, por motivos óbvios, devem ser controladas na fabricação com soldagem. Por outro lado, tensões residuais não são visíveis diretamente, mas afetam o comportamento da junta soldada em diferentes aspectos como, por exemplo, levando à formação de trincas e mudanças na resposta à fadiga, à tendência à fratura frágil e à corrosão. Mesmo observando todos esses pontos para execução de solda, ainda assim é possível que durante o processo ou após a execução aja possíveis defeitos na solda. Esses possíveis defeitos podem se dar por diversas situações, como: contaminação da superfície, regulagem da corrente elétrica inadequada, uso de eletrodo incompatível com a peça, ângulo incorreto do eletrodo, união de peças de matérias e ligas diferentes, velocidade elevada de deslocamento e deformação. Contaminação da superfície: a contaminação da superfície se na maioria dos casos pelo fato de não ter sido devidamente limpa a região a ser soldada, gerando a porosidade da solda. Outras situações podem também favorecer para a porosidade da solda como a presença de umidade na peça, ferrugem, graxa ou tinta no local da solda. Por isso é indispensável certificar se que o local a ser soldado está limpo e seco para início do processo.
Regulagem da corrente elétrica inadequada: esse fator tem influência direta no processo e resultado da soldagem, e tem sua regulagem condicionada a espessura do eletrodo usado. É através do efeito Joule que nada mais é que o aporte térmico mais elevado, conforme o aumento da corrente. Assim esse acréscimo na energia térmica, conseguintemente garantirá a fusão de uma quantidade de eletrodo maior, isso terá influência direta com as dimensões do cordão e resistência final da solda. Uso de eletrodo incompatível com a peça: o profissional de soldagem precisa conhecer o processo e os componentes influenciadores do processo, a espessura do eletrodo está diretamente ligada a espessura da peça a ser soldada, como também com o cordão de solda final. Sendo assim é necessário que este profissional conheça os códigos existentes em cada eletrodo e saber dimensionar corretamente o material correto para o serviço correto. Para melhorar o entendimento traremos a seguir exemplos de classificação dos eletrodos revestidos segundo a (AWS) American Welding Society: considere o seguinte eletrodo E6013-X. 1- A letra “E” indica que este é um eletrodo 2- Após a letra “E” temos dois dígitos (60) indica a resistência a tração do eletrodo, lembrando que a resistência a tração é medida em psi, também é multiplicado por 1000. Neste caso que apresentamos a resistência a tração deste eletrodo revestido é de 60.000 psi. 3- Em seguida temos o número 1 este indica a posição de soldagem. Sendo assim este eletrodo revestido pode ser soldado na posição plana, vertical e horizontal. 4- O número “3” fornecido, indica sobre o tipo de revestimento como também a corrente usada no processo. 5- E por fim o “X” traz informações sobre especificações adicionais de um eletrodo, e é usado apenas quando há alguns recursos complementares. Ângulo incorreto do eletrodo: Este de trabalho influencia tanto em facilitar o processo de soldagem com também no resultado final, saber qual o ângulo ideal na soldagem com eletrodo revestido está diretamente ligado a posição da peça ou do soldador, continuidade e velocidade de soldagem. Por isso é necessário o conhecimento e habilidade do profissional que irá executar a solda.
Parâmetros de soldagem Para Kejelin (2006) Caso os parâmetros necessários para a soldagem forem ignorados durante o processo, perde se o controle da qualidade e do resultado do serviço executado, podendo assim gerar alguns possíveis problemas. Esses problemas nas soldas podem aparecer como descontinuidades como vazios, trincas, material incluso, etc. Três tipos de problemas inter-relacionados devem ser considerados, sendo o primeiro: problema na zona fundida ou na zona que foi termicamente afetada, que costumam ocorrer durante ou logo após o processo de soldagem, como poros, trincas de solidificação, trincas induzidas pelo hidrogênio, perda de resistência mecânica, etc. Outros problemas são os que ocorrem nas etapas de um processo de fabricação posteriores à soldagem. Esses ocorrem por exemplo, a quebra de componentes na região da solda durante processos de conformação mecânica. Já outros problemas na solda ou no material adjacente, são aqueles que ocorrem em um certo momento durante o serviço da estrutura soldada. Estes problemas podem reduzir a eficiência da junta, quando aplicado as condições de serviço e esses podem ser por exemplo, a presença e a propagação de trincas, que podem ser por diversos fatores, problemas de corrosão, fluência, etc. (MODENESI 2011). Os parâmetros da soldagem podem ser observados através da corrente de soldagem, força de eletrodo e tempo de soldagem, (MACHADO, 2020). FIG 3 Painel visual de amperagem:
3.3 inspeções de soldagem Os parâmetros irão definir o resultado da solda, qualidade e aplicação segura ao serviço esperado. Esses parâmetros iram influenciar diretamente nos resultados das inspeções feitas na solda, essas inspeções de qualidade de solda têm como objetivo identificar possíveis defeitos no material que resultará em possíveis falhas. Existem vários tipos de inspeção de soldagem e muitas características de uma solda podem ser avaliadas durante a inspeção de soldagem, algumas relacionadas ao tamanho da solda e outras relacionadas à presença de descontinuidades na solda. O tamanho de uma solda pode ser extremamente importante, pois pode muitas vezes se relacionar diretamente à força da solda e ao desempenho associado; as soldas de tamanho menor podem não suportar tensões aplicadas durante o serviço. Essas são imperfeições dentro ou adjacentes à solda, que podem ou não, dependendo de seu tamanho e / ou localização, impedir que a solda atinja o desempenho pretendido. Normalmente, essas descontinuidades, quando de tamanho ou localização inaceitáveis, são chamados defeitos de soldagem é, às vezes, podem causar falhas prematuras na solda através da redução da resistência da solda ou através da produção de concentrações de tensão no componente soldado. Quando você deve realizar uma inspeção? A inspeção de soldagem pode ser realizada por vários motivos. Talvez a razão mais fundamental seja determinar se a solda é de qualidade adequada para a aplicação pretendida. Para avaliar a qualidade de uma solda, precisamos primeiro de alguma forma de bloco de medição com o qual comparar suas características. É impraticável tentar avaliar a qualidade de uma solda sem alguma forma de critério de aceitação especificado. Os critérios de aceitação da qualidade da solda podem se originar de várias fontes. O desenho / impressão azul da fabricação da soldagem normalmente fornece tamanhos de solda e possivelmente outras informações dimensionais da soldagem, como comprimento e localização das soldas. Esses requisitos dimensionais foram geralmente estabelecidos por meio de cálculos de projeto ou retirados de projetos comprovados que atendem aos requisitos de desempenho da conexão soldada.
1.2 Segurança na soldagem: equipamento de proteção individual (EPI) Os processos de soldagem por fusão na sua maioria dos casos expõem o soldador a riscos imensos. Entre estes riscos podemos citar os seguintes: poluição por fumos de soldagem, Choques elétricos, Ruídos excessivos, Radiação visível e invisível, Incêndios e explosões. Cuidados a se tomar: Trabalhar em locais com boa ventilação sem prejudicar a soldagem, ventilar forçadamente ambientes confinados. FIG 4 FIG 5 Soldagem em área aberta: Soldagem em área fechada:
O fumo de solda é gerado a partir de diversas formas de soldagem e apresenta
inúmeros riscos à saúde do trabalhador. Quanto menor for a partícula gerada
durante essa atividade, mais perigosa ela se torna, porque passa pelo sistema
cardiorrespiratório mais facilmente, chegando aos pulmões e prejudicando todo
o organismo. Usar máscaras de proteção para fumos também é uma medida
importante. FIG 6 Máscara de proteção (respirador PFF2)
Os filtros são utilizados com a função de reter materiais que se apresentam em partículas presentes no ambiente. Sendo assim é necessário que o profissional que exerce a função de soldador esteja atento a esses riscos, faz se necessário também a observação de normas técnicas, manuais de operação e indicações dos fabricantes dos materiais e equipamento utilizados no processo de soldagem. Todo profissional envolvido nos trabalhos de soldagem deve estar consciente das atividades que precisa desempenhar como um todo e, também, conhecer os riscos decorrentes da utilização dos equipamentos e manuseados para a execução dessas atividades. O profissional que atua como soldador se expõe durante o processo de soldagem a muitos outros riscos, e um dos mais perigosos é a radiação, logo se faz necessário a utilização de óculos com proteção UV e juntamente com a mascar de solda, pode se considerar ambos como um dos principais EPI’s para o soldador já que o risco aos olhos é eminente, tanto pela exposição a radiação e luminosidade como por conta de partículas volantes que possam entrar em contato com os olhos, causando danos muitas vezes irreversíveis a visão do profissional. Outro equipamento muito importante na execução de soldagem é a luva de segurança, pois ele pode evitar ou diminuir danos as mãos do profissional evitando pensamento de dedos. O soldador também está durante o processo continuamente próximo a regiões com elevada temperaturas que em contato com a pele ou membros do indivíduo pode gerar graves queimaduras. Sendo assim a luva oferece proteção térmica e mecânica, lembrando que essas luvas devem ser específicas pra o processo de soldagem. O avental de raspa é outro equipamento necessário para execução de soldas, podendo ser de couro, fibras inerentes como outros materiais, importa-se que este equipamento seja resistente ao calor protegendo contra partículas de metal fundido que pode ser projetada contra o soldador, protegendo também contra a radiação. Já para os pés o soldador precisa ter um calçado que ofereça o mínimo de proteção contra queda de objetos como também esse equipamento pode oferecer proteção contra outros perigos, como pensamento entre outros. Podemos citar também o protetor auditivo que pode ser implementado conforme avaliação de ruído presente no ambiente de trabalho, que caso o ruído seja maior que 85 dB, o uso do protetor auditivo é obrigatório.
5 ANÁLISE DOS RESULTADOS
Este trabalho foi realizado através da pesquisa bibliográfica, com a reunião de dados e informações colhidas de artigos científicos, monografias, sites e livros, que através destas pesquisas, fica claro que o assunto em discursão dispõe de número significativo de estudos disponíveis, para possíveis investigações e analises de dados expondo assim seus supostos benefícios e limitações do tema discorrido. Podemos através da análise de dados observar que o processo de soldagem a eletrodo revestido continua sendo o mais utilizado, e que o mesmo teve grandes avanços tecnológicos, tanto no processo de execução da solda como nos processos de controle e qualidade dos processos, como também na proteção e segurança do profissional envolvido. Foi observado que através da evolução do processo de soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido, foi se expandido a utilização em vários ramos, não se restringindo apenas nas atividades industriais, sendo muito utilizados desde uma pequena oficina de reparos e oficinas domesticas, como nas grandes e mais diversas fabricas em todo mundo. Ficando claro a importância da solda a arco elétrico com eletrodo revestido como os demais processos de soldagens existente, mostrando sua participação importante na evolução durante toda história tornando assim indispensável para o bem-estar e segurando das pessoas.
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Através deste trabalho podemos concluir que os processos de soldagens apesar de ter se tornado comuns nos mais diversos ramos, e até mesmo o processo em questão, “a arco elétrico com eletrodo revestido”, sendo o mais utilizado e que apresenta dentro dos parâmetros corretos de execução, uma melhor qualidade, comparado aos outros mais comuns, este apresenta condições quando não utilizados respeitando regras, códigos e normas, dificilmente oferecerá a segurança e qualidade esperada na sua aplicação. Por isso a importância de não só respeitar as indicações dos fabricantes, se atentar a observação das normas correspondentes, e regras gerais de segurança, mais também buscar o aperfeiçoamento dos processos. Foram observadas possíveis influências nos processos e resultados finais da soldagem, como também cuidados necessários. Isso tudo com o entrelaçamento de equipamentos corretos, ferramentas adequadas, e profissional adequadamente treinado e habilitado para uma execução correta respeitando parâmetros, processos e projetos de soldagem, evitando possíveis defeitos na solda, prejuízos em materiais e danos em pessoas.
