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Processos de Soldagem - Coggle Diagram

- - - - O que é coalescência
        
        ação pela qual partículas líquidas em suspensão unem-se para formar partículas maiores
        
        Segundo a norma ISO-8573
        
        ela é induzida pela combinação de temperatura, pressão e condições metalúrgicas
  - - - utilizam a fusão parcial dos
        materiais das peças envolvidas na união
    - - não ocorrem a fusão dos
        materiais envolvidos
    - - ocorre somente a fusão dos materiais de
        adição e não das peças a serem unidas
        
        temperatura de fusão dos materiais de adição acima dos 450°C
    - - mesmo princípio da brasagem, mas a temperatura de fusão dos materiais de adição está abaixo de 450 °C
  - - - junção permanente não é desejada
- - - - elas podem ser do tipo
        
        Elétricas
        
        visão geral
        
        Resultado da descarga elétrica entre eletrodo e a peça a ser soldada – um sendo o ánodo (terminal positivo do arco) e outro o cátodo (terminal negativo do arco)
        
        A região central entre estes eletrodos é o plasma (região
        de gases ionizados)
        
        Voltagem típica é em torno de 25 V e corrente de 300 A
        
        Ao alcançarem o ánodo, os elétrons emitidos transferem sua energia cinética em forma de calor
        
        Colisões mútuas de íons e elétrons livres: interior do arco pode atingir entre 6.000 °C a 30.000 °C
        
        o que é tensão
        
        é "a diferença de potencial elétrico entre dois pontos", medido em volts
        
        Quanto mais volts, mais energia pode fluir, mesmo que a intensidade da corrente (medida em amperes) seja a mesma
        
        o que é corrente
        
        É o movimento de elétrons (existentes na matéria) que se movimentam sob a ação da tensão, media em amperes
        
        A corrente, tensão, eletrodo e o tipo de gás de proteção determinam o modo de transferência e taxa com que o metal fundido se projeta para a peça
        
        exemplos de modos de transferência
        
        Tipo globular
        
        Corrente baixa em relação ao diâmetro do eletrodo, transfere o metal como glóbulos com diâmetro maior do que do eletrodo
        
        Tipo Spray
        
        Correntes muito altas, transfere o metal como gotículas finas
        
        Curto-circuito
        
        transfere o metal com a fusão globular do eletrodo cuja a gota vai aumentado de tamanho até tocar a poça de fusão glóbulos com diâmetro maior do que do eletrodo
        
        Arco pulsante
        
        Se mantém a correntes baixa, porém com pulsos regulares de alta corrente são injetadas sobre ele: transferência por jatos de gotículas durante os pulsos
        
        Químicas
        
        exemplos
        
        chama direta
        
        Calor gerado pela queima de um gás combustível
        
        Gases: acetileno, propileno, hidrogênio, propano, gás natural combinados com oxigênio
        
        Aluminotermia
        
        Calor gerado pela reação altamente exotérmica da oxidação do alumínio
        
        Óticas
        
        exemplos
        
        Laser
        
        é resultado da conversão de um feixe de luz
        intenso, concentrado e colimado, em calor utilizando CO2
        
        Feixe de elétrons
        
        calor gerado pela colisão de um feixe de elétrons sobre a peça. Intensidade nesses casos é muito alta, podendo ultrapassar 1010 W/m2
        
        Mecânicas
        
        Três tipos, são eles:
        
        Soldagem por fricção
        
        Calor é gerado pelo atrito mecânico entre as superfícies a serem unidas
        
        Ocorre uma difusão e deformação plástica entre as mesmas, soldando-as
        
        Soldagem por ultrassom
        
        Energia vibratória de alta frequência (15 a 75 kHz) é induzida na zona de soldagem por ultrassom
        
        Essa tensão de cisalhamento oscilatório resulta em histerese estática, escorregamento localizado nas superfícies de contato: difusão atômica entre as superfícies, soldando-as
        
        Soldagem por explosão
        
        Detonação do explosivo é utilizada para acelerar o componente à alta velocidade contra um componente estacionário
        
        Ocorre uma colisão progressiva e controlada entre as superfícies dos dois componentes, soldando-as
  - - - São gases utilizados para proteger de forma eficiente a região do arco elétrico e do metal fundido (poça de fusão) contra contaminação do ar atmosférico
    - - reagem com elementos da poça de fusão formando óxidos
      - exemplo
        
        Dióxido de carbono (CO2)
        
        Oxigênio (O2)
    - - reagem com os óxidos, reduzindo-os
      - exemplo
        
        Hidrogênio
    - - é qualquer um dos gases que não é reativo
        em circunstância normais
      - exemplo
        
        Argônio
        
        Hélio
    - - Material a ser soldado
      - Tipo de transferência metálica
      - Tipo e diâmetro do eletrodo
      - Posição de soldagem
  - - - Alguns processos utilizam revestimento no eletrodo metálico ou ainda fluxo, que é colocado no local a ser soldado
      - Ambos entram em combustão com o calor gerado no arco elétrico
    - - misturas complexas à base de rutilo,
        carbonato de cálcio, celulose, fluoretos, etc., além de produtos ativos do tipo pó de ferro, elementos de liga e
        ligantes, etc
    - - é utilizada para aglomerar e fixar o revestimento em torno do arame metálico
    - - Função ionizante
        
        ionização de seus componentes de silicatos de Na e K facilitam a passagem de corrente (arco estável)
      - Função protetora
        
        através da combustão fornece gases
        protetores às gotas do metal fundido contra a ação do hidrogênio e oxigênio da atmosfera
      - Função térmica
        
        através da formação de uma camada de
        escória sobre o metal da solda reduz a taxa de resfriamento
      - Função ligante
        
        introduz elementos de liga na parte
        fundida, melhorando as propriedades mecânicas na junta soldada
    - - necessidade da retirada da camada de
        escória formada sobre o metal de solda após a soldagem
  - - - A maioria dos processos de soldagem envolve a fusão parcial das partes a serem soldadas. A solidificação dessas partes (denominada metal de solda) mais a zona termicamente afetada pelo calor (ZAC) induzem na região de solda transformações metalúrgicas complexas. Podem gerar tensões residuais, descontinuidades, etc
        
        Zona termicamente afetada pelo calor (ZAC)
        
        Corresponde a área vizinha ao metal de solda que sofre aquecimento e resfriamento (ciclo térmico) durante o processo de solgadem
    - - Solidificação
        
        determina o tamanho e orientação dos
        grãos formados – influencia as propriedades mecânicas e a qualidade da solda
        
        Processo de solidificação é determinado pela
        
        composição química do metal
        
        Quantidade de calor imposta à região da solda
        
        Capacidade de extração de calor pela peça que está sendo soldada
      - Reação metal-gás
        
        é a reação do metal fundido com os
        gases presentes
        
        Podem ocorrer
        
        Oxidação de certos elementos – formação de
        inclusões metálicas
        
        Formação de porosidade
        
        Formação de trincas
      - Reação metal-escória
        
        ocorre entre o metal líquido e a escória formada pela fusão do revestimento do eletrodo ou do fluxo
        
        Funções importantes da escória
        
        reter os produtos da desoxidação
        
        no caso de aços remover enxofre e fósforo que formam constituintes eutéticos de baixa temperatura de fusão
      - Transformações no estado sólido
        
        visão geral
        
        Ocorrem tanto no metal de solda após a solidificação quanto na zona afetada pelo calor
        
        Dependem da temperatura máxima que atinge o local e
        da taxa de resfriamento
        
        Devido a diferença de temperaturas na junta soldada e nas demais partes da peça: tendência de microconstituintes frágeis (ex. martensita)
        
        O que é junta soldada
        
        A soldagem produz uma conexão sólida entre duas partes chamada junta soldada
        
        Uma junta soldada é a junção de arestas ou superfícies
        que são unidas pela soldagem
        
        Classificação
        
        tipos de juntas
        
        5 more items...
        
        tipos de soldas para formar as juntas
        
        1 more item...
- - - - É um processo manual realizado com o calor de um arco elétrico mantido entre a extremidade de um eletrodo metálico revestido e a peça de trabalho
      - Eletrodo é consumível
      - O calor produzido pelo arco elétrico funde o metal, a alma do eletrodo e seu revestimento de fluxo
      - Os gases produzidos pela decomposição do
        revestimento e a escória líquida protegem o metal de solda da contaminação atmosférica durante a solidificação
      - O arco elétrico é formado pela ionização dos gases entre o eletrodo e a peça, e o bombardeio de elétrons no anodo e dos íons positivos no cátodo desenvolvem
        temperaturas de até 3500 °C
    - - Arco e o metal fundido estão submersos em um fluxo granular (camada de um material mineral granulado) que é fusível
      - O eletrodo consumível é contínuo e não revestido, sendo responsável pelo metal de enchimento
      - Em determinados casos é usada uma fonte suplementar de metal granulado ou vareta metálica
      - O fluxo granulado funde‐se parcialmente, formando uma camada de escória líquida, que depois é solidificada
      - Modo de operação do arco submerso pode ser automático ou semiautomático
    - - Utiliza um arco entre um eletrodo contínuo consumível e a poça de fusão
      - A proteção da poça de fusão e do arco elétrico pode ser feita por
        
        fluxo contido no interior do arame (no caso de arames tubulares autoprotegidos)
        
        por uma fonte gasosa externa
      - A combinação do fluxo contido no interior do arame + proteção gasosa externa = soldas de alta qualidade, arco estável e baixo nível de respingos
      - A composição química do fluxo também influencia nas
        propriedades mecânicas do metal depositado
    - - Utiliza um arco entre um eletrodo de tungstênio (não consumível) e a poça de fusão
      - Processo usado com proteção gasosa, podendo ser usado ou não com metal de adição
      - Arco bastante estável e preciso: favorece a solda de chapas finas e em pequenas regiões de forma precisa
      - Modo de operação: manual, semiautomático, e automático
    - - Utiliza um arco entre um eletrodo metálico consumível e contínuo e a poça de fusão
      - Utiliza uma atmosfera gasosa controlada
      - Finalidade do gás: proteger a solda da contaminação atmosférica, que é o caso do uso de gases inertes
    - - Processo a arco elétrico que produz a fusão e união de metais pelo aquecimento gerado pelo plasma constrito de um arco entre um eletrodo de tungstênio não consumível
        e o metal (arco transferido) ou entre o eletrodo e o bocal de constrição (arco não transferido)
      - Atinge temperaturas de até 33.000 °C, boa estabilidade de arco, menor distorção térmica, alta velocidade de soldagem
    - - Calor é gerado pela resistência que um fluxo fundido (escória) oferece à passagem de corrente elétrica entre o eletrodo consumível e a peça
      - Soldagem é realizada na posição vertical com sapatas de retenção para confinar a poça de fusão
      - Presta-se somente para a soldagem vertical ascendente
    - - Solda produzida em superfícies sobrepostas onde o calor é gerado pela resistência da peça à passagem de corrente elétrica
      - Aplicam-se forças antes, durante e depois da aplicação da corrente (provocando uma espécie de “forjamento”)
      - Ponta de dois eletrodos são colocados nas superfícies externas de duas chapas sobrepostas
    - - Diferencia-se do processo por resistência por ponto pelo fato de os eletrodos serem na forma de rodas ou rolos
      - Resultado: solda contínua
      - Processo tipicamente automatizado, controlado pelo fluxo de corrente, a corrente de soldagem e a pressão dos eletrodos
    - - Calor é gerado por um curto circuito, rápido e intermitente de alta intensidade de corrente elétrica entre as extremidades a serem unidas
      - Aplica-se pressão assim que as partes atingem a temperatura de fusão
    - - Calor é gerado por um feixe de elétrons em alta velocidade que colide com a junta dos metais de base a serem unidos
      - Aplicado a peças de pequena espessura, como fitas com algumas centenas de microns, assim como placas comespessuras de até 150 mm
      - Velocidade bastante alta
    - - Calor é gerado por um feixe de luz potente que incide sobre a junta dos metais de base a serem unidos
      - O feixe de laser pode ser precisamente focado em regiões com diâmetros de 40 µm, é possível realizar soldas profundas e estreitas
      - Velocidade de soldagem é alta
    - - Calor gerado por uma corrente induzida por uma bobina indutiva de alta frequência (200 a 500 KHz)
    - - Calor é gerado através da aplicação de uma ou mais chamas, resultado da combustão de um gás, com ou sem auxílio de pressão, podendo ou não haver metal de adição
      - Balanço entre o combustível e oxigênio determinará se a
        chama será neutra, oxidante ou redutora
  - - - Calor é gerado pelo atrito causado pelo movimento rotativo dos metais de base (até 900 m/min) e da pressão aplicada, provocando deformação plástica)
      - Aplicável a praticamente todos os metais
      - Aplicável para união de barras sólidas com diâmetros de até 100 mm e tubos de até 250 mm de diâmetro
    - - Soldagem é resultado da aplicação de uma altíssima pressão de contato entre as partes a serem unidas, obtida através da detonação de uma camada de explosivo
      - Um impacto de alta velocidade entre as partes (2.400 a 3.600 m/s) produz a união (em fração de segundo) sem metal de adição
    - - Uma ferramenta não consumível é empurrada com alta pressão entre os materiais a serem soldados
      - O pino central da ferramenta é introduzido na região de interface das duas partes a serem unidas e é rotacionado
      - O atrito eleva a temperatura dos materiais possibilitando a “mistura” dos materiais ao longo da linha de junta
- - - - Processo de soldagem em que a união ocorre pela adição de um metal fundido na região interfacial dentre as partes a serem unidas
      - Metal fundido: temperatura de fusão acima de 450 °C
      - O metal fundido flui por capilaridade à medida que a distância entre as superfícies a serem unidas é menor do que 0,5 mm
      - Aplicações: áreas de manufatura tanto de brinquedos quanto de veículos espaciais e motores de aviões
      - São usados fluxos
    - - Processo de soldagem em que a união ocorre pela adição de um metal fundido na região interfacial dentre as partes a serem unidas
      - Metal fundido: temperatura de fusão abaixo de 450 °C
      - São empregados fluxos (mesmas funções do processo de brasagem)
  - - - Antecede a soldagem na preparação de materiais (formação de chanfros)
      - Após a soldagem na remoção de excessos metálicos indesejáveis
    - - Oxi-Corte
        
        Utiliza um maçarico onde a separação ou remoção de metal é acompanhada pela reação química de oxigênio com o metal a uma temperatura elevada
        
        Óxidos resultantes da reação (tendo ponto de fusão menor que o do metal) fundem-se e escoam
        
        Com o escoamento dos óxidos: nova quantidade do metal é oxidada e o processo continua
      - Corte com eletrodo de Carvão
        
        Os metais a serem cortados são fundidos pelo calor de um arco estabelecido entre um eletrodo de carvão e a peça
        
        Simultaneamente um jato de ar comprimido remove o metal fundido
        
        Pode ser utilizado para corte de aços e em alguns metais não ferrosos
      - Corte a plasma
        
        Separa os metais pela fusão de uma área localizada com um arco constrito (arco de plasma – cerca de 15.000 °C) e a remoção do material fundido com um jato de alta velocidade de gás ionizado quente saindo de um orifício da tocha