Pontifícia Universidade Católica de Goiás Departamento de Engenharia Curso: Engenharia de Produção

1. Pontifícia Universidade Católica de Goiás Departamento de Engenharia Curso: Engenharia de Produção Disciplina: Processos de Fabricação I Prof. Jorge Marques dos Anjos Aula 31 Introdução à soldagem por Arco Elétrico Soldagem por Eletrodo Revestido Fonte: Marques, Paulo Villani. Soldagem: Fundamentos e Tecnologia. Belo Horizonte: UFMG, 2005

2. Arco Elétrico • Definição : descarga elétrica mantida através de um gás ionizado, iniciada por uma quantidade de elétrons emitidos do eletrodo negativo (catodo) aquecido e mantido pela ionização térmica do gás aquecido.

3. Fontes de soldagem (máquinas de solda) • São máquinas que permitem a obtenção do arco elétrico em baixas tensões (10 a 50 V) e altas correntes (40 a 500 A), sendo utilizada em soldagem nos processos Eletrodo Revestido, MIG/MAG, TIG, Arco Submerso, Plasma e Eletroescória.

4. Tipos de máquinas • Transformador: máquina simples que reduz a tensão de entrada para a tensão de trabalho. Utilizada em processos em que se pode utilizar a corrente alternada. Aplicações de pequeno porte e pequena responsabilidade, com eletrodo revestido.

5. Tipos de máquinas • Retificador: Converte a corrente alternada em corrente contínua. A corrente contínua é mais adequada á grande maioria dos processos. • Multiprocessos: Trabalham tanto com CC, como CA e são aplicadas a diferentes processos de soldagem, como MIG/MAG, TIG, ER.

6. Fator de Trabalho - FT Indica o percentual de tempo de arco aberto num ciclo de soldagem. O tempo máximo de ciclo é determinado pelo fabricante, geralmente estabelecido em 5 ou 10 minutos. FT é tabelado em função da corrente. Valores fora da tabela podem ser obtidos por interpolação linear. Exemplo de especificação de FT

7. Arco elétrico com Eletrodo Revestido • Processo desenvolvido no início do século XX por Oscar Kelljberg, consiste da condução elétrica por um eletrodo metálico até a formação do arco com a peça (metal base). • O FLUXO é obtido por material que reveste o eletrodo. • O eletrodo é consumido na forma de metal de adição.

8. Representação esquemática da soldagem ER

9. Eletrodo Revestido • O eletrodo é formado por uma “alma” de 250 a 500 mm de comprimento (o mais usual é 350 mm), com diâmetro de 2 a 8mm • O revestimento é formado por minerais (argila, fluorestos, carbonatos) ou outros materiais (celulose e ligas metálicas) capazes de melhorar as condições de soldagem

10. Funções do Revestimento • Função elétrica: Tornar o ar entre o eletrodo e a peça melhor condutor, o que permite estabelecer e manter o arco estável. • Função metalúrgica : Formar uma cortina gasosa que envolve o arco e o metal em fusão, impedindo a ação prejudicial do ar (oxigênio e nitrogênio) e também adicionar elementos de liga e desoxidantes, para diminuir as impurezas. • Função física: Guiar as gotas de metal em direção à poça de fusão, facilitando a soldagem nas diversas posições. Atrasar o resfriamento do cordão através da formação da escória, proporcionando melhores propriedades mecânicas à solda.

11. Os Eletrodos Revestidos (ER)

12. Classificação AWS de ER E-XX(X)YZ EEletrodo XX(X) Resistência mínima à Ruptura por Tração, em 1000 psi. Y As posições que o eletrodo pode ser empregado 1 -> Todas as posições 2 -> Horizontal e Plana 3 -> Plana 4 -> Vertical descendente, Plana, Horiz. e Sobrecabeça Z Tipo de corrente empregada, penetração do arco, natureza do revestimento, etc.

13. Tipos de Revestimentos Os tipos mais comumente empregados são: • Rutílico, • Básico e • Celulósico. Ácido e Oxidante são outros tipos menos empregados devido à sua baixa penetração e, consequentemente menor resistência mecânica. Os oxidantes são utilizados quando o principal objetivo é o estético.

14. Tipos de Revestimentos Rutílico • Contém cerca de 50% rutilo (óxido de titânio) com pequenas porcentagens de celulose e ferro ligas. • É usado em fina e média espessura, onde se requer bom acabamento. • Sua escória é de fácil remoção.

15. Tipos de Revestimentos Básico • É constituído de 70 % de sais de cálcio, sob a forma de carbonatos e fluoretos; 20 % de ferro-ligas (FeTi, FeMn e FeSi), podendo ter até 10 % de pó de ferro, • Tem boas propriedades mecânicas, • Dificilmente apresenta trincas, • Exige mais habilidade do operador em relação ao rutílico, • Solda em qualquer posição, principalmente em CCPI,

16. Tipos de Revestimentos Básico • É o eletrodo mais indicado para a soldagem de peças de grande espessura, de aços muito impuros, de alto teor de carbono ou baixa ligas, aços de alta resistência, com alto enxofre; • Pode ainda ser aplicados na soldagem de ferro fundido maleável e aços para molas, • Proporciona junta de grande resistência.

17. Tipos de Revestimentos Básico • Absorve facilmente a umidade do ar. Por isso, é importante guardá-lo em estufa apropriada, após abrir a lata.

18. Tipos de Revestimentos Celulósico • São constituídos de 30 % de celulose 30 % de óxido de titânio, 30 % de escorificantes à base de sílica e 10 % de ferro-ligas desoxidantes; • É muito usado para soldagem onde: • A penetração é muito importante; • As inclusões de escória são indesejáveis. • Solda de tubulação e estruturas de aço doce são suas principais aplicações.

19. Características dos Revestimentos

20. Operação de Soldagem com Eletrodo Revestido

21. Operação ER • Equipamento • Fonte de energia – Máquinas de Soldagem • Porta-eletrodo • Cabos • Equipamento de segurança • Luvas de raspa • Máscara com filtragem da radiação UV • Mangote de raspa • Perneira de raspa • Avental de raspa • Butina de couro

22. Operação ER • Parte não revestida do eletrodo é fixada no porta eletrodo • Regula-se a corrente de trabalho • Liga-se a máquina com o eletrodo afastado de qualquer objeto condutor de eletricidade • O arco é iniciado com um leve e rápido toque do eletrodo sobre o metal de base.

23. Operação ER • O arco é mantido com afastamento controlado do eletrodo. A distância da ponta do eletrodo ao metal de base é de aproximadamente 1 a 1,5 vezes o diâmetro do eletrodo. • Distâncias curtas provocam maior deposição e maiores respingos. • Distâncias longas tem mais respingos. • Respingos são função também da umidade do eletrodo e do tipo de revestimento

24. Operação ER • O calor do arco funde a ponta do eletrodo e pequena parte da superfície do metal de base. • Gotas do eletrodo fundido é depositado na poça de fusão Exercício: Identifique os itens representados pelos códigos de 1 a 7

25. Operação ER • O operador necessita executar três movimentos simultaneamente durante a deposição (soldagem): • Mergulho: compensação do consumo do eletrodo. • Translação: formação do cordão de solda • Tecimento: movimento transversal para aumentar a largura do cordão, quando necessário.

26. Operação ER • Grande parte do resultado da solda ER é função da habilidade e experiência do operador. • Posicionamento do eletrodo em relação à peça • Evitar o aprisionamento da escória na poça de fusão • Controle da distribuição de temperaturas na união de peças de diferentes espessuras • Deposição uniforme • Minimização do sopro magnético

27. Escolha do diâmetro do eletrodo Relação aproximada entre a espessura da peça (e) e o diâmetro (d) recomendado do eletrodo para a deposição de cordões na posição plana sem chanfro A soldagem fora da posição plana exige, em geral, eletrodos de diâmetro menor do que os usados na posição plana.

28. De novo os últimos dígitos...

29. Especificação de eletrodos Exercícios: Identifique as características dos eletrodos E-6013 E-12023 E-7018 E-6010

30. Seleção da faixa de correntes Fórmulas práticas: I = 30 a 40 . d ou I = 50 . ( d – 1 ) (quando se desconhece a especificação do fabricante)

31. Tipos de eletrodos • Eletrodos celulósicos (AWS EXX10) • Elevada camada de material orgânico (celulose) • Quantidade de escória pequena • Arco violento com muitos respingos • Alta penetração • Cordão de solda com tendência de irregularidade • Não deve ser empregado em soldagem de aços de teor elevado de carbono • Ideais para soldagem fora da posição plana (tubulações)

32. Tipos de eletrodos • Eletrodos rutículos (AWS EXXX3 e EXXX4) • Quantidades significativas de rutilo (TiO2) • Produz escória abundante, densa e fácil descatabilidade • Pode ser usado em qualquer posição • Podem operar em CA e CC • Cordão com bom aspécto visual • Penetração baixa ou média • Grande versatilidade e de uso geral

33. Tipos de eletrodos • Eletrodos Básicos (AWS EXXX6 e EXXX8) • Carbonatos (de cálcio e fluorita) • Escória básica juntamente com CO2 protege ao material líquido • Redução do risco de formação de trincas de solidificação • Baixo teor de hidrogênio, minimizando os riscos de fragilação e fissuração • Média penetração e boa propriedades mecânicas • Indicado para soldas de grande espessura • Altamente hidroscópico requerendo cuidados especiais na armazenagem

34. Tipos de eletrodos • Eletrodos oxidantes (EXX20, EXX27) • Óxidos de ferro e manganês • Frágil destacamento • Basicamente utilizado em soldagem subaquática ou de fino acabamento

35. Seleção do porta eletrodo Compatível com o eletrodo O menor possível, para cansar menos o operador

36. Polaridade x penetração

37. Limpeza Da superfície a soldar Da escória

38. Limpeza • Operador deve usar óculos de segurança e, por vezes máscara de respiro, quando executar operação de limpeza. • Isto é necessário para se proteger de pequenas sólidos que se movem em velocidades reativamente rápidas quando se desprendem do metal de base por operação de limpeza, seja por picaretas e escovas de aço.

39. Soldagem elétrico c/ Eletrodo Revestido