apostila sobre eletrodo revestido

apostila sobre eletrodo revestido

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7. Eletrodo Revestido

Arco Elétrico - Eletrodo Revestido (SMAW) é um dos mais versáteis processos de união da indústria e é extensivamente usado no mundo inteiro. Na Índia aproximadamente 10% da soldagem fabricada é feita por este processo e mesmo nos países mais avançados como Rússia, Estados Unidos, Japão e Europa Ocidental conta com aproximadamente 60% do metal depositado por este processo. Seu uso está decrescendo vagarosamente mas é esperado permanecer indispensável para reparos e pequenos trabalhos . Uma de suas características atrativas é seu baixo custo inicial para uma instalação na indústria. Máquinas de solda para SMAW estão disponíveis e podem ser ligadas imediatamente se necessário em cabeamento doméstica monofásica, daí sua popularidade mesmo para pequenos fabricantes.

7.1. Equipamento

O maior equipamento para SMAW é a máquina de solda que pode ser um transformador de tensão, um retificador de Corrente Contínua, ou um grupo motor gerador. A seleção do equipamento depende da provisão para investimento inicial e da faixa de materiais a serem manipulados. O tamanho e tipos de eletrodos que são usados e a penetração e a velocidade de soldagem utilizadas determinam o suprimento necessário para o fornecimento de corrente. As máquinas de soldagem empregadas para SMAW são quase invariavelmente do tipo C.C. já que elas servem ao melhor propósito em manter o arco elétrico não perturbado mesmo quando a mão do soldador é inadvertidamente perturbada temporariamente.

Dos três tipos básicos de máquinas de soldagem cada uma tem suas vantagens. A máquina de solda de C.C., é muito versátil na soldagem de uma variedade de metais em qualquer espessura desejada. Ela permite uma operação portátil e usa de maneira eficiente uma grande variedade de eletrodos revestidos. O transformador de soldagem tem o custo inicial mais baixo bem como o mais baixo custo de operação e manutenção. Ela não tem partes móveis portanto sua operação é silenciosa. A máquina de solda retificadora C.C. tem um projeto simples e combina as vantagens de um transformador de soldagem e de um conjunto de soldagem C.C.

7.1.1. Acessórios dos Equipamentos

Os acessórios para os equipamentos para máquinas de solda incluem cabos, conectores, alicates, cabos terra.

Os cabos que transportam a corrente no circuito de soldagem são bastante flexíveis e são feitos geralmente de cobre e alumínio. Esses fios são muito finos (0,2 m de diâmetro) e para constituir os cabo estes fios enrolados entre 800 e 2500 fios dependendo da capacidade de transporte de corrente do cabo. Cabos de alumínio são mais leves e pesam somente um terço dos cabos de cobre, mas sua capacidade de transporte de corrente é menor sendo cerca de 60% em relação aos cabos de cobre.

Os conectores de cabos são usados para aumentar o comprimento dos terminais de soldagem devem ter o tamanho adequado para transportar a corrente desejada e devem se ajustar perfeitamente para evitar queda de tensão. Algumas vezes a solda fraca (Soldering) ou a soldagem forte (Brazing), ou mesmo soldagem comum são usadas para conectar os cabos, mas os conectores mecânicos são os mais populares pois eles podem ser montados ou desmontados.

eletrodo em diferentes ângulos para uma fácil manipulação

O alicate é geralmente encaixado no cabo de solda e o tamanho do cabo depende da corrente necessária a ser transportada no circuito de soldagem. Usualmente alicates são especificados dependendo da corrente que eles devem transportar; tendo um intervalo de 150 a 500 A. Os alicates populares têm ranhuras nas garras que facilitam a fixação do

Figura 7.1: Acessórios para SMAW, a) Conectores para cabo, b) Alça para cabo, c) Alicate, d) Grampo de fixação.

O grampo fio terra é usado para conectar o outro terminal do circuito de soldagem, as vezes parece com um alicate, mas geralmente é como um grampo C, mas com seção espessa para evitar superaquecimento. Ocasionalmente o grampo terra é ajustado à mesa de trabalho para evitar centelhamento. Entretanto ele é geralmente preso de uma forma que você possa afrouxá-lo para facilitar o seu desmonte. A figura 7.1 mostra os diferentes acessórios descritos acima.

7.1.2. Acessórios para Operação de soldagem

Os acessórios essenciais do operador incluem martelo de picar, escova de aço e máscara de soldagem para proteger o rosto. O martelo de picar tem de um lado a forma de uma talhadeira e de outro lado pontiagudo para facilitar a remoção da escória. A escova de aço é usada para remover a escória presa firmemente dos lados dos cordões de solda. Ela é geralmente feita de peças de arame de aço duro embutidas num bloco de madeira.

A máscara de soldagem é um acessório indispensável para a soldagem continua e bem sucedida. Ela não só protege os olhos do operador da alta intensidade luminosa do arco elétrico, mas também protege a face dos efeitos danosos dos raios infravermelhos e ultravioleta que são emitidos pelo arco de soldagem. A máscara de soldagem pode ser segura pela mão ou presa à cabeça e pode ser ajustada para cima da cabeça quando for necessário. A cobertura é projetada para cobrir a face inteira e a garganta. A mascara tem uma janela de tamanho 12 x 5 cm que fica diretamente em frente aos olhos durante a operação de soldagem. Na janela é montado um vidro escuro de proteção capaz de filtrar 9,5% da radiação danosa do arco elétrico. A seleção apropriada do vidro de proteção é essencial e está baseada no processo e no material a ser soldado. Para a SMAW os números dos vidros de proteção mais populares são de 9 a 1 embora vidros de até 14 podem ser usados com freqüência.

Figura 7.2: Acessórios do operador para SMAW.

Mesmo com o uso da máscara de solda um soldador pode ficar com dor na vista se ele soldar continuamente por longos período, digamos de 6 a 10 horas. A figura 7.2 mostra os diferentes acessórios necessários para o soldador no SMAW.

Figura 7.3: Projeto de juntas para SMAW

7.2. Projeto de Juntas para SMAW

Quase todos os tipos de juntas são soldados por SMAW. Isso inclui as juntas de topo, sobrepostas, ângulo ou "T", canto, borda e solda de bujão. Todos esses tipos de juntas estão mostradas na figura 7.3 . Entretanto os tipos de juntas mais comuns para SMAW são as de topo, a sobreposta e a de ângulo.

Figura 7.4: Nomenclatura para preparação de borda V

7.2.1. Juntas de Topo

Quando a espessura do material não excede 5 m geralmente elas são soldadas simplesmente colocando as bordas retificadas juntas uma da outra com espaçamento de 1 a 2 m. Mesmo as chapas com espessura de 5 a 8 m podem ser soldadas sem qualquer preparação especial, mas porém aumentando-se o espaçamento de 2 a 4 m. Este tipo de juntas é referido como junta de topo reto.

Figura 7.5: Preparação de borda duplo V para chapa grossa.

Entretanto quando a espessura do material exceder 8 m é geralmente difícil conseguir penetração na borda reta. As bordas são preparadas por usinagem na configuração "V" conforme mostrado na figura 7.4. Quando a espessura da chapa é muito grande, usualmente acima de 20 m, é melhor ter uma preparação de borda tipo duplo V conforme mostra a figura 7.5 . Isto ajuda a obter boa qualidade de solda sem distorção.

Figura 7.6: Preparação de junta para solda topo.

O espaçamento de raiz é feito de forma que permita penetração total enquanto que a face da raiz evita vazamento de solda devido à excessiva concentração de calor nas bordas afiadas. O ângulo do chanfro depende da fusão apropriada dos lados com metal de solda do eletrodo. É selecionado para permitir a completa limpeza da escória da raiz e dos cordões afetados. A figura 7.6 mostra variações de espessura de chapas usadas para junta de topo reta, simples V e juntas duplo V.

7.2.2. Juntas Sobrepostas

Uma junta sobreposta é aquela em que as chapas se sobrepõem umas ás outras.

Este tipo de junta não é muito recomendada e não deve ser usada a menos que seja necessário. Quando for adotada este tipo de junta a sobre posição deve ter entre de 3 a 5 vezes a espessura da chapa, t. As soldas são feitas em ambos os lados como mostrado na figura 7.7.

É necessário que seja feita uma limpeza nas juntas, e as chapas são facilmente alinhada e montada. Comparando com a junta de topo, a junta sobreposta tem as seguintes desvantagens: (i) Perde-se metal ao fazer-se a sobreposição; (i) Juntas sobrepostas em tubulações exigem que os tubos tenham diâmetros diferentes de forma que você possa encaixar um no outro para se conseguir a superposição. Isto não só acarreta obstruções ao fluido na tubulação, mas também permite uma solda ao invés de duas a menos que tenha um grande diâmetro a permitir a entrada do soldador dentro dela.

Juntas sobrepostas não são recomendadas para chapas com espessura acima dos 10 m

Figura 7.7 - Solda em junta sobreposta.

Figura 7.8: Preparação de juntas de ângulo. 7.2.3. Soldas de Ângulo

Soldas de ângulo são extensivamente utilizadas pelo processo SMAW.

Dependendo da espessura das chapas o membro vertical pode ter preparação quadrada, chanfrada ou junta "J" conforme mostra a figura 7.8 . O objetivo da preparação de junta é permitir a necessária penetração e resistência. Essas juntas podem ser obtidas num passe simples ou múltiplos passes dependendo da espessura da chapa e da preparação da junta.

A seleção da junta dos três tipos e suas variantes discutidas acima, serão governadas pela espessura e pelo alinhamento das partes envolvidas bem como do propósito e das condições de serviço da junta resultante. Para qualquer situação dada o projetista deve encontrar a melhor junta do ponto de vista da facilidade da soldagem e performance satisfatória em serviço.

Um circuito elétrico genérico para SMAW está mostrado na figura 7.9

7.3. Circuito de Soldagem

Figura 7.9: Diagrama do circuito para SMAW.

7.4. Operação em SMAW

Uma vez que as conexões elétricas estão feitas e o eletrodo revestido está preso no alicate e o sistema está pronto para operar. Os únicos ajustes necessários antes de iniciar o arco são os valores de tensão de circuito aberto (TCA) e a corrente de soldagem. Num transformador de soldagem usualmente duas colocações para TCA são feitas e são de 80 e 100 volts. Um retificador ou um gerador de soldagem a TCA pode variar numa faixa em degraus de 3 a 6 volts que não precisam necessariamente serem regulares. A colocação da TCA para uma fonte C é usualmente 10 a 20% menor que para um transformador de solda da mesma faixa de corrente. A TCA é selecionada dependendo do tipo de revestimento utilizado. Os valores de corrente estão usualmente disponíveis em degraus de 5 a 10 A e necessitam ser ajustados dependendo do diâmetro da alma do eletrodo. A tabela 7-1 dá a faixa de ajuste da corrente para diferentes diâmetros de eletrodo revestido usado para soldagem em aços de baixo carbono.

TABELA 7-1: Fonte de corrente para eletrodo revestido para aço doce do tipo rutílico.

Depois de ajustar a TCA e a corrente de soldagem a outra medida necessária é prever a proteção aos olhos antes de iniciar o arco no começo da soldagem.

7.4.1. Inicializando o Arco Elétrico

Para iniciar um arco é necessário ionizar um pequeno ponto onde a soldagem está prestes a começar. Isto é particularmente verdade quando o material de base e o eletrodo estão frios.

Dois métodos são normalmente utilizados para riscar um arco em SMAW. Estes são conhecidos como métodos "tocar e retirar" e "arrastar". No método "tocar e retirar", o eletrodo toca o material base no ponto desejado e é rapidamente retirado para uma distância de 3 a 4 m. Qualquer atraso de tempo causará um curto circuito causando fusão entre o eletrodo e o material base, isso geralmente acontece com os novatos. Não é possível riscar um arco na primeira tentativa e portanto o procedimento pode ser repetido duas, três ou mais vezes para iniciar um arco satisfatoriamente.

Figura 7.10: Método de abrir um arco em SMAW.

No caso do método de "arraste" para iniciar um arco, o eletrodo é riscado contra a peça de trabalho num ponto desejado e isto ajuda na ionização de um pequeno volume de espaço em volta do ponto e também alguns vapores de metal são liberados. Estas condições ajudam na abertura do arco, mas é mais fácil e geralmente adotado pelos novatos, enquanto que o método de "tocar e retirar" dá uma partida de solda limpa e é preferido pelos soldadores mais experientes. Ambos os métodos de iniciação do arco são mostrados na figura 7.10 .

Tendo iniciado um arco estável para se conseguir uma boa soldagem SMAW é necessário controlar o comprimento de arco. Na soldagem SMAW os melhores resultados são conseguidos com comprimento de arco de 2 a 4 m alternativamente ele pode ser determinado pela relação:

L = (0,5 - 1,1) d7.1
é a de C.C

Onde L é o comprimento do arco e d é o diâmetro do eletrodo. Em SMAW são inevitáveis pequenos movimentos na mão do soldador e a conseqüente mudanças no comprimento do arco. Isto leva à mudança na taxa de fusão do eletrodo e portanto pode afetar a consistência do cordão de solda. Para evitar qualquer flutuação na taxa de fusão a máquina de soldagem que melhor se ajusta para este propósito

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