INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA

DA PARAÍBA.

CAMPUS CAJAZEIRAS – PB

CURSO: TÉCNICO EM ELETROMECÂNICA PERIODO: 4º

DISCIPLINA: SOLDAGEM

PROFESSOR: GALDINO

ALUNOS: FERNANDO INÁCIO, MARIA CLAUDIA.

ELETRODO REVESTIDO

CAJAZEIRAS, SETEMBRO DE 2010

INTRODUÇÃO

Existem vários processos de soldagem dentro deles existe um que se tem maior utilização chamado de soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido, esse processo utiliza-se de um eletrodo revestido que é constituído por uma vareta metálica, com diâmetro entre 1,5 e 8 mm e o seu comprimento está entre 23 e 45cm, recoberta por uma camada de fluxo (revestimento). A composição do revestimento determina as características operacionais dos eletrodos e influencia a composição química e propriedades mecânicas da solda efetuada. O processo de fabricação dos eletrodos revestidos se inicia com o recebimento de matérias-primas: minerais e compostos diversos para o revestimento, arame para a fabricação da alma e o ligante. Estes materiais devem ser cuidadosamente testados, a fim de se garantir a qualidade final do eletrodo. O material do revestimento é pesado, moído e misturado a seco, segundo uma formulação desenvolvida pelo fabricante, para um dado tipo de eletrodo.

DESENVOLVIMENTO

A soldagem com eletrodos revestidos apresentam, quando comparada a outros processos, como principal limitação uma baixa produtividade, tanto em termos de taxa de deposição (entre 1,5 e 5 kg/h para eletrodos de aço carbono, por exemplo), como em termos de fator de ocupação do soldador (porcentagem total do tempo de soldagem gasto efetivamente na realização da solda), em geral inferior a 40%. Outras limitações são a necessidade de um treinamento especifico para o soldador, uma necessidade de cuidados especiais com os eletrodos (principalmente com os do tipo básico) e o grande volume de gases e fumos gerados na soldagem, que na maioria das vezes podem ser prejudiciais à saúde.

Entretanto, este é hoje o principal processo de soldagem a arco em utilização, embora sua importância relativa tenha decrescido nos últimos anos, particularmente nos países mais desenvolvidos.

Um eletrodo revestido é constituído por uma vareta metálica, com diâmetro entre 1,5 e 8 mm e o seu comprimento está entre 23 e 45cm, recoberta por uma camada de fluxo (revestimento). A composição do revestimento determina as características operacionais dos eletrodos e influencia a composição química e propriedades mecânicas da solda efetuada. Além dessas funções, o revestimento serve ainda para:

Realizar ou possibilitar reações de refino metalúrgico (desoxidação, dessulfuração, etc.);

Formar uma camada de escória protetora;

Facilitar a remoção de escória e controlar suas propriedades físicas e químicas;

Facilitar a soldagem nas diversas posições;

Dissolver óxidos e contaminações na superfície da junta;

Reduzir o nível de respingos e fumos;

Diminuir a velocidade de resfriamento da solda;

Possibilitar o uso de diferentes tipos de corrente e polaridade;

Aumentar a taxa de deposição;

Um Eletrodo Ideal seria aquele que cumprisse plenamente todas as funções acima citadas, a um custo de produção satisfatório, e não apresentasse problemas de conservação e manuseio. Existe no mercado um grande número de tipos de eletrodos, apresentando diferentes características operacionais, aplicáveis a diferentes materiais e que produzem soldas com diferentes características. As classificações mais usadas no Brasil são as propostas pela AWS.

Especificação

Tipos de Eletrodo AWS A 5.1

Eletrodos revestidos de aço doce. AWS A 5.4

Eletrodos revestidos de aço ao Cr e ao Cr-Ni, resistentes à corrosão. AWS A 5.5

Eletrodos revestidos de baixa liga. AWS A 5.6

Eletrodos revestidos de cobre e ligas de cobre. AWS A 5.11

Eletrodos revestidos de níquel e ligas de níquel. AWS A 5.13

Eletrodos e varetas.

Os materiais mais comumente presentes no revestimento de eletrodos de aço são:

Celulose e Dextrina: substâncias orgânicas, cuja queima no arco, gera uma atmosfera redutora, constituída principalmente por CO e H2 que protege o arco;

Carbonatos (CaCO3): controlam a basicidade da escória e fornecem atmosfera protetora com sua decomposição;

Dióxido de Titânio (rutilo): reduz a viscosidade da escória e o seu intervalo de solidificação, além de estabilizar o arco;

Ferro-Manganês e ferro-silíco: promovem a desoxidação da poça de fusão e ajustam sua composição;

Pó de Ferro: aumenta a taxa de deposição e o rendimento do eletrodo, além de estabilizar o arco;

Outras Adições Metálicas: controlam a composição do metal depositado;

Argilas: formam escória e facilitam a fabricação do eletrodo por extrusão;

Fluoreto de Cálcio: ajuda a controlar a basicidade da escória e diminui a sua viscosidade;

Silicatos: formam escória e, no caso de silicatos de potássio ou sódio, agem como ligante do revestimento;

Óxidos de Ferro e Manganês: formam escória, controlam a sua viscosidade e estabilizam o arco.

Os revestimentos dos eletrodos podem ser separados em deferentes tipos, por exemplo:

Revestimento Oxidante: este revestimento, constituído de óxido de ferro e manganês, produz escória oxidante, abundante e de fácil destacabilidade. Pode ser usado com CC ou CA, apresentando baixa penetração. O metal a ser depositado possui baixos teores de carbono e manganês, e propriedades inadequadas para aplicações de responsabilidade, embora a aparência do cordão seja muito boa. Esta forma de revestimento é pouco usada atualmente.

Revestimento Ácido: revestimento constituído de óxido de ferro e manganês e sílica; produz escória ácida abundante e porosa, de fácil remoção. Pode ser usado em CC ou CA, a sua penetração é média e sua taxa de fusão é elevada, levando à formação de uma poça de fusão volumosa, é aplicado nas posições plana e filete horizontal. As propriedades de solda São consideradas boas para diversas aplicações, embora a sua resistência à formação de trincas de solidificação seja baixa.

Revestimento Rutílico: este revestimento contém quantidades significantes de rutilo (TiO2) e produz uma escória abundante, densa e de fácil destacabilidade. São eletrodos de fácil de manipulação, que podem ser usados em qualquer posição. Pode ser usado em CC ou CA, produzindo um cordão de bom aspecto e de penetração média ou baixa. A sua resistência à fissuração a quente é relativamente baixa. Eletrodos com este tipo de revestimento são considerados de grande versatilidade e de uso em gral;

Revestimento Básico: revestimento que contém quantidades apreciáveis de carbonato de cálcio (ou outro) e floreta, capaz de gerar uma escória de características básicas que, juntamente com o dióxido de carbono gerado pela decomposição do carbono, protege a solda do contato com a atmosfera. Esta escória exerce uma ação metalúrgica benéfica sobre a solda, dessulfurando-a e reduzindo o risco de formação de trincas de solidificação. A penetração é média e o cordão apresenta boas propriedades mecânicas, quanto à tenacidade, por exemplo. É indicado para aplicações de alta responsabilidade, para soldagem de grandes espessuras ou de alta rigidez e também na soldagem de aços de pior soldabilidade. Este revestimento é altamente higroscópico e os eletrodos deste tipo requerem cuidados especiais de armazenagem.

Revestimento Celulósico: revestimento que possui uma elevada quantidade de material orgânico (celulose), cuja decomposição pelo arco gera grandes quantidades de gases que protegem o metal líquido. A quantidade de escória é pequena, o arco é muito violento, causando grande volume de respingos e de alta penetração, quando comparados a outros tipos de revestimento. O aspecto do cordão não é bom, apresentando escamas irregulares. Suas características mecânicas da solda são boas e seus eletrodos são recomendados para soldagem fora da posição plana, tendo grande aplicação na soldagem circunferencial de tubulações e na execução de passes de raiz em geral. Devido à sua elevada penetração e grandes perda por respingos, não são adequadas para o enchimento de chanfros.

Revestimentos de diferentes tipos podem conter adições de pó de ferro. Além disso, a presença de pó de ferro torna o revestimento mais resistente ao calor, permitindo a utilização de maiores correntes de soldagem para um dado diâmetro de eletrodo. Como resultado global, tem-se um aumento na taxa de deposição do eletrodo, devido à presença de pó de ferro em seu revestimento. Por outro lado, quanto maior a adição de pó de ferro, maiores serão a poça de fusão e a dificuldade de seu controle durante a soldagem, dificultando ou mesmo impossibilitando a soldagem fora da posição plana.

O sistema de classificação de eletrodos de aço de doce e de baixa-liga da AWS utiliza um conjunto de números e letras que fornecem várias informações a respeito dos eletrodos.

AWS

E XXYZ Q

E = eletrodo para soldagem a arco elétrico.

XX = conjunto de 2 ou 3 X, que indicam o limite de resistência mínimo do metal depositado em ksi (1000 psi)

Y = Informa as posições de soldagem recomendadas (1,2 ou 4)

Z = Indica o tipo de revestimento e as características do eletrodo

Q = Indicam a composição química ou resistência ao impacto do metal depositado e/ou as condições de tratamento térmico (aços baixa-liga)

Por exemplo, uma classificação do tipo de E 6010 indica um eletrodo com revestimento celulósico, com ligante à base de silicato de sódio, indicado para soldagem em todas as posições, devendo-se utilizar corrente contínua, eletrodo positivo. E possui um limite de resistência de 60000 psi.

Eletrodo

Tipo de Revestimento

Tipo de Corrente

E XX10

Celulósico (sódio)

CC+

E XX20

Ácido

CC-

E XXX1

Celulósico (potássio)

CC+ , CA

E XXX2

Rutílico (sódio)

CC- , CA

E XXX3

Rutílico (potássio)

CC+, CC- , CA

E XXX4

Rutílico (pó de ferro)

CC+, CC- , CA

E XXX5

Básico (sódio)

CC+

E XXX6

Básico (potássio)

CC+, CA

E XXX7

Ácido (pó de ferro)

CC- , CA

E XXX8

Básico (pó de ferro)

CC+, CA

Os eletrodos com revestimentos do tipo básico apresentam melhor resistência à fissuração e excelente características para a soldagem fora da posição plana. Embora as características metalúrgicas sejam melhores, o cordão tende a ser mais irregular devido à menor estabilidade do arco com este tipo de eletrodo.

O processo de fabricação dos eletrodos revestidos se inicia com o recebimento de matérias-primas: minerais e compostos diversos para o revestimento, arame para a fabricação da alma e o ligante. Estes materiais devem ser cuidadosamente testados, a fim de se garantir a qualidade final do eletrodo. O material do revestimento é pesado, moído e misturado a seco, segundo uma formulação desenvolvida pelo fabricante, para um dado tipo de eletrodo. Este material é posteriormente misturado com o ligante até formar uma massa de consistência adequada, que irá alimentar a máquina de extrusão. Paralelamente, o arame é trefilado até o diâmetro desejado, desempenado, cortado em varetas de tamanho apropriado e levado também à máquina de extrusão. Nesta, a massa úmida que formará o revestimento é prensada, enquanto os pedaços de arame são alimentados, produzindo eletrodos a uma grande velocidade (entre 10 e 20 eletrodos por segundo). Os eletrodos úmidos caem em uma esteira rolante, onde são identificados com sua marca de fabricação e classificação e suas extremidades, que serão usadas para o contato elétrico e abertura de arco, são preparadas. Os eletrodos são então levados a fornos para secagem e cura do revestimento. O ciclo térmico a que são submetidos, isto é, temperaturas e tempo de permanência, dependem do tipo de revestimento. Por exemplo, eletrodos básicos de baixo hidrogênio, que devem ter um ter muito baixo de umidade residual, são enfornados a temperaturas muito mais elevadas que eletrodos celulósicos, cujos componentes orgânicos do revestimento poderiam ser deteriorados pelo calor excessivo. Após a passagem pelo forno, os eletrodos são embalados e, antes de serem enviados para armazenamento e venda, são submetidos a testes de laboratório, para se confirmar à qualidade do lote.

Os eletrodos revestidos podem ser facilmente danificados se não forem tomados cuidados especiais, quanto ao seu manuseio e armazenamento. Eletrodos danificados, de forma a expor a alma, não devem ser utilizados em aplicações que tenham um mínimo de responsabilidade. A absorção de umidade também pode comprometer o desempenho dos eletrodos. Umidade excessiva pode levar à instabilidade do arco, à formação de respingos e de porosidades, principalmente no inicio do cordão e a fragilização e fissuração pelo hidrogênio.

CONCLUSÃO

A soldagem a arco com eletrodos revestidos (Shieded Metal Arc Welding - SMAW) é um processo que produz a coalescência entre metais pelo aquecimento destes com um arco elétrico estabelecido entre um eletrodo metálico revestido e a peça que está sendo soldada. O eletrodo revestido consiste de uma vareta metálica, chamada alma , trefilada ou fundida, que conduz a corrente elétrica e fornece metal de adição para o enchimento da junta, recoberta por uma camada formada pela mistura de diferentes materiais, que formam o revestimento do eletrodo. Este revestimento tem diversas funções na soldagem.

Estabilizar o arco;

Ajustar a composição química do cordão, pela adição de elementos de liga;

Proteger a poça de fusão e o metal de solda contra a contaminação pela atmosfera, através da geração de gases e de uma camada de escória, resultantes da queima e/ou decomposição dos seus constituintes.

A possibilidade de inúmeras formulações para o revestimento explica a principal característica deste processo, que é a sua grande versatilidade em termos de ligas soldáveis, operacionalidade e características mecânicas e metalúrgicas do metal depositado. O custo relativamente baixo e a simplicidade do equipamento necessário, comparados com os outros processos e a possibilidade de uso em locais de difícil acesso ou abertos, sujeitos à ação de ventos, são outras características importantes.

BIBLIOGRAFIA

Marques, P. V. - Tecnologia da Soldagem, Universidade Federal de Minas Gerais, ESAB S/A Ind. e Comércio

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