TECNOLOGIA DE SOLDAGEM Industria Naval e offshore

TECNOLOGIA DE SOLDAGEM Industria Naval e offshore

(Parte 1 de 6)

Centro Universitário Estadual da Zona Oeste – UEZO Curso Superior de Tecnologia em Construção Naval – CoTCN

Rio de Janeiro 2011 TECNOLOGIA DE SOLDAGEM

Alexander D’Ávila, Antônio Sérgio,

Caio Sarti, Priscila Franco, Sâmara Pinto, Sebastião Lopes

Rio de Janeiro 2011

Trabalho realizado pelos alunos Alexander D’Ávila, Antônio Sérgio, Caio Sarti, Priscila Franco, Sâmara Pinto, Sebastião Lopes, do curso de Construção Naval, apresentado como requisito para a obtenção da nota da segunda avaliação da disciplina de Processos de Fabricação lecionada pelo professor Rodrigo Felix.

Nesse estudo abordamos os inúmeros tipos de procedimentos para soldagem, principalmente de materiais metálicos, focando a aplicação e o desenvolvimento de novas tecnologias para o setor naval.

1. INTRODUÇÃO3
2. SOLDAGEM4
3. PROCESSOS DE SOLDAGEM5
3.1. SOLDAGEM POR FUSÃO5
3.1.1. Arco elétrico6
3.1.1.1. Soldagem a arco submerso6
3.1.1.2. Soldagem em eletrodo revestido7
3.1.1.3. Soldagem com arame tubular7
3.1.1.4. Soldagem MIG/MAG8
3.1.1.5. Soldagem TIG8
3.1.1.6. Soldagem Plasma9
3.1.2. Soldagem por chama10
3.2. SOLDAGEM POR PRESSÃO1
3.2.1. Soldagem com ultra som1
3.2.2. Soldagem por forjamento12
3.2.3. Soldagem por difusão12
3.2.4. Soldagem por alta frequência13
3.2.5. Soldagem por explosão13
3.2.6. Soldagem por laminação14
3.2.7. Soldagem por centelhamento14
3.2.8. Soldagem por resistência16
4. QUALIDADE DA SOLDA17
5. SEGURANÇA NA SOLDAGEM18
6. APLICAÇÃO NA ÁREA NAVAL20
7. CONCLUSÃO2

1. INTRODUÇÃO

De início, frisamos que é importante estabelecer uma diferença entre os termos solda e soldagem. Soldagem é o processo pelo qual se consegue a união. Solda é a zona de união onde houve solubilização.

Os métodos de união de metais podem ser divididos em duas categorias principais, isto é, aqueles baseados no aparecimento de forças mecânicas macroscópicas entre as partes a serem unidas e aqueles baseados em forças microscópicas (interatômicas ou intermoleculares). No primeiro caso, do qual são exemplos a parafusagem e a rebitagem, a resistência da junta é dada pela resistência ao cisalhamento do parafuso ou rebite, mais as forças de atrito entre as superfícies em contato. No segundo caso, a união é conseguida pela aproximação dos átomos e moléculas das partes a serem unidas, ou destas e um material intermediário, até distâncias suficientemente pequenas para a formação de ligações metálicas e de Van der Waals. Como exemplos desta categoria citam-se a brasagem, a colagem e a soldagem. Sendo este último o tema abordado nesse trabalho.

A soldagem ou solda é um processo que visa à união localizada de materiais, similares ou não, de forma permanente, baseada na ação de forças em escala atômica semelhantes às existentes no interior do material e é a forma mais importante de união permanente de peças usadas industrialmente. Existem basicamente dois grandes grupos de processos de soldagem. O primeiro se baseia no uso de calor, aquecimento e fusão parcial das partes a serem unidas, e é denominado processo de soldagem por fusão.

O segundo se baseia na deformação localizada das partes a serem unidas, que pode ser auxiliada pelo aquecimento dessas até uma temperatura inferior à temperatura de fusão, conhecido como processo de soldagem por pressão ou processo de soldagem no estado sólido.

2. SOLDAGEM

A Soldagem é o processo de união de materiais (particularmente os metais) mais importante do ponto de vista industrial sendo extensivamente utilizada na fabricação e recuperação de peças, equipamentos e estruturas. A sua aplicação atinge desde pequenos componentes eletrônicos até grandes estruturas e equipamentos (pontes, navios, vasos de pressão, etc.). Existe um grande número de processos de soldagem diferentes, sendo necessária a seleção do processo (ou processos) adequado para uma dada aplicação. A tabela abaixo lista algumas das principais vantagens e desvantagens dos processos de soldagem.

Vantagens Desvantagens

- Juntas de integridade e eficiência elevadas; - Grande variedade de processos;

- Aplicável a diversos materiais;

- Operação manual ou automática;

- Pode ser altamente portátil;

- Juntas podem ser isentas de vazamentos;

- Custo, em geral, razoável;

- Junta não apresenta problemas de perda de aperto.

- Não pode ser desmontada; - Pode afetar microestrutura e propriedades das partes; - Pode causar distorções e tensões residuais;

- Requer considerável habilidade do operador;

- Pode exigir operações auxiliares de elevado custo e duração (ex.: tratamentos térmicos); - Estrutura resultante é monolítica e pode ser sensível a falha total;

Algumas definições usuais para soldagem são:

● "Processo de junção de metais por fusão". Deve-se ressaltar que não só metais são soldáveis e que é possível soldar metais sem fusão.

● "Operação que visa obter a união de duas ou mais peças, assegurando, na junta soldada, a continuidade de propriedades físicas, químicas e metalúrgicas".

● "Processo de união de materiais baseado no estabelecimento, na região de contato entre as peças que estão sendo unidas, de ligações químicas de natureza similar às atuantes no interior dos próprios materiais."

Idealmente, a soldagem ocorre pela aproximação das superfícies das peças a uma distância suficientemente curta para a criação de ligações químicas entre os seus átomos (Figura 1). Este efeito pode ser observado, por exemplo, quando dois pedaços de gelo são colocados em contato. Para outros materiais, a soldagem não ocorre tão facilmente, pois a aproximação das superfícies a distâncias suficientes para a criação de ligações químicas entre os seus átomos é dificultada pela rugosidade microscópica e camadas de óxido, umidade, gordura, poeira e outros contaminantes existentes em toda superfície metálica.

Figura 1 – Exemplificação do processo de soldagem

Tabela 1 – Vantagens e desvantagens da soldagem

3. PROCESSOS DE SOLDAGEM 3.1. SOLDAGEM POR FUSÃO

Na soldagem por fusão a energia é aplicada para produzir calor capaz de fundir o material de base. Diz-se neste caso que a solubilização ocorre na fase líquida que caracteriza o processo de soldagem por fusão.

Assim, na fusão, a soldagem é obtida pela solubilização na fase líquida das partes a unir, e subsequentemente, da solubilização da junção.

Existe um grande número de processos por fusão que podem ser separados em subgrupos, por exemplo, de acordo com o tipo de fonte de energia usada para fundir peças. Dentre estes, os processos de soldagem a arco, qual a fonte de energia é um arco elétrico, são os de maior importância industrial na atualidade.

Devido à tendência de reação do material fundido com os gases da atmosfera, a maioria dos processos por fusão utiliza algum meio de proteção para minimizar estas reações.

Há casos onde não é nítida a diferença da soldagem por fusão e por pressão. A tabela 1 mostra os principais processos de soldagem por fusão e suas características principais. E nas subseções a seguir serão abordados os mais importantes tipos de soldagem por fusão para aplicação na área naval.

Processo Fontes de calor Agente protetor ou de corte Aplicação

Soldagem por eletro-escória

Aquecimento por resistência da escória líquida

Escória

Soldagem de aços carbono, baixa e alta liga, espessura >= 50 m. Soldagem de peças de grande espessura, eixos, etc.

Soldagem ao arco submerso

Arco elétrico Escória gases gerados

Soldagem de aços carbono, baixa e alta liga.

Espessura >= 10 m. Posição plana ou horizontal de peças estruturais, tanques, vasos de pressão, etc.

Soldagem com eletrodos revestidos

Arco elétrico Escória gases gerados

Soldagem de quase todos os materiais, exceto cobre puro, metais precisos, reativos e de baixo ponto de fusão. Usado na soldagem em geral.

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