comparação entre os processos de soldagem (Eletrodo Revestido (Básico, Rutílico e Celulósico) TIG MIG/MAG (Curto Circuito, Goticular, Pulsado) Arco SubmersoPlasmaEletrodo Tubular)

comparação entre os processos de soldagem (Eletrodo Revestido (Básico, Rutílico e...

GEM 31 – Fundição e Soldagem Professor: Américo Scotti Estudo comparativo dos tipos de soldagem abordados em sala de aula

Antônio Ricardo Fernandes Zaiden 84961

Guilherme Augusto de Oliveira 85733

Tipos de Soldagem

Serão analisados os seguintes tipos de soldagem:

  • Eletrodo Revestido (Básico, Rutílico e Celulósico)

  • TIG

  • MIG/MAG (Curto Circuito, Goticular, Pulsado)

  • Arco Submerso

  • Plasma

  • Eletrodo Tubular

Critérios de Comparação

Tais processos anteriormente citados serão comparados levando-se em consideração as seguintes características (critérios de 1 a 5):

  • Tipos de materiais soldáveis;

  • Disponibilidade de materiais de adição no mercado;

  • Capacidade de Produção;

  • Versatilidade de Mobilidade de equipamento;

  • Posições de Soldagem;

  • Espessura da peça.

A:Tipos de materiais soldáveis;

B:Disponibilidade de materiais de adição no mercado;

C:Capacidade de Produção;

D:Versatilidade de Mobilidade de equipamento;

E:Posições de Soldagem;

F:Espessura da peça a ser soldada.

Eletrodo Revestido

  • Tipos de Materiais soldáveis:

Aços ao carbono, aços baixa liga, aços alta liga (inoxidáveis e resistentes ao calor), ligas resistentes ao desgaste, alumínio , cobre e níquel e suas ligas, bem como ferros fundidos. O eletrodo revestido não é viável para metais de muito baixo ponto de fusão (Pb, Sn, Zn), devido a intensidade de calor, o arco é pouco concentrado e de difícil obtenção a baixas correntes. Também é inadequado para metais altamente reativos, como Ti, Zr, Ta, Nb, pois não há proteção contra o oxigênio que se mostram eficazes. >>

Eletrodo Revestido

  • Disponibilidade de materiais de adição no mercado:

Os eletrodos são classificados de acordo com a composição de seus revestimentos:

Celulósico, Rutílico, Básico e Ácido. São encontrados em abundância no mercado e com um preço acessível. São de fácil fabricação, o que possibilita a inclusão de certos elementos para que se consiga na soldagem uma melhor proteção, adição de elementos de liga. >>

Eletrodo Revestido

  • Capacidade de Produção:

Apesar de ser um processo de soldagem fácil acesso e com uma grande gama de materiais soldáveis, não garante altas produções, pois, comparados a outros processos, como o MIG/MAG, possui baixa taxa de deposição, além do que, o ciclo de trabalho é na maioria das vezes manual, com um grande tempo ocioso, usado para descanso do operador e limpeza da junta. >>

Eletrodo Revestido

Versatilidade de Mobilidade de equipamento:

O equipamento é portátil, constituído basicamente de uma fonte, cabos, porta eletrodo e o consumível, por estes motivos é usado na solda de grandes estruturas metálicas (construção civil), locais de difícil acesso, trabalhos de manutenção em campo.

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Eletrodo Revestido

  • Posições de Soldagem:

Compostos de titânio ( E6013 contém grandes percentuais de TiO2, mineral rutilo), tornam possível a soldagem fora de posição . As características da escória — principalmente a tensão superficial e a temperatura de solidificação — determinam fortemente a capacidade de um eletrodo ser empregado na soldagem fora de posição (E6010, a massa de celulose queima com facilidade e a escória é mínima e de fácil remoção).

Em suma, tem-se:

Celulósico: Ideal para soldas fora da posição plana;

Rutílico: Todas as Posições;

Básico: Todas as Posições.

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Eletrodo Revestido

  • Espessura da peça a ser soldada:

Soldagem em geral de chapas de espessura variando de 3 mm a 40 mm. Os eletrodos celulósicos permitem o emprego de uma maior intensidade de corrente e tensão, garantindo assim uma maior penetração de soldagem, podendo assim soldar chapas mais espessas que os outros eletrodos revestidos. >>

TIG

  • Tipos de materiais soldáveis:

É aplicado à maioria dos metais e suas ligas, em uma ampla faixa de espessura, porém, dado seu alto custo, é mais utilizado na soldagem de metais não-ferrosos e aços inoxidáveis, em peças de pequena espessura e no passe de raiz na soldagem de tubulações >>

TIG

  • Disponibilidade de metais de adição no mercado:

TIG é muito usado em soldas sem metal de adição (autógenas). Por isso, não há grande disponibilidade de metais de adição no mercado, e, o desenvolvimento destes pode ser economicamente inviável. >>

TIG

  • Capacidade de Produção:

A taxa de deposição é menor que em processos com eletrodo consumível (correntes iguais), é menos econômico a espessuras maiores que 10 mm. Como o processo é na maioria das vezes manual, a capacidade de produção é inferior a outros processos com eletrodos consumíveis.>>

TIG

  • Versatilidade de Mobilidade de equipamento:

O equipamento básico usado consiste de uma fonte (CC ou CA), cabos, tocha, eletrodo de W, fonte de gás e reguladores, ferramentas e material de alta proteção, ignitor de alta freqüência. Pode ser usado em trabalhos em campo, mas há o inconveniente de ser sensível a ventos e ter um cilindro de gás com dimensões relativamente grandes. >>

TIG

  • Posições de Soldagem:

Solda em todas as posições, com bom acabamento e boas propriedades mecânicas.

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TIG

  • Espessura da peça a ser soldada:

Solda espessuras a partir de aproximadamente 0,02 mm, até uma faixa de 10 mm, ultrapassando este valor, torna-se economicamente inviável. >>

MIG/MAG

  • Tipos de materiais soldáveis:

Pode ser aplicado a praticamente qualquer tipo de metal existente (ferrosos e não ferrosos), deve-se ressaltar o inconveniente da fabricação do arame, que deve compatível com o metal da peça que será soldada (incapacidade de aplicação na soldagem de ferro fundido). É maciçamente utilizado em produções de larga escala, dada a sua alta densidade de corrente (até 300 I/mm²). >>

MIG/MAG

  • Disponibilidade e tipos de materiais de adição no mercado:

O arame eletrodo tem a composição química variada de acordo com a aplicação, podem ser maciços ou tubulares. Para aços, são revestidos de cobre, para alumínio, devem estar lacrados antes de serem usados. Sempre devem estar isentos de sujeiras. Não há grande variedade no mercado, como acontece com os consumíveis do processo E.R. >>

MIG/MAG

  • Capacidade de Produção:

O processo garante uma alta capacidade de produção, dada a alta densidade de corrente que pode ser usada (100 a 300 A/mm²), mais de 50 vezes maior que a do eletrodo revestido, por exemplo. Também pode ser facilmente automatizado, parcialmente ou totalmente.

Para MIG/MAG em C.C., a corrente e a tensão são baixas, diminuindo a capacidade de produção. Para MIG/MAG goticular, emprega-se alta corrente e alta tensão, aumentando a capacidade de produção, mas torna-se o arco mais instável >>

MIG/MAG

  • Versatilidade de Mobilidade de equipamento:

O equipamento é mais caro, mais complexo e de portabilidade inferior comparado ao do eletrodo revestido, por exemplo. A pistola de soldagem é maior que o porta eletrodo para soldagem manual (E.R), inviabilizando a solda em locais de difícil acesso. Além disso, o processo é sensível a ventos, que podem desviar o fluxo de proteção gasosa, tornando difícil o uso em trabalhos nos locais abertos. >>

MIG/MAG

  • Posições de Soldagem:

Na soldagem por curto-circuito, aplicada a peças de pequena espessura, pode-se soldar em qualquer posição.

Na soldagem por spray (goticular), para cobre e alumínio, usa-se apenas a posição plana, dada a grande poça de fusão formada para estes materiais. Para aços carbono, pode-se usar qualquer posição, a poça é pequena, para arames de diâmetro de 0,89 a 1,10 mm. No MIG pulsado, a transferência goticular é obtida em corrente média abaixo da de transição, conciliando-se as vantagens do curto circuito e do goticular (poucos respingos, solda em todas as posições, pequenas espessuras e solda de alumínio).

De acordo com a apostila da ESAB, materiais com espessura acima 0,76 mm podem ser soldados em praticamente todas as posições. >>

MIG/MAG

  • Espessura da peça a ser soldada:

Com curto circuito, usando arames de 0,8 a 1,2 mm, solda-se materiais de pequenas espessuras, a poça é pequena, pode-se soldar em todas as posições.

A transferência metálica por spray permite soldar espessuras de 2,4 mm e maiores. Pela leitura da apostila da ESAB, percebe-se que a espessura a ser soldada depende do material a ser unido, bem como a composição do gás de proteção empregado. Por exemplo, para a mistura Argônio / 90% He (HE-90), pode-se soldar Cobre acima dos 12,5 mm e alumínio acima dos 75 mm. >>

Arco Submerso

  • Tipos de materiais soldáveis:

Soldagem de aços carbonos e ligados, membros estruturais e tubos de grande diâmetro, fabricação de peças pesadas de aço, recobrimento, manutenção e reparo. >>

Arco Submerso

  • Disponibilidade e tipos de materiais de adição no mercado:

Os consumíveis no processo são os fluxos (fundidos e aglomerados ) e os arames-eletrodos(maciços e tubulares. Características de desempenho e propriedades mecânicas requeridas influenciam na escolha do fluxo, que são encontrados com grande variedade no mercado. Os arames são selecionados de acordo com as propriedades mecânicas requeridas na solda e/ou composição química, sendo que a fabricação destes, quando necessário haver propriedades específicas, pode ser inviável economicamente. >>

Arco Submerso

  • Capacidade de Produção:

Podem ser empregadas altas velocidades de soldagem (400 cm/min), altas correntes (2000 A), ambos os valores para um único arame. O processo pode ser automatizado, sendo muito usado para a união de tubos de grandes diâmetros. >>

Arco Submerso

  • Versatilidade de Mobilidade de equipamento:

O equipamento é composto por um cabeçote, que conduz a tocha, uma fonte elétrica, cabos, alimentador de arame, trilho, cabos elétricos.

Como foi dito anteriormente, o processo é empregado na união de peças de grande porte, o equipamento é de grande robustez, ou seja, há dificuldade de mobilidade. >>

Arco Submerso

  • Posições de Soldagem:

Se forem usadas altas correntes, a poça de fusão criada será grande, então recomenda-se a solda na posição horizontal. Para poças de fusão pequenas (baixa corrente), podem haver inclinações de até 15º. No caso da soldagem de tubos de grande diâmetro, o equipamento fica parado, e quem rotaciona é a peça. >>

Arco Submerso

  • Espessura da peça a ser soldada:

Soldagem monopasse até 16 mm de espessura e soldagem multipasse sem limite de espessura (“limitado” a faixa de corrente que poderá ser fornecida pela fonte). >>

Arame Tubular

  • Tipos de materiais soldáveis:

Soldagem de aços carbonos e ligados, a base de Ni, fabricação, manutenção e montagem em campo, soldagem de partes de veículos. >>

Arame Tubular

  • Disponibilidade e tipos de materiais de adição no mercado:

Os arames tubulares podem requerer proteção gasosa ou serem autoprotegidos. Os autoprotegidos são desenvolvidos para gerarem gases de proteção a partir de seu fluxo, similarmente ao que acontece nos eletrodos revestidos. Os arames tubulares que requerem proteção gasosa podem ser rutílicos (arco estável, goticular, alta deposição), básicos (baixo H) e metálicos (maiores taxas de deposição). Os fluxos são semelhantes aos da solda por arco submerso, com grande disponibilidade no mercado. Os arames podem ser fabricados com as mais diversas propriedades, porém nem sempre é viável economicamente a produção do mesmo . >>

Arame Tubular

  • Capacidade de Produção:

Elevada produção, requer um baixo investimento frente a outros processos, pois com um equipamento relativamente simples (MIG/MAG), alcança-se elevadas taxas de deposição (alta densidade de corrente e efeito Joule). >>

Arame Tubular

  • Versatilidade de Mobilidade de equipamento:

Como já foi falado, o equipamento é semelhante ao do MIG/MAG, mudando a tocha e alguns elementos do sistema de alimentação do arame. Portanto, apresenta algumas dificuldades para trabalhos em campo , pois é sensível a ventos (arame com proteção gasosa) e não tem dimensões pequenas como os equipamentos da solda por eletrodo revestido, por exemplo. >>

Arame Tubular

  • Posições de Soldagem:

Arames tubulares com proteção gasosa podem ser usados para soldas em todas as posições. Arames tubulares autoprotegidos foram desenvolvidos para a solda de aços carbono em campo, em todas as posições e com uma alta taxa de deposição. >>

Arame Tubular

  • Espessura da peça a ser soldada:

Como consta no material da ESAB, os arames rutílicos tubulares EX1T-1, devido a alta penetração, limita-se a espessura mínima a 4,0 mm na posição vertical e 6,0 mm nas posições plana ou horizontal. Na transferência por curto circuito, pode haver problemas de falta de fusão lateral em peças mais espessas que 6 mm, devido ao baixo aporte térmico (pode-se realizar um pré aquecimento da chapa)

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Plasma

  • Tipos de materiais soldáveis:

Maioria dos metais (ferrosos e não ferrosos), exceto Zn, Be e suas ligas. O seu uso é destinado à solda de aços inoxidáveis e aplicações de alta tecnologia, como ligas de alumínio voltado para indústria aeronáutica e aeroespacial, indústrias químicas e de bebidas, materiais não condutores, enfim, todos os materiais que são soldáveis pelo processo TIG, podem ser soldados por plasma. >>

Plasma

  • Disponibilidade e tipos de materiais de adição no mercado:

Os eletrodos, apesar de não serem parte do cordão de solda, sofrem desgaste. São semelhantes aos usados nos processos TIG). Pode-se usar metais de adição (mesmos que do MIG/MAG). Em muitas aplicações, a solda é autógena. >>

Plasma

  • Capacidade de Produção:

Para a técnica Melt-in, o processo a plasma se comporta similar ao processo TIG, porém com um arco de maior rigidez, levando assim a uma maior penetração.

Já pelo Key-hole, utilizam-se correntes pouco maiores que 100 A, sendo usado para chapas um pouco mais finas. De um modo geral, devido a constricção do arco, há uma grande capacidade de produção pelo emprego do plasma na soldagem, além do que há uma forte automação envolvida neste processo (robôs). >>

Plasma

  • Versatilidade de Mobilidade de equipamento:

O equipamento não possui fácil versatilidade de mobilidade, uma vez que são necessários até dois cilindros para armazenagem dos gases (um para o gás de orifício e outro para o gás de proteção, podendo estes serem diferentes constituintes), equipamentos para regulagem da vazão de gás, fonte, módulo para controle do plasma, e por fim a tocha, podendo esta ser de difícil manuseio, devido ao peso adquirido pelo sistema de refrigeração e pela presença de bocais concêntricos. >>

Plasma

  • Posições de Soldagem:

Se o comando for manual, o processo plasma pode soldar em todas as posições. No caso de processo automatizado, solda-se na posição plana e horizontal.

Pela técnica Key-hole, devido a existência do pequeno orifício no ponto de incidência de energia (que é mantido durante todo o processo), limita-se a soldagem apenas na posição plana, além de não ser possível a solda de materiais “impuros”, que causam um distúrbio no equilíbrio das forças de soldagem, prejudicando a estabilidade do orifício gerado e inviabilizando assim o processo (aplicada para materiais mais “puros”). >>

Plasma

  • Espessura da peça a ser soldada:

Apesar de não ser usualmente utilizado em chapas de espessuras superiores a 8 mm, o plasma pode perfeitamente ser aplicado nestas condições, uma vez que utilize-se a técnica “key hole”, em que aumenta-se a vazão do gás de orifício, forçando o plasma a passar dentro da poça de fusão, então a medida que o metal liquido escoa em torno deste furo, ocorre a solidificação.

Na técnica “melt in”, usando uma faixa de corrente de 20 a 200 ampéres, pode-se soldar chapar com espessuras inferiores a 3mm, sem metal de adição. Uma vantagem do plasma é que pode-se soldar chapas de até 10 mm, sem metal de adição em um único passe. >>

Conclusão

Com esta análise, fica evidente que cada processo de soldagem tem as suas vantagens e desvantagens, cabendo ao engenheiro saber fazer a escolha certa, levando em conta fatores como produção, custo, qualidade da solda, material a ser soldado, espessuras, acabamento, qualificação dos operários, etc.

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