Junta e Corte de Soldagem

Junta e Corte de Soldagem

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PMR-2202 Introdução a Manufatura Mecânica

Processos de Junção e Corte

Prof. Dr. Gilberto F. M. de Souza Agosto de 2004

1. Introdução zProcessos de junção são empregados para unir dois ou mais componentes, de forma que estes passem a apresentar um movimento de corpo rígido.

zO termo “processo de junção” é utilizado para definir um conjunto de métodos empregados para união de duas ou mais peças, tais como os diversos tipos de soldagem, rebitagem, fixação por parafusos e com o uso de adesivos.

zEmpregam-se processos de junção tendo em vista os seguintes pontos:

yMuitos produtos são impossíveis de serem fabricados como uma peça única; yÉ economicamente viável a manufatura de um produto a partir de vários componentes unidos entre

yNecessidade de execução de atividades de manutenção; yVariação de propriedades mecânicas dos materiais que constituem os componentes de um produto dados os requisitos das tarefas a serem executadas.

zNeste texto emprega-se a classificação empregada pela AWS - American Welding

Society para definir os processos de junção, os quais são classificados em três categorias:

y Soldagem; y Adesivos; yParafusos e Rebites.

zNesta aula serão analisados com maior profundidade os processos de soldagem, apresentados nos capítulos 27, 28, 29 e 30 do livro texto.

zRecomenda-se a leitura das seções associadas com o projeto e execução das uniões por adesivos e com o uso parafusos, apresentadas no Capítulo 30.

2. Soldagem zDefinição: “técnica empregada para a união de dois ou mais componentes de um sistema mecânico ou estrutural, conservando a continuidade física do material e portanto suas propriedades físicas e químicas.” zAplicações: componentes mecânicos, estruturas navais e oceânicas, tubulações, vasos de pressão, chassis e carrocerias de automóveis entre outros.

Trinca Roda AutomotivaVaso de Pressão Embarcado z Histórico:

yentre 3000 e 4000 AC - união cobre-ouro e chumboestanho; yapós a descoberta da energia elétrica tem-se o impluso para o desenvolvimento da soldagem:

1885 Eletrodo de carvão - Bernardos

1886 Soldagem por resistência elétrica - Thomson

1892 Soldagem de chapas de aço com eletrodo

metálico - Slavianoff

1905 Soldagem com eletrodo revestido - Kjellberg

zImportância da soldagem como processo de junção:

yprojetos de uniões simplificadas; yredução do peso da estrutura soldada em relação ao peso de estruturas rebitadas e parafusadas; yobtenção de estruturas estanques; yeficiência mecânica da junta.

2.1. Classificação dos Processos de Soldagem zClassificação segundo o processo físico: toma por base o mecanismo físico envolvido na soldagem:

ySoldagem por fusão: processo no qual as partes são fundidas por meio de energia elétrica ou química, sem aplicação de pressão; ySoldagem por pressão: processo no qual as duas partes são coalescidas e pressionadas uma contra a outra; yBrasagem: processo no qual as partes são unidas por meio de uma liga metálica de baixo ponto de fusão, não havendo fusão do metal base.

3. Soldagem a Arco Elétrico zO calor necessário para a execução da soldagem é obtido por meio de energia elétrica. O arco elétrico é formado entre o eletrodo e o metal- base, através de uma alimentação de corrente e tensão, contínua ou alternada.

zA soldagem a arco elétrico é sub-dividida em uma série de processos, descritos na sequência deste texto.

3.1. Soldagem a Arco Elétrico com Eletrodos Revestidos zO eletrodo consiste em um arame de material com propriedades mecânicas, físicas e químicas compatíveis com as do metal base a ser soldado, coberto com um revestimento fundente, e que é consumido através de um arco gerado entre sua extremidade livre e o metal que se deseja soldar. O arco representa a fonte de energia que é utilizada para promover a fusão das partes.

zO revestimento transforma-se em escória, após a fusão, recobrindo e protegendo a poça de fusão da contaminação atmosférica. As principais funções do revestimento são:

yEstabilizar o arco e promover a transferência das gotas de metal fundente de modo estável; ypromover a formação de escória e de gases para proteger a poça de fusão; yadicionar elementos de liga ao metal depositado, caso necessário.

zCapacidade do processo: relativamente simples e versátil, podendo ser empregado com uma grande variedade de tipos de eletrodos.

zO equipamento é simples, constituindo-se de uma fonte de energia, cabos, porta-eletrodos e do eletrodo propriamente dito. O custo do mesmo é da ordem de $ 150,0.

zMuito empregado na fabricação de componentes soldados em geral.

3.2. Soldagem por Arco Submerso zProcesso em que o arco elétrico gerado entre um arame de enchimento e o metal-base permanece sob uma camada de um material fundente, denominado fluxo, o qual tem a função de proteger a poça de fusão dos efeitos da atmosfera.

zComo o arco e a poça de fusão são totalmente protegidos pelo fluxo, obtém-se um metal depositado de alta qualidade, com poucos respingos.

zCapacidade do processo: tendo em vista que o fluxo é adicionado por efeito da gravidade, o processo é limitado ao uso na posição horizontal ou plana. Como os arames de enchimento normalmente apresentam grandes diâmetros, as correntes de soldagem são de elevada magnitude, o que proporciona penetração bastante profunda, associada a uma alta eficiência de deposição.

3.3. Soldagem a Arco Elétrico com Proteção Gasosa zA região do arco elétrico e da poça de fusão são protegidas da contaminação atmosférica pelo gás alimentado pela tocha de solda.

zOs gases mais utilizados para esta finalidade são o hélio, o argônio, o dióxido de carbono (CO2) ou uma mistura destes gases.

zOs processos de soldagem com proteção gasosa podem utilizar os eletrodos consumíveis e os eletrodos não-consumíveis.

zNo método que utiliza o eletrodo não consumível, o arco elétrico é gerado entre o metal-base e um eletrodo de tungstênio, e a soldagem é executada com ou sem emprego de um metal de enchimento, o qual deve ser introduzido na poça de fusão.

zO método que utiliza o eletrodo consumível, tem o arco gerado entre o próprio eletrodo e o metal-base.

Soldagem com Eletrodo Consumível Soldagem com Eletrodo Consumível

Soldagem com Eletrodo Não-Consumível Soldagem com Eletrodo Não-Consumível

zO processo MIG, que emprega gás inerte na proteção da poça de fusão, pode ser empregado na soldagem de qualquer tipo de material metálico, incluindo ligas nãoferrosas. Devido ao uso do gás inerte o custo é mais elevado.

zO processo MAG tem menor custo que o MIG, devido ao uso do CO2, sendo bastante empregado na soldagem de componentes de aço.

zPode ter alimentação automática do arame e também do movimento da tocha.

zCusto do equipamento entre $1000 e $3000.

zO processo TIG emprega gás inerte para proteção da poça de fusão, usualmente hélio ou argônio (este é empregado preferencialmente), podendo ser utilizada uma mistura destes gases.

zA soldagem com o processo TIG pode ser executada sem material de enchimento, no caso de chapas finas.

zGera uniões soldadas de elevada qualidade e com bom acabamento superficial, sendo recomendado para uniões soldadas em juntas estruturais críticas, com grande variedade de espessura.

zEmpregado na soldagem do alumínio, magnésio e titânio entre outros.

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