Unidades Fixas: Soldagem e Brasagem, Notas de aula de Cultura

Baixe Unidades Fixas: Soldagem e Brasagem e outras Notas de aula em PDF para Cultura, somente na Docsity! 1 ELEMENTOS DE MÁQUINAS AT-429 Universidade Federal do Paraná Curso de Engenharia Industrial Madeireira M.Sc. Alan Sulato de Andrade alansulato@gmail.com UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS 2 UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: Uniões fixas são aquelas que se caracterizam pela impossibilidade de separar as peças previamente unidas sem danificar o conjunto. BA BA União de dois elementos Tentativa de separação UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: Junção de peças 5 UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS Solda manual UNIÕES FIXAS: SOLDAGEM UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS Solda semi-mecanizada UNIÕES FIXAS: SOLDAGEM 6 UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS Solda mecanizada UNIÕES FIXAS: SOLDAGEM UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: SOLDAGEM Uma das principais características das uniões soldadas é que quando devidamente projetadas são mais leves que as peças fundidas e que as peças rebitadas de mesma rigidez e resistência. 7 UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: SOLDAGEM Os principais inconvenientes seriam quanto a dificuldade de se verificar a qualidade da junção soldada. Outro ponto seria quanto a sua execução, esta requer cuidados especiais principalmente com o repuxamento e as tensões de contração. UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: SOLDAGEM Há dois processos distintos de soldagem: Processo de fusão, Processo de caldeamento. 10 UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: SOLDAGEM Fontes de calor para o processo de soldagem: A fonte de calor é proveniente de diversas formas como: combustão de um gás (acetileno, hidrogênio, gás de iluminarão, propano ou benzol), arco voltaico, resistência elétrica ou pós de alumínio e óxido de ferro. UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: SOLDAGEM Outro processo que merece destaque é a soldagem pela infusão de ferro fundido, que consiste em verter ferro fundido em pontos defeituosos de peças fundidas. 11 UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: SOLDAGEM Infusão de ferro fundido: UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: SOLDAGEM Formato das junções e dos cordões de solda: Os cordões são classificados segundo o formato da junção, que é posição relativa das peças a serem soldadas uma à outra. Os cordões de solda pode ser de dois tipos: angulares e de topo. 12 UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: SOLDAGEM Solda de topo e angular UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: SOLDAGEM Junções de topo: Essas junções são utilizadas em chapas e vigas contínuas. São mais caros, mas suportam maiores cargas estática ou dinâmica que os cordões angulares. Pode-se elevar a resistência com a soldagem das raízes dos cordões e posterior usinagem dos cordões. 15 UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: SOLDAGEM Junções UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: SOLDAGEM Junções 16 UNIÕES FIXAS: SOLDAGEM Dimensionamento da solda: inicialmente existe a necessidade de se conhecer os tipos de solicitações encontradas nos elementos que serão unidos. Estas solicitações podem ser frontais, obliquas e laterais. Com esta informação pode-se calcular as tensões e compará-las com as tensões admissíveis (A tensão admissível é uma característica do material que está sendo utilizado e indica até quanto o material agüenta antes de se romper após um carregamento). UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: SOLDAGEM Diferentes classes de solicitação M 17 UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: SOLDAGEM Tração e Compressão: Os esforços de tração como de compressão podem ser obtidos por: Observe que o valor de h não incluí o reforço, que é utilizado para compensar possíveis falhas e produz concentrações de tensões. UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: SOLDAGEM Tensões nos filetes de solda: 20 UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: SOLDAGEM Torção: A força cisalhante causa um cisalhamento primário nas soldas: O momento causa uma torção, cujo valor será: UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: SOLDAGEM Torção: Onde: J=Momento polar de inércia do grupo de soldas em relação ao centro de gravidade do grupo. 21 UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: SOLDAGEM Torção: Se considerarmos cada cordão de solda como sendo uma linha, o momento de inércia unitário resultante será equivalente ao unitário. A vantagem dessa consideração é que o momento de inércia unitário (Ju) independe das dimensões da solda. UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: SOLDAGEM Torção: Como a espessura de penetração do cordão é 0,707h, pode-se estabelecer uma relação entre os momentos de inércia como: Desta forma, a torção na solda será: 22 UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: SOLDAGEM Torção: Onde: UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: SOLDAGEM Ju: 25 UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: SOLDAGEM Iu: UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: SOLDAGEM Iu: 26 UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: SOLDAGEM Precauções para a soldagem As áreas devem estar limpas. Existe a necessidade de cuidados devido a existência de riscos de acidentes. Não importando onde ocorrerá a operação. UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: SOLDAGEM Precauções para a soldagem Para evitar tensões residuais, contrações e empenamentos durante o processo de soldagem é necessário alguns cuidados especiais como se evitar a aplicação excessiva em um dado ponto de calor e volume de solda aplicada. Obedecer à seqüência correta de soldagem e submeter, conforme o caso, a construção soldada a um tratamento térmico apropriada para redução de tensões. 27 UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: SOLDAGEM Precauções para a soldagem UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: SOLDAGEM EXERCÍCIO Desafio: Pesquisar as principais técnicas de soldagem: TIG, MIG, MAG, Laser e outros. 30 UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: BRASAGEM Ao contrário da soldagem, o material de adição ou de brasagem é diferente e tem um ponto de fusão mais baixo do que o material de base que está sendo soldado. A temperatura de liquefação do material de base não é atingida. UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: BRASAGEM Processo de brasagem em canos de cobre 31 UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: BRASAGEM Imagem demonstrando região metálica unida pelo processo de brasagem Elemento 1 Linha de união Elemento 2 UNIÕES FIXAS: BRASAGEM Os materiais de adição da brasagem são sempre constituídos de metais puros ou ligas. As formas comerciais comuns são arames, varetas, chapas, fitas, barras, pós, pastas ou peças conformadas. UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS 32 UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: BRASAGEM Formas comerciais de materiais de adição para brasagem – Cortesia BRASTAK UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: BRASAGEM Para se caracterizar como brasagem, o metal de adição (B) deve sempre ter a temperatura de fusão inferior a do material base (A), evitando-se assim a diluição do mesmo na junta. T A B Material 35 UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: BRASAGEM Brasagem: Também denominada como solda forte. Utiliza metais de adição com intervalo de fusão compreendido entre temperaturas abaixo do ponto de fusão do material base e acima de 450°C. Possibilita a obtenção de juntas lisas e isentas de poros, podendo unir entre si a maioria dos metais ferrosos e não ferrosos, com exceção do magnésio e dos metais com baixa temperatura de fusão, como zinco e etc. UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: BRASAGEM Brasagem: A grande vantagem da brasagem é a possibilidade de união de metais dissimilares, como por exemplo: aços diversos com cobre e suas ligas, bronzes, latões, ferros fundidos e compostos de metal duro. Como exemplos de aplicação de brasagem, citam- se: tubulações hidráulicas e de equipamentos de refrigeração; uniões de componentes metálicos em geral resistentes a diversos tipos de esforços mecânicos; mecânica de precisão; indústria de eletrodomésticos e materiais elétricos; união de ferramentas de carboneto de tungstênio (metal duro) entre outros 36 UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: BRASAGEM Brasagem: Os metais de adição mais comumente utilizados são produzidos a base de cobre e/ou prata. UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: BRASAGEM Soldabrasagem: Semelhante ao processo de brasagem, diferencia-se devido a folga na junta ser maior que 0,50 mm e/ou possuir chanfro. Pode se afirmar com segurança que a soldabrasagem é um processo intermediário entre soldagem e brasagem, pois reúne características de ambos os processos. Daí o nome “Solda” “Brasagem”. 37 UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: BRASAGEM Soldabrasagem: Diferencia-se do processo de soldagem devido a temperatura de intervalo de fusão do metal de adição ser inferior a menor temperatura de fusão dos materiais base, sendo a estrutura cristalina dos mesmos menos afetada do que no processo de soldagem autógena. Possibilita a união de materiais dissimilares, como por exemplo: aços carbono com cobre e suas ligas, bronzes, latões, ferros fundidos e ligas de níquel. UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: BRASAGEM Soldabrasagem: Como exemplos de aplicação de soldabrasagem, citam-se: reparos em ferro fundido e aços (mesmo temperados); produção de estruturas leves de aço, especialmente de tubos e outros perfis como móveis de aço, suportes para letreiros, carrinhos de mão e etc. Os metais de adição mais utilizados são latão e alpaca, com temperatura de trabalho em torno de 900°C. 40 UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: BRASAGEM A B Maneira correta de brasagem (A) e maneiras incorretas (B) UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: COLAGEM É um processo de união inter-metálica que consiste em unir partes metálicas ou não, através da adição de uma substância com grande poder adesivo. 41 UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: COLAGEM Pouco utilizado na união de elementos metálicos porem muito utilizado outros materiais: madeira, plástico, cerâmica, vidro, papel, tecidos entre outros. UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: COLAGEM Consiste na deposição de uma certa quantidade de cola ou resina em uma ou ambas as superfícies de união. Estas devem estar previamente limpas. Após um determinado período há a cura da resina e com isso ocorre a união das partes. 42 UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: COLAGEM Ancoragem física Afinidade química Elemento 1 Linha de união Elemento 2 Elemento 1 Linha de união Elemento 2 UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: COLAGEM A colagem pode ser: Instantânea, Não instantânea. Algumas resinas podem necessitar de catalisador para que ocorra a cura. 45 UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: COLAGEM PVA: Acetato de Polivinila ou PVA é um polímero sintético. Ele é preparado pela polimerização do acetato de vinila. Este resina foi descoberta na Alemanha em 1912. UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: COLAGEM PVA: Estrutura química do PVA 46 UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: COLAGEM PVA: Utilizado como um adesivo para materiais porosos, como a madeira. De fato é muito usado para colar derivados da madeira, a "cola branca" ou cola escolar e a "cola amarela" usada para colar madeira são exemplos de aplicações do PVA. UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: COLAGEM Fenólica: Este tipo de resina é obtida pela reação de condensação e polimerização entre um fenol e um aldeído. Estas resinas foram estudadas, meticulosamente, pela primeira vez por Beakland, em 1909, nos Estados Unidos, sendo deposita uma patente com o nome de Baquelite. 47 UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: COLAGEM Fenólica: Estrutura química da resina fenólica Baquelite UNIÕES FIXAS PARA ELEMENTOS UNIÕES FIXAS: COLAGEM Fenólica: Há uma grande variedade de aplicações. As principais são na forma líquida, as resinas fenol- formaldeído são usadas na impregnação de tecidos e papéis, na fabricação de adesivos e em rebolos do tipo resinóide (como aglomerante), vernizes e lacas, e a união de componentes (resistência a umidade)