Processo de Soldagem Oxi-Gás

Processo de Soldagem Oxi-Gás

Grupo 2

Processos de Fabricação I Processo de Soldagem Oxi-Gás

Joaquim F. N. Jardim250080601
Gustavo M. R. Kobayashi250080574
Conrado A. Laperuta250080569
Fernando Fischer250080578
Marcos Aníbal Da Cunha250080587
Leonardo Fenato Mariani264080580
Silvio Alcantara de Almeida250080592

2 Prof. Antonio Fernando Godoy

Relatório da Aula Prática de Soldagem da Disciplina Processos de Fabricação I Escola de Engenharia de Piracicaba

1. Objetivos4
2. Introdução4
2.1 Processos de Soldagem por Laser4
3. Descrição da Prática6
3.1 Materiais Utilizados6
3.2 Método6
4. Apresentação dos Resultados7
5. Análise dos Resultado7
6. Questões7

3 7. Conclusão 10

1. Objetivos

Visualizar o funcionamento do processo de soldagem oxí-gás, os cuidados a serem observados, os parâmetros de soldagem e os equipamentos utilizados.

Mostrar ao aluno a importância da utilização de uma chama para execução da solda, uma vez que se tem atualmente, processos de soldagem no mercado mais avançados tecnologicamente. Pode-se citar o processo TIG, que pode ser aplicado dentro das mesmas características do processo oxí-gás.

O objetivo é fazer uma comparação do resultado do processo utilizando a chama com o processo utilizando o arco elétrico.

2. Introdução

2.1 Processos de Soldagem por Laser

O princípio do laser foi descrito por Albert Einstein no começo do século X, mas apenas a partir dos anos 60 que o laser atingiu aplicações comerciais. Mas a Soldagem a Laser (LBW) foi desenvolvido por Martin Adams, em 1970 na Inglaterra. A tecnologia a laser faz parte de muitos produtos e utensílios, como telecomunicações e leitores de CD, códigos de barras. A potência do laser necessária para estas operações é muito baixa. Para cortar, soldar ou tratar superfícies de metais são necessárias potências maiores. Para obtê-la, é basicamente concentrado o raio laser em um pequeno ponto, fornecendo a energia necessária para aquecer, fundir ou evaporar os metais de modo instantâneo. As maiores aplicações do laser de alta potência é o corte laser, que permite cortar peças de extrema precisão a uma velocidade de corte altíssima. A soldagem laser tem como principal vantagem a possibilidade de soldar juntas estreitas, com as baixas distorções, quando comparada com os métodos de soldagem tradicionais.

O laser é uma ferramenta de precisão que é facilmente programável e que não necessita de contato mecânico com a peça.

A solda a laser aumenta a eficiência na fabricação, simplifica o manuseio das peças e proporciona componentes com menos trabalho de pós-solda e alta qualidade, possui a opção de importação de arquivos do CAD e melhora a funcionalidade e aparência do produto.

É superior à todas as tecnologias de soldas convencionais. As exigências ou requisitos para esta tecnologia são: juntas com gaps pequenos, qualidade de preparação e dispositivos de fixação, que são naturalmente obtidos devido as modernas máquinas de corte a laser, puncionadeiras, combinadas (laser-puncionadeiras), e das dobradeiras CNC com sensores de dobra. A utilização da solda a laser implica em menos input de calor e, conseqüentemente, mínimas zonas termicamente afetadas e processos com maior velocidade. As distorções são reduzidas a um grau mínimo e os trabalhos de pós-solda são eliminados na maioria dos casos. Portanto, o emprego da tecnologia da Solda a Laser reduz drasticamente os custos de produção e aumenta significativamente a qualidade do produto e a sua margem de competitividade.

Para o sucesso da solda a laser, é importante a tecnologia de fixação. Uma boa tecnologia identifica e posiciona os componentes para uma repetibilidade precisa, obtendo juntas e gaps pequenos. Deste modo são compensadas as tolerâncias de produção, assegurando assim a mais alta qualidade e segurança no processo de solda laser.

Devido às excelentes tolerâncias obtidas nos cortes a laser ou puncionamento dos blanks, bem como os excelentes resultados das dobras CNC de alta qualidade, são utilizados dispositivos de fixação simples e flexíveis, feitos com elementos de máquinas standard e com a matéria prima que mais conhecida: a chapa de aço.

Comparada com as soldas convencionais, a Solda a Laser atende a uma demanda maior de quesitos a um baixo custo. Devido ao efeito de proximidade de solda, somente uma quantidade necessária de energia penetra no material. Isto reduz a um mínimo o input de calor, e ao mesmo tempo aumenta a velocidade da solda. Mudanças estruturais entre o material base e o cordão de solda, e conseqüente mudanças nas propriedades térmicas (como dureza e tenacidade) são minimizadas. Ao contrário das soldas convencionais, a Solda a Laser não toca as peças e, portanto, não exerce força sobre estas. Obtem-se cordão de perfeita qualidade e aparência impecável sem consumo de tempo, esforços, lixamentos e polimentos.

O uso da tecnologia a laser na fabricação de peças ou componentes de chapas metálicas é importante para uma empresa. Com esta tecnologia, os retrabalhos pós-solda podem ser reduzidos. Porém, para obter total vantagem e eficiência econômica, é fundamental a utilização em todos os diversos níveis de capacidade. Diferentes tarefas podem ser feitas em paralelo.

A solda a Laser poder ser utilizada em duas formas, o laser sólido e o laser de CO2.

No caso de um laser sólido (YAG-LASER), cada estação de solda é conectada ao laser através de um cabo de fibra ótica e um cabo de comando. Dependendo da potência da fonte laser, até 6 estações podem ser flexivelmente conectadas em rede conforme necessidade.

Quando utilizado um laser de CO2, o feixe é guiado através de espelhos até o spot de soldagem. Com um divisor de feixe, uma unidade laser pode suprir muitas estações simultaneamente com a energia laser necessária.

3. Descrição da Prática

3.1 Materiais Utilizados

-Cilindro de gás natural; -Cilindro de oxigênio;

-Manômetro;

-Mangueiras;

-Maçarico e bicos de soldagem;

-Vareta de aço carbono;

-Chapas finas de aço carbono.

Nesse processo de solda oxi-gás não utilizou o gás acetileno para realizar a solda, foi usado o gás natural. Para efetuar a solda foram utilizadas duas chapas finas de aço carbono com espessura mais ou menos de um milímetro e vareta de aço carbono (material de adição).

Nota: para realizar a solda não foi utilizado o equipamento adequado, usou o mesmo maçarico do processo de corte.

3.2 Método

Podemos dividir a pratica do processo de solda em operações. Primeira operação: ajustou-se a pressão do oxigênio e do gás com o auxilio do manômetro fixado nos cilindros de acordo com a espessura da chapa a ser realizado a solda.

Segunda operação: abriu-se primeiramente o registro do gás natural no maçarico para ascender chama e após, realizou o ajuste do fluxo (chama de aquecimento) regulando a pressão do oxigênio, no registro do maçarico.

Terceira operação: posicionou as chapas a serem soldadas numa bancada, deixando a região que iria receber a solda paralela uma com a outra.

4. Apresentação dos Resultados

Entre as chapas soldadas, ficou evidente a necessidade de pratica do operador e paciência no manuseio do maçarico e da vareta do metal de adição, pois as chapas ficaram, com exceção de uma, com falhas na solda, sendo alguns lugares com a total ausência do cordão.

O contato prolongado da chama na chapa em um único local provocou a ruína da solda, pois ocorreu a abertura de buracos na chapa.

5. Análise dos Resultado

Este tipo de solda mostrou ser mais limpa, sem respingos, mas aparentando uma boa fusão entre as chapas, mas em consequência de usar-se como fonte de calor um maçarico diretamente a chapa, a zona termicamente afetada mostrou-se maior do que em uma solda por eletrodo revestido, por exemplo.

Nota-se que a experiencia do operador no manejamento do maçarico e da barra de adição são fundamentais, pois a qualidade da solda reflete diretamente sobre a velocidade do passe, e do tempo que o maçarico é deixado sobre a peça. No caso do experimento, como as chapas soldadas eram de uma espessura pequena, caso o maçarico fosse deixado muito tempo sobre um mesmo ponto, ele causaria um buraco na chapa, e como as dimensões da chapa eram pequenas, houve algumas chapas que envergaram com a soldagem.

6. Questões

6.1 Explique, passo a passo, o processo de soldagem oxí-gás.

O primeiro passo é a limpeza das juntas a serem soldadas. Devem estar limpas e livres de qualquer outro material que possa contaminar a poça de fusão.

Concluída esta etapa, passa–se para o próximo passo que consiste em executar um chanfro, o qual pode ser feito com esmerilhadeira, e deve ter 30º. A profundidade não deve ultrapassar mais do que ¾ da espessura da chapa, pois se a ponta do chanfro for muito fina, esta será queimada pela chama do maçarico.

Em seguida dar espaçamento e fixar as peças a serem soldadas através de um ponteamento. Para facilitar o processo de fusão, é indispensável o pré-aquecimento das chapas que pode ser realizado com o próprio maçarico. A utilização da vareta de soldagem fica a critério do soldador, uma vez que, basta fundir a juntas. Deve-se usar uma chama neutra.

Após todos esses cuidados, é só partir para a execução da solda. Quanto à execução da soldagem, uma técnica de bons resultados é a de deslocar o maçarico da esquerda para direita (o maçarico indo adiante da vareta). Lembrando que na soldagem do aço carbono não é necessária a utilização de fluxo.

6.2 Quais as vantagens e desvantagens de se utilizar este processo na fabricação de peças soldadas? Ainda nesta linha, que tipos de indústrias empregam este processo de forma intensa.

Esse processo tem como principal vantagem ser um processo de baixo custo e pode ser realizado em locais de difícil acesso, pois os equipamentos utilizados podem ser transportados com certa facilidade, enquanto suas desvantagens são a baixa produtividade, só permite soldagem em chapas finas bem como posições de soldagem restritas, além de que o calor da chama se espalha muito, podendo alterar as propriedades do material em questão.

Este processo é bastante utilizado para a soldagem de chapas finas, tubos de pequeno diâmetro e soldagem de reparo.

6.3 Quais são os tipos de materiais metálicos usados na fabricação do metal de adição (varetas). Dê exemplos de aplicação.

A maioria das varetas para soldagem a gás contém anti-oxidantes para controlar o oxigênio da poça de solda, geralmente silicone é usado para este propósito embora manganês também possa ser empregado. Essas varetas podem ser de aço carbono, aços ligas, aço inoxidável, prata, entre outros materiais.

Uma aplicação que utiliza muito varetas de adição é o processo de brasagem, onde é possível soldar materiais diferentes utilizando fluxos e fundindo apenas o metal de adição (vareta). É possível também soldar chapas finas utilizando-se de varetas de adição.

6.4 Apresente a reação química da mistura do oxigênio e acetileno. Dê exemplos dos tipos de chama que se consegue dessa mistura.

Teoricamente, a combustão completa do Acetileno é representada pela equação química:

Esta equação indica que 1 volume de Acetileno e 2,5 volumes de Oxigênio reagem para produzir 2 volumes de gás carbônico e 1 volume de vapor d’água. Em relação às chamas, é possível produzir uma chama neutra, oxidante ou carburante.

A chama neutra é a chama de maior utilização para o processo de soldagem oxiacetilênica. Esta chama é resultante da mistura de Acetileno e Oxigênio em partes iguais, daí o seu nome de "neutra". A chama neutra é de particular importância para o soldador, não só por seu uso em soldas e cortes, como também por fornecer uma base para regulagem de outros tipos de chamas. Esta chama poderá atingir temperaturas da ordem de 3100ºC.

A chama oxidante é a chama resultante da mistura de Acetileno com Oxigênio com um excesso de Oxigênio. Esta chama pode atingir temperatura na ordem de 3200ºC. Uma outra característica deste tipo de chama é o som emitido pelo bico. É utilizada principalmente para soldagem de materiais que contenham zinco em sua composição química como, por exemplo, o latão. Na soldagem deste material, o zinco é oxidado na superfície da poça, onde a camada de óxido resultante vai inibir posteriores reações.

A chama carburante é a chama resultante da mistura de Acetileno com Oxigênio com um excesso de Acetileno. Esta chama é utilizada para solda de aços liga ao cromo e ao níquel, alumínio e magnésio. Atinge a temperatura de 3020ºC, e pode ser também empregada para depósitos de materiais duros como "Stellite". Esta chama não é recomendada para a soldagem de aços carbono, pois causará juntas porosas e quebradiças.

6.5 Explique as funções dos fluxos (pós e pastas) na soldagem com este processo.

Os fluxos são materiais fusíveis na forma de pós, granulado ou pasta, usado na soldagem oxi-gás com a função de reagirem quimicamente com óxidos metálicos e formar escórias, além de melhorar a molhabilidade e a fluidez da poça de fusão.

Esses fluxos são geralmente utilizados na soldagem de ferro fundido, do aço inoxidável e grande parte dos materiais não ferrosos. Na soldagem de aços, não há necessidade da utilização dos fluxos.

7. Conclusão

Vimos nesta aula pratica uma visão geral do processo de soldagem oxi-gás, seus equipamentos, funções e utilizações. O processo de soldagem oxi-gás é caracterizado por realizar a fusão do metal base + metal de adição ou ainda a brasagem, que é a fusão de apenas o metal de adiação, visando a união das peças. A principal vantagem desse processo é por ser de baixo custo e pode ser feito em locais de difícil acesso, pois os equipamentos são transportados com certa facilidade, e vendo por outro lado a sua maior desvantagem é a baixa produtividade, tornando assim viável em apenas trabalhos específicos.

Um ponto importante desse processo é a regulagem da chama, aonde ela varia de acordo com o material a ser soldado, a chama varia entre neutra, carburante ou oxidante. Também deve se atentar para o cone brilhante gerado pela chama, aonde o mesmo deve ficar próximo ao ponto de soldagem, mas sem tocar a peça a ser soldada, visto que ocorreriam espirros de material e o apagamento da tocha.

Comentários