Introdução aos processos de soldagem

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS Departamento de Engenharia Metalúrgica

Soldagem I Introdução aos Processos de Soldagem

Prof. Paulo J. Modenesi Prof. Paulo Villani Marques

Belo Horizonte, novembro de 2000

Processos de Soldagem - 1

1 - Métodos de União dos Metais 02

2 - Definição de Soldagem 02

3 - Pequeno Histórico da Soldagem 03

4 - Formação de uma junta soldada 05

5 - Processos de Soldagem 09

5.1 - Processos de Soldagem por Fusão 09

5.2 - Processos de Soldagem por Pressão (ou por Deformação) 10

6. Processos de Soldagem Por Fusão 10

6.1 - Soldagem com Eletrodos Revestidos 10

6.2 - Soldagem GTAW 15

6.3 - Soldagem GMAW 18

6.4 - Soldagem com Arames Tubulares 21

6.5 - Soldagem ao Arco Submerso 2

6.6 - Soldagem a Plasma 24

6.7 - Soldagem de Pinos 26

6.8 - Soldagem por Eletro-escória 27

6.9 - Soldagem Oxi-gás 28

6.10 - Soldagem com Feixe de Elétrons 30

6.1 - Soldagem a Laser 31

7 - Processos de Soldagem por Deformação 3

7.1 - Soldagem por Resistência 3

7.2 - Soldagem por Centelhamento 36

7.3 - Soldagem por Alta-frequência 38

7.4 - Soldagem por Fricção 39

7.5 - Soldagem por Difusão 39

7.6 - Soldagem por Explosão 40

7.7 - Soldagem por Laminação 41

7.8 - Soldagem a Frio 42

7.9 - Soldagem por Ultra-som 42

8 - Processos de Brasagem 42

9 - Processos de Corte Térmico 45

9.1 - Corte a Oxigênio 46

9.2 - Corte a Plasma 48

9.3 - Corte a Laser 49

10 - Processos de Aspersão Térmica 49

SUMÁRIO 1 - Bibliografia Complementar ........................................................................ 51

Processos de Soldagem - 2

INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE SOLDAGEM 1 - Métodos de União dos Metais

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 exemplo desta categoria citam-se a soldagem, a brasagem e a colagem.

2 - Definição de Soldagem

Um grande número de diferentes processos utilizados na fabricação e recuperação de peças, equipamentos e estruturas é abrangido pelo termo SOLDAGEM. Classicamente, a soldagem é considerada como um método de união, porém, muitos processos de soldagem ou variações destes são usados para a deposição de material sobre uma superfície, visando a recuperação de peças desgastadas ou para a formação de um revestimento com características especiais. Diferentes processos relacionados com os de soldagem são utilizados para o corte ou para o recobrimento de peças. Diversos aspectos dessas operações de recobrimento e corte são similares à soldagem e, por isso, muitos aspectos destes processos são abordados juntamente com esta.

Algumas definições de 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".

Processos de Soldagem - 3

• "Operação que visa obter a coalescência localizada produzida pelo aquecimento até uma temperatura adequada, com ou sem a aplicação de pressão e de metal de adição." (Definição a adotada pela AWS - American Welding Society).

• “Processo de união de materiais baseado no estabelecimento, na região de contato entre os materiais sendo unidos, de forças de ligação química de natureza similar às atuantes no interior dos próprios materiais.”

3 - Pequeno Histórico da Soldagem

Embora a soldagem, na sua forma atual, seja um processo recente, com cerca de 100 anos, a brasagem e a soldagem por forjamento têm sido utilizadas deste épocas remotas. Existe, por exemplo, no Museu do Louvre, um pingente de ouro com indicações de ter sido soldado e que foi fabricado na Pérsia, por volta de 4000 AC.

O ferro, cuja fabricação se iniciou em torno de 1500 AC, substituiu o cobre e o bronze na confecção de diversos artefatos. O ferro era produzido por redução diretaa e conformado por martelamento na forma de blocos com um peso de poucos quilogramas. Quando peças maiores eram necessárias, os blocos eram soldados por forjamento, isto é, o material era aquecido ao rubro, colocava-se areia entre as peças para escorificar impurezas e martelava-se até a soldagem. Como um exemplo da utilização deste processo, cita-se um pilar de cerca de sete metros de altura e mais de