O Papel do Pó de Ferro no Mecanismo na Deposição de Eletrodos Revestidos

PSV1 21/01/2016 R2

Nomes: Daynara Mateus da Silva

Mariana Magalhães Barros

Tema: O Papel do Pó de Ferro no Mecanismo na Deposição de Eletrodos Revestidos

(The Role of Iron Powder on the Deposition Mechanism in Coated Electrode)

ABS – Soldagem & Inspeção (Vol. 20, Nº 1 [Jan / Mar] 2015)

1. Resumo: O eletrodo revestido com pó de ferro tem como algumas de suas características sua capacidade de trabalhar com maior corrente e grande eficiência de fusão metálica do ferro adicionado na forma de pó. Esse trabalho é incitado pela grande desse tipo de eletrodo. E tem como objetivo analisar essas duas de suas vantagens oferecidas e, assim, verificar qual delas é o fator determinante para sua grande popularidade. O estudo feito utilizou três eletrodos comerciais, cuja principal distinção era o teor de pó de ferro no revestimento. Os eletrodos foram caracterizados em relação às suas dimensões, densidade e composição (via MEV-EDS) do revestimento. Utilizando-se dois níveis de corrente, foram avaliadas as taxas de fusão, deposição e a geometria do cordão na confecção de filetes na posição plana (junta em ângulo). Através dos resultados pode-se verificar que, independentemente da intensidade da corrente, quanto maior a concentração de pó de ferro no revestimento, maiores as taxas de fusão e deposição. Ficou demonstrado que esses valores elevados de taxas de deposição e fusão se devem à menor energia necessária para fundir o ferro do revestimento em forma de pó do que o contido na alma metálica. A grande capacidade nominal de condução de corrente proporcionada pelo eletrodo com pó de ferro é uma razão secundária.

Palavras-chave: Eletrodo revestido; Pó de ferro; Taxa de fusão.

1. Introdução

Na metade do século XX, a indústria percebeu o impacto revolucionário da introdução do processo de soldagem, mais especificamente a soldagem com eletrodo revestido. Rapidamente, as indústrias passaram a demandar melhor qualidade da solda, estabilidade de processo e versatilidades de materiais. Ao mesmo tempo, as demandas na utilização de eletrodos revestidos em juntas não eram, contudo, só por boas propriedades mecânicas, mas também pela economia de consumíveis.

Em resposta, três grandes conquistas ocorreram na década de 50. O primeiro foi o desenvolvimento do eletrodo tubular, seguido pelos eletrodos de baixo hidrogênio e, por fim, os eletrodos com pó de ferro, ditos de alta eficiência. Inicialmente o revestimento dos eletrodos era fino e sua principal função era a estabilização do arco. Posteriormente, a adição de pós metálicos de ferros ligas tornou-os mais funcionais, de maior produtividade e desempenho.

Além do ganho na produtividade, os eletrodos revestidos de alta deposição podem reduzir o custo da solda em até 50%. Há, ainda, um ganho adicional causado redução das distorções térmicas, em função de uma poça menos quente, diminuindo a necessidade de etapas como o alívio de tensões.

A rapidez com que a fusão do eletrodo acontece é fundamental para economia de tempo e dinheiro num processo de soldagem. A energia para fundir os eletrodos em processos a arco é dependente do valor da corrente. No caso do eletrodo revestido o calor é necessário para fundir tanto a alma como o revestimento. A deposição líquida desse material fundido (excluindo perdas por respingos, escória, fumos, etc.) por unidade de tempo é o que caracteriza a formação do cordão. Por isto, é interessante aumentar a taxa de deposição líquida.

Entretanto, o simples aumento da corrente como meio de aumentar a taxa de fusão (consequentemente a taxa de deposição) dos eletrodos revestidos é limitado. Uma corrente muito alta para um dado diâmetro de eletrodo pode, por aquecimento ao longo de seu comprimento, danificar (inutilizar) o revestimento.

Assim, uma forma de ganhar em produção seria aumentar o diâmetro da alma, juntamente com o correspondente aumento de corrente, uma vez que a corrente é proporcional ao diâmetro da alma. Mas, na prática observa-se um limite de 6,0 mm no diâmetro. Outra solução seria adicionar material através do revestimento. Porém, a simples adição, e não substituição, de pós metálicos no revestimento acarreta em revestimentos mais espessos. Entretanto, quando o revestimento fica mais espesso, problemas podem ocorrer, como:

• O metal fundido do eletrodo não é homogeneamente envolvido pelo fluxo fundido, sendo um agente de detrimento da qualidade da solda;

• Redução da estabilidade do processo e aumento de respingos;

• Surgimento de mordeduras, ocorrendo quando a solda não está na posição plana, como uma consequência do aumento da poça de fusão;

• Grandes crateras, aumentando o risco de trincas;

• Porosidade nas crateras;

• Aumento da distorção pelo aumento da energia imposta;

• Maior fadiga do soldador, suportando o efeito combinado de peso do eletrodo, dos cabos e porta-eletrodo, além do estresse por ter que controlar uma maior poça de fusão;

• A fadiga do soldador pode ainda conduzir a uma variação do comprimento do arco, levando a uma perda de qualidade do cordão de solda;

• Escorrimento de metal em soldagem na posição vertical.

Os fabricantes, cientes desses possíveis problemas, tentam balancear os benefícios e efeitos colaterais da adição de material metálico no revestimento. Assim, os eletrodos revestidos de alta eficiência contêm pós-metálicos em quantidades suficientes para aumentar os seus rendimentos de deposição sem agravar, exageradamente, os efeitos colaterais negativos.

É importante destacar que tradicionalmente rendimento de deposição para eletrodos revestidos é referenciado como valor nominal, ou seja, se trata da relação entre a quantidade de metal depositado e a massa de alma fundida, portanto, desconsiderando a massa do revestimento. Neste contexto, os valores de rendimento nominal de deposição podem chegar até 250%, mas requer um eletrodo com revestimento