PROJETO FEIRA DE CIÊNCIAS - Maquina de Solda Elétrica caseira

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ESCOLA ESTADUAL PROFESSOR DAVID JORGE CURI
FEIRA DE CIÊNCIAS
MÁQUINA DE SOLDA ELÉTRICA
SUZANO
2014
ESCOLA ESTADUAL PROFESSOR DAVID JORGE CURI
FEIRA DE CIÊNCIAS
CAMILA EFIGENIA, GABRIEL OLIVEIRA, LUCAS MATHEUS, 	MATEUS GOMES E VINICIUS SOUZA
MÁQUINA DE SOLDA ELÉTRICA 
Trabalho apresentado no 3°ano ao curso do ensino médio na Escola Estadual Professor David Jorge Curi para feira de ciências, tendo como orientador Inspetor Junior Olivio; Data de entrega do projeto escrito 10/11/2014
SUZANO
2014
INTRODUÇÃO
O conteúdo a seguir demonstra um projeto executado para apresentação da feira de ciências da escola David Jorge Curi, sobre a criação de uma maquina de solda elétrica tipo eletrodo revestido, que é intensificada a base de água e sal; mostra todo o processo de criação, peças, montagem e funcionamento ilustrado tanto textualmente como por meio de imagens ilustrativas; Um exemplo vai ser apresentado como é feito a dilatação no interior de um eletrodo no momento da soldagem e tudo isso por meio de uma imagem.
Empenhamos em um projeto que vai trazer um custo muito inferior no requisito de economia em dinheiro, do que se fosse comprar ou fabricar uma maquina de solda convencional, e a nossa simplificação de uma maquina convencional que tem toda uma complexidade.
O trabalho foi realizado com pesquisas na internet e pesquisas de campo por meio de pessoas que trabalharam ou que tem conhecimento na área de solda MIG, TIG ou eletrodo revestido. Sendo passado o conteúdo pelo nosso orientador inspetor Junior Olivio que foi escolhido por meio de um compartilhamento de idéias, e elegemos para atuar com o auxilio na orientação do projeto de maneira completa.
Por fim, vai ser inseridas biografias de estudos dentre o assunto a ser abrangido, que o receptivo leitor venha ter uma aproximação maior nessa área de fundição de metais por meio de solda e que seu conhecimento venha ser aprimorado.
SUMARIO
Conteúdo 
INTRODUÇÃO	2
JUSTIFICAFIVA	4
1. METODOLOGIA	5
1.1	Em que se resume solda?	5
1.2	Soldagem	5
1.3	Soldagem Arco Elétrico	5
1.4	Soldagem MIG/MAG	6
1.4.1	Processo MIG (Metal Inert Gás)	6
1.4.2	Processo MAG (Metal Active Gás)	6
1.5 Soldagem TIG	7
1.5.1 à 1.5.3 Desenvolvimento, Operação e Aplicação	7
1.6	Soldagem com eletrodo revestido	8
 1.6.1	 Equipamentos	8
 1.6.2 Eletrodo Revestido	8
 	1.6.2.1 Funções do revestimento	9
1.6.3 Fonte de energia	9
1.7	Montagem e ligação da maquina	10
1.7.1	Materias	10
1.7.2 Peças desenvolvidas ................................................................................................................. 11
1.7.3	Esquema de ligação	.14
1.8	Segurança e Trabalho	15
 1.8.1	 EPI’s (Equipamento de proteção individual)	15
 . . .
JUSTIFICAFIVA
Tendo em vista a necessidades de fazer pequenos reparos em solda dentro de sua própria casa, então estaremos aplicando uma alternativa eficaz e econômica que nos chamou a atenção a este tema que se insere nas maretias de física e química.
Qualquer cidadão pode comprar uma maquina de solda e fazer uso após ter sido orientado e tomado algumas medidas de segurança, mas por muitas vezes isso não é tão viável para casos pequenos, então uma medida simples é fazer sua própria maquina que também vai ser preciso saber do modo de funcionamento e também tomar as mesmas medidas de segurança, porem vai a ver certa economia financeira.
OBJETIVO
Nosso objetivo é ganhar mais informações Isso vai contribuir para o nosso conhecimento a criação de um projeto próprio tendo adição na conscientização da importância dos recursos de segurança e uma certa formação de como se opera uma maquina de solda e como deve ser feito o processo de soldagem, e tudo isso adquirido por meio de ensaios para apresentação. Um projeto já inventado, mais com medidas e peças próprias, criadas por nos mesmo, trazendo também o entendimento de um experimento sobre a base de água e sal e presença da elétrica no funcionamento da maquina.
1. METODOLOGIA
Em que se resume solda?
s.f. Composição metálica, usada para unir entre si peças metálicas por meio calor ou fusão.
Soldagem
	Conceitua-se soldagem como o processo de fabricação, do grupo dos processos de união (soldagem, fixação mecânica "parafusassem" e colagem), que visa à união, o revestimento e/ou a manutenção de materiais (metálicos, cerâmicos, poliméricos ou combinação destes), em escala atômica, com ou sem aplicação (isolada ou conjunta) de calor e pressão. Neste caso, sempre que a idéia se refira à operação (planejamento, preparação, execução e inspeção), o termo correto a ser empregado é "soldagem". Por fim, o uso adequado do termo solda se aplica ao resultado final da operação de soldagem "o depósito" (por exemplo, o metal de solda mais a zona termicamente afetada).
Soldagem Arco Elétrico
A soldagem é um processo que visa à união localizada de materiais, similares ou não, de forma permanente, baseada na ação de forças em escala atômica semelhantes às existentes no interior do material e é a forma mais importante de união permanente de peças usadas industrialmente. Existem basicamente dois grandes grupos de processos de soldagem. O primeiro se baseia no uso de calor, aquecimento e fusão parcial das partes a serem unidas, e é denominado processo de soldagem por fusão.
O segundo se baseia na deformação localizada das partes a serem unidas, que pode ser auxiliada pelo aquecimento dessas até uma temperatura inferior à conhecida como processo de soldagem por pressão ou processo de soldagem no estado sólido.
Soldagem MIG/MAG
Soldagem por arco elétrico com gás de proteção, sigla em inglês GMAW (Gás Metal Arc. Welding), mais conhecida como soldagem MIG/MAG (MIG – Metal Inert Gás) e (MAG – Metal Active Gás), trata-se de um processo de soldagem por arco elétrico entre a peça e o consumível em forma de arame, eletrodo não revestido, fornecido por um alimentador contínuo, realizando uma união de materiais metálicos pelo aquecimento e fusão. O arco elétrico funde de forma contínua o arame à medida que é alimentado à poça de fusão. O metal de solda é protegido da atmosfera por um fluxo de gás, ou mistura de gases, inerte (MIG) ou ativo (MAG). Neste processo de soldagem é utilizada a corrente contínua (CC) e geralmente o arame é utilizado no pólo positivo (polaridade reversa). A polaridade direta é raramente utilizada, pois, embora proporcione uma maior taxa de fusão do eletrodo, proporciona um arco muito instável. A faixa de corrente mais comumente empregada varia de 50A até cerca de 600A, com tensões de soldagem de 15V até 32V. Um arco elétrico auto-corrigido e estável é obtido com o uso de uma fonte de tensão constante e com um alimentador de arame de velocidade constante.
	Atualmente, o processo MIG/MAG é aplicável à soldagem da maioria dos metais utilizados na indústria como os aços, o alumínio, aços inoxidáveis, cobre e vários outros. Peças com espessura acima de 200mm podem ser soldados praticamente em todas as posições.
Processo MIG (Metal Inert Gás)
	É denominado MIG o processo de soldagem utilizando gás de proteção quando esta proteção utilizada for constituída de um gás inerte, ou seja, um gás normalmente monoatômico como Argônio ou Hélio, e que não tem nenhuma atividade física com a poça de fusão. Este processo foi inicialmente empregado na soldagem do alumínio e o termo MIG ainda é uma referência a este processo. Estes processos são geralmente utilizados com corrente elétrica continua.
Processo MAG (Metal Active Gás)
Quando a proteção gasosa é feita com um gás dito ativo, ou seja, um gás que interage com a poça de fusão (normalmente CO2) o processo é denominado MAG. Os gases de proteção têm como função primordial a proteção da poça de fusão, expulsando os gases atmosféricos da região da solda, principalmente Oxigênio, Nitrogênio e Hidrogênio, que são gases prejudiciais ao processo de soldagem. Além disso, os gases de proteção, ainda possuem funções relacionadas a soldabilidade, penetração e pequena participação na composição química da poça de fusão, quandogases ativos são empregados na soldagem.
1.5 Soldagem TIG
Soldagem TIG (sigla em inglês de Tungsten Inert Gas) é um processo de soldagem a arco elétrico entre um eletrodo não consumível de tungstênio e a poça de fusão comproteção gasosa, sobre a qual faz-se o acréscimo ou não de um metal de adição, normalmente na forma de um arame relativamente fino. O processo também é conhecido em inglês como Gas Tungsten Arc Welding (GTAW).
1.5.1 Desenvolvimento
A soldagem TIG é um processo de soldadura a arco eléctrico, criado entre um eléctrodo não consumível de tungsténio e o material a soldar, envolto numa grande protecção gasosa. Essa protecção gasosa é constituída por gás hélio (He). Trata-se de um processo que surgiu da necessidade de processos eficientes de soldagem para materiais difíceis, como o (alumínio) e (magnésio), principalmente na (indústria aeroespacial) e de (aviação). Assim, com o seu aperfeiçoamento, surgiu um processo de alta qualidade e relativo baixo custo, de uso em aplicações diversas. Com o decorrer do tempo, este tipo de soldadura tornou-se popular, não deixando ao mesmo tempo, de ser caro e por isso, o gás hélio foi substituído pelo gás árgon como gás de protecção, por ser economicamente mais barato. O desenvolvimento da soldagem TIG foi completado em 1941 e ficou conhecido como processo 'Heliarc' ou "Tungsten Inert Gas", abreviado para processo TIG, isto porque o processo utilizava um eléctrodo de tungsténio e hélio como gás de protecção. O processo foi considerado "perfeito", quando se começou a utilizar corrente alternada com adição de alta frequência (HF), a partir da qual se conseguia um arco estável que permitia soldar ligas de alumínio e magnésio com perfeição e boa qualidade de soldadura.
1.5.2 Operação
	O processo manual de soldagem TIG é considerado um dos mais difíceis de todos os processos comuns utilizados pela indústria devido à necessidade de destreza dooperador para manter um pequeno arco eléctrico e prevenir que o eletrodo não encoste com a peça de trabalho. A utilização das duas mãos dificulta ainda mais o processo (uma mão segura a tocha de soldagem, a outra, o arame do metal de adição). O Gás de proteção utilizado é o Árgon ou Hélio ou a mistura dos dois.
Observação: Diferentemente dos processos MIG/MAG, não existe soldagem com eletrodo de tungstênio em atmosfera não protetora, ou "gás ativo", logo, não existe o que seja um processo "TAG". A utilização de gás ativo no processo oxidaria antes de qualquer coisa o próprio eletrodo de tungstênio.
1.5.3 Aplicações
Largamente utilizado na indústria aeroespacial e de aviação devido à alta qualidade da solda e em indústrias que utilizam materiais não ferrosos. Indicado principalmente para peças pequenas e chapas finas que necessitam de uma soldagem mais precisa.
1.6 Soldagem com eletrodo revestido
Soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido (em Ingles Shielded Metal Arc Welding – SMAW), também conhecida como soldagem manual a arco elétrico (MMA), é um processo manual de soldagem que realizado com o calor de umarco elétrico mantido entre a extremidade de um eletrodo metálico revestido e a peça de trabalho. O calor produzido pelo arco elétrico funde o metal, a alma do eletrodo e seu revestimento de fluxo. Os gases produzidos durante a decomposição do revestimento e a escória líquida protegem o metal de solda da contaminação atmosférica durante a solidificação. Devido à sua versatilidade de processo e da simplicidade de seu equipamento e operação, a soldagem com eletrodo revestido é um dos mais populares processos de soldagem. O SMAW é amplamente utilizado na construção de estruturas de aço e na fabricação industrial. O processo é principalmente utilizado para soldar ferro e aço (incluindo o aço inoxidável), mas também podem ser soldadas com esse método ligas de níquel, alumínio e cobre.
1.6.1 Equipamentos
O equipamento da soldagem com eletrodo revestido consiste em uma fonte de alimentação constante de energia elétrica e o eletrodo revestido. Também faz parte o porta eletrodo, a garra para o terra os cabos elétricos de soldagem que faz a ligação dos dois a fonte de energia.
1.6.2 Eletrodo Revestido
1.Revestimento de Fluxo
2.Vareta (Alma)
3.Gás de proteção
4.Poça de fusão
5.Metal base
6.Metal de solda
7.Escória solidificada
O eletrodo revestido é a peça consumível do processo de solda e a mais importante, a escolha do eletrodo correto depende de uma série de fatores, incluindo o material a ser soldado, a posição que a solda irá ser realizada e as propriedades da solda desejada. Eletrodos revestidos para aços carbono consistem em dois elementos: a alma metálica, que tem as funções principais de conduzir a corrente elétrica e fornecer metal de adição para a junta, e o revestimento, uma mistura de metal chamado de fluxo, que emite gases, uma vez que se decompõe para evitar a contaminação da solda.
1.6.2.1 Funções do Revestimento
· Proteção do metal de solda
· Estabilização do arco
· Adição de elementos de liga ao metal de solda
· Direcionamento do arco elétrico
· Função da escória como agente fluxante
· Características da posição de soldagem
· Controle da integridade do metal de solda
· Propriedades mecânicas específicas do metal de solda
· Isolamento da alma de aço
1.6.2.2 Tipos de revestimento
Ácido | básico | celulósico | oxidante | rutílico | titânio
1.6.3 Fonte de energia
A fonte de energia tem um papel fundamental de gerar uma corrente de energia constante, mesmo tendo variações na distancia do arco e na tensão elétrica. Isto é importante porque a maioria das aplicações são manuais, exigindo destreza do operador ao segurar o porta eletrodo.
 
Imagem varetas de eletrodo revestido E7018, E6013
1.7 Montagem e ligação da maquina
	Essa é uma serie de topicos que demonstra os materias e as peças criadas que ultilizamos para montagem e ligação da maquina.
1.7.1 Materias
Balde de cantos arredondados de 12 Litros:
Cabo para transmissão de carga (chupeta):
Alicate de solda porta eletrodo:
Esculdo de soldagem mascara de solda:
	
Esses são considerados os materias para a construção da maquina, todos comprados com exeção do balde que nos ja tinhamos em casa.
1.7.2 Peças desenvolvidas
	Foi necessario desenvolver duas peças que da o contato com a solução de água e sal dentro do balde; Duas hastes de barramento classificados como peça A e peça B como mostra no diagrama a seguir. 
			
Ambas peças são de ferro galvanizado e contam com um revestimendo em cofre sobre a superficie da peça.		
	
						Imagem REVESTIMENTO EM COBRE
Peça B haste fixa:
Essa haste conta com uma chapa retangular de ferro galvanizado também, com a parte inferior do barramento soldado ao meio da chapa; Esta peça é fixada ao meio da parede do balde pelo lado de dentro, à fixação é chumbada por uma abraçadeira de metal tipo borboleta, e que pode ser montada e desmontada, porém a fixação só é feita em um unico pont do balde. Como mostra nas Imagens abaixo.
Imagem peça B fixada no balde
 
Peça A haste móvel:
Nessa haste foi acoplado um sistema de prensa por dois parafusos na horizontal e com a parte superior dentada que tem o intuito de prendela na lateral do balde, e movela com facilidade quando desprende-la. Como mostra ao lado e em baixo.
Foi preciso criar um esquema que a peça ficasse pressa mas que fosse possivel deprendela com facilidade e prender novamente em outro canto do balde pois é dessa forma que é feito a regulagem da potencia da maquina (quanto menor a distância maior a amperagem e quanto maior a distância menor a amperagem). Mas devesse tomar muito cuidado para que as peças não encoste uma na outra, porque se encostar fecha curto circuito e é desarmado o dijuntor da fase de alimentação.
Dentro balde agente criou uma espécie de régua para medir o volume de água, e com isso vai auxiliar na medida correta de sal que deverá ser colocado. A régua vai da medida 3 à 10 Litros como na figura abaixo.
 (
Imagem modo de movimentação
 Peça A
)
1.7.3 Esquema de ligaçãoA Ligação da maquina na rede deve ser feita com muita atenção, e na saida da fase que passa pelo balde devesse ir no porta eletredo, então é necessario usar um dos cabos de chupeta, retirar um dos terminal jacaré e instalar no porta eletrodo como na imagem a seguir.
A ligação começa na rede de energia sendo que o neutro da rede deve ligar diretamente na peça a ser soldada, isso vai ser o aterramento da maquina nas peças que serão soldada.
 A fase que vem na rede passa por um dijuntor de 40 amperes que serve como segurança contra uma suposta sobre carga e ultilizamos também como manobra de ligar e desligar a maquina; O fio que sai do dijuntor agente liga na peça (A) do balde e na peça (B) ligamos o fio do porta eletrodo. O esquema final de ligação no balde fica assim.
 
E esse é o diagrama multifilar da ligação:
Segurança e Trabalho
Para execulção da soldagem ou apresentação deve se ultilizar meios de segurança que são classificados como EPI’s.
EPI’s (Equipamento de proteção individual).
Equipamentos de Protecção Individual ou EPIs são quaisquer meios ou dispositivos destinados a ser utilizados por uma pessoa contra possíveis riscos ameaçadores da sua saúde ou segurança durante o exercício de uma determinada atividade. Um equipamento de proteção individual pode ser constituído por vários meios ou dispositivos associados de forma a proteger o seu utilizador contra um ou vários riscos simultâneos. O uso deste tipo de equipamentos só deverá ser contemplado quando não for possível tomar medidas que permitam eliminar os riscos do ambiente em que se desenvolve a actividade.
Tipos de EPI’s
Os EPIs podem dividir-se em termos da zona corporal a proteger:
· Proteção da cabeça: Capacete
· Protecção auditiva: Abafadores de ruído (ou protetores auriculares) e tampões.
· Proteção respiratória: Máscaras; aparelhos filtrantes próprios contra cada tipo de contaminante do ar: gases, aerossóis por exemplo.
· Proteção ocular e facial: Óculos, viseiras e máscaras.
· Proteção de mãos e braços: Luvas, feitas em diversos materiais e tamanhos conforme os riscos contra os quais se quer proteger: mecânicos, químicos, biológicos, térmicos ou elétricos.
· Proteção de pés e pernas: Sapatos, coturnos, botas, tênis, apropriados para os riscos contra os quais se quer proteger: mecânicos, químicos, elétricos e de queda.
· Proteção contra quedas: Cinto de segurança, sistema anti-queda, arnês, cinturão, mosquetão.
· Proteção do tronco: Avental.
Equipamentos de proteção para soldagem elétrica
Para trabalhar com a nossa máquina de solda devesse tomar as mesmas medidas de segurança e utilizar os mesmo equipamentos de proteção de um serviço execultado com uma máquina convencional, mostraremos quais os equipamenos necessarios e indicado por norma para soldagem elétrica; Mas com execeção do esculdo de solda que já foi apresentado nos materias da maquina.
Luvas:
Mangote ou mangas e Avental:
E esse são os principais equipamentos de proteção própria para o serviço de solda elétrica, todos devem estar catalogados e com CA (certificado de aprovação).
2. CONCLUSÃO
Em virtude do que foi mencionado, acreditamos ter apresentado todo o processo justificando, para quais fins, montagem, criação, aplicação e motivados a fazer o melhor projeto estudando, ledos e reledos para que venhamos concluir com exedo, estaremos de prontidão respondendo a todas as perguntas emergentes e tirando quaisquer dúvida. Que nossa máquina venha trazaer o conhecimento para criação de outras e mas outras a ser de ultilidade para diverças ocaçiões e necessidades nesta área. 
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