TECNICAS DE SOLDAGEM 2

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TÉCNICAS E SOLDAGEM METALURGIA DA SOLDAGEM Autor(a): Dra. Sarah Silveira Mendes Revisor: Jean Carlos Rodrigues Tempo de leitura do conteúdo estimado em 1 hora e 15 minutos.Introdução Olá, estudante! Agora, vamos avançar na nossa jornada pelo universo da soldagem! É com prazer que lhe apresentamos este material, que o ajudará a refletir sobre os processos de soldagem, sua terminologia e metalurgia. Serão abordados os símbolos utilizados para identificar as soldas, as características metalúrgicas da junta soldada e da Zona Termicamente Afetada (ZTA), os defeitos que podem surgir na soldagem e, também, as características de segurança e higiene na soldagem. Além disso, iremos conhecer o processo de brasagem, que é um método de união no qual se adiciona um metal diferente dos metais de base da junta. Bons estudos! Metalurgia e Terminologia de SoldagemCaro(a) estudante, qual é o propósito da soldagem? Como principal objetivo da soldagem, podemos afirmar que é a união primária de peças. Porém, além disso, ela é aplicada em revestimentos e na manutenção de peças, materiais e equipamentos. metal das peças a serem soldadas é o metal base. Usualmente, na soldagem por fusão, emprega-se um material de adição para formar a solda, que é o metal de adição. Durante o processo de soldagem, metal de adição é fundido, em geral, por uma fonte de calor, e se mescla a uma quantidade do metal base fundido para formar uma poça de fusão (WAINER; BRANDI; MELLO, 2019). Esses conceitos são ilustrados na Figura 2.1.Metal de adição Poça de fusão Penetração Solda Metal base Figura 2.1: Representação esquemática de um processo de soldagem com adição de material Fonte: Modenesi, Marques e Bracarense (2016, p. 13). #PraCegoVer: a imagem contém a representação de um processo de soldagem com metal de adição. Nela, podemos ver o cordão de solda sendo formado conforme a poça de fusão se resfria. A poça de fusão é uma combinação do metal de base e o de adição fundidos. A penetração da solda indica a quantidade de metal base que foi derretido no processo. Terminologia de Soldagem Conforme mencionado, a soldagem cria a junta de solda, que é uma forte conexão entre duas partes, a união. Para certos projetos de soldagem são necessários ajustes nas extremidades das peças a serem soldadas. Essa adaptação tem o nome de chanfro e possui diversas formas, que são reguladas de acordo com as normas.REFLITA Os processos de soldagem são realizados apenas nas indústrias? Será que existem peças soldadas na nossa casa? Essas são as perguntas iniciais que podemos fazer ao analisar a importância da soldagem na indústria e o dia a dia de sua aplicação. a nomenclatura durante a soldagem, temos, também, a terminologia usada signar o tipo de junta soldada e o chanfro, caso este também seja usado.Topo Ângulo Canto Aresta Sobreposta Figura 2.2: Tipos de juntas encontradas na soldagem Fonte: Modenesi, Marques e Bracarense (2016, p. 13). #PraCegoVer: a imagem apresenta tipos de juntas que podemos encontrar na soldagem, além das representações de junta de ângulo, de topo, de canto, de aresta e sobreposta. Conforme Wainer, Brandi e Mello (2019), os elementos de chanfro são selecionados para atender aos requisitos de projeto e, em particular, permitem fácil acesso ao fundo da junta, reduzindo a quantidade de metal de adição exigida para preencher a junta. Existem muitos termos para definir a forma e a especificação do cordão de solda. A Figura 2.3 mostra alguns desses termos para solda de topo.Margem Passes de acabamento Face Reforço Passe Camada Passes de enchimento Raiz Passe de raiz Cobre junta Figura 2.3: Representação dos termos da soldagem na seção transversal de uma solda Fonte: Modenesi (2008, p. 5). #PraCegoVer: a imagem apresenta definições de termos encontrados em soldagem. A raiz é a área mais profunda da solda, que tende a ser a área mais difícil de soldar e, portanto, propensa à formação de descontinuidades no cordão de solda. A face é a superfície contrária à raiz da solda. passe é a deposição de material obtido pela progressão sucessiva da mesma poça de fusão. Uma solda pode necessitar de mais de um passe para ser realizada. A camada é um conjunto de passagens localizadas na mesma altura no chanfro. Reforço é a altura máxima obtida pelo excesso de material de enchimento, medida a partir da superfície do material de base. A linha limite da solda, ou margem, é a linha em que a face da solda entra em contato com a superfície do metal base. Para a designação de todos esses processos e características da solda, foi instituída uma simbologia de soldagem universal para ser usada nas representações de soldas em desenhos técnicos. Simbologia de Soldagem Os símbolos de soldagem consistem em uma série de símbolos, números e sinais, dispostos de uma certa maneira que fornecem informações sobre umadeterminada soldagem. Esses elementos devem ser usados caso haja necessidade, sendo estabelecidos de acordo com os padrões da norma AWS A 2.4 (AWS, 2020): A. Linha horizontal de referência. B. Símbolo básico da solda. C. Dimensões e outros dados. D. Seta. E. Símbolos suplementares. F. Cauda. G. Especificação do processo de soldagem ou outra referência. elemento básico do símbolo de soldagem é que a linha de referência está sempre posicionada horizontalmente e próxima à junta referida. Nessa linha, são colocados símbolos básicos de solda, símbolos adicionais e outros dados. A seta assinala onde será feita a solda e os dados para o procedimento. A metodologia ou qualquer outra referência relativa ao procedimento de soldagem estão localizados na cauda. Quando uma peça pode ser chanfrada, uma seta pontilhada (formando duas linhas) indica qual peça deve ser chanfrada. A Figura 2.4 mostra a posição dos elementos dos símbolos de soldagem.Símbolo de acabamento Símbolo de contorno Fresta Ângulo de chanfro F Símbolo básico Comprimento da solda A Dist. centro a centro Dimensão de solda em chanfro (soldas intermitentes) Dimensão de solda/prep. R Soldagem no campo Lado oposto S(E) L-P Especificação, processo ou Soldagem em todo T o contorno outro Lado Cauda Seta da seta Linha de referência Figura 2.4: Localização dos elementos de um símbolo de soldagem Fonte: Modenesi, Marques e Bracarense (2016, p. 13). #PraCegoVer: a imagem apresenta a simbologia de soldagem, os seus componentes, os símbolos suplementares e suas orientações de acordo com a norma. A simbologia da solda pode conter símbolos de especificações do processo, da dimensão e/ou do preparo do chanfro, do símbolo básico de solda, do ângulo de chanfro, do símbolo de contorno, do símbolo de acabamento, da fresta, do comprimento da solda, da distância entre centros, no caso de solda intermitente, da soldagem em campo, da soldagem em todo o contorno e a seta. Todos esses símbolos podem ou não aparecer na representação de solda, dependendo do tipo de solda a ser feito. O símbolo principal é o que indica o tipo de solda que deve ser realizado. Cada símbolo é uma ilustração da seção transversal de um tipo de solda. A solda deve ser feita do mesmo lado da seta, se o símbolo base estiver localizado abaixo da linha de referência. Caso a solda deva ser feita no lado oposto à seta, o símbolo da base deve estar na linha de referência. Na Figura 2.5, podemos observar os símbolos básicos mais corriqueiros segundo a norma AWS A 2.4.Soldas em chanfro em (Bordas em V ou X 1/2 V ou K U ou duplo U J ou duplo J V flangeado 1/2 V flangeado paralelas) Outros Soldas de aresta Solda de Solda de Solda de Solda de Solda de Solda de filete tampão ponto costura reverso revestimento Figura 2.5: Soldas de chanfro e seus símbolos Fonte: Modenesi, Marques e Bracarense (2016, p. 20). #PraCegoVer: a imagem apresenta os símbolos básicos mais comuns na soldagem. símbolo básico indica o tipo de solda e o chanfro que serão usados. Na parte superior, podemos observar sete símbolos utilizados na solda por chanfro, que indicam o formato do chanfro, que são os de chanfro em I, em V ou X, em 1/2 V ou K, U ou duplo U, J e duplo J, V flangeado e 1/2 V flangeado. Na parte inferior, são apresentados mais oito símbolos, designando outros oito tipos de solda, sendo mostrados os símbolos de soldas de aresta, solda de filete, solda de tampão, solda de ponto, solda de costura, solda de reverso e solda de revestimento. Diferentes números, que equivalem ao tamanho da solda ou outras especificações, são colocados em posições próprias em relação ao símbolo base. tamanho da solda (ou sua profundidade efetiva) estão localizados à esquerda do símbolo. Nas soldas que usam chanfro, caso esses números não sejam inseridos, deve-se entender que a penetração deve ser concluída. A abertura da raiz ou profundidade de uma solda é definida, diretamente, na designação da solda base. Símbolos adicionais são usados em locais específicos de símbolos de soldagem, quando necessário. Esses símbolos são mostrados na Figura 2.6. Ademais, existem símbolos de acabamento, designando o método de acabamento que deve ser aplicado à superfície da solda. Esses códigos são:C - rebartamento G esmerilamento M usinagem R - laminação H - martelamento Cobre-junta Contorno Soldagem Anel Soldagem Penetração em todo o ou total consumível em campo contorno espaçadores Face (quadrado) Convexa Côncava (retangular) plana Cobre-junta Espaçador Figura 2.6: Símbolos suplementares de soldagem Fonte: Modenesi, Marques e Bracarense (2016, p. 21). #PraCegoVer: a imagem apresenta a ilustração dos símbolos suplementares de soldagem. Os símbolos suplementares são empregados para prover esclarecimentos detalhados a respeito do tipo de trabalho a ser feito para efetuar a soldagem de acordo com o projeto. primeiro símbolo é o de soldagem em todo contorno da peça, seguida dos símbolos de soldagem feita no campo e do símbolo de soldagem com penetração total. Há também a solda com anel consumível e a solda com cobre junta ou espaçadores. Além disso, temos os símbolos de contorno, que são de face plana, convexa e côncava. Existem mais símbolos de soldagem que podem ser usados. As representações apresentadas nesta unidade são as básicas, que servem para o entendimento deuma ilustração de solda. Fonte: sidelnikov / 123RF Você saberia dizer quais são as normas regulamentadoras da simbologia de soldagem no Brasil? Na Figura 2.7, podemos observar alguns exemplos de como é feita a simbologia da soldagem e a solda desejada de acordo com cada caso.Solda desejada Símbolo 1/16 1/16 P R R S S B B P(E) P A A Figura 2.7: Exemplos de identificação da soldagem com os símbolos adequados Fonte: Modenesi, Marques e Bracarense (2016, p. 23). #PraCegoVer: a imagem apresenta três casos para exemplificar como uma solda foi planejada e como é a representação adequada de cada uma. Na primeira coluna, temos três tipos de solda, sem a representação de acordo com a norma. Ali, são mostradas as medidas que são usadas na simbologia das soldas. Já na segunda coluna, temos a representação de acordo com a norma vigente das três soldas mostradas na primeira coluna. Esses são exemplos básicos, que não possuem informações essenciais, como podemos analisar ao comparar as possibilidades da Figura 2.4. É preciso sempre se atentar para a localização das medidas de cada solda.Conhecimento Teste seus Conhecimentos (Atividade não pontuada) Os símbolos de soldagem são representações gráficas de todas as informações necessárias para o desenvolvimento do processo de soldagem, dado que esses símbolos são ilustrações que representam orientações para a realização do processo de soldagem.Figura: Representação de um elemento a ser soldado e a sua referida solda de acordo com a norma vigente Fonte: Elaborada pela autora. #PraCegoVer: a figura apresenta a imagem ilustrativa de uma junta metálica com formato de letra T, invertida, a ser soldada. À direita dessa imagem, encontra-se a simbologia que caracteriza a técnica de soldagem utilizada. A simbologia consiste em um círculo colocado na intersecção da linha de referência com a linha de seta. A região abaixo da linha de referência contém um triângulo retângulo invertido. A partir da observação da figura acima e de acordo com a simbologia de soldagem que estudamos, assinale a alternativa que descreve, corretamente, como o cordão de solda deve ser realizado. a) Em todo contorno, em um topo no lado oposto à seta. b) Em todo contorno, em ângulo no lado oposto à seta. c) Em todo contorno, em ângulo no lado da seta. d) Em todo contorno, em um filete no lado da seta. e) Em todo contorno, em um chanfro em V, no lado oposto à seta.Metalurgia e Terminologia de Soldagem processo de soldagem acarreta o aquecimento, a fusão, a solidificação e o resfriamento de um ou de vários materiais, conforme a aplicação do elemento a ser soldado. Com isso, as modificações que ocorrem no aquecimento, as fases que se formam durante a fusão e a solidificação e as mudanças que ocorrem no resfriamento determinam o desempenho da solda. De outra maneira, a metalurgia do processo de soldagem está intimamente relacionada à qualidade da solda, bem como ao conceito de soldabilidade. Aspectos Gerais da Metalurgia da Soldagem Mudanças nas propriedades do material, que frequentemente não são desejáveis ou convenientes, podem ocorrer na área da junta. A maioria dessas mudanças depende das reações que ocorrem no decorrer da solidificação e resfriamento do cordão de solda e sua microestrutura final. Portanto, uma compreensão desses fenômenos metalúrgicos é relevante em muitos empregos da soldagem.aço na soldagem Aço é uma liga ternária de ferro e carbono com um teor inferior a 2% de carbono, que contém, também, alguns outros elementos residuais resultantes de seu modo de fabricação ou adicionados em determinada quantidade, a fim de conferir determinada característica à liga. É grupo de ligas mais utilizado pelo homem, devido a sua ampla disponibilidade de matérias- primas básicas, relativa facilidade de refino, baixo custo e muitas propriedades conquistadas pela Fonte: William M. Plate Jr. / Wikimedia adição de elementos de liga. Em particular, ele é, também, o material mais usado em estruturas soldadas. Fonte: U.S. Navy photo by Mass Communication Specialist Seaman Kiona Mckissack / Wikimedia Para estudar os efeitos da soldagem no aço, ou em qualquer outro material, é importante controlar adequadamente os parâmetros de soldagem, para que se evitem mudanças microestruturais indesejadas na região termicamente afetada do material. Uma ferramenta essencial para o entendimento das fases presentes noaço e para a análise primária da formação de sua microestrutura, principalmente em condições de têmpera lenta, é o diagrama de equilíbrio Fe-C, no caso dos aços. A microestrutura gerada em função da velocidade de resfriamento (ou da temperatura de transformação) em um certo aço pode ser analisada a partir de diagramas de transformação desse aço. Esses diagramas são gerados experimentalmente para transformações de temperaturas constantes (Diagramas TTT) ou para transformações no decorrer de um resfriamento contínuo (Diagramas TRC) e revelam a evolução da microestrutura em função da temperatura e do tempo de resfriamento. Ainda que tenham sido concebidos originalmente para modificações após austenitização a temperaturas relativamente baixas (tratamento térmico convencional), já existem diagramas de transformação aplicáveis à soldagem. Ciclos Térmicos da Zona de Solda Geralmente, nos processos de soldagem, a junta deve ser aquecida até a temperatura adequada de acordo com o processo. Especialmente, na soldagem por fusão, são utilizadas fontes de calor de alta temperatura (2.000 a 20.000 °C) e concentradas (por exemplo, um arco com uma intensidade de cerca de 8 X 108 à medida que se movem ao longo da junta, fazendo com que a solda se forme em virtude da fusão local e solidificação da junta. Essa aplicação concentrada de energia produz, em pequenas áreas, altas temperaturas, altos gradientes térmicos (102 a 103 °C/mm), oscilações bruscas de temperatura (até 103 °C/s) e, portanto, mudanças significativas na microestrutura e nas propriedades em um pequeno volume de matéria. Simplificando, o fluxo de calor durante a soldagem pode ser decomposto em duas etapas básicas: fornecer calor à junta e dissipar esse calor através da peça de trabalho. Na primeira etapa, um critério importante para a caracterização do processo é a energia de soldagem (ou aporte de calor), que é estabelecida como a parcela de energia viabilizada à junta por unidade de comprimento da junta. Na segunda etapa, a dissipação de calor ocorre, em maior parte, principalmente, por condução em uma parte, das áreas aquecidas para o restante do material. desenvolvimento da temperatura em diferentes localidades, devido à soldagem, pode ser estimado teoricamente ou/e experimentalmente. Cada ponto do materiallocalizado próximo à junção experimentará uma mudança de temperatura diferente devido à transferência de calor. São aspectos cruciais do ciclo térmico de soldagem: Tp: a temperatura de pico é a máxima temperatura alcançada no local soldado. Ela evidencia a possibilidade de ocorrência de mudanças microestruturais, determinando, dessa forma, a extensão da região do metal de base afetada pelo calor durante a soldagem. A Tp diminui com a distância ao centro da solda. Tf: é a temperatura de fusão do material. To: é a temperatura inicial. H: é a energia de soldagem. Tp acima de uma Tc: é o intervalo em que o ponto fica exposto a temperaturas superiores a uma certa temperatura mínima (temperatura crítica - Tc). Podem ocorrer modificações microestruturais ou de propriedades relevantes no material. Formação da ZTA Conforme mostrado na seção transversal da Figura 2.8, uma solda de fusão típica, à qual o metal de adição foi adicionado, inclui várias áreas: (1) área de fusão, (2) interface de solda, (3) área afetada termicamente e (4) região do metal base que não é afetada.2 1 3 4 Figura 2.8: Seção transversal de uma junta soldada por fusão típica Fonte: Elaborada pela autora. #PraCegoVer: a imagem apresenta a seção transversal de uma junta soldada por fusão. Podemos identificar as regiões pelos números: 1, ao centro, é a área de fusão; 2 é a interface da solda; 3, a direita, é a área afetada termicamente, também chamada de ZTA; e 4, à esquerda do 3, é a região do metal de base que não foi afetada no processo de soldagem. A zona de fusão traduz-se em uma mistura de base de metal completamente derretida. Essa área é determinada por um alto nível de homogeneidade entre os componentes metálicos no processo de soldagem. A mistura desses componentes é promovida em grande parte por convecção poça de solda. Na soldagem, a estrutura do grão, na zona de fusão perto da zona termicamente afetada, inclina-se, a seguir, à orientação cristalográfica da zona circundante afetada pelo calor. Posteriormente, na zona de fusão, desenvolve-se uma orientação preferencial em que os grãos são aproximadamente perpendiculares aos limites da interface de solda. A estrutura resultante na zona de fusão solidificada tende a apresentar grãos colunares grosseiros. A estrutura do grão depende de vários fatores, incluindo o processo de soldagem, os metais que estão sendo soldados (por exemplo, metais similares versus metais dissimilares soldados), se é ou não utilizado um metal de adição, e a taxa de alimentação em que a soldagem é executada. A segunda zona na junta soldada consiste na interface da solda, um limite que separa a zona de fusão da zona afetada pelo calor. É uma superfície constituídapor uma fina tira de metal base que foi fundida ou parcialmente fundida (fusão localizada dentro dos grãos) durante a soldagem, mas que solidifica, brevemente, antes de se misturar com o metal na zona fundida. Portanto, sua composição química se assemelha à do metal base. A terceira zona típica de soldagem por fusão é a Zona Termicamente Afetada (ZTA). Metais, nessa região, experimentam temperaturas abaixo de seu ponto de fusão, mas altas o suficiente para propiciar mudanças microestruturais em metais sólidos. A composição química, na ZTA, é semelhante à do metal base, mas essa região foi tratada termicamente devido à temperatura de soldagem, portanto suas propriedades e estrutura foram alteradas. grau de dano metalúrgico na ZTA depende de fatores como a quantidade de entrada de calor e a temperatura máxima alcançada, a distância da zona fundida, tempo que o metal é submetido a altas temperaturas, a taxa de resfriamento e o calor propriedades dos metais. resultado nas propriedades mecânicas na zona afetada pelo calor é geralmente negativo, e é nessa região da solda que ocorre, frequentemente, a falha da solda. À medida que a distância da região fundida aumenta, a região do metal base não afetado é eventualmente alcançada, o que não ocorre transformação metalúrgica. No entanto o metal base ao redor da ZTA é passível a altos estados de tensão residual em consequência da contração da região fundida. Defeitos Podemos considerar, como descontinuidade, uma interrupção ou uma ruptura da estrutura típica de uma junta soldada. Dependendo da exigência de qualidade da solda (padrão ou contrato), a interrupção pode ser considerada prejudicial ao uso futuro da junta, formando um defeito e exigindo reparo. Devido ao alto custo dessas ações, a existência de defeitos deve ser sempre evitada. Abaixo está uma classificação de descontinuidades de solda, com base no livro Welding Inspection, da AWS, que examina três tipos básicos de descontinuidades (AWS, 2000). Entre os tipos de defeitos citados acima, os que mais se destacam são os defeitos de trincas, vazios ou porosidades, inclusões sólidas, fusão incompleta, respingos e mordeduras.Principais defeitos de solda As trincas são descontinuidades análogas a uma fratura na própria solda ou no metal de base adjacente à solda. Este talvez seja defeito de solda mais grave, pois forma descontinuldades no reduzindo significativamente a resistência da solda. As trincas de solda originam-se na fragilização ou na baixa ductilidade da solda e/ou do metal de base combinada com a alta restrição durante a contração. Normalmente, esse defeito deve ser corrigido. Trincas Estes incluem várias porosidades e vazios de contração. A porosidade corresponde a pequenos vazios no metal da solda, formados por gases aprisionados durante a solidificação. A porosidade resulta, geralmente, da inclusão de gases enxofre no metal de solda, ou contaminantes sobre a Os vazios de contração Vazios ou são cavidades concebidas pela contração durante a solidificação. Esses dois tipos de deficiências são semelhantes aos defeitos encontrados em fundição e evidenciam uma correlação estreita entre fundição e cavidades São não metálicos sólidos presos dentro de metal fundido. A forma mais comum são as impurezas de escória geradas durante a soldagem a arco que emprega fluxo. Em vez de flutuar em um banho derretido, esferas de escória são encapsuladas à medida que o metal se solidifica. Outras impurezas são metálicos que se Inclusões sólidas formam ao soldar como o alumínio, muitas vezes com um revestimento de superficie de também, como falta de fusão, o defeito é basicamente um cordão de solda no qual a fusão não ocorre Fusão incompleta em toda a seção transversal da junta. Um defeito relacionado é a falta de que significa que a fusão não penetra suficiente na base da junta. Defeitos diversos Esta categoria inclui aberturas de arco, quando soldador acidentalmente deixa eletrodo tocar metal base próximo à junta, deixando uma marca na superficie; e respingos excessivos, quando gotas de metal de solda derretido respingam nas peças da Fonte: / 123RF. #PraCegoVer: o infográfico estático, intitulado "Principais defeitos de solda", contém cinco caixas de texto, com seus respectivos subtítulos e definições. A primeira caixa de texto, intitulada "Trincas", apresenta a definição "As trincas são descontinuidades análogas a uma fratura na própria solda ou no metal de base adjacente à solda. Este talvez seja o defeito de solda mais grave, pois forma descontinuidades no metal, reduzindo significativamente a resistência da solda. As trincas de solda originam-se na fragilização ou na baixa ductilidade da solda e/ou do metal de base combinada com a alta restrição durante a contração. Normalmente, esse defeito deve ser corrigido". A segunda caixa de texto, intitulada "Vazios ou cavidades", apresenta a definição "Estes incluem várias porosidades e vazios de contração. A porosidade corresponde a pequenos vazios no metal da solda, formados por gases aprisionados durante a solidificação. A porosidade resulta, geralmente, da inclusão de gases atmosféricos, enxofre no metal de solda, ou contaminantes sobre a superfície. Os vazios de contração são cavidades concebidas pela contração durante a solidificação. Esses dois tipos de deficiências são semelhantes aos defeitos encontrados em fundição e evidenciam uma correlação estreita entre fundição e soldagem". A terceira caixa de texto, intitulada "Inclusões sólidas", apresenta a definição "São materiais não metálicos sólidos presos dentro de metal fundido. A forma mais comum são as impurezas de escória geradasdurante a soldagem a arco que emprega fluxo. Em vez de flutuar em um banho derretido, esferas de escória são encapsuladas, à medida que o metal se solidifica. Outras impurezas são óxidos metálicos, que se formam ao soldar metais, como o alumínio, muitas vezes, com um revestimento de superfície de A quarta caixa de texto, intitulada "Fusão incompleta", apresenta a definição "Conhecido, também, como falta de fusão, o defeito é basicamente um cordão de solda, no qual a fusão não ocorre em toda a seção transversal da junta. Um defeito relacionado é a falta de penetração, o que significa que a fusão não penetra o suficiente na base da junta". A quinta caixa de texto, intitulada "Defeitos diversos", apresenta a definição "Esta categoria inclui aberturas de arco, quando o soldador, acidentalmente, deixa o eletrodo tocar o metal base próximo à junta, deixando uma marca na superfície; e respingos excessivos, quando gotas de metal de solda derretido respingam nas peças da base". Conforme mencionado, os defeitos devem ser evitados em juntas soldadas. Alguns desses defeitos são invisíveis ao olho nu, passando, assim, por inspeções superficiais. Somando ao fato da região soldada e seu entorno possuírem certa fragilidade, devido ao calor gerado pelo processo, defeitos podem ser catastróficos. Segurança e Higiene na Soldagem As considerações de segurança são importantes na soldagem, no corte e nas operações associadas a essas operações, pois os riscos associados a essas operações são numerosos e podem resultar em sérios danos ao pessoal, aos equipamentos e aos sistemas de instalação. Agora, iremos estudar os principais riscos da soldagem e das operações relacionadas, além das práticas comuns para evitar ou minimizar a ocorrência de problemas. Ainda, veremos que as recomendações e as instruções dos fabricantes de dispositivos e produtos devem ser rigorosamente seguidas. De acordo com o Ministério do Trabalho, os perigos no ambiente de trabalho podem ser classificados em cinco tipos (MODENESI; MARQUES; BRACARENSE, 2016): Risco de acidente Risco ergonômicoRisco físico Risco químico Risco biológico risco de acidente é qualquer fator que expõe o trabalhador à vulnerabilidade, podendo afetar sua integridade e bem-estar físico e psicológico. Exemplos de riscos de acidentes: máquinas e equipamentos desprotegidos, possibilidade de incêndio e explosão, colocação inadequada de materiais, manutenção inadequada etc. Risco ergonômico é qualquer fator que tenha potencial para afetar as características psicofisiológicas dos trabalhadores, causar desconforto ou afetar sua saúde. Exemplos de riscos ergonômicos: levantamento de peso, velocidade excessiva de trabalho, monotonia, repetição, postura inadequada etc. As diferentes formas de energia a que os trabalhadores podem estar expostos, tais como ruído, calor, frio, radiações ionizantes e não ionizantes, vibração etc., são consideradas agentes físicos de risco e outros, como umidade e pressão, por exemplo. Agentes químicos perigosos são substâncias, compostos ou produtos (poeiras, fumos, gases, névoas, névoas ou vapores) que podem entrar no corpo dos trabalhadores por inalação ou serem inalados pelos trabalhadores, absorvidos pela pele ou ingeridos, dependendo da natureza do trabalho, atividade ou exposição. Por fim, bactérias, vírus, fungos, parasitas, entre outros, são considerados agentes de risco biológico. A regulamentação brasileira adotou, principalmente, a Portaria 3.214/78 (Normas Regulamentadoras (NR), alterada por portaria do Ministério do Trabalho e Emprego (MTE)). As NRs de Saúde e Segurança do Trabalho são indispensáveis para empresas públicas e privadas, órgãos públicos dos Poderes Executivo, Legislativo e Judiciário, cujos empregados são regulados por vínculo empregatício regulamentado pela Consolidação das Leis do Trabalho (CLT). O não cumprimento das disposições das leis e regulamentos sobre segurança e saúde no trabalho levará à aplicação de medidas punitivas ao empregador deacordo com as leis pertinentes. Dessa forma, é ilícito o trabalhador recusar-se a cumprir suas obrigações em matéria de segurança do trabalho sem justa causa. Sobre as NRs, existem, aproximadamente, 35 em vigor em todo o país, abrangendo diversos aspectos de segurança e saúde ocupacional. A lei brasileira é muito restritiva quanto às normas de segurança de soldagem. Já a legislação internacional pode ser encontrada nas seguintes fontes principais: OSHA The Occupational Safety and Health Administration; ACGIH - Conferência Americana de Higienistas Industriais Governamentais; AWS - American Welding Society. Ministério do Trabalho e Previdência é o órgão responsável pela fiscalização da execução das normas regulamentadoras. Ela pode ser requerida por: sindicatos, denúncias individuais ou grupos, além da atuação do fiscal do Ministério do Trabalho. elemento básico da segurança na soldagem e em outras atividades industriais é o apoio direto, a orientação e o envolvimento dos superiores e da direção, que devem estabelecer, claramente, metas e planos de segurança. Isso deve levar em consideração a seleção de áreas para procedimentos de soldagem e corte, os requisitos de aquisição de equipamentos de soldagem e segurança devidamente aprovados, o estabelecimento e o teste de normas internas de segurança, a implementação de programas de treinamento sobre o uso de equipamentos de trabalho e segurança, os procedimentos de emergência ou acidente, o uso de sinais de alerta de perigo específicos da área e a inspeção e manutenção periódica de equipamentos e instalações. Como muitas outras atividades industriais, os materiais de soldagem e corte apresentam alguns riscos para os envolvidos. Os principais riscos incluem a possibilidade de incêndio e explosão, receber choque elétrico, exposição à radiação produzida por arcos elétricos, e fumos e gases nocivos à saúde.Conhecimento Teste seus Conhecimentos (Atividade não pontuada) ZTA é uma região não fundida da junta soldada. Porém sua microestrutura e propriedades foram modificadas pelos ciclos térmicos de aquecimento e resfriamento ao longo do procedimento de soldagem. Sobre as características corretas da ZTA, assinale a alternativa correta. a) calor não muda as propriedades e as características dessa região. b) É composta somente por material de adição. c) É a região da solda que não se funde no processo de soldagem. d) Não possui microestrutura diferente do metal de base. e) É uma região em que não ocorrem falhas. Conhecimento Teste seus Conhecimentos (Atividade não pontuada) Defeitos de soldagem são qualquer falha que possa comprometer a utilidade de uma junta soldada. Existe uma grande variedade de defeitos de soldagem. De acordo com a Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos (ASME), as causasdesses defeitos podem ser divididas no seguinte formato: 41% devido a condições de processo desfavoráveis, 32% por erros do operador, 12% devido ao uso de técnica imprópria, 10% pela seleção incorreta dos consumíveis e 5% por sulcos de soldagem mal trabalhados (HUGHES, 2009). 1 2 Figura: Defeitos de soldagem Fonte: Elaborada pela autora. #PraCegoVer: a figura traz as imagens frontais, em cortes retangulares, de duas juntas soldadas. Iniciando a análise, da esquerda para a direita, no centro da primeira imagem, é possível observar que a região soldada, de cor laranja, contém, aproximadamente, sete pontos com coloração em roxo. Mais à direita, a segunda peça metálica, também apresenta soldagem em sua região central, na cor laranja. Há uma pequena parte do lado esquerdo do cordão de solda, na cor branca. De acordo com a imagem acima identifique os defeitos de solda apresentados em ordem. a) 1 - Mordedura; 2 - Porosidade. b) 1 Respingo; 2 Porosidade. c) 1 Falta de fusão; 2 - Porosidade. d) 1 - Inclusões; 2 - Falta de fusão. e) 1 - Mordedura; 2 - Respingo.Princípio da Brasagem Apesar dos métodos de soldagem e brasagem serem utilizados para realizar a união de metais e tenham descrições semelhantes, podemos observar uma diferença entre os processos. Ambos são usados para unir dois ou mais metais, usando, para isso, um material de adição, porém a brasagem utiliza metais de adição que têm um ponto de fusão mais baixo do que os metais de união. Esses processos de fabricação envolvem o aquecimento dos elementos a uma temperatura determinada, quando o material de enchimento se torna um líquido, ao passo que os metais de base se unem e permanecem como sólidos. Brasagem: Princípio e Características Em relação aos processos de união, a brasagem se posiciona entre a soldagem por fusão e a soldagem no estado sólido. Um metal de adição é adicionado na brasagem, como na maioria das operações de soldagem por fusão. Todavia não ocorre fusão dos metais de base, especificidades similares à da soldagem no estado sólido. Apesar dessas particularidades, a brasagem geralmente é considerada diferente da soldagem. A brasagem é vista como vantajosa em comparação com a soldagem nas circunstâncias em que: os metais têm baixa soldabilidade; os metais dissimilares devem ser unidos; o calor intenso dasoldagem pode danificar os componentes que se pretende unir; a geometria da junta não se presta a qualquer um dos métodos de soldagem; e/ou a elevada resistência mecânica não é um pré-requisito. A brasagem engloba um grupo de processos de união que gera a fusão dos metais pelo aquecimento, a uma temperatura determinada e pelo uso de metal de adição que tenha o ponto de fusão inferior da temperatura solidus (curva temperatura- composição para a fase sólida que está em equilíbrio com o líquido no diagrama de fases do material) do metal de base. Ou seja, na brasagem, distintamente da soldagem, o metal de base nunca é levado à fusão. SAIBA MAIS que é capilaridade? É a capacidade do metal líquido de preencher os vazios intergranulares das peças a serem soldadas. No decorrer do processo de soldagem, não é preciso ter perfil das peças trabalhadas, pois elas não se fundem. que realizará a união das peças é metal de adição, fundido, através dos espaços entre elas. Para saber mais, acesse link a seguir: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/bitstream/1/16383/1/PG_DAM Nesse processo, o metal de adição deve preencher a junta por capilaridade, portanto, para a realização de uma união por brasagem com boa qualidade, deve haver um molhamento ideal das faces a serem unidas pelo metal de adição fundido. Para tal, é necessário que o metal de base esteja metalicamente limpo, em outras palavras, é preciso que as superfícies estejam completamente isentas de óxidos, graxas etc. Essa limpeza é normalmente realizada por decapagem químicaou mecânica. Todavia os metais necessitam ser protegidos, no decorrer do aquecimento, por um fluxo ou uma atmosfera adequada. REFLITA que é molhagem? Por que ela é importante na brasagem? A molhagem é uma propriedade do metal, de distribuir o metal líquido sobre uma superfície sólida. Para que ocorra, é crucial que haja afinidade entre esses dois materiais e que as faces a serem unidas estejam limpas de graxa e óxidos. Fonte: Adaptado de Groover (2017). Existem vários tipos de fluxo que são usados dependendo do material de base e do metal de adição. Isso ocorre porque materiais diferentes possuem óxidos de superfície diferentes. Por exemplo, em aço carbono, temos, particularmente, óxido de ferro. Em contrapartida, em aço inoxidável, temos óxido de cromo. Os diferentes óxidos se distinguem entre si por sua maior estabilidade, o que exprime que alguns são mais difíceis de remover. Isso resulta no fluxo usado, que depende do óxido que está sendo removido. Portanto, um fluxo adequado para cobre não é adequado para alumínio, por exemplo. Outra propriedade considerável do fluxo é a faixa de temperatura de operação, que expressa entre quais temperaturas o fluxo é efetivo, o que serve para orientar qual metal de adição é aplicável. Do exposto, pode-se concluir que o fluxo usado em um processo de brasagem dependerá do material de base e do metal de adição. Os fluxos utilizados fundem a uma temperatura inferior ao ponto de fusão do metal de adição e atuam na superfície unida e em áreas adjacentes, dissolvendo quaisquer camadas de óxido que possam ter se formado após a decapagem,permitindo, assim, que o metal de adição flua livremente pelas superfícies que serão unidas e aderir firmemente ao metal base (GROOVER, 2017). As juntas unidas por brasagem são preenchidas por capilaridade e, para que esse fenômeno ocorra de forma correta, é necessário controlar rigidamente o afastamento entre as peças. Se o espaçamento entre elas for muito pequeno, preenchimento das juntas é muito lento e pode ser apenas parcial. Um espaçamento excessivo também pode levar a tempos de preenchimento muito longos e à formação de bolhas de gás ou de inclusões de fluxo e óxidos (GROOVER, 2017). Se a junta for projetada corretamente e a operação de brasagem for adequadamente realizada, a junta brasada será mais resistente do que o metal de adição do qual foi formada mediante a solidificação. Esse resultado realmente notável se deve às pequenas folgas na peça utilizadas na brasagem, à ligação metalúrgica que ocorre entre os metais de base e de adição e às restrições geométricas que essas peças impõem à junta. São utilizados em brasagem apenas dois tipos de juntas: juntas sobrepostas e juntas de topo. Variações desses dois tipos podem ser empregadas para aumentar a área unida. Juntas sobrepostas são usadas, preferencialmente, sempre que possível, para melhorar a resistência. Podemos citar várias vantagens da brasagem em relação com a soldagem: quaisquer metais podem ser unidos, incluindo metais dissimilares; Segundo Groover (2017), as desvantagens e limitações da brasagem incluem: em geral, a resistência mecânica da junta é menor do que a de uma junta soldada;embora a resistência mecânica de uma boa junta brasada seja maior que a do metal de adição, é provável que seja menor do que a dos metais base; elevadas temperaturas de serviço podem fragilizar a junta brasada; a cor do metal na junta brasada pode não corresponder à cor das peças do metal base, o que é uma possível desvantagem estética. A brasagem, como um processo de produção, é amplamente utilizada em uma série de indústrias, incluindo a automotiva (união de tubos e canos), equipamentos elétricos (união de fios e cabos), ferramentas de corte (insertos de carboneto cementado por brasagem para fresas) e fabricação de joias. Além disso, a indústria de processamento químico e as empresas de canalização e aquecimento unem tubos e conexões metálicas por meio de brasagem. processo é aplicado extensamente em trabalhos de reparo e manutenção em quase todos os setores industriais. A AWS define brasagem como um processo de união que utiliza um metal de adição que se funde acima de 450 °C, porém abaixo das temperaturas solidus do material de base, e que flui por forças de origem capilar. As ligas de adição devem ter boa aderência à superfície dos materiais de base a serem brasados. Já a norma alemã DIN 8505 distingue entre brasagem fraca, brasagem forte e brasagem em alta temperatura, levando em consideração não apenas a faixa de temperatura na qual a reunião é executada, mas também a liga de adição, o uso ou não de fluxo e atmosfera de brasagem. Brasagem Fraca A brasagem fraca, ou soldagem branca, é realizada em temperaturas abaixo de 450 A reduzida temperatura de processo na brasagem fraca minimiza a possibilidade de distorção térmica, porém as zonas de difusão ficam limitadas. aquecimento das peças pode ser realizado em fornos resistivos, por ultrassom, chama ou indução. A brasagem fraca é usada predominantemente para produzir estanqueidade ou brasagem de contato elétrico. Na maior parte dos casos, o metal de adição é uma liga à base de Pb ou Zn, sendo utilizado o fluxo com a função deevitar a oxidação e facilitar o molhamento do substrato sólido, já que, normalmente, utiliza-se o ar como atmosfera (WAINER; BRANDI; MELLO, 2019). Brasagem Forte Brasagem forte, também conhecida por brazing, é o processo no qual o metal de adição está a uma temperatura acima de 450 °C, porém abaixo da temperatura de fusão do metal de base. A brasagem forte inclui a soldobrasagem (brasagem com chama, muitas vezes, realizada por um maçarico). A maioria das ligas é baseada em Cu e/ou Ag, sendo normalmente realizada com fluxo. Por exemplo, para uma brasagem em uma liga de prata-cobre, as temperaturas de fusão usadas para montar as peças estão compreendidas, em média, entre 600 °C e 900 °C. As brasagens de latão ou cobre realizam-se a uma temperatura de fusão que pode variar entre 700 °C e 1180 °C (MODENESI; MARQUES; BRACARENSE, 2016). Brasagem em Alta Temperatura A brasagem em alta temperatura é executada sempre sob a atmosfera protetora ou a vácuo, com o aquecimento em fornos resistivos, por laser, feixe eletrônico ou indução. As ligas são à base de Ni, Au-Ni e Cu. Para alguns materiais especiais, são ainda aplicadas ligas à base de Ti, Nb, Zr e Co. Conhecimento Teste seus Conhecimentos (Atividade não pontuada) A brasagem é um processo em que se utiliza um metal de adição diferente dos metais base. A particularidade do processo está na ação de capilaridade que omaterial a adicionar exerce sob a junta. Tal processo é realizado na maioria das vezes com o emprego de fluxo, com o intuito de eliminar possíveis impurezas. Sobre a união por brasagem, assinale a alternativa correta. a) É um processo no qual metal de adição se funde em temperatura inferior ao metal de base. b) É um processo no qual o metal de base utilizado se funde em temperatura superior ao metal de adição. c) Utiliza eletrodo revestido. d) A temperatura utilizada na brasagem é sempre abaixo de 300 e) Na brasagem, não é utilizado metal de adição. praticar Vamos Praticar A simbologia da soldagem é a representação gráfica da junta soldada. Nela, podemos encontrar todas as informações que são necessárias para a realização do processo.Figura: Soldas de topo a serem identificadas Fonte: Elaborada pela autora. #PraCegoVer: a figura apresenta seis imagens frontais, retangulares, de juntas soldadas, dispostas em uma tabela ilustrativa, com três linhas e duas colunas. Iniciando a análise de cima para baixo, na primeira linha e primeira coluna, a região central da primeira junta, onde se localiza o cordão de solda, apresenta uma abertura ou sulco em formato, aproximado, de uma parábola levemente fechada. Logo abaixo, a junta, situada na segunda linha da primeira coluna, também apresenta uma região central, onde se localiza o cordão de solda, em formato, aproximado, de uma parábola, porém, dessa vez, a parábola apresenta abertura significativamente maior. Um pouco mais abaixo, na terceira linha da primeira coluna, há uma junta soldada com formato parecido com as demais, porém, na região central, onde se localiza o cordão de solda, a abertura ou sulco tem formato, aproximado, de um triângulo retângulo invertido. Um pouco mais à direita, iniciando a análise de cima para baixo, na primeira linha da segunda coluna, há uma junta soldada com região central, onde se localiza o cordão de solda, apresentando abertura ou sulco em formato, aproximado, de duas parábolas levemente fechadas. Uma parábola tem a concavidade voltada para a superfície superior da peça e a outra parábola tem concavidade voltada para a superfície inferior da peça. Logo abaixo, a junta, situada na segunda linha da segunda coluna, também apresenta uma região central, onde se localiza o cordão de solda, com abertura ou sulco em formato, aproximado, de duas parábolas, entretanto,nesse caso, as parábolas apresentam aberturas significativamente maiores. Por último, na terceira linha da segunda coluna, encontra-se a última junta soldada. Em sua região central, onde se localiza o cordão de solda, observa-se uma abertura ou sulco com formato, aproximado, de dois triângulos retângulos espelhados. Um com base voltada para a superfície superior e o outro com base voltada para a superfície inferior da junta. Com base na figura acima, indique o símbolo de solda adequado para cada caso.Material Complementar FILME Solda por Brasagem Welding by Brazing Ano: 2017 Comentário: Este vídeo mostra, na prática, como realizar o procedimento de brasagem de forma correta. São soldadas luminárias de cobre com o metal de adição sendo estanho- chumbo. Com ele, podemos analisar, também, os cuidados com segurança evidenciados pelo soldador, como o uso de proteção individual, e cuidados com o equipamento de soldagem e com o fluxo de solda. vídeo está disponível em: TRAILERLIVRO Soldagem: processos e metalurgia Autores: Emílio Wainer, Sérgio Duarte Brandi, Fábio Décourt Homem de Mello Editora: Blucher Capítulos: 5 e 8 Ano: 2019 ISBN: 978-85-212-0238-7 Comentário: No capítulo cinco, o livro apresenta mais informações e exemplos de brasagem. Já o capítulo 8 aborda a metalurgia da soldagem. Há informações pertinentes sobre a transferência de calor na soldagem, solidificação da poça de fusão e defeitos encontrados na soldagem. Disponível em: Biblioteca Virtual.Conclusão Caro(a) estudante, finalizamos aqui nosso estudo sobre a simbologia e metalurgia da soldagem. Estudamos os tipos de representação da soldagem e a importância do conhecimento da metalurgia da soldagem na hora da seleção de materiais e processos de soldagem. Também vimos o processo de brasagem, que é um processo de união que, diferente da soldagem, utiliza um metal de adição com ponto de fusão abaixo do ponto de fusão do metal base, ou seja, apenas o metal de adição é fundido. Referênci as ACGIH - AMERICAN CONFERENCE OF GOVERNMENTAL INDUSTRIAL HYGIENISTS. Welding Safety & Health. [S. 1.]: [s. n.], 2002. AWS - AMERICAN WELDING SOCIETY. A2.4:2020: standard symbols for welding, brazing, and nondestructive examination. Miami: AWS, 2020. AWS - AMERICAN WELDING SOCIETY. Welding inspection handbook. Miami: AWS, 2000. AWS - AMERICAN WELDING SOCIETY. Welding handbook. Miami: AWS, 1991. 2. V.GROOVER, M. P. Fundamentos da moderna manufatura. Rio de Janeiro: LTC, 2017. HUGHES, S. E. (ed.). A quick guide to welding and weld inspection. São Paulo: Elsevier, 2009. INÍCIO. The Occupational Safety and Health Administration (OSHA). Disponível em: http://www.osha.gov. Acesso em: 20 abr. 2022. MODENESI, P. J. Terminologia usual de soldagem e símbolos de soldagem. Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais, 2008. Disponível em: Acesso em: 11 abr. 2022. MODENESI, P. J. MARQUES, P. BRACARENSE, A. Q. Soldagem: fundamentos e tecnologia. Rio de Janeiro: LTC, 2016. SOLDA por Brasagem - Welding by Brazing. [S. S. n.], 2017. 1 vídeo (17 min.). Publicado pelo canal Eng. Ary Prado. Disponível em: https://www.youtube.com/watch? v=1m8iF3mMQWs. Acesso em: 11 abr. 2020. VOZNIAKI, M. L. Estudo comparativo da brasagem de alumínio com diferentes meios de adição. 2014. 53 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2014. Disponível em: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/bitstream/1/16383/1/PG_DAMEC_2014_1_15.p Acesso em: 13 abr. 2022. WAINER, BRANDI, S. MELLO, F. D. H. Soldagem: processos e metalurgia. São Paulo: Blucher,