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INSTITUTO FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA ELOÍSA MENEZES PEREIRA COÊLHO JOAQUIM LUCIANO DE PAULA NETO MURILO SILVA MELLO SANDRO MERCIER THIAGO LIMA DE OLIVEIRA VICTOR SAMUEL ALZEMAN PRÁTICA DE SOLDAGEM–ELETRODO REVESTIDO SÃO MATEUS 2024 ELOÍSA MENEZES PEREIRA COÊLHO JOAQUIM LUCIANO DE PAULA NETO MURILO SILVA MELLO SANDRO MERCIER THIAGO LIMA DE OLIVEIRA VICTOR SAMUEL ALZEMAN PRÁTICA DE SOLDAGEM–ELETRODO REVESTIDO Trabalho apresentado ao Curso de Bacharelado em Engenharia Mecânica do Instituto Federal do Espírito Santo, campus São Mateus, como parte dos requisitos da disciplina de Processos de Fabricação I. Professor: Dr. Diego Mendonça Taborda. SÃO MATEUS 2024 1. INTRODUÇÃO A disciplina de Processos de Fabricação I envolve o estudo dos métodos e técnicas utilizadas na fabricação de peças e componentes mecânicos. Ela engloba desde os processos convencionais, como usinagem, conformação mecânica, fundição e soldagem, até tecnologias mais avançadas, como manufatura aditiva (impressão 3D) e automação. Um desses processos é a soldagem manual que utiliza um arco elétrico para fundir o metal e unir as peças. Conforme a AWS (Americam Welding Society, 1995), soldagem é o "Processo de união de materiais usados para obter a coalescência localizada de metais e não metais, produzida por aquecimento até uma temperatura adequada, com ou sem a utilização de pressão e/ou material de adição”. O processo de soldagem eletrodo revestido pode ser considerado um dos mais versáteis dos processos de soldagem. Ao possuir uma variedade muito grande de tipos de eletrodos que vão desde os tecnologicamente mais simples até os eletrodos especiais para ligas específicas, além de abranger faixas de bitolas que podem ir de 1,5 mm até espessuras que excedem 50 mm Pinheiro (2005). O arco elétrico decompõe esse revestimento do eletrodo gerando, assim, uma coluna de gases entre a ponta do eletrodo e a peça. O metal fundido do eletrodo é transferido para a peça, formando uma poça de metal fundido protegida da atmosfera pelos gases de combustão do eletrodo Modenesi e Marques (2006). O presente trabalho tem por objetivo por meio da realização de um relatório, construir uma familiarização entre o arranjo e a operação do equipamento usado na soldagem manual com eletrodos revestidos, além de compreender os consumíveis utilizados e o processo de seleção dos parâmetros de soldagem, assim como a técnica de operação adequada. 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA O processo de soldagem por eletrodo, exemplificado pela Figura 1, consiste basicamente em manter o arco elétrico entre o eletrodo revestido e as peças a serem soldadas, obtendo a união entre as peças por meio do aquecimento localizado obtido pelo arco elétrico Modenesi e Marques (2006). Na solda por eletrodo revestido o calor gerado pelo arco funde simultaneamente o eletrodo e o material da peça, criando uma poça de metal fundido. O metal derretido do eletrodo é transferido para a peça, formando uma poça, protegendo o material contra a atmosfera (oxigênio e nitrogênio) pelos gases liberados durante a combustão do revestimento Pinheiro (2005). Além disso, o revestimento do eletrodo, ao ser consumido, estabiliza o arco, protege o metal fundido por meio de uma camada de escória e gases, e adiciona elementos de liga e desoxidantes à poça. A escória, gerada pela queima de componentes do revestimento, fornece uma proteção adicional tanto ao metal depositado quanto às gotas de metal fundido ejetadas, garantindo a integridade do processo, como mostrado na Figura 2. Figura 1 - Equipamento de soldagem SMAW. Fonte: Modenesi e Marques (2006). Figura 2 - Processo de soldagem com eletrodo revestido. Fonte: Modenesi e Marques (2006). Um posto de soldagem com eletrodos revestidos é composto, em geral, por uma mesa de soldagem, uma fonte de energia (CC ou CA) que controla o nível de corrente de soldagem, cabos, porta-eletrodo, eletrodos, ferramentas e materiais de segurança. A fonte de energia pode apresentar diversas variações, em termos de projeto e características operacionais, conforme o seu fabricante e capacidade. Contudo, esta deve ter saída do tipo corrente constante com capacidade e tipo de corrente adequados para os eletrodos utilizados. Os cabos, o porta-eletrodo e a lente de proteção também devem adequados para o nível de corrente utilizado. Figura 3 – Curva de saída tensão (V) x corrente (I) típica de uma fonte para soldagem com eletrodos revestidos. Fonte: Modenesi e Marques (2006). Os eletrodos revestidos são condutores metálicos que permitem a passagem de corrente elétrica. Constituem de uma alma metálica envolta de uma camada de materiais orgânicos ou minerais, o material do metal de base pode ser ou não do mesmo metal a ser soldado, uma vez que existem revestimentos que complementam as propriedades químicas do metal de base. Utilizado na soldagem de estruturas metálicas e montagem de vários equipamentos, tanto na oficina quanto no campo e até debaixo d’água. É um processo predominantemente manual, porém pode admitir alguma variação mecanizada. Os materiais soldados por esse processo são variados, como: aço carbono, aço de baixa liga, média e alta ligas, aços inoxidáveis, ferros fundidos, alumínio, cobre, níquel e liga destes materiais. Um dos benefícios da soldagem por eletrodo revestido é sua alta disponibilidade no mercado e seu baixo custo, havendo, como já dito, diferentes tipos de eletrodo dependendo do metal de base e do revestimento como mostrado na Tabela 1. Tabela 1 - Tipo e faixa de corrente ilustrativa para diferentes eletrodos revestidos Fonte: DEMET – UFMG. 3. PROCEDIMENTOS Os Materiais e equipamentos utilizados nesse experimento foram fornecidos pelo professor sendo realizado no laboratório de soldagens do IFES-Campus São Mateus, a partir do roteiro proposto, e visando cumprir os objetivos do experimento, O instrutor mostra o equipamento a ser utilizado demonstrando seu funcionamento e enfatizando as regras de segurança. Inicialmente cada grupo cortou uma barra chata de 50x150x8 mm com um uso de uma esmerilhadeira com um disco de corte. Após cortadas na medida proposta com o uso de um disco flap as peças passaram por um processo de polimento visando melhorar a condução elétrica da peça conforme mostra a Figura 4, para facilitar o trabalho de soldagem. Figura 4 - Barra chata polida e esmerilhadeira. Fonte: Autores. Com a Máquina de solda regulada conforme a Tabela 1 para um eletrodo modelo E6013, foram realizados testes com o objetivo de os alunos aprenderem a abrir o arco. Após aprender a utilizar a máquina de solda e manusear o porta eletrodo foram feitos uma série de testes para verificar a variação da poça de solda conforme a mudança da amperagem da máquina, assim como demonstra a Tabela 2 e Figura 5. Tabela 2 - Descrição de variação de amperagem por numeração da poça. Acervo próprio Fonte: Autores. Figura 5 - Poças por variação de ampere e interface da máquina de solda. Fonte: Autores. Essa prática possibilitou observar como a amperagem influencia na qualidade da solda, em seguida foram feitos cordões de solda com e sem tecimento conforme demonstra a Figura 6 e 7 respectivamente, alterando os tipos de eletrodos e a polaridade da solda. Figura 6 - Cordões de solda com tecimento. Fonte: Autores. Figura 7 - Cordão de solda sem tecimento. Fonte: Autores. 4. RESULTADOS Alguns fatores observados ao realizar a prática de soldagem foi a importância do uso dos equipamentos deproteção individual, devido ao fato de que é um processo que requer muita atenção do operador e pode gerar um risco tanto para ele quanto para quem estiver perto. Além desses equipamentos foram apresentados os eletrodos e todos os cuidados necessários de manuseio operação e armazenamento, dessa forma a utilização da soldagem por eletrodo revestido requer uma precaução envolvendo EPI’s como a utilização de jalecos para não ocorrerem queimaduras por respingos, o mesmo vale para o uso de luvas, a atenção ao parceiro ao lado para que o descuido não interfira na integridade de outro, e principalmente a máscara, devido ao fato do eletrodo a partir do momento em que abre o arco, emana uma chama extremamente luminosa bastante nociva aos olhos. Durante o trabalho foram utilizados diversos tipos de eletrodos em que em cada um deles foi possível observar uma maior facilidade de controlar a velocidade da deposição de solda ou manejo do cordão, como no E6013 e E7018, fazendo até que o cordão ficasse fino como na Figura 7, mas outro em que foi mais difícil de aplicar alguma técnica de construção do cordão como o E6010 deixando-o com um aspecto mais engrossado, fundindo o metal base como visto na Figura 6. Para quem almeja se tornar um profissional na área de soldagem é necessário que a pessoa tenha um vasto conhecimento teórico sobre o assunto e em questões de segurança do trabalho devido às adversidades encontradas na área, mas, além disso, é necessário que a pessoa tenha muita dedicação, pois para se tornar um bom profissional com boas técnicas desenvolvidas, é conseguido através da experiência, e até alcançar experiência suficiente haverá dificuldades, pois as técnicas são adquiridas com tempo. 5. CONCLUSÃO Durante a prática de soldagem de eletrodo revestido, seguimos as orientações do professor e acompanhamos o roteiro cuidadosamente, o que foi fundamental para o nosso aprendizado. Tivemos a oportunidade de treinar a abertura do arco elétrico e a execução do cordão de solda utilizando diferentes tipos de eletrodos, como E6010, E6013 e E7018. A variação da amperagem e dos tipos de tecimento nos permitiu observar como essas alterações influenciam diretamente na qualidade da solda. Ao longo da prática foi possível identificar dificuldades durante a execução da soldagem como a abertura do arco elétrico e o mantenimento do arco aberto principalmente com o eletrodo E7018, além de não conseguirmos fazer o cordão de solda com certos tipos de tecimento. Outra dificuldade foi acharmos uma amperagem ideal para a soldagem, pois mesmo seguindo a tabela de recomendação muita das vezes a amperagem não era suficiente para a abertura do arco, o que pode ser em decorrência da falta de calibragem da máquina. 6. REFERÊNCIAS GIMENES JR., L., & Pinto ramalho, J. (n.d.). Tecnologias dos processos de soldagem e corte. MODENESI, P. J. Terminologia Usual de Soldagem e Símbolos de Soldagem. Apostila do Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais da UFMG. Belo Horizonte, 2001.0 PEREIRA, W. A. Processos de Soldagem – Parte 2. Apostila da disciplina Fundição e Soldagem da Faculdade de Engenharia Mecânica da UNIRV. Rio Verde, 2000. PINHEIRO, A, C, F, B. Estruturas metálicas: Cálculos, detalhes, exercícios e projetos. 2ª ed. São Paulo: EdgarBlucher, 2005.