Apostila de Tecnologia Da Soldagem | Combustão | Liga | Avaliação gratuita de 30 dias | Scribd\nCENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DO MARANHÃO DEPARTAMENTO DE MECÂNICA E MATERIAIS TECNOLOGIA DA SOLDAGEM Prof. Dr. Kléber Mendes de Figueiredo São Luís 2005 O presente trabalho é uma compilação de trechos das referências bibliográficas citadas no final, e que tem por finalidade auxiliar os alunos no estudo da matéria Tecnologia da Soldagem. SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS .......................................................................................................................\nsalvarSalvar Apostila de Tecnologia Da Soldagem para ler mais tarde\n07 Soldagem Uniões.pdf\nDEPARTAMENTO DE MECÂNICA E MATERIAIS\nProf. Dr. Kléber Mendes de Figueiredo\nO presente trabalho é uma compilação de trechos das referências\nbibliográficas citadas no final, e que tem por finalidade auxiliar os\nalunos no estudo da matéria Tecnologia da Soldagem.\nLISTA DE FIGURAS .................................................................................................................................i\nLISTA DE TABELAS...............................................................................................................................iii\n1 – INTRODUÇÃO ....................................................................................................................................1\n2 – PROCESSOS DE SOLDAGEM..........................................................................................................4\n2.1 – Soldabilidade..................................................................................................................................4\n2.2 – Classificação dos Processos de Soldagem ....................................................................................5\n2.2.1 – Soldagem por oxigás ................................................................................................................6\n2.2.2 – Aluminotermia........................................................................................................................12\n2.2.3 – Soldagem TIG (soldagem a arco com proteção por gás e eletrodo não consumível) .............13\n2.2.4 – Soldagem a arco com plasma .................................................................................................19\n2.2.5 – Soldagem MIG/MAG (Soldagem a Arco com Proteção por Gás e Eletrodo Consumível) ....21\n2.2.6 – Soldagem com eletrodo tubular (FCAW)...............................................................................31\n2.2.7 – Soldagem com eletrodo revestido...........................................................................................35\n2.2.8 – Soldagem por arco submerso..................................................................................................43\n2.2.9 – Eletroescória e Eletrogás ........................................................................................................46\n2.2.10 – Soldagem a ponto e por costura............................................................................................48\n2.2.11 – Soldagem por explosão.........................................................................................................49\n2.2.12 – Soldagem por fricção............................................................................................................50\n3 – BRASAGEM E SOLDABRASAGEM..............................................................................................51\n4 – FORMAÇÃO DE UMA JUNTA SOLDADA ..................................................................................54\n5 – TERMINOLOGIA E SIMBOLOGIA DE SOLDAGEM ...............................................................56\n6 – METALURGIA DA SOLDAGEM ...................................................................................................62\n6.1 – Macroestrutura de Soldas por Fusão.........................................................................................66\n6.2 – Características da Zona Fundida ...............................................................................................67\n6.3 – Microconstituintes do Metal de Solda de Aços Ferríticos ........................................................70\n6.4 – Características da Zona Termicamente Afetada ......................................................................71\n7 – RESISTÊNCIA ESTRUTURAL DA JUNTA SOLDADA .............................................................73\n7.1 – Resistência Estática da Junta Soldada.......................................................................................73\n7.1.1 – Propriedades de tração............................................................................................................73\n7.1.2 – Resistência do metal depositado.............................................................................................77\n7.1.3 – Propriedades de tração de juntas de topo................................................................................77\n7.1.4 – Juntas soldadas com filetes de solda.......................................................................................79\n7.2 – Tenacidade da Junta Soldada.....................................................................................................80\n7.3 – Tensão Admissível e Coeficiente de Segurança.........................................................................82\n7.4 – Eficiência da Junta Soldada........................................................................................................82\n7.5 – Cálculo da Resistência Estrutural das Juntas Soldadas...........................................................84\n8 – CONTROLE DE QUALIDADE EM SOLDAGEM........................................................................85\n8.1 – Trincas..........................................................................................................................................87\n8.2 – Inclusões .......................................................................................................................................88\n8.3 – Cavidades .....................................................................................................................................89\n8.4 – Geometria.....................................................................................................................................90\n8.5 – Decoesão Lamelar........................................................................................................................91\n8.6 – Falta de Fusão ..............................................................................................................................91\n8.7 – Penetração Incompleta................................................................................................................92\n8.8 – Distorções .....................................................................................................................................92\n8.9 – Ensaios Não-Destrutivos .............................................................................................................93\n8.9.1 – Inspeção visual .......................................................................................................................93\n8.9.2 – Líquido penetrante..................................................................................................................94\n8.9.3 – Partícula magnética.................................................................................................................95\n8.9.4 – Ultra-som................................................................................................................................96\n8.9.5 – Radiografia (raios X e gama)..................................................................................................98\n9 – SEGURANÇA E HIGIENE NA SOLDAGEM..............................................................................100\n10 – BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................................103\nFigura 1 – Classificação dos processo de soldagem quanto à fonte de energia. .............. 5\nFigura 2 – Representação esquemática do processo de soldagem por oxigás.................. 7\nFigura 3 – Equipamento utilizado no processo de soldagem oxi-acetilênico................... 8\nFigura 4 - Cadinho utilizado no processo de soldagem aluminotérmica........................ 13\nFigura 5 – Esquema do processo de soldagem TIG ....................................................... 14\nFigura 6 – Equipamento básico para soldagem TIG (esquemático)............................... 15\nFigura 7 – Representação esquemática de uma tocha para soldagem TIG. ................... 16\nFigura 8 – Esquema do processo de soldagem a arco com plasma. ............................... 20\nFigura 9 – Representação esquemática do processo de soldagem MIG/MAG .............. 21\nFigura 10 – Perfil típico de cordões de solda feitos com diferentes gases e misturas.... 22\nFigura 11 – Diferentes tipos de mecanismos de transferência metálica em MIG .......... 25\nFigura 12 – Esquema do processo MIG/MAG............................................................... 28\nFigura 13 – Esquema de uma tocha para soldagem MIG/MAG. ................................... 28\nFigura 14 – Representação esquemática do processo de soldagem a arco com eletro... 32\nFigura 15 – Geometrias usuais dos eletrodos tubulares. ................................................ 33\nFigura 16 – Representação esquemática da soldagem a arco com eletrodo revestido. .. 35\nFigura 17 – Esquema explicativo do sistema de classificação de eletrodos................... 40\nFigura 18 – Esquema do processo de soldagem por arco submerso utilizando. ............ 44\nFigura 19 – Esquema do processo de soldagem por eletroescória: (a) vista frontal. ..... 47\nFigura 20 – Esquema do processo de soldagem por resistência elétrica: (a) a............... 49\nFigura 21 – Representação da soldagem por explosão................................................... 49\nFigura 22 – Micrografia da união de chapas por explosão............................................. 50\nFigura 23 – Representação esquemática do processo de soldagem por fricção ............. 51\nFigura 24 – Variação de energia potencial para um sistema composto de dois ............. 54\nFigura 25 – Formação teórica de uma solda pela aproximação das superfícies............. 55\nFigura 26 – Representação esquemática da superfície metálica limpa. ......................... 55\nFigura 27 – Representação esquemática da soldagem por fusão.................................... 56\nFigura 28 – Macrografia de uma junta soldada por fusão. ............................................. 56\nFigura 29 – Tipos de junta.............................................................................................. 57\nFigura 30 – Tipos de chanfro.......................................................................................... 58\nFigura 31 – Características dimensionais de chanfros usados em soldagem ................. 58\nFigura 32 – Algumas dimensões e regiões de soldas de topo e filete ............................ 58\nFigura 33 – Posições de soldagem.................................................................................. 59\nFigura 34 – Localização dos elementos de um símbolo de soldagem............................ 60\nFigura 35 – Tipos básicos de soldas e seus símbolos. .................................................... 61\nFigura 36 – Sete variações de soldas em chanfro e seus símbolos................................. 62\nFigura 37 – Símbolos suplementares.............................................................................. 62\nFigura 38 – Conceito de energia de soldagem. P é a potência dissipada no arco .......... 64\nFigura 39 – Ciclo térmico de soldagem (esquemático). ................................................. 64\nFigura 40 – Repartição térmica em uma solda (esquemática). A – ZF, B –................... 65\nFigura 41 – Direções para escoamento do calor em juntas (a) de topo e (b) em T. ....... 65\nFigura 42 – Seção transversal da região de uma solda obtida por processos que .......... 66\nFigura 43 – Diagrama esquemático mostrando diferentes alterações que ocorrem ....... 67\nFigura 44 – Diluição medida na seção transversal de uma solda. .................................. 68\nFigura 45 – Variação da solubilidade do hidrogênio no ferro (esquemático). ............... 68\nFigura 46 – Efeito da basicidade da escória no teor de oxigênio da zona fundida......... 69\nFigura 47 – Micrografia de um metal de solda ferrítico mostrando ferrita acicular ...... 71\nFigura 48 – Estrutura da ZTA de aços carbono (esquemática). ..................................... 72\nFigura 49 – Microestrutura da ZTA, esquemática.......................................................... 73\nFigura 50 – Corpos de prova típicos para ensaios de tração utilizados em soldagem.... 74\nFigura 51 – Curva tensão-deformação real..................................................................... 75\nFigura 52 – Limite elástico e limite convencional de escoamento................................. 76\nFigura 53 – Fratura de corpos de prova para ensaio de tração. ...................................... 76\nFigura 54 – Reforço da solda.......................................................................................... 78\nFigura 55 – Concentração de tensões em juntas de topo................................................ 78\nFigura 56 – Tipos de juntas superpostas com filete. ...................................................... 79\nFigura 57 – Dimensões básicas no filete de solda. ......................................................... 80\nFigura 58 – Corpo de prova para o ensaio de impacto Charpy e a aparência da fratura.81\nFigura 59 – Transição do tipo de fratura ........................................................................ 81\nFigura 60 – Classificação das trincas de acordo com a sua localização......................... 88\nFigura 61 – Influência do formato do cordão na sensibilidade à fissuração a quente.... 88\nFigura 62 – Formas de porosidade (esquemática). ......................................................... 89\nFigura 63 – Exemplos de perfis de solda inadequados (esquemático). .......................... 90\nFigura 64 – Decoesão lamelar (esquemática)................................................................. 91\nFigura 65 – Falta de fusão (esquemático)....................................................................... 91\nFigura 66 – Falta de penetração (esquemática). ............................................................. 92\nFigura 67 – Esquema de gabarito para a determinação da dimensão de soldas de ........ 94\nFigura 68 – Princípios básicos da inspeção com líquidos penetrantes: (a) peça com .... 94\nFigura 69 – Princípios básicos da inspeção com partículas magnéticas: (a) peça com.. 96\nFigura 70 – Princípio básico da inspeção de materiais por ultra-som. ........................... 97\nFigura 71 – Inspeção ultra-sônica de uma junta soldada com cabeçote angular............ 97\nFigura 72 – Inspeção radiográfica. ................................................................................. 98\nFigura 73 – Exemplos de radiografias de soldas com descontinuidades: (a) Falta de ... 99\nTabela 1 – Relação de soldabilidade de alguns materiais. ............................................... 4\nTabela 2 – Exemplos de tamanho de bico, pressão de gases e velocidade de soldagem 10\nTabela 3 – Características de combustão de alguns gases usados na soldagem a gás.... 11\nTabela 4 – Especificações AWS para varetas de metal de adição para soldagem a gás. 12\nTabela 5 – Gases de proteção e tipos de corrente usuais na soldagem de diferentes ..... 17\nTabela 6 – Especificações AWS para metais de adição adequados à soldagem TIG .... 18\nTabela 7 – Composição química de eletrodos de tungstênio.......................................... 18\nTabela 8 – Valores típicos de corrente para eletrodos de tungstênio ............................. 19\nTabela 9 – Classificação dos tipos transferência metálica feita pelo Instituto ............... 24\nTabela 10 – Corrente de transição para arames de aço e de alumínio com diferentes ... 27\nTabela 11 – Especificações AWS de materiais de adição para soldagem MIG/MAG... 30\nTabela 12 – Gases e misturas usados na soldagem MIG/MAG ..................................... 31\nTabela 13 – Especificações AWS para classificação de eletrodos revestidos................ 39\nTabela 14 – Significado do quarto (ou quinto) dígito da classificação AWS de............ 41\nTabela 15 – Seleção de metais de adição para soldagem de aços inoxidáveis............... 42\nTabela 16 – Faixas típicas de parâmetros elétricos de operação para diferentes ........... 43\nTabela 17 – Exemplos de propriedades mecânicas específicas para metais .................. 77\nTabela 18 – Exemplos de tensões admissíveis, sem considerar a fratura por fadiga. .... 83\nTabela 19 – Exemplos de eficiências de juntas soldadas. .............................................. 84\nTabela 20 – Exemplos de expressões para o cálculo da resistência de juntas soldadas. 86\nOs materiais podem ser unidos de diversas maneiras e, para uma mesma união,\npode haver diversos processos que competem entre si, produzindo resultados\ntecnológicos similares. Assim, a escolha do método a ser empregado recai sobre o de\nOs métodos de união dos metais podem ser divididos em duas categorias\nprincipais, isto é, aqueles baseados no aparecimento de forças mecânicas macroscópicas\nentre as partes a serem unidas e aqueles baseados no aparecimento de forças\nmicroscópicas (interatômicas ou intermoleculares). No primeiro caso, do qual são\nexemplos a parafusagem e a rebitagem, a resistência da junta é dada pela resistência ao\ncisalhamento do parafuso ou rebite, mais as forças de atrito entre as superfícies em\ncontato. No segundo caso, a união é conseguida pela aproximação dos átomos e\nmoléculas das partes a serem unidas, ou destas e um material intermediário, até\ndistâncias suficientemente pequenas para a formação de ligações metálicas e de Van der\nWaals. Como exemplos desta categoria citam-se a soldagem, a brasagem e a colagem.\nOs processos em que ocorre a união de dois ou mais materiais com\nfornecimento de energia, criando um meio metálico contínuo, são denominados de\nprocessos de soldagem. A energia fornecida para que a união se estabeleça pode ser de\norigem mecânica, termomecânica, química, elétrica ou radiante.\nA soldagem pode ou não utilizar materiais de adição e pode ou não apresentar a\nformação de uma fase líquida. O material de adição é definido como o material\nadicionado no processo de soldagem cujo objetivo é promover a união e preencher as\ncavidades da junta.\nO processo de união é a visão clássica da soldagem, porém, muitos processos\nde soldagem ou variações destes são usados para a deposição de material sobre uma\nsuperfície, visando à recuperação de peças desgastadas ou para a formação de um\nrevestimento com características especiais.\nDiferentes processos relacionados com a soldagem são usados para corte de\npeças metálicas e em muitos aspectos estas operações se assemelham a operações de\nA grande vantagem da soldagem é a possibilidade de obtenção de uma união\nem que os materiais apresentem uma continuidade não só na aparência externa, mas\ntambém nas suas características e propriedades mecânicas e químicas, relacionadas à\nsua estrutura interna.\nExistem muitas definições de soldagem:\n• “Processo de junção de metais por fusão”. (Deve-se ressaltar que não só\nmetais são soldáveis e que é possível soldar metais sem fusão).\n• “Operação que visa obter a união de duas ou mais peças, assegurando, na\njunta soldada, a continuidade de propriedades físicas, químicas e\n• “Processo de união de materiais baseado no estabelecimento, na região de\ncontato entre os materiais sendo unidos, de forças de ligação química de\nnatureza similar às atuantes no interior dos próprios materiais”.\nUma que é meramente operacional e não apresenta nada do ponto de vista\ncomercial mas é abrangente é a definição da Associação Americana de Soldagem\n(American Welding Society – AWS): “Soldagem é o processo de união de materiais que\nvisa obter a coalescência (união) localizada de metais e não-metais, produzida pelo\naquecimento até uma temperatura adequada, com ou sem aplicação de pressão e/ou de\nmetal de adição”.\nOs processos de soldagem são aplicados em todos os segmentos da indústria,\ndesde as etapas de fabricação até o reparo e manutenção de equipamentos e peças.\nAssim, fundamentalmente os campos de solda são: solda de produção e solda de\nA solda de produção é o campo de maior difusão e projeção da solda. Onde\nquer que se empreguem metais, a solda, logo após a matéria prima é o elemento de\nmaior necessidade e, portanto, de uso indispensável. Para facilitar e regular o seu\nemprego são necessários estabelecer especificações técnicas, que são detalhadas através\nde um setor de engenharia, onde vários profissionais estão envolvidos.\nNomenclaturas e símbolos próprios, metal base, metal de adição, tratamento\ntérmico, tipo de juntas, cálculos de estruturas e controle de inspeção para o conjunto a\nser soldado, são sempre baseados em normas.\nO projeto antes de entrar na produção foi cuidadosamente estudado por uma\nequipe, para em seguida passar para a execução.\nO soldador de produção é um elemento que necessita apenas possuir a\nnecessária habilidade manual ou conhecimentos mecânicos, quando se tratar de\nsoldagem automática. O soldador de produção não decide mais nada a respeito da obra,\npois tudo já foi planejado por uma equipe.\nO trabalho em produção passa a ser uma operação de rotina, uma vez que o\nsoldador passa a fazer todo dia a mesma coisa.\nA solda de manutenção é totalmente diferente. Cada caso é um caso diferente.\nNunca se faz a mesma coisa que se fez ontem. A solda de manutenção tem um papel de\nigual importância ao da solda de produção, entretanto, com dificuldades muito maiores.\nA ela compete, entre outras funções, a de manter em funcionamento as linhas\nde produção, a de recuperar rápida e economicamente peças e equipamentos cuja\nsubstituição é onerosa e muitas vezes impossível.\nNormalmente, governando a sua aplicação não existem normas e nem\nespecificações, pois geralmente se desconhece a composição química do metal base.\nAlém disso, o metal base está sujo, contaminado, tensionado, o que dificulta determinar\nEm função do metal base, não se pode indicar metal de adição, processo de\nsolda a ser usado, tratamento térmico etc., além de ter que soldar em posições difíceis.\nNa verdade, na solda de manutenção, normalmente, não existe uma engenharia\nque planeja tudo o que se tem que fazer, como na solda de produção. Geralmente quem\ndecide o que fazer é o soldador, que acaba se tornando o projetista, calculista,\nengenheiro e soldador.\nO soldador de manutenção que já tem um certo tempo de experiência no\ncampo, já conseguiu aprender muito sobre solda de manutenção, pela ajuda dos\nfornecedores de consumíveis, que em doses homeopáticas transferem para ele\ntecnologia e com o tempo o soldador aprende muito a respeito do assunto, porém o\nprofissional executa tudo o que o fornecedor de consumível ensina. Portanto, na área de\nsolda de manutenção quem comanda o que fazer ainda é o fornecedor de produtos para\nHoje se consegue aumentar a vida útil de equipamentos, através da aplicação\ncorreta dos processos e consumíveis, com a finalidade de fazer com que este campo se\ncaracterize como de grande valor numa empresa.\nA solda de manutenção pode ser dividida em preventiva e corretiva. Em geral,\nentende-se como solda de manutenção corretiva como sendo aquela em que se espera\numa peça quebrar para repará-la. É a solda tipo socorro ou apaga incêndio.\nNa manutenção preventiva é possível se encontrar duas situações. A primeira é\nquando a peça nova entra em operação e se faz reparo ou revestimento para voltar em\ntrabalho como nova e preventivamente reparada. A segunda, é quando a peça nova,\nantes de entrar em operação, recebe uma prevenção (revestimento) para durar em\ntrabalho mais do que a original. Isto é possível porque a região que sofre desgaste\npoderá ser revestida com uma película de material cujas características quanto ao\ndesgaste é superior ao metal base.\nPortanto, pode-se definir a solda de manutenção como o processo mediante o\nqual, manual ou mecanicamente, com ou sem uso de pressão, com ou sem uso de calor\n(ou ambos), pode-se unir, refazer ou revestir partes metálicas, alterando, ou não, suas\n2 – PROCESSOS DE SOLDAGEM\n2.1 – Soldabilidade\nQuando da soldagem de um material, deve-se verificar a sua soldabilidade.. Se\no material a ser soldado exigir muitos cuidados, tais como controle de temperatura de\naquecimento e de interpasse, ou tratamento térmico após soldagem, por exemplo,\ndizemos que o material tem baixa soldabilidade.\nA Tabela 1 mostra uma relação de alguns materiais e suas soldabilidades:\nTabela 1 – Relação de soldabilidade de alguns materiais.\nÓtima Boa Regular Difícil\nLiga de Alumínio X\nLiga de Cobre X\n2.2 – Classificação dos Processos de Soldagem\nVários autores utilizam-se de uma classificação baseada na natureza da união\nquanto à presença ou não de uma fase líquida que pode ser constituída apenas do\nmaterial de adição ou de uma mistura entre o material de adição e parte do material base\nque se fundiu. Entretanto, não há consenso na literatura quanto à estruturação das sub-\nclasses de processos. Uma classificação muito útil agrupa os processos de soldagem\npelo tipo de fonte de energia usada para produzir a fusão e união das peças, conforme\nmostra o fluxograma da Figura 1.\nFigura 1 – Classificação dos processo de soldagem quanto à fonte de energia.\nOs processos termoquímicos utilizam a energia liberada de reações químicas\ncomo fonte de energia, destacando-se os processos por chama oxiacetilênica e por\naluminotermia. Na soldagem a resistência elétrica, o calor é gerado por efeito Joule,\ndurante a passagem de corrente elétrica na região de contato entre as partes a serem\nunidas e nas suas vizinhanças. Por outro lado, nos processos de soldagem por fusão a\narco tais como, MIG/MAG, TIG e eletrodo tubular, o aquecimento ocorre pelo\nestabelecimento de um arco elétrico entre o metal base e um eletrodo ou entre dois\nSoldagem a laser, por indução, por feixe de elétrons e de íons são alguns dos\nprocessos que utilizam energia radiante para produzir aquecimento das partes a serem\nsoldadas. Os processos termomecânicos são realizados pela aplicação combinada de\ncalor e pressão, ao passo que nos mecânicos, a geração de calor, quando ocorre, é\nconseqüência do atrito e deformação plástica resultantes de um trabalho mecânico. Uma\nressalva importante deve ser feita quanto à brazagem e à soldabrazagem, que não foram\nincluídos no fluxograma, pois não necessitam de uma fonte de energia específica para a\nOs processos sintetizados na Figura 1 representam apenas os principais\nmétodos de soldagem e não incluem operações de corte, pulverização térmica e união\npor adesão. Na realidade, os processos são inúmeros, tanto que a Sociedade Americana\nde Soldagem (American Welding Society - AWS) reconhece mais de 100 processos de\nsoldagem e técnicas relacionadas.\n2.2.1 – Soldagem por oxigás\nA soldagem a gás oxicombustível ou simplesmente soldagem a gás é um\nprocesso no qual a coalescência ou união dos metais é obtida pelo aquecimento destes\ncom uma chama de um gás combustível e o oxigênio. O processo envolve a fusão do\nmetal de base e do metal de adição, se usado. A Figura 2 mostra uma representação\nesquemática deste processo.\nUma importante característica deste processo é o excelente controle que se\npode exercer sobre a entrada de calor e a temperatura das peças que estão sendo\nsoldadas, devido ao controle independente da fonte de calor e da alimentação do metal\nO equipamento usado é e pode também ser usado em outras operações. É um\nprocesso barato que utiliza equipamentos portáteis simples de baixo custo, consistindo\nde maçaricos e cilindros ou geradores de gases. É tipicamente empregado em reparos,\nmanutenção e como fonte de calor para os processos de brasagem e soldabrasagem,\nalém de outras operações como dobramento, desempeno, pré e pós-aquecimento e corte\na gás. Dentre suas principais limitações destacam-se a baixa densidade de energia, que\nprovoca distorções acentuadas, e a soldabilidade e a eficiência, que são inferiores aos\nprocessos a arco elétrico.\nFigura 2 – Representação esquemática do processo de soldagem por oxigás.\nOs gases usados como combustível devem ter alta temperatura de chama, alta\ntaxa de propagação de chama, alto potencial energético e mínima reação química com\nos metais de base e adição. A soldagem oxiacetilênica é a mais utilizada, pois a mistura\nde acetileno e oxigênio é a que produz maior temperatura de queima, cerca de 3100oC.\nEste processo é adequado à soldagem de chapas finas, tubos de pequeno\ndiâmetro e também para a soldagem de reparo. Materiais como aço carbono, ferros\nfundidos, níquel, ligas de cobre-níquel, cobre, bronze e latão podem ser soldados\nutilizando-se esta técnica. Dependendo do tipo de material a ser soldado, a mistura de\noxigênio e acetileno deve ser regulada de modo a produzir uma chama carburante (com\nexcesso de acetileno), neutra ou oxidante (com excesso de oxigênio).\nDurante a operação, a chama proveniente da mistura gás-oxigênio na ponta do\nmaçarico é usada para fundir o metal de base e formar a poça de fusão. O metal de\nadição, quando usado, é adicionado separadamente na poça de fusão. O soldador\nmovimenta a tocha para obter uma fusão uniforme e progressiva.\nO equipamento básico para a soldagem oxigás consiste basicamente de\ncilindros de oxigênio e gás combustível, reguladores de pressão, mangueiras e do\nmaçarico ou tocha de soldagem.\nO equipamento básico utilizado no processo de soldagem oxi-acetilênico é\nFigura 3 – Equipamento utilizado no processo de soldagem oxi-acetilênico.\nOs gases utilizados na soldagem oxigás podem ser distribuídos pelas várias\nseções de uma instalação industrial através de cilindros portáteis, normalmente sobre\ncarrinhos, através de uma tubulação proveniente de uma instalação centralizada, fixa ou\nportátil, ou ainda de geradores de acetileno e de tanques de armazenagem de oxigênio\nQuando o consumo de gases é pequeno, utiliza-se normalmente um cilindro de\noxigênio e outro de gás combustível. Ao contrário, onde se exige um grande consumo\nde gases, utilizam-se instalações centralizadas de cilindros ou tanques de armazenagem\nO oxigênio, individualmente, não é combustível ou explosivo. Entretanto, ele\nsuporta a combustão e, sob pressão, pode reagir violentamente com óleo ou graxa.\nAssim, os cilindros e manômetros de oxigênio nunca devem ser lubrificados e devem\nser mantidos limpos e armazenados longe de combustíveis. O contato com cabos e\ncondutores elétricos também deve ser evitado.\nO acetileno, em contato com cobre, mercúrio ou a prata pode, sob certas\ncondições, formar compostos explosivos, que podem ser detonados por simples choques\nou aplicação de calor. Por essa razão, as canalizações usadas para o acetileno são feitas,\ngeralmente, de ferro ou de aço. Entretanto, os bicos de cobre dos maçaricos não\noferecem perigo, pois a acetileno, neste caso, não apresenta pressão e tempo de contato\nsuficiente para a reação.\nOs maçaricos são dispositivos que recebem o oxigênio e o acetileno puros e\nfazem a sua mistura na proporção, volume e velocidade adequados à produção da chama\ndesejada. O volume liberado dos gases determinará o tamanho da chama e a sua\ncapacidade de aquecimento; a velocidade determinará se a chama será violenta,\nintermediária ou suave e a proporção dos gases determinará o caráter oxidante, neutro\nou carburante da chama.\nCom relação às velocidades de saída e de combustão dos gases, o ideal é que\nelas sejam iguais, proporcionando o funcionamento correto do maçarico, onde a queima\nse dá logo após a ponta do bico. Se a velocidade de saída for maior que a de combustão,\na queima se dará a uma certa distância da ponta, podendo ocorrer a extinção da chama.\nCaso contrário, velocidade de queima maior que a de saída, a combustão ocorrerá no\ninterior do bico, provocando um aumento na temperatura e sua dilatação, com uma\nconseqüente queda na velocidade de saída. Como a velocidade de combustão permanece\nconstante, a queima se dará, cada vez mais, no interior do bico e, em casos extremos,\npoderá atingir a fonte de acetileno, provocando a sua explosão. Este fenômeno,\nconhecido como “engolimento de chama”, é devido ao uso de pressões excessivamente\nbaixas, existências de dobras na mangueira, superaquecimento do bico, toque do\nmaçarico na peça ou obstrução do bico por partículas de metal. O problema pode ser\nminimizado pelo uso de pressões corretas e de maçaricos em boas condições, evitando-\nse assim queimaduras e danos ao equipamento. Para eliminar o perigo de explosão,\ndevido ao engolimento de chama, utilizam-se válvulas contra retrocesso de chama, que\npermitem fluxo apenas num sentido.\nOs bicos dos maçaricos, também chamados de extensões, são intercambiáveis e\nde diversos tamanhos, devendo ser escolhidos em função da espessura das peças a\nserem soldadas. A Tabela 2 mostra exemplos de tamanho de extensões e pressões de\ngases a serem utilizados em maçaricos do tipo injetor e misturador, de acordo com a\nespessura das peças.\nTabela 2 – Exemplos de tamanho de bico, pressão de gases e velocidade de soldagem\npara diversas espessuras de peças de aço para diferentes tipos de maçarico.\nOs consumíveis normalmente usados na soldagem a gás são os combustíveis e\no oxigênio, os fluxos de soldagem e os metais de adição. A Tabela 3 mostra as\ncaracterísticas de combustão de alguns gases usados industrialmente.\nO acetileno é o gás mais usado em soldagem, devido às suas características. É\nincolor e possui um cheiro característico. Normalmente, este gás não existe livre na\nnatureza, mas é produzido a partir da reação do carbureto de cálcio (CaC2) com a água\n(H2O). Para uso industrial, pode ser fornecido em cilindros ou ser produzido em\nO oxigênio é o comburente e é incolor e insípido, sendo encontrado em\nabundância na atmosfera. Ele pode ser obtido industrialmente por três processos: reação\nquímica, eletrólise da água ou liquefação do ar. O processo de obtenção mais usado é o\núltimo, no qual, após a retirada do gás carbônico, o ar é resfriado, expandido e\nliquefeito, passando posteriormente por colunas de retificação, onde diversos gases do\nar são separados de acordo com o seu ponto de evaporação. O oxigênio assim obtido é\nde alta pureza, maior ou igual a 99%.\nTabela 3 – Características de combustão de alguns gases usados na soldagem a gás.\nOutros gases combustíveis, por possuírem piores características que o\nacetileno, para soldagem, têm seu uso restrito à soldagem de ligas com baixo ponto de\nfusão, aquecimento, brasagem e, às vezes, operações de corte.\nOs fluxos são materiais fusíveis, na forma de pó ou pasta, usados na soldagem\noxigás com a função de reagirem quimicamente com óxidos metálicos e formar\nescórias, nas temperaturas de soldagem.\nUma maneira de remover os óxidos superficiais das peças metálicas é através\ndos fluxos. De um modo geral, não há necessidade de uso de fluxo na soldagem dos\naços. Os fluxos são usados na soldagem do ferro fundido, do aço inoxidável e grande\nparte dos metais não ferrosos, como o alumínio, o cobre e suas ligas.\nOs metais de adição usados na soldagem oxigás são fornecidos na forma de\nvaretas, com comprimentos e diâmetros variados, escolhidos em função da quantidade\nde metal a depositar e da espessura das peças a serem unidas. Eles são classificados pela\nAWS em diferentes normas, como mostra a Tabela 4.\nTabela 4 – Especificações AWS para varetas de metal de adição para soldagem a gás.\nPor exemplo, a norma AWS A 5.2 especifica e classifica os metais de adição\npara a soldagem de ferro e aço. Existem três classes: RG 45, RG 60 e RG 65, para as\nquais se exige um limite de resistência à tração de 45, 60 e 67 ksi (315, 420 2 469 MPa),\nA escolha de um metal de adição adequado a uma determinada soldagem deve\nser feita baseada nas propriedades mecânicas e/ou composição química do metal\ndepositado. Esta escolha é orientada pelos fabricantes das varetas para soldagem oxigás,\nque fornecem as aplicações típicas e recomendações para o uso de seus produtos.\n2.2.2 – Aluminotermia\nA reação de elementos metálicos fortemente redutores, tais como o alumínio,\nadicionado ao óxido de ferro, libera uma grande quantidade de energia capaz de fundir o\nferro produzido, conforme a equação abaixo:\n8 Al + 3 Fe3O4 → 9 Fe + 4 Al2O3 + energia\nA reação é processada dentro de um cadinho com revestimento refratário e\nelementos de liga podem ser adicionados à mistura aluminotérmica, como mostra a\nFigura 4. A reação é auto-sustentável, porém requer uma temperatura de ignição de\ncerca de 1200oC que pode ser obtida pela adição de uma pequena quantidade de\nmagnésio. Temperaturas da ordem de 2500oC podem ser obtidas.\nFigura 4 - Cadinho utilizado no processo de soldagem aluminotérmica.\nUma vez fundido, o material de adição é vazado sobre a junta de solda e devido\nàs altas temperaturas, parte do material base também se funde. É um processo\nrelativamente barato, pois requer equipamentos simples e não há consumo de\neletricidade. Adicionalmente, o metal depositado é homogêneo e de qualidade\nrelativamente alta, resultando em baixa distorção, pois a solda é produzida em apenas\num passe. É aplicado na soldagem de trilhos de trens, cabos de cobre, cobre em aço e\noutras aplicações que necessitem de grandes quantidades de metais de solda, tais como\ngrandes seções de estruturas de navios.\n2.2.3 – Soldagem TIG (soldagem a arco com proteção por gás e eletrodo não\nNa soldagem TIG (Tungsten Inert Gas) , o arco elétrico é gerado entre a ponta\nde um eletrodo de tungstênio não-consumível e o material base. A poça de fusão é\nprotegida por um gás inerte de alta pureza que flui do bocal envolvendo o eletrodo\n(Figura 5). O processo pode ou não utilizar um metal de adição, no formato de arame,\nque pode ser alimentado manual ou automaticamente.\nFigura 5 – Esquema do processo de soldagem TIG\nEste processo produz soldas de alta qualidade, sendo indicada para soldar uma\nvasta gama de metais e ligas. É utilizado na produção de soldas de ligas não-ferrosas,\naços inoxidáveis, aços resistentes ao calor, entre outros. Como o foco de calor é\nconcentrado, a geração de distorções é minimizada e a ZTA é relativamente pequena.\nEm relação ao processo MIG, possui taxa de deposição menor e custo mais elevado.\nAlém disto, não pode ser executado em locais com corrente de ar, emite uma alta\nintensidade de radiação ultravioleta e pode contaminar a solda por tungstênio.\nUma característica importante deste processo é o excelente controle do calor\ncedido à peça, devido ao controle independente da fonte de calor e da adição de metal\nde enchimento, semelhante ao que ocorre na soldagem oxiacetilênica. Isto torna o\nprocesso bastante adequado para a soldagem de peças de pequena espessura e, aliado à\neficiente proteção contra a contaminação, à soldagem de materiais de difícil\nsoldabilidade, com ótimos resultados.\nO fato de o eletrodo ser não consumível possibilita a soldagem sem a adição de\nmetal de enchimento. Isto pode ser interessante na soldagem de chapas finas. Além\ndisso, como não existem reações metal-gás e metal-escória, não há grande geração de\nfumos e vapores, o que permite ótima visibilidade para o soldador.\nO custo dos equipamentos necessários e dos consumíveis usados é\nrelativamente alto e a produtividade ou rendimento do processo é relativamente baixa, o\nque limita a sua aplicação a situações em que a qualidade da solda produzida seja um\ndos fatores mais importantes.\nO arco elétrico na soldagem TIG é bastante suave, produzindo soldas com boa\naparência e acabamento, exigindo pouca ou nenhuma limpeza após a operação.\nA operação é normalmente manual, em qualquer posição, embora a\nmecanização do processo possa ser feita facilmente, com o uso de dispositivos de\nEste processo é aplicável à maioria dos metais e suas ligas, numa ampla faixa\nde espessuras. Entretanto, em virtude de seu custo relativamente elevado, é usado\nprincipalmente na soldagem de metais não ferrosos e aços inoxidáveis, na soldagem de\npeças de pequena espessura (da ordem de milímetro) e no passe de raiz na soldagem de\nExiste ainda a possibilidade de, não havendo disponibilidade de metal de\nadição adequado, pode-se usar o próprio metal de base como metal de adição, bastando\npara isso cortá-lo de uma forma apropriada, particularmente para soldagem manual.\nO equipamento básico usado na soldagem TIG consiste de uma fonte de\nenergia elétrica, uma tocha de soldagem apropriada, uma fonte de gás protetor, um\ndispositivo para a abertura do arco, cabos e mangueiras. Diversos equipamentos\nauxiliares podem ainda ser usados na soldagem manual ou mecanizada, para permitir\nmelhor controle do processo, maior produtividade, facilidade de operação, etc. A Figura\n6 mostra um esquema do equipamento básico de soldagem TIG, e a Figura 7 mostra\numa tocha TIG em detalhes.\nFigura 6 – Equipamento básico para soldagem TIG (esquemático).\nA tocha de soldagem tem como função suportar o eletrodo de tungstênio e\nfornecer de forma apropriada o gás de proteção. Elas podem ser refrigeradas pelo\npróprio gás de proteção (capacidade até 150 A) ou a água (capacidade acima de 150 A,\naté 500 A, de modo geral). Neste caso, pode ser usada água corrente (menos comum) ou\num circuito fechado de refrigeração, dotado de motor elétrico, bomba e radiador.\nFigura 7 – Representação esquemática de uma tocha para soldagem TIG.\nVários dispositivos podem ser usados para permitir o início do arco sem tocar a\npeça, como um arco piloto, contudo o mais usado atualmente é o chamado “ignitor de\nalta freqüência”. Este aparelho gera, superposto à corrente de soldagem, um sinal de alta\ntensão e de alta freqüência (5 kV, 5kHz) que favorece a ionização da coluna de gás\nentre o eletrodo e a peça, permitindo a abertura do arco com baixas tensões na fonte de\nsoldagem, da ordem de 60 a 80 V. Apesar de ser de alta tensão, este sinal é de\nbaixíssima potência e não oferece perigo para o operador.\nOs consumíveis principais na soldagem TIG são os gases de proteção e as\nvaretas e arames de metal de adição. Os eletrodos de tungstênio, apesar de serem ditos\nnão consumíveis, se desgastam durante o processo, devendo ser recondicionados e\nsubstituídos com certa freqüência.\nOs gases de proteção usados na soldagem TIG são inertes, principalmente o\nargônio, o hélio e misturas destes. Em alguns casos são usadas misturas especiais como\nas que contêm hidrogênio, que podem ser usadas na soldagem de aços inoxidáveis, e as\nque contêm nitrogênio, opcionais na soldagem de cobre e suas ligas.\nA pureza dos gases utilizados na soldagem TIG é de grande importância para a\nqualidade da solda, exigindo-se teores mínimos de 99,99% do gás ou gases\nconsiderados. Também o teor de umidade deve ser bem controlado.\nA seleção do gás de proteção é feita principalmente em função do tipo de metal\nque se quer soldar, da posição de soldagem e da espessura das peças a unir. A Tabela 5\nilustra algumas aplicações típicas.\nTabela 5 – Gases de proteção e tipos de corrente usuais na soldagem de diferentes ligas.\nO metal de adição para a soldagem manual é fornecido na forma de varetas\ncom comprimento em torno de 1 m. Para a soldagem mecanizada, o metal é fornecido\nna forma de um fio enrolado em bobinas com diferentes capacidades, dependendo do\nequipamento usado. Os diâmetros dos fios e varetas são padronizados e variam entre 0,5\ne 5 mm aproximadamente.\nMetais de adição estão disponíveis numa ampla faixa de materiais e ligas.\nGeralmente a composição química de metais de adição tem limites de tolerância muito\ninferiores aos de metal de base do mesmo tipo e custo bem mais elevado. Eles são\nclassificados de acordo com sua composição química e com as propriedades mecânicas\ndo metal depositado. A Tabela 6 mostra as principais normas de classificação da AWS\npara metais de adição para soldagem TIG.\nA escolha do metal de adição para uma determinada aplicação é feita em\nfunção da composição química e das propriedades mecânicas desejadas para a solda.\nEm geral se usa metal de adição de composição similar à do metal de base, não\nnecessariamente idêntica. Fatores como compatibilidade metalúrgica, adequabilidade à\noperação e custo também devem ser considerados.\nTabela 6 – Especificações AWS para metais de adição adequados à soldagem TIG\nOs eletrodos de tungstênio normalmente são apontados por meios químicos ou\nmecânicos, antes de se iniciar a operação de soldagem e, no caso de soldagem\nmecanizada, a configuração da ponta do eletrodo pode ser uma variável importante para\nse garantir uma boa repetitividade de resultados.\nAs Tabelas 7 e 8 mostram respectivamente a composição química e as faixas\nde corrente usuais para eletrodos para soldagem TIG.\nTabela 7 – Composição química de eletrodos de tungstênio\nA seleção do tipo e diâmetro do eletrodo a ser usado numa dada situação é feita\nem função do material que vai ser soldado, da espessura da peça e do tipo e valor da\ncorrente de soldagem que vai ser usada.\nAntes de se iniciar a soldagem, é indispensável a remoção de óleo, graxa,\nsujeira, tinta, ferrugem ou qualquer outra contaminação existente no metal base. Esta\nremoção pode ser feita por meios mecânicos (lixamento, escovamento, etc.) ou\nquímicos (decapagem, lavagem, etc.), usando agentes líquidos ou gasosos.\nTabela 8 – Valores típicos de corrente para eletrodos de tungstênio\nAs principais variáveis operatórias da soldagem TIG são o comprimento do\narco, a corrente e a velocidade de soldagem e a vazão de gás de proteção. Outras\nvariáveis operatórias na soldagem TIG, com influência secundária, dentro de certos\nlimites, são o ângulo da ponta do eletrodo, a distância do bocal à peça, os tempos de pré\ne pós-purga de gás.\nA determinação dos parâmetros de soldagem é feita em função do material a\nser soldado, da espessura das peças, da posição de soldagem e dos equipamentos\ndisponíveis, bem como a decisão de uso ou não de metal de adição.\n2.2.4 – Soldagem a arco com plasma\nO plasma é o quarto estado da matéria e consiste em uma massa de gases\nextremamente quentes que sofreram ionização, ou seja, os átomos ou moléculas\ntransformaram-se em uma mistura de íons e elétrons.\nNo processo de soldagem a arco com plasma, este estado é obtido pela\npassagem de um gás inerte através de uma arco elétrico constrito por um bocal\nrefrigerado (Figura 8). Quando o arco se forma entre o eletrodo não-consumível e a\npeça, o processo é denominado de “arco transferido”. Por outro lado, se o arco se\nestabelece entre o eletrodo e o bocal de constrição, o processo recebe o nome de “arco\nnão-transferido”. Desta maneira, forma-se uma coluna aproximadamente cilíndrica de\nplasma que sai do orifício de constrição do bocal, em direção à peça. A proteção da\nregião de solda é complementada por um gás que flui do bocal de constrição e cuja\ncomposição química depende do material a ser soldado. O gás de proteção também\ncontribui para aumentar a constrição do jato de plasma e, por isto, também é chamado\nde gás de foco. Um metal de adição pode ou não ser utilizado.\nFigura 8 – Esquema do processo de soldagem a arco com plasma.\nA soldagem por plasma apresenta uma concentração maior de calor do que o\nprocesso TIG e, portanto, permite maiores velocidades de soldagem, ZTA reduzida,\nmenor gasto de material de adição e distorções menores. Como a coluna de plasma é\nrelativamente rígida e cilíndrica, a distância entre o bocal e a peça pode ser maior,\nfacilitando a visualização da região de solda pelo operador. Outra vantagem reside no\nfato do eletrodo de tungstênio nunca entrar em contato com a peça, minimizando a\nchance de contaminação da solda. Normalmente, este processo é limitado a materiais\ncom espessura inferior a 25mm.\n2.2.5 – Soldagem MIG/MAG (Soldagem a Arco com Proteção por Gás e Eletrodo\nNeste processo, um eletrodo consumível na forma de arame é alimentado\ncontinuamente, formando um arco elétrico entre a sua ponta e a peça a ser soldada. A\nproteção contra a oxidação da região da solda é feita por um fluxo de gás alimentado\nexternamente, o qual também tem a função de colaborar na estabilização do arco e\nrefrigeração da pistola de soldagem. A Figura 9 mostra esquematicamente este\nFigura 9 – Representação esquemática do processo de soldagem MIG/MAG\nQuando são usados gases inertes, tais como argônio e hélio ou uma mistura\ndeles, o processo é chamado de MIG (Metal Inert Gas). Entretanto, o processo pode\nutilizar gases oxidantes, tais como dióxido de carbono e/ou oxigênio, separadamente ou\nmisturados com gases inertes e neste caso a soldagem é conhecida por MAG (Metal\nActive Gas). Em linhas gerais, o processo MIG é indicado para as ligas não-ferrosas,\nenquanto o processo MAG é aconselhado para a soldagem de ligas ferrosas.\nO tipo de gás influencia as características do arco e transferência de metal,\npenetração, largura e formato do cordão de solda, velocidade máxima de soldagem,\ntendência ao aparecimento de mordeduras e o custo da soldagem. A Figura 10 mostra o\nperfil típico de cordões de solda feitos com diferentes gases e misturas. Entretanto,\ndeve-se lembrar que o perfil do cordão de solda pode ser totalmente modificado pela\nalteração do conjunto de parâmetros operacionais de soldagem.\nFigura 10 – Perfil típico de cordões de solda feitos com diferentes gases e misturas.\nVárias características do processo favorecem a sua automação, dentre as quais\npodemos destacar: altas taxas de deposição; ausência de escória, permitindo que passes\nsucessivos sejam aplicados sem a necessidade de limpeza; baixa distorção; versatilidade\nde orientações da solda; boa estabilidade do arco. Além disto, a qualidade de solda\ndestes processos é geralmente alta, devido à baixa concentração de hidrogênio, desde\nque a limpeza do eletrodo e da junta seja assegurada. Por outro lado, a ausência de\nescória resulta em altas taxas de resfriamento, propiciando a ocorrência de trincas.\nAdicionalmente, o processo utiliza equipamentos mais caros, complexos e difíceis de\nserem transportados quando comparado à soldagem por eletrodo revestido e não é de\noperação fácil em locais de difícil acesso. A soldagem deve ser protegida de correntes\nde ar e emite significativa quantidade de luz ultravioleta.\nEste processo normalmente é semi-automático, em que a alimentação do arame\neletrodo é feita mecanicamente, através de um alimentador motorizado, e o soldador é\nresponsável pela iniciação e interrupção da soldagem, além de mover a tocha ao longo\nda junta. A manutenção do arco é garantida pela alimentação contínua do arame\neletrodo e o comprimento do arco é, em princípio, dentro de certos limites, mantido\naproximadamente constante pelo próprio sistema, independentemente dos movimentos\nO calor gerado pelo arco é usado para fundir as peças a serem unidas e o arame\neletrodo, que é transferido para a junta e constitui o metal de adição.\nA soldagem MIG/MAG pode ser usada em materiais numa ampla faixa de\nespessuras, tanto em ferrosos como não-ferrosos. O diâmetro dos eletrodos usados varia\nnormalmente entre 0,8 e 3,2 mm. O processo MAG é utilizado apenas na soldagem de\nmateriais ferrosos, tendo como gás de proteção o CO2 ou misturas ricas neste gás,\nenquanto a soldagem MIG pode ser usada tanto na soldagem de ferrosos quanto não\nferrosos, como alumínio, cobre, magnésio, níquel e suas ligas.\nA soldagem MIG/MAG é usada em fabricação e manutenção de equipamentos\ne peças metálicas, na recuperação de peças desgastadas e no recobrimento de superfícies\nmetálicas com materiais especiais.\nDe um modo geral, as principais vantagens do processo MIG/MAG são:\n• soldagem de todos os metais e ligas comerciais;\n• alimentação contínua do eletrodo;\n• soldagem em todas as posições;\n• elevadas taxas de deposição;\n• elevadas velocidades de soldagem;\n• obtenção de cordões extensos sem muitas interrupções;\n• como não existe escória, mínima limpeza após a soldagem é exigida;\n• permite a automatização industrial, possibilitando a utilização de robôs;\n• exigência de menor habilidade do soldador, quando comparada à soldagem\ncom eletrodos revestidos.\nAs principais limitações do processo MIG/MAG são:\n• maior sensibilidade à variação dos parâmetros elétricos de operação do arco\n• equipamentos de soldagem complexos, relativamente caros e menos\n• utilização mais restrita em locais de difícil acesso, devido à maior\ncomplexidade e dimensões dos equipamentos;\n• o arco deverá ser protegido das correntes de ar, para garantir a eficiência de\nproteção realizada pelos gases empregados;\n• os altos níveis de radiação e calor gerado fazem com que o operador ponha\nresistência à utilização deste processo.\nNa soldagem com eletrodos consumíveis, o metal fundido na ponta do eletrodo\ntem que se transferir para a poça de fusão. O modo de ocorrência desta transferência é\nmuito importante na soldagem MIG/MAG, pois afeta muitas características do processo,\ncomo por exemplo: a quantidade de gases (principalmente hidrogênio, nitrogênio e\noxigênio) absorvidos pelo metal fundido, a estabilidade do arco, a aplicabilidade do\nprocesso em determinadas posições de soldagem e o nível de respingos gerados. De\numa forma simplificada, pode-se considerar que existem quatro formas básicas de\ntransferência de metal de adição do eletrodo para a peça: transferência por curto-\ncircuito, transferência globular, transferência goticular (também chamada de “spray” ou\naerossol) e transferência controlada.\nO Instituto Internacional de Soldagem (IIW) classifica os tipos de transferência\nconforme a Tabela 9. Esta classificação foi baseada nas técnicas de identificação e\nestudo dos mecanismos de transferência. Exemplos destas técnicas são: fotografias de\nalta velocidade, imagem ótica, emissão acústica, monitoramento do som do arco,\nmonitoramento da luz do arco, etc. A Figura 11 mostra um esquema dos tipos de\nTabela 9 – Classificação dos tipos transferência metálica feita pelo Instituto\nInternacional de Soldagem (IIW).\nDesignação do Tipo de Transferência Processos de Soldagem\n1. Transferência pôr vôo livre\n- Gotas MIG/MAG baixa corrente\n- Repelido MIG/MAG protegida por CO2\n1.2. Goticular (“spray”)\n- Projetado MIG/MAG com corrente intermediária\n- Com elongamento (“streaming”) MIG/MAG com corrente média\n- Rotacional MIG/MAG com corrente alta\n- Explosiva Eletrodos revestidos\n2. Transferência por Contato\n- Curto-circuito MIG/MAG com curto-circuito\n- Contato sem Interrupção Soldagem com adição de metal\n- Fluxo guiado pela parede Arco Submerso\n- Outros modos Eletrodo Revestido, Eletrodo tubular, Eletroescória\nA transferência por curto-circuito acontece quando a velocidade de\nalimentação do eletrodo excede a taxa de fusão até tocar na poça de fusão e a gota\nmetálica que se forma na ponta do eletrodo é transferida para a poça de solda. Quando a\ngota toca a poça de solda, o sistema fecha um curto-circuito, de modo que a corrente\naumenta, sendo esta gota rapidamente atraída para a poça, como conseqüência da ação\nda tensão superficial; em seguida o arco se restabelece, abaixando a corrente\nabruptamente. Este tipo de transferência é possível de ser usada em todas as posições de\nsoldagem ou em chapas finas e ocorre quando se tem baixos valores de tensão e\ncorrente de soldagem.\nFigura 11 – Diferentes tipos de mecanismos de transferência metálica em MIG/MAG\ncomo classificado pelo IIW: A - globular; B - globular repelida, C - gotícula projetada,\nD – com elongamento (“streaming”); E - goticular rotacional; F - goticular explosivo; G\nEste modo de transferência caracteriza-se por uma grande instabilidade no\narco, podendo apresentar a formação intensa de respingos. Entretanto, a quantidade de\nrespingos pode ser limitada pela seleção adequada de parâmetros de soldagem e ajuste\nda fonte de energia, de forma que os curtos ocorram de forma suave. A utilização de\numa reatância indutiva para controlar a velocidade de aumento da corrente de curto-\ncircuito auxilia na diminuição dos respingos. A taxa de transferência da gota é da ordem\nde 20 a 200 vezes por segundo e fornece ao arco um zumbido típico.\nA transferência globular ocorre para valores intermediários de tensão e corrente\nde soldagem e resulta em arco mais estável que na transferência por curto-circuito. O\ndiâmetro médio das gotas transferidas varia com a corrente, tendendo a diminuir com o\naumento desta, normalmente sendo maior que o diâmetro do eletrodo. O glóbulo de\nmetal fundido no eletrodo aumenta de tamanho, até se separar do eletrodo sob efeito da\nação da gravidade. Isto causa como conseqüência, a deposição de grandes gotas e o\nfornecimento de baixo aporte de calor à junta, resultando em uma solda de baixa\nQuando da soldagem de aços ocorrem algumas circunstâncias em que a gota\nformada na ponta do eletrodo pode ser defletida para o lado e ainda ser forçada para fora\nda peça. Este modo de transferência metálica é chamado de transferência globular\nrepelida e tem sido observada em soldagem MAG com eletrodo negativo e com\neletrodos tubulares auto-protegidos.\nA transferência globular é caracterizada por um nível de respingos\nrelativamente elevado e, como as gotas de metal fundido se transferem principalmente\npor ação da gravidade, sua utilização é limitada à posição plana. As velocidades de\nsoldagem, mesmo em materiais de pouca espessura, são muito baixas.\nA transferência goticular é mais conhecida pela sua denominação inglesa, ou\nseja, “spray”. À medida que se aumenta a corrente de soldagem, o diâmetro médio das\ngotas de metal líquido que se transferem para a peça diminui, até que acima de uma\ncerta faixa, há uma mudança no modo de transferência, que passa de globular para\ngoticular. Neste modo, as gotas de metal são extremamente pequenas e seu número\nbastante elevado. O arco é bastante estável, não há ocorrência de respingos e o cordão\nobtido é suave e regular. A corrente (faixa) na qual ocorre esta mudança no modo de\ntransferência é conhecida como “corrente de transição”.\nAntes da faixa de corrente de transição o volume das gotas formadas é grande e\na freqüência de transferência é baixa, observando-se que com o aumento da corrente as\nsuas variações são muito pequenas. Na faixa de corrente de transição tem-se variações\nbruscas e significativas, ou seja, um pequeno aumento na corrente gera um grande\naumento na freqüência de transferência das gotas e uma queda acentuada no volume das\ngotas. Acima da corrente de transição as suas variações voltam a ser pequenas.\nNa transferência goticular, a ação das forças de origem eletromagnética\nsobrepõem-se às gravitacionais e assim, em princípio, este método poderia ser aplicado\na qualquer posição de soldagem. Entretanto, como esta transferência só é possível em\ncorrentes elevadas, ela não pode ser usada na soldagem de chapas finas e sua utilização\nfora da posição plana pode ser problemática.\nA transição entre os modos de transferência metálica globular e goticular é\ndependente de um número de variáveis, às quais incluem a composição, diâmetro e\ncomprimento do eletrodo e a composição do gás de proteção. A corrente de transição é\naproximadamente proporcional ao diâmetro do eletrodo. A Tabela 10 mostra como a\ncorrente de transição para o aço carbono e alumínio altera-se em função do diâmetro do\nSob a denominação de transferência controlada estão agrupados outros modos\nde transferência que podem ser obtidos pela introdução de perturbações controladas na\ncorrente de soldagem e/ou na alimentação do arame. Estas perturbações têm como\nobjetivo obter uma transferência controlada de metal de adição com as características\ndesejáveis da transferência goticular, mas a níveis bem mais baixos de corrente média,\nde forma a permitir sua utilização na soldagem de chapas finas ou fora da posição plana.\nTabela 10 – Corrente de transição para arames de aço e de alumínio com diferentes\nDiâmetro do Eletrodo Corrente de Transição (A)\n(mm) Aço (Ar + 2% O2) Alumínio (Argônio)\n0,75 155 90\n0,90 170 95\n1,15 220 120\n1,6 275 170\nA transferência controlada mais usada é a transferência pulsada, que é um tipo\nde transferência onde se busca o modo goticular, mas com correntes médias abaixo da\ncorrente de transição, juntando as qualidades da transferência por curto circuito com as\ndo modo goticular. Isto é conseguido pela pulsação da corrente de soldagem em dois\npatamares, um inferior à corrente de transição e outro superior a esta, de modo que\ndurante o período de tempo em que a corrente é baixa, uma gota se forma e cresce na\nponta do arame e é transferida quando o valor da corrente é elevado. Este mecanismo de\ntransferência é ideal quando se consegue uma gota por pulso. Para se obter este modo de\ntransferência deve-se usar fontes de energia especiais, capazes de fornecer corrente\npulsada, com parâmetros de pulso controláveis. Uma limitação deste modo de\ntransferência é a introdução de novas variáveis (de pulsação) no processo MIG/MAG,\ndificultando ainda mais a seleção e otimização de parâmetros para soldagem.\nO modo de transferência metálica é influenciado pelo tipo de eletrodo e pela\ncorrente, mas a polaridade do eletrodo, os elementos constituintes do fluxo, o gás de\nproteção e a pressão ambiente podem influir significantemente.\nO equipamento básico para a soldagem MIG/MAG consiste de uma fonte de\nenergia, um sistema de alimentação de arame, uma tocha, um suprimento de gás\nprotetor, um fluxímetro e um regulador-redutor de pressão do gás e, no caso de pistola\nrefrigerada a água, um sistema de água de refrigeração. A Figura 12 mostra um esquema\ndo processo. Dispositivos auxiliares como posicionadores e sistemas de movimento da\ntocha podem ser usados na soldagem mecanizada.\nA tocha de soldagem (Figura 13) é constituída de um conduíte responsável pela\ncondução do arame eletrodo até o bico da tocha onde ocorre o contato elétrico (o trecho\ndo arame eletrodo localizado entre este contato e o arco elétrico é denominado de\ncomprimento do eletrodo), de uma canalização, que com o bocal, conduz o gás de\nproteção à poça de fusão, de um bico de contato e, finalmente, de um sistema de\nrefrigeração, geralmente a água, para manter a temperatura da tocha de soldagem\nACIONAMENTO DO ARAME\nDO ARAME ELETRODO\nCILINDRO DE GÁS E SUA\nENERGIA CABEÇOTE DE\nPAINEL DE 6 SOLDAGEM\n10 4 PEÇA DE\n01 ENTRADA PRIMÁRIA DE ENERGIA 07 SAÍDA DE ÁGUA DE REFRIGERAÇÃO\n02 CABO TERRA 08 ENTRADA DE GÁS DE PROTEÇÃO PARA O PAINEL DE CONTROLE\n03 CABO DE ENERGIA 09 ENTRADA DE ÁGUA DE REFRIGERAÇÃO PARA O PAINEL DE CONTROLE\n04 ENTRADA DE GÁS DE PROTEÇÃO 10 ENTRADA DE ENERGIA DO PAINEL DE CONTROLE\n05 ENTRADA DE ÁGUA DE REFRIGERAÇÃO 11 ENTRADA DE ENERGIA PARA O CABEÇOTE DE ALIMENTAÇÃO DO ARAME ELETRODO\n06 ENTRADA DO ALIMENTADOR DO ARAME ELETRODO 12 ENTRADA PARA O MOTOR DE ACIONAMENTO DO ARAME ELETRODO\nFigura 12 – Esquema do processo MIG/MAG.\nFigura 13 – Esquema de uma tocha para soldagem MIG/MAG.\nO bico de contato é fabricado em cobre ou liga de cobre e o conduíte deve\nprevenir o amassamento do eletrodo e é confeccionado em aço, nylon ou teflon, sendo\nque, quando se utiliza eletrodo de alumínio, o conduíte deve ser de nylon, teflon ou\noutro material de baixo coeficiente de atrito, pois o atrito é indesejável.\nO sistema de alimentação do arame eletrodo é constituído por um conjunto de\nroletes tracionadores e por um motor de corrente contínua com velocidade de rotação\najustável, comandado pela fonte. Este conjunto de roletes pode ser montado em uma\nunidade de transporte de arame afastada da pistola, neste caso diz-se que a alimentação\né por impulsão (“push”). Outro sistema de alimentação é por tração (“pull”), onde os\nroletes de alimentação são montados na pistola. Outro modo de proceder a alimentação\ndo arame é uma combinação dos dois sistemas, que é o impulsão-tração (“push-pull”).\nOs roletes podem ser simples (2 roletes) ou duplos (4 roletes) e recartilhados\nou não. Para a soldagem de alumínio ele deve estar o mais próximo à tocha, ou seja,\npreferencialmente deve-se usar o sistema de alimentação por tração, ou o sistema\nA fonte de energia fornece a tensão e a corrente elétrica necessárias para\nestabelecer e manter o arco elétrico entre o eletrodo e o material a ser soldado. Se a\nmesma apresenta controle de tensão (tensão constante), a velocidade de alimentação do\narame eletrodo deverá ser ajustada em um valor constante. Este modo de atuação é\ndenominado de controle interno, apresenta menor custo, porém é limitado à utilização\nde arames eletrodo de pequenos diâmetros (até 1,2 mm). A fonte de energia com\ncontrole de corrente (corrente constante e corrente pulsada), necessita de um sistema de\nretroalimentação que permita ajustes instantâneos da velocidade de alimentação do\narame eletrodo durante a soldagem, a fim de manter constante a corrente. Este modo de\natuação é denominado de controle externo, o seu custo é mais elevado e é mais\nadequado para arames eletrodo de diâmetros maiores (a partir de 1,6 mm).\nA fonte de tensão constante é um equipamento mais simples e barato do que o\nde corrente constante. Na fonte de tensão constante, a corrente é função do\ncomprimento do eletrodo e da velocidade de alimentação, enquanto na fonte de corrente\nconstante, a tensão que é função destes parâmetros.\nPara que o processo de soldagem com eletrodo consumível seja estável, é\nnecessário que a velocidade de consumo (fusão) do eletrodo seja, em média, igual à\nvelocidade de alimentação deste, de modo que o comprimento do arco permaneça\nNa soldagem MIG/MAG, são considerados materiais consumíveis o eletrodo e\no gás de proteção e, em alguns casos, um líquido para proteção da tocha e regiões\nadjacentes à solda contra a adesão de respingos. As demais peças, tais como bico, bocal,\nmangueiras, etc., são consideradas peças de reposição e/ou sobressalentes do\nOs arames para soldagem são constituídos de metais ou ligas metálicas que\npossuem composição química, dureza, condições superficiais e dimensões bem\ncontroladas. Arames de má qualidade em termos destas propriedades citadas podem\nproduzir falhas de alimentação, instabilidade do arco e descontinuidades no cordão de\nsolda. Arames de aço-carbono geralmente recebem uma camada superficial de cobre\ncom o objetivo de melhorar seu acabamento superficial e seu contato elétrico com o\nbico de cobre. Os arames de aço usados com proteção de CO2 contêm maiores teores de\nsilício e manganês em sua composição, devido à sua ação desoxidante. A seleção do\narame a ser usado numa dada operação é feita em termos da composição química do\nmetal de base, do gás de proteção a ser usado e da composição química e propriedades\nmecânicas desejadas para a solda. A Tabela 11 relaciona as especificações AWS de\narames para a soldagem MIG/MAG de diferentes materiais.\nTabela 11 – Especificações AWS de materiais de adição para soldagem MIG/MAG.\nA classificação de arames para soldagem de aços carbono tem a seguinte\nER XXY – ZZ, onde\nER indica que se trata de eletrodos (E) ou varetas (R) para soldagem a arco. Os dois (ou\ntrês) dígitos seguintes, representados por X, mostram a resistência à tração mínima do\nmetal depositado, em 103 psi. O dígito Y pode ser um “S” para arame sólido para\nsoldagem, um “C” para arames indicados para revestimento duro ou um “T” para\narames tubulares. Os próximos um ou dois dígitos, representados por Z, indicam a\nclasse de composição química do arame e outras características e seu significado pode\nser encontrado na especificação AWS A 5.18-79 para arames sólidos e AWS A 5.20-79\npara arames tubulares.\nOs gases utilizados na soldagem MIG/MAG podem ser inertes ou ativos ou\nmistura destes gases. O tipo de gás influencia as características do arco e transferência\nde metal, penetração, largura e formato do cordão de solda, velocidade máxima de\nsoldagem, tendência ao aparecimento de mordeduras e o custo da soldagem. Os\nprincipais gases e misturas utilizados na soldagem MIG/MAG são mostrados na Tabela\nTabela 12 – Gases e misturas usados na soldagem MIG/MAG\nO diâmetro do eletrodo é escolhido principalmente em função da espessura do\nmetal de base, da posição de soldagem e outros fatores que podem limitar o tamanho da\npoça de fusão ou a quantidade de calor que pode ser cedida à peça (energia de\nsoldagem). Para cada diâmetro de eletrodo existe uma faixa de corrente de soldagem\nadequada, de forma que o arco apresente boas condições de operação.\n2.2.6 – Soldagem com eletrodo tubular (FCAW)\nÉ um processo semelhante ao MIG/MAG, porém a proteção da poça de solda\nprovém dos gases e escória gerados pelo fluxo que se encontra no interior do eletrodo\ntubular (Figura 14). O fluxo é composto por um fundente que contém elementos\nformadores de escória, estabilizadores de arco, desoxidantes, desnitretantes e elementos\nde liga. Este processo também pode utilizar uma fonte suplementar de gás semelhante à\ndos processos MIG/MAG.\nComo principais vantagens destacam-se: alta qualidade do metal de solda\ndepositado, com excelente aparência; processo facilmente mecanizado; alta taxa de\ndeposição devido à alta densidade de corrente; distorção reduzida quando comparada ao\nprocesso com eletrodo revestido; menor necessidade de limpeza se comparado aos\nprocessos MIG/MAG e velocidades de soldagem relativamente altas. Entretanto, o\nprocesso é limitado a ligas ferrosas, o eletrodo tubular tem maior custo que o sólido, a\nescória produzida deve ser removida e ocorre alta produção de gases que devem ser\nremovidos do ambiente de trabalho por sistemas de exaustão.\nFigura 14 – Representação esquemática do processo de soldagem a arco com eletrodo\nPara soldar com eletrodo tubular existem duas opções básicas. No modo\ndenominado autoprotegido, somente a escória e os gases produzidos pela decomposição\nde alguns dos seus elementos protegem o metal de solda da atmosfera (principalmente\nde O2 e N2). Outro método utiliza um gás de proteção adicional, geralmente CO2 puro,\nou misturas desse gás com argônio e, algumas vezes, também com oxigênio.\nEm eletrodo tubular com gás de proteção é possível obter modos de\ntransferência do metal para a peça do tipo curto-circuito, globular e aerossol (“spray”),\ndependendo da ajustagem dos parâmetros de soldagem.\nCom eletrodo tubular autoprotegido a penetração é normalmente reduzida,\nquando comparado com aquele que utiliza CO2 como gás auxiliar. Como a proteção é\nrealizada somente pela escória, não é recomendável que esse tipo opere em aerossol,\npois a área externa total das gotas aumenta muito e pode não ocorrer proteção das\nmesmas. Portanto, curto-circuito e globular são os modos de transferência usuais.\nAlém de operar com fontes de potência convencionais, o eletrodo tubular\ntambém pode soldar com corrente pulsada. Quando a mesma é aplicada ao eletrodo\ntubular, os seguintes benefícios são notáveis: (a) arco mais estável; (b) possibilidade de\nsoldar em todas as posições; (c) maior taxa de deposição para mesma energia\nequivalente à convencional; (d) melhor controle da geometria do cordão.\nOs eletrodos tubulares são feitos de um tubo metálico preenchido com uma\nmistura de pó. O enchimento do núcleo pode ser principalmente pó de ferro, com\nelementos de liga e alguns desoxidantes gerando um eletrodo tubular metálico, ou\nminerais similares àqueles usados para o revestimento de eletrodos revestidos, gerando\num eletrodo tubular com fluxo. Existem dois tipos principais de eletrodo tubular com\nfluxo: rutílico e básico.\nConforme classificação do IIW, os eletrodos tubulares podem ser\nconfeccionados nas geometrias mostradas na Figura 15.\nFigura 15 – Geometrias usuais dos eletrodos tubulares.\nNo processo FCAW, o fluxo tem funções similares à que possui nos eletrodos\nrevestidos, ou seja,\n• Desoxidar o metal de solda;\n• Transferir elementos de liga;\n• Aumentar a taxa de deposição, através do pó de ferro;\n• Formar escória e gás de proteção produzido pela decomposição de alguns\ndos seus compostos;\n• Estabilizar o arco;\n• Estabelecer uma conveniente geometria para o cordão.\nApesar do custo específico adicional, o método com gás auxiliar de proteção é\nutilizado com freqüência, pois aumenta muito a tolerância do processo e, em geral, as\npropriedades mecânicas do metal de solda, reduzindo o custo total final.\nResumidamente, a classificação para os eletrodos tubulares para aços ao\ncarbono é composta na AWS A5.20 pelos seguintes dígitos: AWS EXYT-Z, onde E,\ndesigna eletrodo; X, a mínima resistência à tração do metal de solda em 10.000 psi (69\nMPa); Y, a posição de soldagem, sendo 0 para plana-horizontal e 1 para todas; T,\nindicando eletrodo tubular; Z, demais características de uso e operacionais.\nEm função do eletrodo tubular produzir alta penetração, na soldagem com\nproteção adicional de gás, o nariz da junta pode ser aumentado. Outrossim, uma junta\nem “V”, que para soldagem por eletrodo revestido geralmente teria um ângulo de 60O,\nno eletrodo tubular é de somente 45O, como conseqüência da mais longa extensão do\neletrodo após o bico de contato.\nComo a tensão é proporcional ao comprimento do arco, sendo esse\nexcessivamente longo, a atmosfera pode contaminar a poça de fusão. Nos aços ao\ncarbono e baixa liga, isso provoca oxidação da poça; formação de nitretos e conseqüente\nredução de tenacidade da junta; além de porosidade.\nUm aumento de tensão resulta num cordão mais largo. Com a tensão\nexcessivamente alta, pode ocorrer aumento de salpico e cordão irregular. A redução\ndeste parâmetro altera a geometria do cordão, tornando-o convexo.\nA corrente de soldagem é a principal responsável pela penetração e, também,\npreponderantemente, determina o modo de transferência e a taxa de deposição. Além\ndisso, esse é o parâmetro que determina a velocidade de alimentação do arame.\nOutrossim, excessiva intensidade de corrente produz um cordão convexo,\nenquanto que muito baixa resulta em grandes gotas sendo transferidas; alto nível de\nsalpico e contaminação do metal de solda por nitrogênio do ar ambiente, quando são\nutilizados eletrodos autoprotegidos. Conforme esse parâmetro é alterado, a tensão deve\nser simultaneamente ajustada, de modo a manter ótima a estabilidade do arco.\nA velocidade de soldagem influencia de forma geral a geometria do cordão.\nQuando excessivamente alta, torna o cordão convexo com bordas irregulares e diminui\na penetração e, se muito baixa, resultará em inclusão de escória e cordão irregular.\nNo processo FCAW, a soldagem pode ser automática ou semi-automática\ncomo no Arco Submerso e no MIG/MAG, e requer uma fonte de energia com maior\ncapacidade de corrente, como no Arco Submerso.\nNo FCAW o metal de solda resfria lentamente fornecendo à solda boas\nductilidade e propriedades mecânicas. Este processo de soldagem produz soldas com\nqualidade de “raio-X”.\nTem aplicação na indústria nuclear, indústria naval, construção de plataformas\nde exploração de petróleo e fabricação de componentes e estruturas de aço-carbono,\naços baixa liga e aços inoxidáveis.\n2.2.7 – Soldagem com eletrodo revestido\nEste é um processo muito utilizado devido à sua simplicidade. O eletrodo é\nrevestido por um material fundente, sendo consumido por um arco gerado entre a sua\nextremidade livre e o metal a ser soldado (Figura 16).\nFigura 16 – Representação esquemática da soldagem a arco com eletrodo revestido.\nO revestimento tem a função de estabilizar o arco, proteger o metal fundido por\nmeio da formação de uma atmosfera de gases protetores e fornecer elementos de liga à\nsolda. É um processo manual, onde o soldador abre o arco elétrico, provocando um\ncurto-circuito inicial entre a superfície da peça e o eletrodo. É muito utilizado em\nsoldagens de campo e em manutenção, apresenta baixo custo, produz uniões soldadas\ncom boas propriedades e tem grande versatilidade, tanto com relação à posição de\nsoldagem quanto ao projeto da junta. Requer mão-de-obra habilidosa, exige uma\nfreqüente troca de eletrodo e quando se executam vários passes, é necessário que se\nremova a escória após a deposição de cada um deles.\nA possibilidade de inúmeras formulações para o revestimento explica a\nprincipal característica deste processo, que é a sua grande versatilidade em termos de\nligas soldáveis, operacionalidade e características mecânicas e metalúrgicas do metal\ndepositado. O custo relativamente baixo e a simplicidade do equipamento necessário,\ncomparados com outros processos, e a possibilidade de uso em locais de difícil acesso\nou abertos, sujeitos à ação de ventos, são outras características importantes.\nQuando comparada com outros processos, particularmente com a soldagem\ncom eletrodo consumível e proteção gasosa e com a soldagem ao arco submerso, a\nsoldagem com eletrodo revestido apresenta como principal limitação uma baixa\nprodutividade, tanto em termos de taxa de deposição, como em termos de fator de\nocupação do soldador, em geral inferior a 40%. Outras limitações são a necessidade de\num treinamento específico para o soldador, que é demorado e oneroso, particularmente\npara certas aplicações, necessidade de cuidados especiais com os eletrodos,\nprincipalmente com os do tipo básico, e o grande volume de gases e fumos gerados no\nprocesso, que podem ser prejudiciais à saúde, particularmente em ambientes fechados.\nA soldagem com eletrodos revestidos é usada na fabricação e montagem de\ndiferentes equipamentos e estruturas, tanto em oficina como no campo, sendo\nparticularmente interessante neste último caso. O processo é usado basicamente como\numa operação manual, sendo muitas vezes chamado simplesmente de soldagem manual.\nSomente uma variação “mecanizada” do processo, a soldagem por gravidade, é mais\nutilizada, principalmente em estaleiros.\nA soldagem manual pode ser usada em grande número de materiais, como\naços-carbono, aços de baixa, média e alta liga, aços inoxidáveis, ferros fundidos,\nalumínio, cobre, níquel e ligas destes.\nMetais de baixo ponto de fusão como o chumbo, estanho e zinco e metais\nrefratários ou muito reativos, como o titânio, zircônio, molibdênio e nióbio não são\nsoldáveis por este processo. Diferentes combinações de metais dissimilares podem ser\nsoldadas com os eletrodos revestidos.\nOs equipamentos de um posto de soldagem manual com eletrodos revestidos\ncompreendem, em geral, fonte de energia, cabos, porta-eletrodos, ferramentas\n(picadeira, escova de aço, etc.) e materiais de segurança (máscara, óculos, avental, etc.).\nNa soldagem com eletrodos revestidos, o comprimento do arco é controlado\nmanualmente pelo soldador, sofrendo, portanto, variações durante a execução do cordão\nde solda. Por esta razão, fontes de energia com características de saída do tipo “tensão\nconstante”, para as quais variações no comprimento de arco causam grandes alterações\nde corrente, não são adequadas para a soldagem com eletrodos revestidos. Neste caso,\nutilizam-se fontes com características do tipo “corrente constante”. Neste tipo de fonte,\na corrente de soldagem fornecida pela máquina é aproximadamente constante, sofrendo\nmuito pouca influência de variações no comprimento do arco e, portanto, da tensão de\nQuanto ao tipo de corrente, as fontes podem fornecer corrente contínua (CC)\nou alternada (CA) ou ambas. Na soldagem com corrente alternada existe uma tendência\nmaior a instabilidade do arco elétrico, devido a mudança periódica da polaridade e a\nqueda momentânea do valor da corrente a valores próximo de zero, o que torna este tipo\nde corrente inadequada para soldagem com certos tipos de eletrodos revestidos. Além\ndisso, a abertura e a manutenção do arco são mais difíceis com esse tipo de corrente,\nparticularmente para eletrodos de pequeno diâmetro, que são utilizados com menores\ncorrentes de soldagem. Por outro lado, as perdas nos cabos, desde que não estejam\nenrolados, e a tendência ao aparecimento de sopro magnético são menores,\nparticularmente para maiores valores de corrente.\nConstrutivamente, as máquinas podem ser de três tipos, que são:\ntransformadores, transformadores-retificadores e geradores. As máquinas do primeiro\ntipo fornecem apenas corrente alternada e são as mais simples e baratas, para a\nsoldagem manual. O controle da corrente de soldagem pode ser feito por “taps”\n(controle por variação da tensão em vazio), bobina móvel, “shun magnético móvel” ou\nreator saturável (controle pela corrente de curto-circuito). Mais recentemente, foram\ndesenvolvidas máquinas em que o controle é feito eletronicamente.\nDiversos fatores devem ser considerados na seleção de uma fonte de energia\npara soldagem elétrica. Destes, pode-se destacar:\n• tipo de corrente a ser utilizada;\n• faixa de corrente necessária;\n• posições de soldagem a serem usadas e\n• potência disponível na rede de alimentação.\nO porta-eletrodo tem a função de prender o eletrodo e energizá-lo. Seu cabo\ndeve ser bem isolado para se minimizar o risco de choque elétrico para o soldador\nenquanto suas garras devem estar sempre limpas e em boas condições para evitar\nproblemas de superaquecimento. Um porta-eletrodo é projetado para trabalhar com\nvaretas dentro de uma determinada faixa de diâmetros, sendo especificado pela corrente\nmáxima que pode conduzir. Como o peso do porta-eletrodo aumenta com o valor da\ncorrente máxima permissível, deve-se procurar trabalhar sempre com o menor porta-\neletrodo compatível com uma dada aplicação, a fim de reduzir a fadiga do soldador.\nOs cabos tem a função de conduzir a corrente elétrica da fonte ao porta-\neletrodo (cabo de soldagem) e da peça à fonte (cabo de retorno). Estes podem ser de\ncobre ou alumínio, devem apresentar elevada flexibilidade, para facilitar o manuseio, e\nserem recobertos por uma camada de material isolante, resistente à abrasão e a sujeira.\nTrês fatores devem ser considerados na escolha de cabos para uma dada aplicação:\n• corrente de soldagem;\n• ciclo de trabalho da máquina e\n• comprimento total dos cabos do circuito.\nUm eletrodo revestido é constituído por uma vareta metálica, com diâmetro\nentre 1,5 e 8 mm e comprimento entre 23 e 45 cm, recoberta por uma camada de fluxo\n(revestimento). A composição do revestimento determina as características operacionais\ndos eletrodos e influencia a composição química e propriedades mecânicas da solda\nefetuada. Além das funções já citadas, o revestimento serve ainda para:\n• realizar ou possibilitar reações de refino metalúrgico, tais como:\ndesoxidação, dessulfuração, etc.;\n• formar uma camada de escória protetora;\n• facilitar a remoção da escória e controlar as suas propriedades físicas e\n• facilitar a soldagem nas diversas posições;\n• dissolver óxidos e contaminações na superfície da junta;\n• reduzir o nível de respingos e fumos;\n• diminuir a velocidade de resfriamento da solda;\n• possibilitar o uso de diferentes tipos de corrente e polaridade;\n• aumentar a taxa de deposição (quantidade de metal depositado por unidade\nde tempo), entre outras.\nComo conseqüência, existe no mercado um grande número de tipos de\neletrodos, apresentando diferentes características operacionais, aplicáveis a diferentes\nmateriais e que produzem soldas com diferentes características. Para racionalizar o\nmercado, os eletrodos revestidos são classificados de acordo com sistemas propostos\npor diferentes sociedades. As classificações mais usadas no Brasil são as propostas pela\nAWS, listadas na Tabela 13.\nTabela 13 – Especificações AWS para classificação de eletrodos revestidos.\nOs materiais mais comumente presentes no revestimento de aços são:\n• celulose e dextrina;\n• carbonatos e dióxido de titânio;\n• ferro-manganês e ferro-silício;\n• pó de ferro;\n• outras adições metálicas;\n• fluoreto de cálcio;\n• óxido de ferro e manganês.\nDe acordo com sua formulação, os revestimentos dos eletrodos revestidos\npodem ser separados em diferentes tipos, por exemplo:\n• revestimento oxidante;\n• revestimento ácido;\n• revestimento rutílico;\n• revestimento básico;\n• revestimento celulósico.\nO sistema de classificação de eletrodos de aço doce e de baixa liga da AWS\nutiliza um conjunto de números e letras que fornecem várias informações a respeito dos\neletrodos, como mostra na Figura 17.\nFigura 17 – Esquema explicativo do sistema de classificação de eletrodos revestidos\nadotado pelas especificações AWS A 5.1 (aços doces) e A 5.5 (aços baixa liga).\nNeste sistema, a identificação se inicia pela letra E, que indica que o\nconsumível é um eletrodo. O conjunto seguinte, formado por dois ou três algarismos,\nindica o limite de resistência mínimo à tração do metal depositado pelo eletrodo, em ksi\n(1.000 psi). O dígito seguinte é um algarismo que indica a posição de soldagem em que\no eletrodo pode ser utilizado, sendo 1 para a soldagem em todas as posições, 2 para\nsoldagem nas posições plana e horizontal e 4 para soldagem também na posição vertical\nO próximo dígito, que é o último para eletrodos de aço doce, indica o tipo de\nrevestimento do eletrodo e, portanto, suas características operacionais. Seu significado é\nmostrado na Tabela 14\nTabela 14 – Significado do quarto (ou quinto) dígito da classificação AWS de eletrodos\nrevestidos de aço doce e aço baixa-liga.\nOs eletrodos de aço inoxidável e outras ligas ferrosas com elevado teor de\ncromo são agrupados na especificação AWS A 5.4. Por esta especificação, os eletrodos\nsão divididos em dois grupos, quanto às características de revestimento:\nE XXX-15: eletrodos para operar somente com CC e\nE XXX-16: eletrodos para operar também com CA, onde XXX é a designação\ndo grau do metal depositado, segundo a AISI (American Iron and Steel\nOs eletrodos com revestimento do tipo básico apresentam melhor resistência à\nfissuração e excelentes características para a soldagem fora da posição plana. Embora as\ncaracterísticas metalúrgicas da solda sejam geralmente melhores, o cordão tende a ser\nmais irregular devido à menor estabilidade do arco com este tipo de eletrodo.\nOs eletrodos do tipo E XXX-16 têm revestimento, em geral, rutílico e operam\ncom CA e CC. Os cordões obtidos com estes eletrodos são caracterizados por um\nA Tabela 15 fornece um guia para a seleção de metal de adição para a\nsoldagem dos aços inoxidáveis e destes com outros materiais.\nTabela 15 – Seleção de metais de adição para soldagem de aços inoxidáveis.\nNa soldagem manual com eletrodos revestidos, as principais variáveis\noperatórias são: tipo e diâmetro do eletrodo; tipo, polaridade e valor da corrente de\nsoldagem; tensão e comprimento do arco; velocidade de soldagem; técnica de\nmanipulação do eletrodo e as seqüências de deposição e soldagem.\nA faixa de corrente utilizável para um dado eletrodo depende principalmente\ndo seu diâmetro e do material da alma, do tipo e espessura do revestimento e da posição\nde soldagem. Para cada tipo de eletrodo e para uma dada bitola existe um valor mínimo\nde corrente, abaixo do qual a instabilidade do arco torna a soldagem praticamente\nimpossível, e um limite superior, acima do qual o revestimento pode ser danificado por\num aquecimento excessivo, devido ao aquecimento por efeito Joule da alma do eletrodo.\nEletrodos com revestimentos espessos e isentos de substâncias orgânicas tendem a\nsuportar maiores valores de corrente do que eletrodos com revestimentos delgados e\ncom celulose, como mostra a Tabela 16. A melhor maneira de se conhecer a faixa útil\nde corrente de um dado eletrodo é consultar as instruções de seu fabricante.\nTabela 16 – Faixas típicas de parâmetros elétricos de operação para diferentes eletrodos\nrevestidos, em função de seu diâmetro.\n2.2.8 – Soldagem por arco submerso\nNeste processo, o arco elétrico gerado entre a ponta de um eletrodo nu, sólido\nou tubular, e a poça de fusão é totalmente recoberto por um fluxo granular, conforme\nesquematizado pela Figura 18. A principal função do fluxo é formar uma escória mais\nleve que flutua sobre o metal depositado, formando uma camada de proteção contra a\natmosfera. Adicionalmente, o fluxo fornece elementos de ligas, atua como isolante\ntérmico, elimina faíscas, luminosidade e respingos.\nO processo de soldagem a arco submerso (AS) é empregado em grande escala\nna indústria devido à sua facilidade de operação e produtividade. Sua participação\ncorresponde à cerca de 10% do volume de material de solda a arco elétrico.\nNo Brasil, este processo é utilizado na fabricação de tubos metálicos, partes de\nnavios, perfis, vasos de pressão, trocadores de calor, caldeiras e todo tipo de\nO processo de soldagem AS, em princípio, é muito similar ao MIG/MAG\n(Metal lnert Gas/Metal Active Gas), isto é, o eletrodo em forma de bobina é alimentado\natravés de uma unidade de alimentação de eletrodo em direção à peça de trabalho. A\ncorrente é transferida através de um bico de contato. Este processo permite o uso de\neletrodos contínuos e de altas correntes.\nA diferença está no fato de que no processo MIG/MAG a proteção do eletrodo\ne da poça de solda é feita através de gás e, no caso do processo AS, a proteção é feita\npor um fluxo, que é alimentado separadamente. O fluxo produz uma completa cobertura\ndo arco e da poça de fusão. Deste modo, o arco não é visível e a soldagem desenvolve-\nse sem respingos, luminosidade e radiação, dispensando ao operador o uso de máscara\nou capacete de proteção.\nFigura 18 – Esquema do processo de soldagem por arco submerso utilizando eletrodo\nAssim, a soldagem a arco submerso se caracteriza por ser um processo estável\ne suave, que gera poucos fumos de soldagem e quase nenhum respingo e resulta em\ncordões com acabamento uniforme e com uma transição suave entre o metal de solda e\no metal de base.\nPode ser utilizado tanto para união quanto enchimento e revestimento de peças\nmetálicas. No Brasil, devido a disponibilidade de fluxos e eletrodos, o processo tem sido\nusado em aços-carbono, aços de baixa liga, aços inoxidáveis e alguns tipos de\nO fluxo fundido cobre a solda metálica e a protege do meio ambiente durante a\nsolidificação e, devido ao modo de alimentação do fluxo, permite soldagens apenas na\nposição plana ou horizontal.\nO fluxo deve mostrar características físico-químicas que permitam controle do\nacabamento e da geometria do cordão de solda. Tem, também, a função de adicionar\nelementos de liga no metal de solda, além de desoxidar e retirar impurezas do metal\nfundido através de reações químicas.\nNa soldagem a arco submerso, o grau de automação é grande, sendo que a\nalimentação do eletrodo ocorre de forma contínua, conferindo rapidez, economia e\nrepetibilidade de resultados.\nNo processo AS, tanto o fluxo quanto o eletrodo podem ser alterados a\nqualquer momento. Outra característica é a eficiência de deposição que se aproxima de\n100%, pois não há perdas de metal por respingos. A perda de calor através do arco é\nbaixa, devido ao efeito de isolamento térmico proporcionado pela camada de fluxo.\nOs fluxos e arames são classificados pela AWS A 5.17, cuja simbolização\nresumida é a seguinte: AWS FUXY-EZZZ, onde o primeiro bloco (FUXY) é relativo à\nclassificação do fluxo, enquanto o segundo (EZZZ) ao eletrodo (arame).\nPara o fluxo: (a) F, designa fluxo; (b) U, a mínima resistência à tração, em\nincrementos de 10.000 psi (69 MPa), do metal de solda que esse fluxo deposita com\ncertos arames; (c) X, as condições de tratamento térmico após a soldagem, que o metal\nde solda sofreu antes dos ensaios mecânicos, sendo “A” para “como soldado” (sem\ntratamento térmico) e “P” quando ocorreu algum tipo (detalhado na especificação); (d)\nY, a menor temperatura que o metal de solda resiste ao impacto e alcança, ou excede 20\nft.lb (27 J).\nCom relação ao arame: (a) E, para eletrodo maciço e EC para compósito; (b)\nZZZ, podendo conter mais de três dígitos, especifica a composição química do arame,\nsendo típicos as combinações EL12, EM12K, EH14.\nO AS é amplamente reconhecido como um processo de soldagem altamente\nprodutivo, oferecendo as seguintes vantagens: altas taxas de deposição devido à\naplicação de altas correntes de soldagem que geram uma elevada densidade de corrente,\naltas velocidades de soldagem, reduzidas incidências de falta de fusão e inclusões de\nescória, superfícies de solda regulares, sem produção de respingos e fumos.\nA produtividade do processo AS pode ser aumentada de vários modos:\n• Utilizando dois eletrodos paralelos alimentados através do mesmo bico de\ncontato e conectados à mesma fonte de soldagem (“twin arc”). Os eletrodos\nsão de diâmetro pequeno, mas devido às maiores densidades de corrente em\ncada eletrodo, a taxa total de fusão é maior do que se um eletrodo simples\n• Pelo sistema “tandem” (eletrodos paralelos), onde dois ou até quatro\neletrodos são colocados um após o outro e cada eletrodo é conectado a uma\nfonte de soldagem;\n• Pela adição de pó de ferro, que é alimentado através de uma unidade\nO eletrodo paralelo é relativamente simples de operar, porque somente uma\nfonte de tensão é utilizada. Entretanto, o ganho em produtividade é limitado, porque\nsomente eletrodos de diâmetros menores podem ser utilizados. Com a técnica de\nmultieletrodos, os eletrodos deverão fundir na mesma poça de solda. A distância entre\neles pode ter um efeito pronunciado sobre a penetração e a altura do reforço. É também\nimportante escolher corretamente a polaridade da tensão, a fim de evitar a interferência\nde um arco voltaico sobre o outro.\nA soldagem a arco submerso convencional utiliza entre 10-20% da energia do\narco disponível na fusão do metal de adição. O restante da energia é utilizado na fusão\ndo metal base e do fluxo. Valores típicos da diluição na soldagem AS convencional\nestão na faixa de 50-70%, indicando disponibilidade de excesso de calor que poderia ser\nusado na fusão do metal de solda adicional. Portanto, a principal característica da adição\nde pó metálico é melhorar a eficiência de deposição, utilizando o excesso de calor\ndisponível na poça de solda.\nCom a adição de pó de ferro, um material frio não fundido é adicionado à poça\nde solda. Alguma energia é necessária para aquecer e fundir o pó de ferro e, portanto, o\nciclo térmico do processo é alterado. Isto afeta a microestrutura e as propriedades tanto\nda solda metálica quanto da zona termicamente afetada.\nSoldas por arco submerso utilizando apenas um eletrodo mostram boa\nductilidade e tenacidade ao impacto, além de boa uniformidade e acabamento na\naparência dos cordões de solda. As propriedades mecânicas da solda são sempre\ncompatíveis às do metal de base utilizado.\nA quantidade de hidrogênio contido nas soldas metálicas realizadas com o\nprocesso a arco submerso é, em geral, em um nível muito baixo.\n2.2.9 – Eletroescória e Eletrogás\nO processo de eletroescória é utilizado para soldar seções verticais com grande\nespessura em um único passe, utilizando deposição progressiva de material de adição\npor meio de eletrodos consumíveis (tubulares ou maciços) no vão entre as placas a\nO início do processo ocorre pela aplicação de um arco elétrico que inicia a\nfusão do fluxo, formando uma escória líquida, constituída de uma mistura de silicatos e\nde até 20% de fundentes que têm por objetivo melhorar a fluidez e condutividade\nelétrica. A poça de fusão e a escória são contidas por duas sapatas de cobre refrigeradas\na água, conforme mostra a Figura 19. Em seguida, mais fluxo é adicionado, extinguindo\no arco e a escória é mantida no estado líquido, a temperaturas de até 2000oC, apenas por\nefeito Joule, devido à aplicação da corrente elétrica. À medida que o eletrodo funde, a\npoça de solda sobe e as sapatas de cobre acompanham o movimento vertical de\nsoldagem, atuando como um molde.\nFigura 19 – Esquema do processo de soldagem por eletroescória: (a) vista frontal e (b)\nÉ utilizado na união de componentes estruturais como soldagem de flanges,\nunião de chapas para obtenção de peças com largura superior àquelas normalmente\nproduzidas por laminação, solda de equipamentos como prensas de grande porte, fornos,\nvasos de pressão e anéis de turbina, peças fundidas e cascos de navios.\nO processo de eletrogás possui uma configuração geométrica similar ao\nprocesso de eletroescória, porém não utiliza a escória como proteção e a poça de fusão é\nmantida por um arco elétrico durante todo o processo. Em alguns casos pode utilizar\ndióxido de carbono ou uma mistura deste gás com argônio para proteger a região de\nsolda. Esta característica faz com que este processo seja considerado uma variante da\nComparativamente ao processo de eletroescória, o processo de eletrogás possui\nalgumas vantagens: o vão entre as chapas é reduzido; não necessita de limpeza de\nescória; é aplicável em chapas de espessuras menores e as propriedades de tenacidade\nda solda são melhores. Por outro lado, o processo de eletroescória apresenta menor\nprobabilidade de formação de trincas e distorção.\nA soldagem eletrogás é mais usada na união de chapas de aços-carbono ou\nARBL (alta resistência e baixa liga) posicionadas verticalmente, que são encontradas na\nmontagem de estruturas robustas, como cascos de navios, tanques de armazenagem,\n2.2.10 – Soldagem a ponto e por costura\nOs processos de soldagem a ponto e por costura são realizados pela passagem\nde corrente elétrica entre dois eletrodos não-consumíveis que pressionam as duas partes\na serem soldadas. Após fundir localmente o material base, por efeito Joule, a corrente é\ndesligada e os eletrodos são mantidos pressionados até que a solda se solidifique. Além\nde conduzir a corrente de soldagem e aplicar pressão localizada, os eletrodos têm a\nfunção de auxiliar na dissipação de calor.\nNo processo de soldagem a ponto, como o próprio nome diz, apenas um ou\nmúltiplos pontos de solda são produzidos, conforme mostra a Figura 20a. É usada na\nfabricação de peças e conjuntos, a partir de chapas metálicas finas, com espessuras de\naté 3 mm aproximadamente, quando o projeto permite o uso de juntas sobrepostas. É\naplicável aos aços carbono, aços inoxidáveis, Al, Cu, Mg, Ni e suas ligas.\nO processo de soldagem por costura utiliza eletrodos com formato de disco que\nrolam sobre as superfícies formando um cordão de solda contínuo (Figura 20b); este\nprocesso é largamente empregado na confecção de tubos com costura, tanques de\ncombustível para automóveis, extintores de incêndio, fabricação de tubos, etc.\nFigura 20 – Esquema do processo de soldagem por resistência elétrica: (a) a ponto e (b)\n2.2.11 – Soldagem por explosão\nNa soldagem por explosão, a solda é produzida pelo impacto violento entre\nduas superfícies, por meio da detonação controlada de uma explosão sobre uma das\npartes, conforme mostra esquematicamente a Figura 21. A união entre as placas ocorre\npor inter-travamentos mecânicos das ondulações criadas na superfície e por microfusão\nna interface (Figura 22).\nFigura 21 – Representação da soldagem por explosão\nFigura 22 – Micrografia da união de chapas por explosão.\nOs parâmetros mais importantes do processo são o ângulo de contato entre as\nplacas, o acabamento superficial, além da velocidade de impacto que varia entre 150m/s\ne 300m/s, dependendo do material.\nPode ser usado em praticamente todos os metais dúteis. É aplicado no processo\nde revestimento (cladding) de chapas e internamente a tubos, podendo soldar materiais\ndissimilares, tais como titânio e aço, cobre e aço inoxidável e alumínio e aço.\n2.2.12 – Soldagem por fricção\nNo processo de soldagem por fricção, uma parte rotacionada em alta\nvelocidade é pressionada sobre a outra parte estacionária, gerando calor pelo atrito na\ninterface. O calor amolece o material, que sob a ação da pressão forma a solda. Uma\ncerta quantidade de material extrudado forma-se ao longo da interface, como\nconseqüência da pressão resultante do processo e do calor de contato (Figura 23). O\nprocesso é difícil de ser aplicado a materiais com baixo coeficiente de atrito, tais como\nbronzes e latões com mais de 0,3% de chumbo e em ferros fundidos, pois a grafita atua\nComo a soldagem por fricção ocorre sem a formação de fase líquida, é um\nprocesso adequado para materiais difíceis de serem soldados por meios convencionais a\narco, tais como as ligas de alumínio endurecíveis por precipitação. É capaz de soldar\nmateriais dissimilares, apresenta baixa distorção, excelentes propriedades mecânicas,\nporosidade mínima, ausência de gases, baixo custo e o uso de equipamentos mecânicos\nsimples e com menor consumo de energia.\nFigura 23 – Representação esquemática do processo de soldagem por fricção: (a)\nmancal aproximando-se e (b) após soldagem.\n3 – BRASAGEM E SOLDABRASAGEM\nO termo brasagem abrange um grupo de processos de união que produz a\ncoalescência dos metais pelo aquecimento a uma temperatura adequada e pelo uso de\nmetal de adição que tem ponto de fusão abaixo da temperatura “solidus” do metal de\nbase. O metal de adição preenche a junta por ação capilar.\nSe o ponto de fusão do metal de adição é superior a 450OC, o processo é\nchamado de brasagem (“brazing”) e, em caso contrário, é dito soldabrasagem\n(“soldering”) ou soldagem branca, fraca ou branda. Estes processos se distinguem da\nsoldagem pelo fato de que, nestes processos, o metal de base nunca é levado à fusão.\nPara a realização de uma junta brasada com boa qualidade, é necessário que\nhaja um perfeito molhamento, das faces a serem unidas, pelo metal de adição fundido.\nPara isto, é imprescindível que o metal de base esteja metalicamente limpo, isto é, que\nas superfícies estejam completamente isentas de óxidos, graxas, etc. Esta limpeza\nnormalmente é feita por decapagem química ou mecânica.\nOs metais precisam ser protegidos durante o aquecimento por um fluxo ou\natmosfera adequada. Os fluxos usados se fundem a temperaturas inferiores à\ntemperatura de fusão do metal de adição e atuam sobre as superfícies a serem unidas e\náreas próximas, dissolvendo as camadas de óxido eventualmente formadas após a\ndecapagem, permitindo assim, que o metal de adição possa fluir livremente sobre as\nsuperfícies a serem unidas e aderir ao metal de base.\nA brasagem pode ser feita em atmosfera ativa, inerte ou sob vácuo, e o uso de\natmosferas protetoras elimina a necessidade de limpeza após a operação, para eliminar\nda junta os materiais corrosivos dos fluxos.\nAs juntas brasadas são preenchidas por capilaridade e, para que este fenômeno\nocorra de forma adequada, é necessário um controle rígido da distância de separação\nentre as peças. Se o espaçamento entre elas for muito pequeno, o preenchimento da\njunta é muito lento e pode ser apenas parcial. Espaçamentos exagerados também podem\nlevar a tempos de preenchimento muito longos e à formação de bolhas de gás ou de\ninclusões de fluxo e óxidos. É recomendada uma folga na junta de 0,05 a 0,13 mm e o\nmetal de adição deve apresentar boa fluidez. O aquecimento é normalmente realizado\npor chama ou em fornos de resistência ou por indução.\nOs processos de brasagem podem ser classificados de acordo com os métodos\nde aquecimento usados. Em termos industriais, os mais importantes são a brasagem por\nchama, em forno, por indução, por resistência, por imersão e por infravermelho.\nNa brasagem por chama, o aquecimento é feito com uma ou mais tochas.\nDependendo da temperatura e da quantidade de calor requeridos, o gás combustível\npode ser o acetileno, propano, gás de rua, etc. O metal de adição pode ser colocado\npreviamente na junta ou alimentado manualmente, como na soldagem a gás. Para este\nprocesso, o uso de fluxo é essencial.\nA brasagem em forno é muito usada quando o metal de adição pode ser\ncolocado previamente na junta. Este processo é aplicável geralmente em produção em\nsérie e em grande escala. A proteção é feita por fluxo, por atmosfera controlada ou a\nNa brasagem por indução, o calor é obtido por uma corrente induzida nas peças\na unir. Estas peças são colocadas no interior de uma bobina, na qual circula uma\ncorrente alternada. É necessário um cuidadoso projeto da junta e da bobina para se\ngarantir que as superfícies a serem brasadas atinjam ao mesmo tempo a temperatura de\ntrabalho. O metal de adição é normalmente colocado com antecedência na junta e a\nproteção é feita por fluxo.\nNa brasagem por resistência, o calor é obtido por efeito joule. O metal de\nadição também é colocado previamente na junta e a proteção é feita por fluxo ou\nA brasagem por imersão pode ser feita de duas maneiras: imersão em banho\nquímico ou em metal fundido. No processo com imersão em banho químico, o metal de\nadição é colocado previamente na junta e o conjunto é imerso em um banho de sal\nfundido. O conjunto é aquecido por resistência elétrica. A proteção pode ser feita pelo\npróprio banho ou pelo uso de fluxo. Na brasagem por imersão em metal fundido, as\npartes a serem unidas são imersas em um banho fundido do metal de adição, contido em\num recipiente adequado.\nA brasagem por infravermelho é um processo que utiliza o calor emitido por\nfontes de radiação infravermelha, em geral lâmpadas.\nA ligação entre o metal de adição e o metal de base se dá por difusão, com a\nformação de ligas intermetálicas na interface entre estes metais, e é sólida e resistente.\nA brasagem tem grande aplicação industrial, principalmente para peças finas,\npara união de peças tratadas termicamente, para união de metais dissimilares, entre\nA escolha de um metal de adição para uma determinada operação de brasagem\né crítica para se obter uma junta com características adequadas a uma dada aplicação.\nEsta escolha é feita em função do metal de base, do método de aquecimento, do desenho\nda junta e da proteção. Além disso, o metal de adição deve ter uma temperatura de fusão\nadequada, boa molhabilidade, boa fluidez e propriedades mecânicas compatíveis com a\nUma característica importante das ligas de adição para brasagem é o seu\nintervalo de fusão. Metais puros e ligas eutéticas possuem temperaturas de fusão bem\ndefinidas. Já as demais ligas apresentam intervalos de fusão, isto é, as fases líquidas e\nsólidas coexistem numa determinada faixa de temperatura.\nOutra consideração que deve ser levada em conta na escolha do metal de\nadição para brasagem é a possibilidade de interação metal de adição – metal de base\n(formação de compostos, difusão e solubilização), que depende fortemente do ciclo\ntérmico de brasagem.\nOs metais de adição para brasagem são classificados pelas normas AWS A 5.7-\n77 e A 5.8-81.\nA brasagem é um processo atrativo na montagem de conjuntos em metais\nrefratários, em particular, para seções finas.\nOs metais de adição para solda-brasagem são, geralmente, à base de Cu e Zn.\nA junta solda-brasada pode estar sujeita à corrosão galvânica em certos ambientes e o\nmetal de adição pode ser menos resistente que o metal de base em certas soluções\n4 – FORMAÇÃO DE UMA JUNTA SOLDADA\nDe uma forma simplificada, uma peça metálica é formada por um grande\nnúmero de átomos dispostos em um arranjo espacial característico (estrutura cristalina).\nÁtomos localizados no interior desta estrutura são cercados por um número de vizinhos\nmais próximos, posicionados a uma distância r0, na qual a energia do sistema é mínima\ncomo mostra a Figura 24.\nFigura 24 – Variação de energia potencial para um sistema composto de dois átomos\nem função da distância de separação entre eles.\nNesta situação, cada átomo está em sua condição de energia mínima, não\ntendendo a se ligar com nenhum átomo extra. Na superfície do sólido, contudo, esta\nsituação não se mantém, pois os átomos estão ligados a menos vizinhos, possuindo,\nportanto, um maior nível de energia do que os átomos no seu interior. Esta energia pode\nser reduzida quando os átomos superficiais se ligam a outros. Assim, aproximando-se\nduas peças metálicas a uma distância suficientemente pequena para a formação de uma\nligação permanente, uma solda entre as peças seria formada, como ilustrado na Figura\n25. Este tipo de efeito pode ser obtido, por exemplo, colocando-se em contato íntimo\ndois blocos de gelo.\nFigura 25 – Formação teórica de uma solda pela aproximação das superfícies das peças.\nEntretanto, sabe-se que isto não ocorre para duas peças metálicas, exceto em\ncondições muito especiais. A explicação para isto está na existência de obstáculos que\nimpedem uma aproximação efetiva das superfícies até distâncias da ordem de r0. Estes\nobstáculos podem ser de dois tipos básicos:\n• As superfícies metálicas, mesmo as mais polidas, apresentam uma grande\nrugosidade em escala microscópica e sub-microscópica .\nMesmo uma superfície com um acabamento cuidadoso apresenta\nirregularidades da ordem de 50 nm de altura, cerca de 200 camadas\natômicas (Figura 26). Isto impede uma aproximação efetiva das\nsuperfícies, o que ocorre apenas em alguns poucos pontos de contato, de\nmodo que o número de ligações formadas é insuficiente para garantir\nqualquer resistência para a junta.\n• As superfícies metálicas estão normalmente recobertas por camadas de\nóxidos, umidade, gordura, poeira, etc, o que impede um contato real entre\nas superfícies, prevenindo a formação da solda. Estas camadas se formam\nrapidamente e resultam exatamente da existência de ligações químicas\nincompletas na superfície.\nFigura 26 – Representação esquemática da superfície metálica limpa.\nO segundo método se baseia na aplicação localizada de calor na região de\nunião até a sua fusão e do metal de adição (quando este é utilizado), destruindo as\nsuperfícies de contato e produzindo a união pela solidificação do metal fundido (Figura\nFigura 27 – Representação esquemática da soldagem por fusão.\nDesta forma, uma forma de classificação dos processos de soldagem consiste\nem agrupá-los em dois grandes grupos baseando-se no método dominante para produzir\na solda: (a) processos de soldagem por pressão (ou por deformação) e (b) processos de\nsoldagem por fusão.\nA Figura 28 mostra a macrografia de uma junta soldada por fusão, com chanfro\nFigura 28 – Macrografia de uma junta soldada por fusão.\n5 – TERMINOLOGIA E SIMBOLOGIA DE SOLDAGEM\nA soldagem é uma operação que visa obter a união de peças, e solda é o\nresultado desta operação. Chama-se junta a região onde as peças serão unidas por\nsoldagem. A Figura 29 mostra alguns tipos de junta.\nFigura 29 – Tipos de junta.\nO posicionamento das peças para união determina os vários tipos de junta.\nEntretanto, muitas vezes, as dimensões das peças, a facilidade de se movê-las e\nnecessidades do projeto exigem uma preparação das peças para soldagem, na forma de\ncortes ou conformação especial da junta. Estas aberturas ou sulcos na superfície da peça\nou peças a serem unidas e que determinam o espaço para conter a solda recebem o nome\nO tipo de chanfro a ser usado em uma soldagem específica é escolhido em\nfunção do processo de soldagem, espessura das peças, suas dimensões e facilidade de\nmovê-las, facilidade de acesso à região da solda, etc. Os tipos de chanfros mais comuns\nusados em soldagem são mostrados na Figura 30 e suas características dimensionais são\nmostradas na Figura 31.\nA Figura 32 mostra algumas dimensões e regiões importantes de uma solda de\ntopo e de uma solda em ângulo (filete).\nA posição da peça a ser soldada e do eixo da solda determinam a posição de\nsoldagem, que pode ser plana, horizontal, vertical ou sobrecabeça. Estas são mostradas\nna Figura 33.\nFigura 30 – Tipos de chanfro.\nFigura 31 – Características dimensionais de chanfros usados em soldagem\nFigura 32 – Algumas dimensões e regiões de soldas de topo e filete\nA simbologia de soldagem consiste de uma série de símbolos, sinais e\nnúmeros, dispostos de uma forma particular, que fornecem informações sobre uma\ndeterminada solda e/ou operação de soldagem. Estes elementos, que podem ou não ser\nusados numa situação particular, são, segundo a norma AWS A 2.4-86:\na) Linha horizontal;\nc) Símbolo básico da solda;\nd) Dimensões e outros dados;\ne) Símbolos suplementares;\ng) Especificação do processo de soldagem ou outra referência.\nFigura 33 – Posições de soldagem\nO elemento básico de um símbolo de soldagem é a linha de referência, colocada\nsempre na posição horizontal e próxima da junta a que se refere. Nesta linha são\ncolocados os símbolos básicos da solda, símbolos suplementares e outros dados. A seta\nindica a junta na qual a solda será feita e na cauda são colocados os dados relativos ao\nprocesso, procedimento ou outra referência quanto à forma de execução da soldagem. A\nFigura 34 mostra a localização dos elementos de um símbolo de soldagem, onde:\n(a) Símbolo básico da solda;\n(b) Símbolos suplementares;\n(c) Procedimento, processo ou referência;\n(d) Símbolo de acabamento;\nA, E, L, N, P, R, S – Números que representam dimensões e outros dados;\nA – ângulo do chanfro;\nE – garganta efetiva;\nL – comprimento da solda;\nN – número de soldas por projeção ou por pontos;\nP – distância centro a centro de soldas intermitentes;\nR – abertura de raiz;\nS – tamanho da solda.\nFigura 34 – Localização dos elementos de um símbolo de soldagem.\nO símbolo básico indica o tipo de solda desejado. Existem oito tipos básicos de\nsolda e quinze símbolos básicos, segundo a norma AWS A 2.4-86 ilustrados\nrespectivamente na Figuras 35 e 36.\nCada símbolo básico é uma representação esquemática da seção transversal da\nsolda a que se refere. Se o símbolo básico é colocado sob a linha de referência, a solda\ndeve ser feita do mesmo lado em que se encontra a seta. Caso o símbolo esteja sobre a\nlinha de referência, a solda deve ser realizada do lado oposto à seta. Mais de um\nsímbolo básico pode ser usado de um ou dois lados da linha de referência.\nVários números, que correspondem às dimensões ou outros dados da solda, são\ncolocados em posições específicas em relação ao símbolo básico. O tamanho da solda\ne/ou sua garganta efetiva são colocados à esquerda do símbolo. Em soldas em chanfro,\nse estes números não são colocados, subentende-se que a penetração deve ser total. A\nabertura de raiz ou a profundidade de soldas do tipo “plug” ou “slot” é colocada\ndiretamente dentro do símbolo básico da solda. À direita do símbolo podem ser\ncolocados o comprimento da solda e a distância entre os centros dos cordões, no caso de\nFigura 35 – Tipos básicos de soldas e seus símbolos.\nOs símbolos suplementares são usados em posições específicas do símbolo de\nsoldagem, quando necessários. Estes símbolos são mostrados na Figura 37. Além\ndestes, existem símbolos de acabamento, que indicam o método de acabamento da\nsuperfície de solda. Estes símbolos são:\nC – rebarbamento;\nG – esmerilhamento;\nM – usinagem;\nR – laminação;\nH – martelamento.\nFigura 36 – Sete variações de soldas em chanfro e seus símbolos.\nFigura 37 – Símbolos suplementares.\n6 – METALURGIA DA SOLDAGEM\nEm geral os processos de soldagem tem como principal fonte de energia o\ncalor, tornando-se uma fonte potencial de problemas, tendo influência direta nas\ntransformações metalúrgicas e nos fenômenos mecânicos que ocorrem na zona da solda.\nNo estudo da transferência de calor em juntas soldadas devem ser considerados\n- aporte de calor ou de energia (insumo de calor ou energia);\n- rendimento térmico do arco elétrico;\n- distribuição e picos de temperatura (ciclo térmico) durante a soldagem;\n- tempo de permanência nessas temperaturas;\n- velocidade de resfriamento da zona da solda.\nA maioria dos processos de soldagem por fusão é caracterizada pela utilização\nde uma fonte de calor intensa e localizada. Por exemplo, na soldagem a arco, tem-se\numa intensidade da ordem de 5x108 W/m2. Esta energia concentrada pode gerar, em\npequenas regiões, temperaturas elevadas, altos gradientes térmicos (102 a 103 oC/mm),\nvariações bruscas de temperatura (de até 103 oC/s) e, conseqüentemente, extensas\nvariações de microestrutura e propriedades, em um pequeno volume de material.\nDe maneira simplificada, o fluxo de calor na soldagem pode ser dividido em\nduas etapas básicas: fornecimento de calor à junta e dissipação deste calor pela peça.\nNa primeira etapa, para a soldagem a arco, pode-se considerar o arco como a\núnica fonte de calor, definido por sua energia de soldagem, isto é:\nE = η.V.I/v, onde\nE = energia de soldagem, em J/mm;\nη = eficiência térmica do processo;\nV = tensão no arco, em V;\nI = corrente de soldagem, em A, e\nv = velocidade de soldagem, em mm/s.\nA energia de soldagem é uma medida da quantidade de calor cedida à peça por\nunidade de comprimento da solda como mostrado na Figura 38.\nNa segunda etapa, a dissipação do calor ocorre principalmente por condução na\npeça, das regiões aquecidas para o restante do material. A evolução de temperatura em\ndiferentes pontos, devido à soldagem, pode ser estimada teórica ou experimentalmente.\nUm ponto localizado próximo à junta experimentará uma variação de\ntemperatura, devido à passagem da fonte de calor, como mostra a Figura 39. Esta curva\né chamada de “ciclo térmico de soldagem”.\nSão características importantes do ciclo térmico de soldagem:\na – Temperatura de pico (Tp), temperatura máxima atingida no ponto. Tp\ndiminui com a distância ao centro da solda, e indica a extensão das regiões afetadas pelo\ncalor de soldagem;\nb – Tempo de permanência (tp) acima de uma temperatura crítica, tempo em\nque o ponto fica submetido a temperaturas superiores a uma temperatura mínima para\nocorrer uma alteração de interesse, chamada temperatura crítica (Tc);\nc – Velocidade de resfriamento, definida pelo valor da velocidade de\nresfriamento a uma determinada temperatura T, ou pelo tempo necessário (∆t) para o\nponto resfriar de uma temperatura (T1) a outra (T2).\nFigura 38 – Conceito de energia de soldagem. P é a potência dissipada no arco (V.I),\n(n.V.I) é a potência cedida à peça e I é o comprimento da solda.\nFigura 39 – Ciclo térmico de soldagem (esquemático).\nA Figura 40 mostra a variação da temperatura de pico com a distância ao\ncentro do cordão de solda, na direção perpendicular a este. Esta curva é conhecida como\nFigura 40 – Repartição térmica em uma solda (esquemática). A – ZF, B – ZTA e C –\nOs ciclos térmicos de soldagem e a repartição térmica dependem de diversas\nvariáveis, entre elas:\na – Tipo de metal de base: quanto maior a condutividade térmica do material,\nmaior a velocidade de resfriamento;\nb – Geometria da junta: considerando todos os outros parâmetros idênticos,\numa junta em T possui três direções para o fluxo de calor, enquanto uma junta de topo\npossui apenas duas, como mostra a Figura 41; logo, juntas em T tendem a esfriar mais\nFigura 41 – Direções para escoamento do calor em juntas (a) de topo e (b) em T.\nc – Espessura da junta: até uma espessura limite, a velocidade de resfriamento\naumenta com a espessura da peça. Acima deste limite, a velocidade de resfriamento\nindepende da espessura;\nd – Energia de soldagem e temperatura inicial da peça: a velocidade de\nresfriamento diminui com o aumento destes dois parâmetros a repartição térmica torna-\nse mais larga.\n6.1 – Macroestrutura de Soldas por Fusão\nAs Figura 40 e 42 mostram que uma solda por fusão apresenta três regiões\na – Zona Fundida (ZF): região onde o material fundiu-se e solidificou-se\ndurante a operação de soldagem. As temperaturas de pico nesta região foram superiores\nà temperatura de fusão do metal (Tf);\nb – Zona Termicamente Afetada ou Zona Termicamente Alterada (ZTA) ou\nainda Zona Afetada pelo Calor (ZAC): região não fundida do metal de base que teve sua\nmicroestrutura e/ou propriedades alteradas pelo ciclo térmico de soldagem. As\ntemperaturas de pico foram superiores a temperaturas críticas para o material em\nc – Metal de Base (MB): região mais afastada do cordão de solda e que não foi\nafetada pelo processo de soldagem. As temperaturas de pico são inferiores a\ntemperaturas críticas para o material.\nFigura 42 – Seção transversal da região de uma solda obtida por processos que\nenvolvem a fusão parcial do material base.\nAlguns autores ainda consideram a presença de uma quarta região,\ncompreendida entre a solda e a ZTA, denominada zona de ligação ou transição.\nO ciclo térmico de soldagem determina, em grande parte, as alterações\nestruturais que uma dada região do material pode sofrer devido ao processo de\nsoldagem. A Figura 43 mostra esquematicamente estas alterações na soldagem de um\naço doce, para um ponto situado na zona fundida.\nFigura 43 – Diagrama esquemático mostrando diferentes alterações que ocorrem em\num ponto na zona fundida da solda de um aço doce.\n6.2 – Características da Zona Fundida\nNos processos de soldagem por fusão, a zona fundida pode ser formada sob as\nmais diversas condições. Nos processos mais comuns, isto é, na soldagem a arco com\neletrodo consumível, o metal de adição fundido é transferido para a poça de fusão na\nforma de gotas, aquecidas a temperaturas muito elevadas, acima de 2.000oC, no caso de\nNas partes mais quentes da poça de fusão, localizadas logo abaixo do arco, o\nmetal de adição é misturado, sob intensa agitação, ao metal de base fundido. Na parte\nposterior da poça, a temperatura cai e ocorre a solidificação. Nas regiões superaquecidas\nocorre uma intensa interação do metal fundido com os gases e escórias presentes na\nregião do arco. Estas interações envolvem a absorção de gases (por exemplo, hidrogênio\npelo aço, alumínio ou cobre), a redução de óxidos, com a transferência de oxigênio para\no metal, a transferência de elementos de liga e impurezas do metal fundido para a\nescória ou vice-versa e a volatilização de elementos com maior pressão de vapor (por\nexemplo, Zn, Cd, Cr e Al).\nA composição química final da ZF depende da intensidade destas interações,\ndas composições químicas do metal de base e da adição e da participação relativa destes\nna formação da ZF. Esta participação relativa é conhecida como “coeficiente de\ndiluição” ou, simplesmente, como “diluição” (D), como definida abaixo:\nmassa _ do _ metal _ de _ base _ fundido\nmassa _ total _ da _ solda\nA diluição pode ser medida em macrografias da seção transversal de soldas,\ncomo mostra a Figura 44. Seu valor pode variar entre 100% (soldas sem metal de\nadição) e 0% (brasagem).\nFigura 44 – Diluição medida na seção transversal de uma solda.\nO controle da diluição é importante na soldagem de metais dissimilares, na\ndeposição de revestimentos especiais sobre uma superfície metálica, na soldagem de\nmetais de composição química desconhecida, caso muito comum em soldagem de\nmanutenção e na soldagem de materiais que tenham altos teores de elementos\nprejudiciais à zona fundida, como o carbono e o enxofre.\nNa parte posterior da poça de fusão, a temperatura cai até a temperatura de\ninício da solidificação do material. Esta queda de temperatura faz com que diversas\nreações que ocorreram nas regiões mais quentes ocorram agora em sentido contrário. O\nmaterial pode ficar supersaturado de gases em solução, como o hidrogênio e o\nnitrogênio, devido à redução de sua solubilidade com a queda de temperatura e a\nsolidificação, como mostra a Figura 45. A evolução destes gases pode gerar porosidades\nFigura 45 – Variação da solubilidade do hidrogênio no ferro (esquemático).\nA solubilidade do oxigênio também cai com a temperatura e este passa a reagir\ncom outros elementos. O produto destas reações pode ser um gás (por exemplo,\nC + O -> CO(g), no arco), que pode causar porosidades; um sólido ou um líquido\ninsolúvel na poça que, se for capturado pela frente de solidificação, resultará em\ninclusões na solda. A formação de porosidades devido a reações do oxigênio com o\ncarbono e a formação de inclusões, sua forma, tamanho e quantidade, dependem do\nprocesso e do procedimento de soldagem, da composição do meio de proteção da poça\nde fusão e do arco (gases e escórias) e das composições do metal de base e de adição,\nem particular, da presença de desoxidantes.\nPor exemplo, na soldagem a arco submerso, o teor final de oxigênio na solda e,\nportanto, o volume de inclusões, tende a diminuir com o aumento da proporção de\nóxidos básicos na composição do fluxo, como mostra a Figura 46.\nFigura 46 – Efeito da basicidade da escória no teor de oxigênio da zona fundida.\nEm soldagem, o fenômeno da solidificação, embora seja semelhante ao de um\nlingote ou peça fundida, guarda características que lhe são próprias.\nA formação de novos grãos não é um evento comum na solidificação em\nsoldagem. Ao contrário do lingote ou peça fundida, a solda se forma pelo crescimento\nde grãos do metal de base que estão na interface sólido-líquido. Este fenômeno,\nchamado de “crescimento epitaxial”, assegura a continuidade metálica entre a ZF e o\nComo a “facilidade de crescimento” de um cristal depende de sua orientação\nem relação ao fluxo de calor, a solidificação de vários cristais aleatoriamente orientados\ncausa uma seleção, isto é, os cristais orientados desfavoravelmente tendem a parar de\ncrescer. Este fenômeno ocorre em soldagem e pode ser responsável por um certo grau\nde anisotropia da ZF.\nDevido às elevadas velocidades de solidificação em soldagem, a segregação\nocorre em menor escala do que em um lingote. Esta segregação, contudo, é suficiente\npara causar variações localizadas de microestruturas, propriedades e mesmo problemas\nde fissuração, particularmente no centro do cordão.\nComo as peças fundidas em geral, a zona fundida é caracterizada por uma\nestrutura primária de grãos colunares e grosseiros. Este tipo de estrutura confere baixa\ntenacidade ao material.\nEm soldagem com vários passes, a microestrutra é mais complexa devido ao\nefeito refinador (em aços transformáveis) de um passe sobre os imediatamente\nAs propriedades finais da zona fundida dependerão de sua estrutura final,\nincluindo as microestruturas de solidificação e a secundária, e a presença de\n6.3 – Microconstituintes do Metal de Solda de Aços Ferríticos\nOs microconstituintes do metal de solda de aços ferríticos, utilizando\nmicroscopia ótica, podem se classificar, segundo o International Institute of Welding\n- Ferrita primária => ferrita poligonal de contorno de grão e ferrita poligonal\n- Ferrita acicular;\n- Ferrita com segunda fase => ferrita com segunda fase alinhada, ferrita de\nWidmanstätten (side plate), bainita, bainita inferior, bainita superior, ferrita com\nsegunda fase não alinhada;\n- Agregado ferrita carboneto;\nA Figura 47 mostra uma microestrutura de um metal de solda ferrítico com\nferrita acicular (região mais escura) e ferrita poligonal (região mais clara).\nFigura 47 – Micrografia de um metal de solda ferrítico mostrando ferrita acicular\n(região mais escura) e ferrita poligonal (região mais clara).\n6.4 – Características da Zona Termicamente Afetada\nAs características da ZTA dependem fundamentalmente do tipo de metal de\nbase e do processo e procedimento de soldagem, isto é, do ciclo térmico e da repartição\ntérmica. De acordo com o tipo de metal que está sendo soldado, os efeitos do ciclo\ntérmico poderão ser os mais variados. No caso de metais não transformáveis (por\nexemplo, o alumínio), a mudança estrutural mais marcante será o crescimento de grão.\nEm metais transformáveis, a ZTA será mais complexa. No caso dos aços\ncarbono e aços baixa-liga, esta apresentará diversas regiões características (Figura 48).\nAo contrário do que ocorre com o metal de solda, não se pode alterar a\ncomposição química da zona termicamente afetada. É necessário empregar-se aços com\nteores de carbono e de elementos de liga tais que as propriedades mecânicas de projeto\nNa região mais próxima da solda ocorre um crescimento de grãos. Este\ncrescimento dependerá do tipo de aço e da energia de soldagem. A estrutura final de\ntransformação dependerá do teor de carbono e de elementos de liga em geral, do\ntamanho de grão austenítico e da velocidade de resfriamento.\nA região de crescimento de grão (região a), compreende a região do metal de\nbase, mais próxima da solda, que foi submetida a temperaturas próximas da temperatura\nde fusão. Nesta situação, a estrutura austenítica sofre um grande crescimento de grão.\nEste crescimento dependerá do tipo de aço e da energia de soldagem (processos de\nmaior energia resultarão em granulação mais grosseira). A estrutura final de\ntamanho de grão austenítico e da velocidade de resfriamento. Aumentando-se qualquer\num destes fatores a temperabilidade da região aumentará. De um modo geral, esta\nregião é caracterizada por uma estrutura grosseira, com placas de ferrita (estrutura de\nWidmanstatten), podendo conter perlita, bainita ou martensita. Esta região é a mais\nproblemática da ZTA de um aço, podendo ter menor tenacidade e até apresentar\nproblemas de fissuração.\nFigura 48 – Estrutura da ZTA de aços carbono (esquemática).\nA região b é a região de refino de grão. Compreende a porção da junta\naquecida a temperaturas comumente utilizadas na normalização dos aços (900 a\n1.000oC). Após o processo de soldagem, esta região é caracterizada, geralmente, por\numa estrutura fina de ferrita e perlita, não sendo problemática na maioria dos casos.\nA região c é a região intercrítica. Nesta região, a temperatura de pico varia\nentre 727oC e a linha divisória entre as fases austenita e austenita mais ferrita, sendo\ncaracterizada pela transformação parcial da estrutura original do metal de base.\nRegiões mais afastadas do cordão de solda, cujas temperaturas de pico foram\ninferiores a 727oC, apresentam mudanças microestruturais cada vez menos perceptíveis.\nA Figura 49 mostra, esquematicamente, a microestrutura da Zona\nTermicamente Afetada, com suas respectivas faixas de temperatura.\nFigura 49 – Microestrutura da ZTA, esquemática.\n7 – RESISTÊNCIA ESTRUTURAL DA JUNTA SOLDADA\n7.1 – Resistência Estática da Junta Soldada\n7.1.1 – Propriedades de tração\nAs propriedades de tração de uma junta soldada são funções das propriedades\nmecânicas do metal base, da zona termicamente afetada, bem como do metal depositado\ne ainda das características dinâmicas da junta, as quais variam de acordo com a\ngeometria da junta e o nível de tensões nela atuantes.\nAs propriedades de tração são governadas pelo mais crítico dos fatores acima\nDois corpos de prova são preparados para ensaios de tração da junta soldada\nconforme é mostrado na Figura 50. Um dos corpos de prova é retirado no sentido\nlongitudinal e inclui a junta da solda; o outro é retirado de modo que o cordão de solda\nse posicione perpendicularmente ao eixo longitudinal do corpo de prova, e também\ninclui a junta soldada. O limite de ruptura e o elongamento são determinados pelo\nensaio dos dois corpos de prova.\nFigura 50 – Corpos de prova típicos para ensaios de tração utilizados em soldagem\n(segundo a AWS).\nO ensaio é efetuado do modo convencional, solicitando-se gradualmente os\ncorpos de prova, até o seu rompimento, e o limite de ruptura, σ, é determinado,\ndividindo-se a carga de ruptura, P, pela área seccional original, S0, do corpo de prova\nem consideração, ou seja, antes de ser submetido ao ensaio. Desta forma:\nσ= (kg / mm 2 )\nA Figura 51 mostra um diagrama tensão-deformação típico de um corpo de\nprova cilíndrico de aço doce, quando este é submetido ao ensaio de tração. O ponto P\nrepresenta o limite de proporcionalidade do material, ou seja, até este ponto, as tensões\ncrescem linearmente com as deformações, segundo a lei de Hooke.\nO ponto E representa o limite de elasticidade do material, isto é, se o corpo de\nprova for carregado até este ponto e, em seguida, aliviado, não permanecerá qualquer\ndeformação plástica permanente, revelando, portanto, o comportamento elástico do\nmaterial até aquele ponto.\nNos ensaios convencionais de tração, este ponto é de difícil determinação, de\nmodo que se convencionou estipular o valor da tensão correspondente a uma\ndeformação de 0,005 a 0,01 % como sendo o limite de elasticidade do material.\nFigura 51 – Curva tensão-deformação real.\nO ponto S1, por sua vez, é o valor máximo de tensão que se atinge antes de\niniciar o escoamento, ou seja, quando ocorre um aumento radical da deformação, e se\ncaracteriza pelo fato da tensão se manter constante ou sofrer uma rápida queda em sua\nvelocidade de crescimento. Ao ponto S1 dá-se o nome de limite de escoamento ou limite\nsuperior de escoamento.\nAo ponto S2, a partir do qual as tensões começam a crescer novamente, com\ncorrespondente aumento de deformações, dá-se o nome de limite inferior de\nEm alguns materiais, é bastante difícil distinguir os pontos citados em um\ndiagrama tensão-deformação, obtidos através de ensaios de tração. Neste caso, é comum\nespecificar-se, para os materiais em questão, um limite de escoamento convencional,\nque é definido como a tensão correspondente a uma deformação de 0,2%, conforme é\nindicado na Figura 52.\n- A ductilidade do material também é estimada através da medida da elongação\nobtida no ensaio de tração, medida esta que é efetuada entre os pontos de referência,\nmarcados sobre a parte útil do corpo de prova, conforme é mostrado na Figura 53.\nA elongação é calculada pela seguinte expressão:\nε= x100(%) ,\nem que l0 – comprimento-base de referência;\nlf – comprimento entre os pontos de referência, após a ruptura do corpo de prova.\nNo caso de corpos de prova circulares, também é possível estimar a\nductilidade do material por meio de redução da área que ocorre durante o ensaio de\ntração. A redução da área é expressa em porcentagem da área original do corpo de\nprova, segundo a equação:\nRA = x100(%) ,\nem que S0 – área da seção transversal original do corpo de prova;\nSf – área da seção transversal do corpo de prova, após sua ruptura.\nFigura 52 – Limite elástico e limite convencional de escoamento.\nFigura 53 – Fratura de corpos de prova para ensaio de tração.\n7.1.2 – Resistência do metal depositado\nEm juntas soldadas de aços estruturais, a resistência à tração e a dutilidade do\nmetal depositado são, em geral, superiores às do metal base, desde que o processo de\nsoldagem e os materiais de consumo sejam os recomendados e a junta não apresente\ndefeitos considerados condenáveis.\nA elongação e a ductilidade do metal depositado variam com o processo de\nsoldagem e o material de consumo utilizado. Dessa forma, estes dois parâmetros\ndeverão ser selecionados de acordo com o procedimento de soldagem e as propriedades\ndo material a ser soldado.\nA resistência do metal depositado também varia de acordo com a localização\nna junta soldada, de maneira que é muito importante especificar de onde será retirado o\ncorpo de prova, para a realização do ensaio de tração. A Tabela 17 mostra os valores das\npropriedades mecânicas do metal depositado com eletrodos revestidos de aço doce,\ntomando-se como parâmetro o tipo de revestimento.\nTabela 17 – Exemplos de propriedades mecânicas específicas para metais depositados\nde eletrodos revestidos para aço doce.\n7.1.3 – Propriedades de tração de juntas de topo\nA resistência à tração de juntas de topo pode ser considerada, nos casos gerais,\nequivalente à do metal base, desde que os materiais e o processo de soldagem sejam os\nrecomendados para cada caso considerado.\nNa prática, uma junta de topo é executada por meio de vários passes, de modo\nque o cordão final tenha uma saliência em relação à superfície do metal base,\ndenominada reforço do cordão ou da solda. A altura do reforço não deve exceder 3 mm\nFigura 54 – Reforço da solda.\nA transição entre o reforço e o metal base, denominada pé da solda, forma uma\ndescontinuidade de forma, o que pode dar origem à concentração de tensões. A\nintensidade desta concentração depende do formato de pé do cordão e da existência de\nmordeduras causadas pelo manuseio inadequado do eletrodo. Se o formato do cordão\nfor suave, o grau de concentração de tensões é da ordem de 1,3 a 1,8 vezes a tensão\nsuperficial atuante, conforme é mostrado na Figura 55.\nFigura 55 – Concentração de tensões em juntas de topo.\nUma pequena concentração de tensões ou tensões residuais na área adjacente à\njunta de solda pouco afeta a resistência da junta de topo. Entretanto, a presença de\ntrincas no metal depositado diminui consideravelmente a resistência à tração da junta\nsoldada, o mesmo não acontecendo no caso de porosidades, que têm seu efeito menor\nsobre a resistência da junta.\n7.1.4 – Juntas soldadas com filetes de solda\nO cordão de solda conhecido por filete é empregado em juntas em T, juntas de\ncanto, juntas com talas de reforço, juntas em cruz, entre outras, sendo dividido em três\ngrupos principais, conforme é mostrado na Figura 56, de acordo com o ângulo formado\nentre as direções do filete de solda e das tensões atuantes.\nFigura 56 – Tipos de juntas superpostas com filete.\nA distribuição de tensões em um filete de solda é bem mais complexa do que\nem uma junta de topo, devido ao seu formato, e uma concentração de tensões de alta\nintensidade pode ocorrer na raiz ou no pé da solda. O fator de concentração de tensões\npode atingir valores da ordem de 6 a 8 na raiz e de 2 a 6 no pé do filete de solda.\nA resistência à tração de uma junta soldada por meio de filetes é definida como\nsendo a carga que ocasiona a ruptura da garganta da seção transversal do filete, e é\nexpressa, sob a forma de tensão, pela equação:\nσ= = 1,414 (kg / mm 2 ) ,\nht .l.n h.l.n\nem que P – carga de ruptura do filete (kg);\nl – comprimento efetivo da solda;\nn – número de filetes efetivos;\nht – garganta teórica do filete;\nh – altura do filete.\nAs dimensões ht e h estão representadas na Figura 57.\nFigura 57 – Dimensões básicas no filete de solda.\nOs resultados dos ensaios de tração dependem de vários fatores, como\nprofundidade de penetração, a altura do reforço e o comprimento da perna do filete, ao\ncontrário das juntas de topo, que apresentam uma uniformidade maior nos resultados\ndos ensaios, uma vez que o reforço é usinado na confecção dos corpos de prova.\nA resistência à tração das juntas de filete, geralmente, diminui com o aumento\nda espessura da garganta, pois há uma tendência das deformações se concentrarem na\nraiz da solda.\nExperiências conduzidas por Van der EB demonstraram que a resistência de\numa junta de filete, com 4 mm de garganta, reduzia-se a 78,5% de seu valor original,\nquando a garganta era aumentada para 9 mm.\nDe acordo com proposição do IIW, haveria uma redução de 4% na resistência\nde juntas de filete para cada aumento de 1 mm na altura da garganta, tomando-se como\nbase o filete de 5 mm, limitada, porém, a um máximo de 20%.\n7.2 – Tenacidade da Junta Soldada\nA resistência do material a carregamentos estáticos é, em geral, bastante\ndiferente do seu comportamento em relação a solicitações dinâmicas.\nCostuma-se denominar tenacidade à capacidade do material absorver um\nconsiderável nível de energia, antes de se romper. Uma noção errônea, bastante\ndifundida, é a de que quanto maior a resistência à ruptura do material, maior será sua\ntenacidade. Mesmo que dois materiais apresentem o mesmo valor de limite de ruptura,\nsuas tenacidades poderão variar consideravelmente, em função de sua composição\nUma avaliação quantitativa da tenacidade dos materiais pode ser efetuada pela\nenergia absorvida pelos corpos de prova durante a realização dos ensaios de impacto,\nconforme é ilustrado na Figura 58.\nFigura 58 – Corpo de prova para o ensaio de impacto Charpy e a aparência da fratura.\nA tenacidade de um metal decresce com a diminuição da temperatura do meio\ne cai abruptamente, quando a temperatura baixa até um determinado valor. Esta\ndiminuição repentina de tenacidade é denominada transição característica do metal e,\nquando a temperatura do meio torna-se inferior àquele valor mencionado, o material se\nrompe de maneira totalmente frágil (Figura 59).\nFigura 59 – Transição do tipo de fratura\n7.3 – Tensão Admissível e Coeficiente de Segurança\nNo projeto de uma estrutura, deve-se conhecer de antemão qual a máxima\ntensão admissível com que o sistema estrutural poderá trabalhar. Esta tensão terá o valor\nmáximo dentro de uma faixa de trabalho em que as tensões atuantes são consideradas\nseguras, e dependem das propriedades mecânicas do material base e do metal\ndepositado, do tipo de esforços requeridos e da junta a ser utilizada.\nO valor da tensão admissível para um dado material depende da importância,\nda confiabilidade e da utilização da estrutura e, normalmente, é especificado como\nsendo uma fração adequada da resistência à tração do metal base.\nO coeficiente de segurança em um projeto estrutural, dentro do regime elástico,\né definido como sendo a relação entre a tensão de escoamento (σy) do material e a\ntensão de projeto do membro estrutural, ou então a relação entre a tensão de ruptura (σB)\ne a mesma tensão de projeto. Este coeficiente pode ser considerado uma incerteza na\ncapacidade de deformação ou de ruptura da estrutura, e é estabelecido para fazer frente\na diversos fatores desconhecidos e aleatórios que podem influir no desempenho da\nNo caso de juntas soldadas, a própria flutuação da qualidade da soldagem já é\nconsiderada um fator de incerteza, que pode influir na determinação do coeficiente de\nDeve ser lembrado que as tensões em membros soldados são calculadas,\nestabelecendo-se certas hipóteses simplificadoras, de modo que o coeficiente de\nsegurança nunca deve ser interpretado como sendo uma reserva de resistência do\nExemplos de valores de tensões admissíveis são mostrados na Tabela 18, para\ncasos em que não se considera o efeito de fadiga dos materiais.\n7.4 – Eficiência da Junta Soldada\nA eficiência da junta é considerada por ocasião do cálculo da tensão admissível\nda junta soldada, e pode ser definida como sendo um fator de redução de tensão em\nrelação à tensão admissível do metal base. É determinada em função do material de\nsoldagem, do procedimento, do método de inspeção e das condições de serviço da junta\nsoldada, sendo expressa pela relação:\nTensão _ admissível _ da _ junta ( f w )\nEficiência _ da _ junta (η ) =\nTensão _ admissível _ do _ metal _ base( f )\nTabela 18 – Exemplos de tensões admissíveis, sem considerar a fratura por fadiga.\nOs fatores diretamente relacionados à soldagem que influem na eficiência da\n(a) material de solda;\n(b) processo de soldagem (arco elétrico com eletrodo revestido, arco submerso, MIG,\n(c) ambiente de soldagem (na oficina, no campo etc.) e posição de soldagem (plana,\nvertical, sobrecabeça, etc);\n(d) tratamento térmico (alívio de tensões, pré-aquecimento, etc.);\n(e) acabamento (o acabamento propriamente dito, remoção do reforço, etc.);\n(f) tratamento superficial (processamento químico, etc);\n(g) método de inspeção (tipo de ensaio não-destrutivo e métodos de amostragem, prova\nde carga e ensaio de estanqueidade);\n(h) tipo de junta de solda (topo, filete, tipo de penetração, cobre-juntas etc);\n(i) tipo e intensidade do carregamento (estático, dinâmico, carga de impacto etc.);\n(j) condições atmosféricas (temperatura ambiente, pressão, atmosfera corrosiva etc.).\nA eficiência da junta depende, portanto, dos fatores enumerados e também da\ntensão admissível. Dessa maneira, a comparação dos valores de eficiência de juntas,\nsem considerar tais fatores, não tem qualquer significado prático.\nOs valores da eficiência da junta foram padronizados de acordo com os campos\nde aplicação. A Tabela 19, por exemplo, apresenta valores de eficiência para vasos de\npressão, verificando-se que eles dependem do nível de ensaio radiográfico a que tais\nequipamentos são submetidos.\nTabela 19 – Exemplos de eficiências de juntas soldadas.\n7.5 – Cálculo da Resistência Estrutural das Juntas Soldadas\nO cálculo da resistência de juntas soldadas baseia-se, normalmente, no critério\ndas tensões admissíveis. Sendo assim, todas as hipóteses utilizadas na teoria das\npequenas deformações são válidas, e a relação entre as tensões e deformações obedece\nsimplesmente à lei de Hooke. O esforço máximo requerido será aquele que induz na\nestrutura uma tensão máxima, cujo valor será igual à tensão admissível previamente\nNormalmente, a distribuição de tensões em uma junta de topo é determinada\nsem maiores problemas; já na junta de canto, o problema não é tão simples, pois a\ndistribuição de tensões em um filete de solda demanda cálculos relativamente\ncomplicados. Para simplificar os cálculos, geralmente, se adota o valor atuante na\ngarganta do filete como sendo a tensão média na junta de canto.\nA Tabela 20 mostra as formulações devidas a Jennings para efetuar cálculos\nestruturais simplificados de juntas soldadas.\nEm muitos paises, tem-se efetuado tentativas no sentido de padronizar os\ncálculos estruturais das juntas soldadas, sendo as propostas do International Institute of\nWelding (IIW) e da International Standard Organization (ISO) as mais adotadas.\n8 – CONTROLE DE QUALIDADE EM SOLDAGEM\nUma vez que o processo de soldagem é extremamente versátil, os componentes\nsoldados estão presentes em quase todas as situações do cotidiano, desde uma simples\ncadeira até a mais avançada aeronave. Em aplicações de alta responsabilidade, tal como\nnas indústrias nuclear, petroquímica e aeroespacial, um defeito de soldagem pode\nresultar em conseqüências catastróficas, tanto para o ser humano quanto para o meio\nAssegurar a qualidade de um componente soldado é extremamente complicado,\npois a soldagem é uma operação que possui um grande número de variáveis, sendo que\nalgumas delas são difíceis de serem controladas e/ou quantificadas. Com a finalidade de\nminimizar a probabilidade de falha em componentes soldados, os seguintes parâmetros\ndevem ser levados em consideração: soldabilidade do material base; compatibilidade\nentre material base e metal de adição; geometria do eletrodo; cálculo de esforços;\ngeometria de seções e juntas; equipamentos e parâmetros de processo, tais como\ncorrente elétrica e tensão, pressão aplicada, temperatura, tipo de gás de proteção; nível\nde qualificação do corpo técnico; tratamentos térmicos antes e após a soldagem; custo,\nlevando em conta a disponibilidade de insumos de produção; ensaios destrutivos e não-\ndestrutivos; normas, códigos e procedimentos. O grande desafio para a implementação\nde uma política de qualidade de soldagem é ter um sistema de auditoria e rastreabilidade\nque sejam capazes de determinar o mais rapidamente possível qual variável do processo\nfoi responsável pelo surgimento da não conformidade e tomar medidas corretivas e\nTabela 20 – Exemplos de expressões para o cálculo da resistência de juntas soldadas.\nOs principais tipos de não-conformidades encontradas em componentes\nsoldados são distorções e descontinuidades (defeitos). As distorções são causadas pela\npresença de tensões residuais geradas durante as etapas de aquecimento e resfriamento\nda soldagem; adicionalmente as distorções são fortemente dependentes da geometria e\ndimensões do componente. Existe uma quantidade muito grande de defeitos de\nsoldagem. Algumas publicações especializadas de soldagem citam mais de 40 tipos\ndiferentes de defeitos. Entretanto, estes defeitos podem ser agrupados nas seguintes\ncategorias: trincas; inclusões; cavidades; fusão e penetração incompletas e geometria.\n8.1 – Trincas\nTrincas são descontinuidades que propiciam uma alta concentração de tensão e\nque podem levar à fratura prematura e/ou catastrófica do componente soldado. Surgem\ndevido a parâmetros e/ou procedimentos inadequados de processo que levam ao\nsurgimento de tensões residuais trativas excessivas e/ou por fragilização do material.\nSão consideradas as descontinuidades mais graves em soldagem. São fortes\nconcentradores de tensão, podendo favorecer o início de fratura frágil na estrutura\nsoldada. De um modo bem simples, uma trinca pode ser considerada como o resultado\nda incapacidade do material em responder às solicitações impostas localmente pelas\ntensões decorrentes do processo de soldagem.\nA aplicação localizada de calor, deformando localmente o material, causa o\naparecimento de tensões de tração bi ou mesmo triaxiais na região da solda. Este estado\nde tensões, juntamente com a fragilização associada às mudanças microestruturais\ndurante a soldagem e/ou a presença de certos elementos (particularmente o hidrogênio),\npode resultar na formação de trincas.\nAs trincas podem ser classificadas quanto à localização, orientação ou\ntemperatura em que se formam. Quanto à localização, as trincas podem ser superficiais\nou internas ou ainda podem ser classificadas em relação à localização na região de\nsoldagem. Podem ainda estar ocupando posições transversais, longitudinais ou radiais,\nem relação ao cordão de solda. Com relação à temperatura, as trincas podem ser\nquentes, quando ocorrem durante ou imediatamente após a soldagem, ou frias, quando\nsurgem após o resfriamento do material até a temperatura ambiente.\nA Figura 60 mostra a classificação das trincas de acordo com a sua localização.\nE a Figura 61 mostra a influência do formato do cordão na sensibilidade à fissuração a\nFigura 60 – Classificação das trincas de acordo com a sua localização.\nFigura 61 – Influência do formato do cordão na sensibilidade à fissuração a quente.\n8.2 – Inclusões\nInclusões são normalmente encontradas no cordão de solda, em regiões\nsubsuperficiais. Podem ser classificadas em contínuas, intermitentes ou aleatórias e\npodem ser constituídas de escória, fluxo ou óxidos. Os principais motivos para a\nocorrência de inclusões são limpeza deficiente entre os passes, técnica errada de\nsoldagem, posicionamento incorreto do eletrodo, aporte de energia insuficiente,\natmosfera protetora ineficiente, entre outros.\n8.3 – Cavidades\nAs porosidades são a forma mais comum de cavidades encontradas em\nmateriais soldados, especialmente naqueles em que ocorre a fusão. Consistem de bolhas\nde gás aprisionadas durante a solidificação do metal. Podem ocupar posições\nsuperficiais ou internas e são causadas, dentre outros motivos, por umidade, sujeira,\ngraxa, tintas na superfície, fluxo de gás incorreto e fluxo excessivamente fino. A Figura\n62 mostra algumas formas de porosidade.\nFigura 62 – Formas de porosidade (esquemática).\nOutra forma de cavidade são os rechupes ou vazios de contração que surgem\nquando não existe metal líquido suficiente para compensar a contração de solidificação.\nFusão e penetração incompletas A fusão incompleta é um tipo de descontinuidade de\nsolda devido à fusão insuficiente entre o metal de solda e as faces do chanfro ou entre os\npasses de solda. Neste caso, ocorre apenas uma aderência superficial e o defeito é\ncaracterizado como planar. Por outro lado, a penetração incompleta é a falta de\npreenchimento total do espaço da junta. Dentre os principais motivos para a ocorrência\ndestes dois tipos de defeitos destacam-se: energia insuficiente de soldagem, preparação\ninadequada da junta, parâmetros incorretos de soldagem, eletrodo incorreto, desvio do\narco, entre outros.\n8.4 – Geometria\nOs defeitos geométricos são aqueles que resultam em um perfil de solda\nimperfeito ou inaceitável. Um dos principais defeitos geométricos é a mordedura que\nconsiste em uma depressão, em forma de entalhe, ao longo da solda entre o metal base e\no cordão. É um tipo de defeito perigoso, pois pode facilmente iniciar uma trinca por\nOs defeitos geométricos ainda podem ser provocados por movimentação ou\nposicionamento incorreto das chapas soldadas, podendo originar desalinhamentos ou\nângulos incorretos entre as chapas.\nA Figura 63 mostra alguns exemplos de perfis de solda inadequados.\nFigura 63 – Exemplos de perfis de solda inadequados (esquemático).\n8.5 – Decoesão Lamelar\nA decoesão lamelar ocorre em aços estruturais (espessuras típicas entre 12 e 60\nmm), em juntas em T, “córner” e cruciforme. Foram observadas trincas na construção\nde pontes e edifícios de estrutura metálica, navios, plataformas para extração de petróleo\nno mar, vasos de pressão e equipamentos nucleares. A trinca se localiza no metal de\nbase, na chapa submetida a esforços de tração no sentido da espessura, e ocorre\nparalelamente à linha de fusão, como mostra a Figura 64.\nFigura 64 – Decoesão lamelar (esquemática).\n8.6 – Falta de Fusão\nO termo refere-se à ausência de continuidade metalúrgica entre o metal\ndepositado e o metal de base ou dos passes adjacentes, como mostra a Figura 65.\nResulta do não aquecimento adequado do metal presente na junta e/ou da presença de\ncamadas de óxidos refratários.\nFigura 65 – Falta de fusão (esquemático).\nA falta de fusão é um concentrador de tensões severo, podendo facilitar o\naparecimento e a propagação de trincas. Além disso, pode reduzir a seção efetiva da\nEm soldagem de responsabilidade, a presença de falta de fusão não pode ser\ntolerada, exigindo a remoção da região defeituosa e a sua ressoldagem. Para evitar sua\nformação, deve-se atuar no sentido de se eliminar suas causas práticas.\n8.7 – Penetração Incompleta\nO termo refere-se a falhas em se fundir e encher completamente a raiz da junta,\ncomo mostra a Figura 66. A falta de penetração causa uma redução da seção útil da\nsolda e concentração de tensões.\nEla pode ser evitada pelo projeto adequado da junta e utilização de um\nprocedimento de soldagem adequado. Deve-se ressaltar que muitas juntas são projetadas\npara serem soldadas com penetração parcial. Nestes casos, a penetração parcial não\nconstitui um defeito de soldagem.\nFigura 66 – Falta de penetração (esquemática).\n8.8 – Distorções\nAs distorções são deformações plásticas devidas ao aquecimento não-uniforme\ne localizado durante a soldagem, causando mudanças de forma e dimensões..\nSoldagem em excesso, soldagem em juntas livres (aquelas em que as peças\npodem se mover facilmente), seleção incorreta do chanfro e da seqüência de soldagem,\netc, são algumas das causas práticas que provocam as distorções.\nA distorção pode ser reduzida, durante a soldagem, diminuindo-se a quantidade\nde calor e metal depositado, pela utilização de dispositivos de fixação, pelo\nmartelamento entre passes, escolha correta do chanfro e seqüência de soldagem, etc. A\ncorreção da distorção em soldas prontas exige medidas, em geral onerosas, como\ndesempenamento mecânico ou térmico, remoção da solda e ressoldagem, etc.\n8.9 – Ensaios Não-Destrutivos\nSão ensaios realizados em materiais acabados ou semi acabados para verificar\na existência ou não de descontinuidades ou defeitos, sem interferir em seu uso posterior.\nSão utilizados na fabricação, construção, montagem e inspeção em serviço e\nmanutenção, sendo largamente utilizados em soldas, fundidos, forjados, entre outros.\nPara se obter resultados satisfatórios e válidos, os seguintes itens devem ser\nconsiderados como elementos fundamentais para o resultado destes ensaios: pessoal\ntreinado e qualificado; procedimentos de execução de ensaios qualificados com base nas\nnormas e critérios de aceitação perfeitamente definidos; equipamentos devidamente\nOs métodos de ensaios não-destrutivos mais utilizados são: inspeção visual;\nlíquido penetrante; partícula magnética; ultra-som; radiografia (raios X e gama).\n8.9.1 – Inspeção visual\nEsse é o método mais simples, o mais utilizado e, em geral, precede qualquer\noutro tipo de ensaio. Ela é usada na inspeção de superfícies externas para a\ndeterminação de tamanho, forma, acabamento, ajuste e existência de trincas, poros, etc.\nPode ser feita a olho nu ou com o uso de instrumentos como microscópios, lupas,\ntuboscópios, espelhos e câmaras de televisão. Além disso, instrumentos como réguas e\ngabaritos (Figura 67) são comumente utilizados.\nFigura 67 – Esquema de gabarito para a determinação da dimensão de soldas de filete.\n8.9.2 – Líquido penetrante\nÉ utilizado para detectar descontinuidades superficiais e que sejam abertas na\nsuperfície, tais como trincas, poros, etc. Pode ser aplicado em todos os materiais sólidos\ne que não sejam porosos ou com superfície muito grosseira. É muito utilizado em\nmateriais não magnéticos como alumínio, magnésio, aços inoxidáveis austeníticos, ligas\nmetálicas, além de materiais magnéticos. É também aplicado em cerâmicas vitrificadas,\nvidros e plásticos.\nO método consiste em fazer penetrar na abertura da descontinuidade um\nlíquido. Após a remoção do excesso de líquido da superfície, faz-se sair da\ndescontinuidade o líquido retido através de um revelador. A imagem da descontinuidade\nfica então desenhada na superfície (Figura 68).\nFigura 68 – Princípios básicos da inspeção com líquidos penetrantes: (a) peça com\ntrinca superficial, (b) aplicação do líquido penetrante, (c) penetração, (d) remoção do\nexcesso de líquido, (e) aplicação do revelador e (f) formação da indicação da trinca.\nEste método consiste das seguintes etapas: preparação da superfície (limpeza\ninicial); aplicação do penetrante; remoção do excesso de penetrante; revelação;\navaliação e inspeção; limpeza pós-ensaio.\nQuando comparado com outros métodos tem a seguintes vantagens e\nVantagens: é fácil de fazer e interpretar seus resultados; não há limitações para\no tamanho das peças a ensaiar; pode revelar descontinuidades (trincas) extremamente\nfinas (da ordem de 0,001 mm de abertura).\nLimitações: só detecta descontinuidades superficiais; a superfície não pode ser\nporosa ou absorvente, já que não haveria possibilidade de remover totalmente o excesso\nde penetrante, causando mascaramento do resultado; a aplicação do penetrante deve ser\nfeita numa determinada faixa de temperatura, superfícies muito frias (abaixo de 10oC)\nou muito quentes (acima de 52oC) não são recomendáveis ao ensaio.\n8.9.3 – Partícula magnética\nÉ usado para revelar descontinuidades superficiais e sub-superficiais em\nmateriais ferromagnéticos pela aplicação de um campo magnético e deposição de um pó\ncapaz de ser atraído para as regiões em que este campo magnético escapar do interior da\npeça (Figura 69). Este método está baseado na geração de um campo magnético que\npercorre toda superfície do material ferromagnético.\na) aplicação do campo magnético;\nb) aplicação das partículas magnéticas;\nc) aglomeração das partículas na descontinuidade (campo de fulga);\nd) identificação da descontinuidade.\nNão existe um tamanho mínimo da descontinuidade para que ocorra o campo\nde fuga, o que faz com que o método de ensaio por partículas magnéticas seja o mais\neficiente dos métodos superficiais, até mesmo que o ensaio por líquido penetrante, para\nSão detectados defeitos tais como: trincas, junta fria, inclusões, dupla\nlaminação, falta de penetração, etc.\nFigura 69 – Princípios básicos da inspeção com partículas magnéticas: (a) peça com\ntrinca superficial ou sub-superficial, (b) aplicação do campo magnético, (c) aplicação\ndas partículas, (d) formação da indicação e inspeção com campo magnético e (e) sem o\n8.9.4 – Ultra-som\nNeste tipo de ensaio, um feixe de ultra-som é introduzido no material e as\ninformações são obtidas com base na transmissão deste feixe através do material e na\nsua reflexão por interfaces e descontinuidades. Um pulso ultra-sônico é gerado e\ntransmitido através de um transdutor especial, encostado ou acoplado ao material. Os\npulsos ultra-sônicos refletidos por uma descontinuidade, ou pela superfície oposta da\npeça, são capturados pelo transdutor, convertidos em sinais eletrônicos e mostrados na\ntela LCD ou em tubos de raios catódicos (TRC) do aparelho (Figura 70). Os ultra-sons\nsão ondas mecânicas de freqüência elevada (acima da capacidade da audição humana),\nusualmente na faixa de 25 kHz a 40 MHz.\nEste ensaio é usado para a inspeção do interior de peças metálicas, plásticas e\ncerâmicas e para a medida de espessura. Para a inspeção de peças metálicas, este ensaio\napresenta um grande poder de penetração (até cerca de 6m), uma elevada sensibilidade e\na capacidade de localizar descontinuidades com precisão.\nCom a técnica “pulso-eco”, é necessário, para a inspeção, o acesso a apenas um\nlado da peça. Devido às suas características, é um método de ensaio muito adequado\npara a detecção de descontinuidades planares (como trincas). Por outro lado, a\ninterpretação dos resultados deste ensaio é relativamente difícil e a detecção de\ndescontinuidades localizadas próximas da superfície pode ser problemática.\nFigura 70 – Princípio básico da inspeção de materiais por ultra-som.\nNa inspeção de juntas soldadas, a existência do reforço da solda dificulta o\nacoplamento e o uso de cabeçotes retos (nos quais o feixe sônico entra na peça\nperpendicularmente à superfície de contato). Neste caso, é mais comum o uso de\ncabeçotes angulares (o feixe sônico penetra com um ângulo determinado diferente de\n90o), Figura 71.\nFigura 71 – Inspeção ultra-sônica de uma junta soldada com cabeçote angular.\nEm comparação com outros métodos de ensaios, as principais vantagens são:\npossui alta sensibilidade na detectabilidade de pequenas descontinuidades; não requer\nplanos especiais de segurança ou quaisquer acessórios para sua aplicação; para\ninterpretação das indicações, dispensa processos intermediários, agilizando a inspeção.\nComo principais limitações, tem-se: requer grande conhecimento teórico e experiência\npor parte do inspetor; o registro permanente do ensaio não é facilmente obtido; requer o\npreparo da superfície para sua aplicação.\n8.9.5 – Radiografia (raios X e gama)\nEste método é baseado em variações da absorção de radiação eletromagnética\npenetrante (raios X e gama) devidas a alterações de densidade, composição e espessura\nda peça sob inspeção (Figura 72).\nFigura 72 – Inspeção radiográfica.\nA radiografia é realizada com raios X que são gerados pelo impacto contra um\nalvo metálico de eletros acelerados no vácuo por uma fonte de alta tensão. A\ngamatografia utiliza radiação gama resultante da reação nuclear em uma fonte de\nmaterial radioativo. Como esta última não necessita de energia elétrica para a sua\noperação, ela é particularmente usada em inspeções de campo. Devido aos efeitos\nextremamente perigosos da radiação penetrante para os seres vivos, são necessários\ncuidados especiais de segurança para a realização deste ensaio.\nEste método é usado para detectar a presença de descontinuidades internas e\nexternas em metais ferrosos e não ferrosos e em materiais não metálicos, e permite a\nobtenção de um registro permanente do resultado do ensaio. Ele tem um importante uso\nna inspeção de peças soldadas e fundidas, com espessuras de até cerca de 100 mm (aço)\ne, particularmente, quando destinadas a aplicações críticas.\nO processo tende a ser relativamente caro e lento, podendo necessitar, no caso\nde peças de maior espessura, tempos de exposição de muitos minutos ou, mesmo, horas.\nA realização deste ensaio exige o acesso aos dois lados da peça.\nComo o método é baseado em diferenças de exposição, defeitos planares como\ntrinca, cuja orientação não seja paralela à direção de propagação da radiação, são de\ndifícil detecção por este ensaio. O resultado do ensaio é, em geral, registrado em filme\nou, menos comumente, em telas fluorescentes. Este resultado é interpretado em termos\ndas diferenças de exposição do filme devido às diferenças de espessura, densidade ou\ncomposição da peça associadas com suas descontinuidades e variações dimensionais. A\nFigura 73 mostra radiografias de soldas contendo algumas descontinuidades típicas.\nFigura 73 – Exemplos de radiografias de soldas com descontinuidades: (a) Falta de\npenetração, (b) inclusão de escória e (c) porosidade agrupada.\n9 – SEGURANÇA E HIGIENE NA SOLDAGEM\nNoções sobre segurança é importante em soldagem, corte e operações\nrelacionadas a estas práticas, pois os riscos envolvidos nestas atividades são numerosos\ne capazes de provocar danos sérios a pessoal, equipamentos e instalações. Portanto,\ndeve-se ter conhecimento dos principais riscos das operações de soldagem e afins e as\npráticas usuais para se evitar ou minimizar a ocorrência de acidentes. Além dessas\npráticas, as recomendações e instruções dos fabricantes de equipamentos e produtos\nOs objetivos e o Plano de Segurança da empresa, que deve incluir a seleção das\náreas para operações de soldagem e corte, exigência de compra de equipamentos de\nsoldagem e segurança devidamente aprovados, estabelecimento e fiscalização de\ncumprimento de normas de segurança internas, execução de programas de treinamento\nno uso do equipamento de trabalho e de segurança e procedimentos em caso de\nemergências ou acidentes, utilização de sinais de advertência para os perigos de cada\nárea específica e a inspeção e manutenção periódicas dos equipamentos e instalações,\ndevem ser estabelecidos claramente.\nOs principais riscos das operações de soldagem e afins são incêndios e\nexplosões, queimaduras, choque elétrico, inalação de gases e fumos nocivos e radiação.\nPara que se inicie um incêndio são necessários uma fonte de calor, um\ncombustível e oxigênio.\nAs fontes de calor podem ser uma chama, o arco elétrico, um curto-circuito nas\ninstalações elétricas ou nos locais de soldagem, etc. Assim, chamas e arcos elétricos de\nsoldagem só devem ser acesos em locais próprios e manuseados com o máximo de\natenção e cuidado. Outra fonte de calor, muitas vezes esquecida, são os respingos de\nmetal aquecido que podem cair em regiões relativamente afastadas dos locais onde se\nrealiza a soldagem ou o corte. As instalações elétricas devem ser mantidas em boas\ncondições de conservação, com inspeções periódicas e dotadas de fusíveis protetores\nadequados e chaves seccionadoras de circuitos de fácil acesso e operação.\nNos ambientes industriais, inúmeros são os materiais combustíveis presentes.\nEstes combustíveis podem ser sólidos, líquidos ou gasosos. Muitas vezes, materiais\ninflamáveis, não usados como combustível, como tintas, solventes, graxas e óleos, são\nutilizados nas imediações de áreas de soldagem. Assim, todo o cuidado deve ser tomado\npara manter estes materiais em recipientes adequados, tampados e afastados da área de\nsoldagem e corte térmicos. Estopas, panos e papéis embebidos em solventes e outros\ninflamáveis devem ser retirados da área antes de se iniciar quaisquer destas operações.\nFica claro que a limpeza e organização das áreas de soldagem são fundamentais para a\nNa soldagem de manutenção de tanques de combustível vazios, muitas vezes\nhá formação de vapores explosivos. Antes de se iniciar a soldagem, estes tanques devem\nser rigorosamente limpos e/ou lavados e é aconselhável que sejam cheios de água de\nforma conveniente a não prejudicar a soldagem.\nAs queimaduras são causadas principalmente por fagulhas e respingos, chamas\ne metal aquecido.\nFagulhas e respingos quase sempre estão presentes nas operações de soldagem\ne corte. O soldador, durante a operação, não tem visão da área à sua volta. Assim, o\nacesso de pessoas deve ser restrito nas áreas de soldagem e o uso de biombos é\naconselhável para se minimizarem os riscos para terceiros e evitar a projeção de\nfagulhas e respingos a longas distâncias.\nQuanto à segurança pessoal, o soldador deve sempre usar vestimenta e\nequipamentos de proteção individual adequados.\nChamas devem ser manuseadas com atenção para não serem dirigidas\nacidentalmente contra terceiros ou objetos.\nO metal aquecido tem, muitas vezes, a mesma aparência do metal não aquecido\ne nunca deve ser tocado bruscamente, mas através da aproximação gradativa, tornando\npossível um recuo imediato caso se constate que sua temperatura está elevada.\nA gravidade de um choque elétrico está relacionada não à tensão da fonte que\nprovoca, mas sim à intensidade da corrente que passa pela vítima, ao caminho dela no\ncorpo do acidentado e ao tempo de circulação. As sensações sentidas por uma pessoal\nnormal percorrida por correntes de diferentes intensidades são:\n1 mA Æ sensação de choque Æ não envolve qualquer perigo;\n5 mA Æ músculos violentamente estimulados Æ sensação de dor;\n10 mA Æ dor insuportável;\n20 mA Æ contração violenta dos músculos;\n60 mA Æ respiração difícil;\n80 mA Æ parada respiratória;\n100 mA Æ queimaduras severas e parada cardíaca.\nAs precauções que devem ser tomadas para se evitar o choque elétrico são:\naterrar todo equipamento elétrico, trabalhar em ambientes secos, manter as conexões\nelétricas limpas e bem ajustadas, usar cabos de dimensões corretas, evitar trabalhar em\ncircuitos energizados, usar roupas e calçados secos.\nAs operações de soldagem podem gerar gases e fumos (vapores e fumaças) que\npodem ser prejudiciais à saúde de diversos modos. Por exemplo, vapores de zinco\npodem causar dor de cabeça intensa e febre, enquanto vapores de cádmio podem ser\nO argônio, usado como gás de proteção da solda em alguns processos, não é\ntóxico, mas como é mais pesado que o ar, pode causar asfixia e morte, se for usado em\nAssim, as operações de soldagem e corte devem ser efetuadas em locais bem\nventilados e, se necessário, podem ser usados ventiladores e exaustores. Para proteção\nindividual, o soldador pode usar uma máscara contra gases.\nMetais aquecidos e, particularmente, o arco elétrico de soldagem emitem\nradiação eletromagnética. Esta radiação pode ser emitida na região do infravermelho, do\nultravioleta e da luz visível.\nA radiação infravermelha pode causar queimaduras, dor de cabeça e lesão nos\nolhos (inflamações nas pálpebras, na córnea, catarata). A radiação visível, quando em\nalta intensidade, pode causar ofuscamento e cansaço visual e a radiação ultravioleta\npode causar queimaduras severas e até tumores na pele, além de lesões nos olhos\n(conjuntivite, danos à córnea e cegueira).\nA proteção contra a radiação deve evitar a exposição, tanto à radiação direta\nquanto à indireta, do soldador e de terceiros. Individualmente o soldador deve se\nproteger com o uso de roupas opacas e máscaras com filtros de luz adequados. A\nproteção de terceiros pode ser proporcionada pelo uso de biombos e cortinas não\nOutros riscos comuns em áreas de soldagem e operações afins são: queda de\nobjetos e ferramentas, queda de pessoal trabalhando em andaimes e plataformas ou\nlocais elevados e movimentações de cargas no nível do solo ou elevadas. Capacetes de\nsegurança devem ser sempre usados nestes casos e cintos de segurança são\nrecomendados quando se trabalha em locais elevados.\nFagulhas e partículas frias ou aquecidas podem ser lançadas durante\nesmerilhamento, limpeza e goivagem em áreas de soldagem. Acesso restrito e uso de\nbiombos e óculos de segurança devem ser recomendados.\nA maior regra de segurança continua sendo PENSE ANTES DE AGIR E AJA\nSEMPRE COM BOM SENSO. Somente a ATENÇÃO E ALERTA constantes podem\nminimizar os riscos de acidentes.\nAmerican Welding Society, Welding Handbook, 8a edição, vol. 1, AWS, Miami, 1987.\nAmerican Welding Society, Welding Inspection, 2a edição, AWS, Miami, 1980.\nCary, H. 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