Noções básicas de Processos de Soldagem e Corte

Espírito Santo
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CPM - Programa de Certificação de Pessoal de Manutenção

Mecânica
Noções Básicas de
Processos de Soldagem
e Corte

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SENAI
Departamento Regional do Espírito Santo 3

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Noções básicas de Processos de Soldagem e Corte - Mecânica

© SENAI - ES, 1997

Trabalho realizado em parceria SENAI / CST (Companhia Siderúrgica de Tubarão)

Coordenação Geral Luís Cláudio Magnago Andrade (SENAI)
Marcos Drews Morgado Horta (CST)

Supervisão Alberto Farias Gavini Filho (SENAI)
Rosalvo Marcos Trazzi (CST)

Elaboração Evandro Armini de Pauli (SENAI)
Fernando Saulo Uliana (SENAI)

Aprovação José Geraldo de Carvalho (CST)
José Ramon Martinez Pontes (CST)
Tarcilio Deorce da Rocha (CST)
Wenceslau de Oliveira (CST)

Editoração Ricardo José da Silva (SENAI)

SENAI - Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial
DAE - Divisão de Assistência às Empresas
Departamento Regional do Espírito Santo
Av. Nossa Senhora da Penha, 2053 - Vitória - ES.
CEP 29045-401 - Caixa Postal 683
Telefone: (027) 325-0255
Telefax: (027) 227-9017

CST - Companhia Siderúrgica de Tubarão
AHD - Divisão de Desenvolvimento de Recursos Humanos
AV. Brigadeiro Eduardo Gomes, s/n, Jardim Limoeiro - Serra - ES.
CEP 29160-972
Telefone: (027) 348-1322
Telefax: (027) 348-1077

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CST
4 Companhia Siderúrgica de Tubarão

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Sumário

Eletrodos para soldagem a arco elétrico ................................................................ 04
• Tipos de revestimento ....................................................................................... 05

Classificação .......................................................................................................... 10
• Introdução ......................................................................................................... 10
• Manuseio, armazenamento e secagem dos eletrodos ....................................... 20
• Equipamentos para armazenamento, secagem e manutenção da secagem ..... 20
• Exercícios .......................................................................................................... 23

Soldagem de manutenção I ................................................................................... 24
• Diferença entre soldagem de manutenção e soldagem de produção ................ 25
• Tipos e causas prováveis das falhas ................................................................. 28
• Exercícios .......................................................................................................... 31

Soldagem de manutenção II .................................................................................. 32
• Elemento mecânico de ferro fundido com trinca ................................................ 32
• Soldagem a frio de uma alavanca de ferro fundido quebrada sem restrição
de contração ...................................................................................................... 35
• Reconstrução de ponta de dentes de escavadeira ............................................ 36
• Exercícios .......................................................................................................... 38

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Eletrodos para soldagem a arco elétrico

Os eletrodos para soldagem elétrica ao arco podem ser nus ou
revestidos. 0 eletrodo nu é simplesmente uma vareta metálica de
composição definida, que já foi muito utilizada no passado, tendo
cedido lugar aos modernos eletrodos revestidos .
Tais eletrodos são constituídos por alma metálica, revestidos por
um composto de materiais orgânicos e minerais, de dosagem bem
definida .
0 material da alma depende do material a ser soldado (fig. 1).

Fig. 1

Os compostos do revestimento vem sob a forma de pó, unidos por
aglomerante, normalmente silicato de potássio ou de sódio.

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Tipos de revestimentos

Os revestimentos ,mais comuns são os rutíIicos, básicos, ácidos,
oxidantes e celulósicos.

Rutílico
Contém geralmente rutilo com pequenas porcentagens de
celulose e ferros-liga . É usado com vantagem em soldagens de
chapas finas que requerem um bom acabamento. É utilizado
também em estruturas metálicas; sua escória é solidificada e
autodestacável quando utilizada adequadamente (fig. 2).

Fig. 2

Básico
Contém em seu revestimento fluorita carbonato de cálcio e ferro-
liga. É um eletrodo muito empregado nas soldagens pela
seguintes razões:
• possui boas propriedades mecânicas;
• dificilmente apresenta trincas a quente ou a frio;
• seu manuseio é relativamente fácil;
• apresenta facilidade de remoção da escória, se bem utilizado;
• é usado para soldar aços comuns de baixa liga e ferro
fundido.
Devido à composição do revestimento, esse tipo de eletrodo
absorve facilmente a umidade do ar. É importante guardá-lo em
estufa apropriada, após a abertura da lata.

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Celulósico
Contém no seu revestimento materiais orgânicos combustíveis
(celulose, pó de madeira, etc.).
É muito usado em soldagens nas quais a penetração é muito
importante e as inclusões de escória são indesejáveis (fig. 3).

Fig. 3

Ácido
Seu revestimento é composto de óxido de ferro, óxido de
manganês e outros desoxidantes. É utilizado com maior
adequação em soldagem na posição plana.

Oxidante
Contém no seu revestimento óxido de ferro, podendo ter ou não
óxido de manganês.
Sua penetração é pequena e suas propriedades mecânicas são
muito ruins. É utilizado onde o aspecto do cordão é mais
importante que a resistência.
Em função da oxidação de partículas metálicas, obtém-se um
maior rendimento de trabalho e propriedades definidas
(ferros-liga) (fig. 4).

Fig. 4

Funções do revestimento
Dentre as muitas funções do revestimento, encontra-se a seguir,
uma série das mais importantes:
• protege a solda contra o oxigênio e o nitrogênio do ar;
• reduz a velocidade de solidificação;
• protege contra a ação da atmosfera e permite a
desgaseificação do metal de solda através da escória;
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• facilita a abertura do arco além de estabilizá-lo;
• introduz elementos de liga no depósito e desoxida o metal de
solda;
• facilita a soldagem em diversas posições de trabalho;
• serve de guia das gotas em fusão na direção do banho;
• serve como isolante na soldagem de chanfros estreitos, de
difícil acesso.

O revestimento permite também a utilização de tensões em vazio
mais baixas em corrente alternada (40 a 80V) e,
consequentemente, redução do consumo primário, aumentando a
segurança pessoal. O mesmo é válido também para corrente
contínua.
A tabela 1 apresenta mais detalhes sobre os tipos de eletrodos.

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Classificação dos eletrodos

Introdução

Existem várias entidades que classificam os eletrodos para
soldagem a arco.
No Brasil, as classificações mais adotadas são as da ABNT e da
AWS.
ABNT = Associação Brasileira de Normas Técnicas.
AWS = American Welding Sociaty (Associação Americana de
Soldagem).
Nesta unidade, faz-se referência também à classificação segundo
a norma DIN, bem como às especificações sobre as normas
ASTM e JIS.
Convém salientar que existem especificações próprias dos vários
fabricantes de eletrodos, porém sempre tomando-se como
referência as especificações equivalentes das normas.

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Classificação ABNT
Os eletrodos são identificados por quatro algarismos, seguidos de
uma letra.
Os quatro algarismos básicos, identificadores do eletrodo, têm o
seguinte significado:
Limite de resistência à tração da solda em
quilograma força por milímetro quadrado
2
(kgf/mm )
O terceiro algarismo varia de 1 a 4 e indica a
posição em que o eletrodo pode soldar, sendo
que:
1 - todas as posições;
2 - todas as posições, com exceção da vertical
descendente;
3 - posição plana e horizontal;
4 - posição plana.
O quarto algarismo varia de 0 a 5 e indica, ao
mesmo tempo, a natureza da corrente e o grau
de penetração da solda, sendo que:
0 - corrente contínua e grande penetração;
1 - corrente contínua ou alternada e grande
penetração;
2 - corrente contínua e média penetração;
3 - corrente contínua ou alternada e média
penetração;
4 - corrente contínua e pequena penetração;
5 - corrente contínua ou alternada e pequena
penetração;
4 8 1 2 - B
As letras A, B, C, O, R, T e V são utilizadas para
indicar o tipo de revestimento, sendo que:
A - Ácido
B - Básico
C - Celulósico
O - Oxidante
R - Rutílico
T - Titânio
V - Qualquer outro não mencionado
anteriormente
Observação: Quando à direita dessas letras aparecer a letra F, é
porque existe adição de pó de ferro no revestimento.
Exemplos:
1. Eletrodo 4410 - C
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4 4 1 0 - C
revestimento celulósico
CC - grande penetração
soldagem em todas as posições
2
44 kgf/mm

2. Eletrodo 4835 - BF
4 8 3 5 - BF
revestimento com adição de pó de
ferro
revestimento do tipo básico
CA ou CC - pequena penetração
soldagem nas posições plana e
horizontal
2
48 kgf/mm

Classificação AWS
Na classificação AWS, os eletrodos para aço doce ou de baixa
liga são identificados através de uma letra e quatro ou cinco
algarismos. Para os de alta liga, complementa-se com letras e
números ao final do símbolo. Encontram-se, no exemplo a seguir,
o significado da letra e dos algarismos:

Processo
Resistência mecânica do material
multiplicada por mil
3 2
(10 lb/pol ou psi)
Posição de soldagem
(tabela 2)
Tipo de revestimento
(tabela 3)
E 3 7 1 2 - C1
Elementos de liga
(tabela 4)

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Normas AWS
Tabela 2 - Posições de soldagem

Número Posições

1 Todas
2 Plana e horizontal
3 Plana
4 Vertical, plana, horizontal e sobrecabeça

Tabela 3 - Revestimento do eletrodo e condições de
soldagem

Identificação Revestimento Corrente Polaridade

Posição 1 0 celulósico, sódio CC +
Posição 2 0 ácido, ferro óxido CC CA + -
1 celulósico, potássio CC CA +
2 rutílico, sódio CC CA -
3 rutílico, potássio CC CA -
4 rutílico, pó de ferro CC CA -
5 básico, sódio CC CA +
6 básico, potássio CC CA +
7 ácido, pó de ferro CC CA + -
8 básico, pó de ferro CC CA +

Tabela 4 - Elementos de liga em eletrodos

Letra final Elementos

- A1 molibdênio
- B1, - B2, - B3, - B4, - B5 cromo, molibdênio
- C1, - C2 níquel
- C3 níquel, cromo, molibdênio
- D1, -D2 molibdênio, pouco manganês
-G níquel, cromo, molibdênio, vanádio ou manganês

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Exemplo de aplicação da norma AWS
Vareta para soldagem a arco elétrico
manual
Limite de resistência à tração
mínima, multiplicada por mil e
2
expressa em lb/pol ou
2
psi = 60.000 lb/pol
Posições em que o eletrodo pode
soldar, sendo:
1 - todas as posições.
Corrente continua
Polaridade inversa (+)
Revestimento celulósico

E - 6 0 1 0

A seguir, encontra-se a tabela-resumo (tabela 5) com exemplos
que esclarecem o significado dos dois últimos algarismos,
segundo as normas AWS.

Tabela 5
Dois últimos Tipo de
algarismos corrente Polaridade Revestimento
10 CC Inversa ( + ) Celulósico
11 CC ou CA Inversa ( + ) Celulósico
12 CC ou CA Direta ( - ) Rutílico
13 CC ou CA Inversa / Direta ( + - ) Rutílico
15 CC Inversa ( + ) Básico
16 CC ou CA Inversa ( + ) Básico
20 CC ou CA Direta ( - ) Ácido
27 CC ou CA Direta ( - ) Ácido

Observação: No caso de o número ser composto de cinco
algarismos, os três primeiros indicam o limite de
resistência à tração.

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Exemplos de classificação segundo a AWS
1. Eletrodo E-7018
2
Resistência à tração = 70.000 lb/pol
Posição de soldagem = todas as posições
Tipo de corrente = CA ou CC - Polaridade CC = Inversa (+)
Revestimento básico

2. Eletrodo E-6020
2
Resistência à tração = 60.000 lb/pol
Posição de soldagem = plana e horizontal (filetes)
Tipo de corrente = CC ou CA
Polaridade CC = direta (-)
Revestimento ácido

Classificação DIN
Eletrodos revestidos para soldagem de aço de baixo teor de
carbono e de baixa liga
Processo
Resistência mecânica do material
2
(Kp/mm )
Resistência ao impacto do material
mínimo (28J)
Resistência ao impacto do material
mínimo (47J)
Tipo de revestimento
(tabela 6)
Tipo

E 4 3 3 2 R R 7 DIN1913

Número da DIN

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Tabela 6 - Normas DIN
Espessura de
Identificação Tipo de revestimento Posição de soldagem
revestimento
A1 ácido fino todas

A2 ácido fino todas
R2 rutílico fino todas

R3 rutílico médio todas, menos a descendente
R(C)3 rutílico celulósico médio todas

C4 celulósico médio todas

A5 ácido grosso todas, menos a descendente

RR6 rutílico grosso todas, menos a descendente
RR(C)6 rutílico celulósico grosso todas

AR7 ácido rutílico grosso todas, menos a descendente
RR(B)7 rutílico básico grosso todas, menos a descendente

RR8 rutílico grosso todas, menos a descendente
RR(B)8 rutílico básico grosso todas, menos a descendente

B9 básico grosso todas
B(R)9 básico com parte não alcalina grosso todas

B10 básico grosso todas, menos a descendente
B(R)10 básico com parte não alcalina grosso todas, menos a descendente

RR11 rutílico grosso plana
AR11 ácido rutílico grosso plana

B12 básico grosso plana
B(R)12 básico com parte não alcalina grosso plana

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Tabela 7 - Especificações de eletrodos revestidos de aço
doce, segundo a norma JIS (AWS)
Propriedades Mecânicas do Metal
Depositado
Valor de
Classifi- Energia
cação Tipo de Posição de Tipo de Limite de Limite de Elonga- Absorvid
JIS Revestimento Soldagem Corrente Ruptura Escoament ção a
(AWS) (kgf/mm2) o (%) no
(kgf/mm2) Ensaio
Charpy-V
a 0ºC
( kg . m )
D4301
(-) Ilmenítico P, V, H, SC CA ou CC (±) ≥43 ≥35 ≥22 ≥4,8

D4303
(-) Cal-titânio P, V, H, SC CA ou CC (±) ≥43 ≥35 ≥22 ≥2,8

D4311
(E6011) Celulósico- P, V, H, SC CA ou CC (+) ≥43 ≥35 ≥22 ≥2,8
potássio
D4313
(E6013) Rutílico-potássio P, V, H, SC CA ou CC (-) ≥43 ≥35 ≥17

D4316
(E7016) Básico-potássio P, V, H, SC CA ou CC (+) ≥43 ≥35 ≥25 ≥4,8

D4324 Rutílico, com pó de
(E7024) ferro F, FH CA ou CC (±) ≥43 ≥35 ≥17

D4326 Básico-potássio,
(-) com pó de ferro F, FH CA ou CC (+) ≥43 ≥35 ≥25 ≥4,7

D4327 Ácido, com pó de CA ou CC (±) P/F;
(E6027) ferro F, FH
CA ou CC (-) P/FH ≥43 ≥35 ≥25 ≥2,8

D4340
P, V, H, SC
(-) Especial F, FH CA ou CC (±) ≥43 ≥35 ≥22 ≥2,8

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Manuseio, armazenamento e secagem dos eletrodos

No que tange ao manuseio e armazenamento dos eletrodos, à
sua secagem e respectiva manutenção, devem ser observados os
seguintes aspectos:
• As embalagens devem ser consideradas como não estanques,
para efeito de aplicação dos requisitos de secagem.
• Os eletrodos e varetas devem ser armazenados em estufas.
• Não devem ser utilizados materiais recém-chegados, para evitar-
se a armazenagem prolongada dos lotes anteriores.
• Os eletrodos devem ficar em prateleiras. Na estufa de secagem,
em camadas não superiores a 50mm, e na manutenção, em
camadas não superiores a 150mm.
• Devem ser seguidas as instruções do fabricante sobre
temperaturas e tempos de secagem. Por exemplo para os
eletrodos de baixo hidrogênio, segundo a AWS, é recomendada
uma secagem a 350°, ± 30°C por uma hora, devendo ser
mantidos em estufa de secagem em temperatura não inferior a
150°C.
• Devem ser elaborados formulários para controle de secagem
dos eletrodos.

Equipamentos para armazenamento, secagem e
manutenção da secagem

Estufa para armazenamento
Pode ser um compartimento fechado de um almoxarifado, que
deve conter aquecedores elétricos e ventiladores para circulação
do ar quente entre as embalagens.
A estufa deve manter uma temperatura de pelo menos 5°C acima
da temperatura ambiente, porém nunca inferior a 20°C, e deve
também estar dotada de estrados ou prateleiras para estocar as
embalagens.

Estufa para secagem
É utilizada mais para a secagem de eletrodos revestidos de baixo
hidrogênio. Deve dispor de aquecimento controlado, por meio de
resistência elétrica, e de renovação do ar, por meio de conversão
controlada.
Deve possuir pelo menos dois instrumentos controladores
(termômetro e termostato), assim como prateleiras furadas ou em
forma de grade.

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Para eletrodos revestidos de baixo hidrogênio, a estufa de
secagem deve manter a temperatura até 400°C (fig. 5).

Fig. 5

Estufa para manutenção da secagem
A estufa para manutenção da secagem é normalmente de menor
porte que a anterior; deve atender aos mesmos requisitos de
funcionamento que a estufa para secagem, exceto quanto à
temperatura, que deve atingir até 200°C. As estufas de
construção cilíndrica com circulação de ar permitem uniformizar a
distribuição de calor, evitando-se que a umidade se concentre em
cantos mal ventilados, como nas estufas de formato retangular ou
quadrado (fig. 6).

Fig. 6

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Estufa portátil para manutenção de secagem
Como as demais, deve dispor de aquecimento elétrico por meio
de resistências e ter condições de acompanhar cada soldador
individualmente (fig. 7).

Fig. 7

Para eletrodos revestidos de baixo hidrogênio, a estufa portátil
deve manter a temperatura entre 60 e 100°C .
O estado de conservação das estufas portáteis deve ser
periodicamente verificado, assim como o estado da conexão
elétrica das estufas com a rede de energia.

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Exercícios

1) Qual a função do revestimento dos eletrodos?

2) Cite três tipos de eletrodos em função do revestimento.

3) Explique as características de um eletrodo 4835-BF,
normalizado segundo a ABNT.

4) O eletrodo E-6020 é normalizado segundo a AWS. Qual o tipo
de seu revestimento?

5) Quais os tipos de estufas utilizadas para secagem de
eletrodos?

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Soldagem de manutenção I

Suponhamos que o eixo excêntrico de uma prensa se quebre. O
que fazer para resolver o problema sem precisar produzir ou
importar outro, considerando que dias parados são contabilizados
como prejuízo?
Situações como essa são comuns nas empresas e a melhor
solução é a soldagem de manutenção.
A soldagem de manutenção é o tema desta e da próxima aula.

Importância
A soldagem de manutenção é um meio ainda muito utilizado para
prolongar a vida útil das peças de máquinas e equipamentos. Ela
promove economia para as indústrias, pois reduz as paradas de
máquinas e diminui a necessidade de se manter grandes
estoques de reposição.
No caso do Brasil, por ser um país em desenvolvimento industrial,
é comum a presença de empresas que possuem - em suas áreas
produtivas - equipamentos e máquinas de diversas origens e
fabricantes, com anos de fabricação diferentes. A situação se
agrava quando alguns equipamentos e máquinas são retirados de
linha ou deixam de ser fabricados.
Diante dessa realidade, é praticamente impossível manter em
estoque peças de reposição para todos os equipamentos e
máquinas. Além disso, no caso de grandes componentes, as
empresas normalmente não fazem estoques de sobressalentes, e
quando um grande componente se danifica, os problemas se
agravam. Fabricar um grande componente ou importá-lo demanda
tempo, e equipamento ou máquina parada por um longo tempo
significa prejuízo.
Situações problemáticas como essas são resolvidas pela
soldagem de manutenção, que tem como objetivo principal agir
com rapidez e eficiência para que equipamentos e máquinas
danificadas voltem a funcionar para garantir a produção.

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Diferença entre soldagem de manutenção e soldagem de
produção

A soldagem de produção é realizada dentro de condições
favoráveis, isto é, as especificações são determinadas, os
equipamentos apropriados encontram-se disponíveis, a
composição química do metal de base é conhecida, bem como os
parâmetros em que se deve trabalhar.
É na soldagem de produção que são preparados corpos-de-prova
soldados com parâmetros adequados. A seguir esses corpos-de-
prova são submetidos a testes destrutivos para confirmar as
características mecânicas das juntas soldadas.
Ao contrário da soldagem de produção, na soldagem de
manutenção existem restrições e limitações que são agravadas
pela rapidez com que deve ser efetuada a recuperação do
componente.

Etapas
As etapas percorridas na soldagem de manutenção são:
Análise da falha
a) Analisar o local da falha.
b) Determinar a causa da falha:
• fratura;
• desgaste;
• corrosão.
c) Determinação do funcionamento:
• solicitações (rpm);
• meios envolvidos;
• temperatura de trabalho.
d) Reconhecimento dos materiais envolvidos:
• análise química;
• dureza.
e) Determinação do estado do material:
• encruado;
• recozido;
• temperado e revenido;
• cementado.

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Planejamento da execução
Após a escolha do método/processo de soldagem e do metal de
adição, é necessário verificar se estão envolvidos na recuperação
os seguintes fatores:

• pré-usinagem;
• deformação;
• sequência de soldagem;
• pré e pós-aquecimento;
• tratamento térmico pós-soldagem;
• desempeno;
• pós-usinagem.

Com esses cuidados, o que se deseja é eliminar as causas e não
só os efeitos.

Procedimentos
De um modo geral os procedimentos para a execução de uma
soldagem de manutenção devem conter, no mínimo, os seguintes
passos:

a) Fratura/Trinca
• Localizar a fratura/trinca definindo seu início e fim. Para
isso deve-se utilizar o ensaio com líquido penetrante.
• Identificar o material preferencialmente por meio de uma
análise química e determinar sua dureza.
• Preparar adequadamente a região a ser soldada de modo
que se permita o acesso do eletrodo, tocha ou maçarico,
dependendo do processo de soldagem selecionado.
• Limpar a região a ser soldada para retirar o óleo, graxa ou
impurezas que possam prejudicar a soldagem da peça /
componente a ser recuperado.
• Executar ensaio com líquido penetrante para assegurar
que toda a fratura/trinca tenha sido eliminada.
• Especificar o processo de soldagem e o metal de adição,
de modo que a peça/componente recuperado mantenha
suas características mecânicas, para que seja capaz de
suportar as máximas solicitações durante o desempenho
do trabalho, considerando ainda os meios envolvidos e a
temperatura de trabalho.

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• Especificar os parâmetros de soldagem, incluindo, quando
necessário, a temperatura de pré e pós-aquecimento e o
tratamento térmico pós-soldagem. Especificar uma
adequada sequência de soldagem para se obter o mínimo
de tensões internas e deformações da peça/componente
que está sendo recuperada.
• Especificar o tipo de ensaio a ser realizado para verificar a
qualidade da solda realizada.
• Prever, quando necessário, um sobremetal durante a
soldagem para que seja possível obter o acabamento final
da peça/componente por meio de esmerilhamento ou
usinagem, quando for o caso.

b) Desgaste/Corrosão
• Localizar a região desgastada ou corroída, definindo os
limites da região a ser recuperada.
• Identificar adequadamente a superfície a ser revestida
através da superfície desgastada ou corroída por meio de
esmerilhamento ou usinagem.
• Limpar a região a ser soldada para retirar o óleo, graxa ou
impurezas que possam, de algum modo, prejudicar a
soldagem da peça / componente a ser recuperada.
• Executar ensaio com líquido penetrante para verificar se na
região desgastada não existem descontinuidades que
possam comprometer a soldagem.
• Especificar o processo de soldagem e o metal de adição
para que a peça/componente, após recuperação, seja
capaz de suportar as solicitações máximas exigidas
durante o trabalho. No caso de corrosão, o metal de adição
deverá ser adequado para resistir ao meio agressivo.
• Especificar os parâmetros de soldagem, incluindo, quando
necessário, a temperatura de pré e pós-aquecimento e o
tratamento de alívio de tensões pós-soldagem.
• Especificar uma adequada sequência de soldagem de
modo que haja um mínimo de tensões internas e
deformações da peça/componente que está sendo
recuperada.
• Especificar o tipo de ensaio a ser realizado para verificar a
qualidade da solda aplicada.
• Prever, quando necessário, um sobremetal durante a
soldagem para que seja possível obter o acabamento final
da peça/componente recuperada por meio de
esmerilhamento ou usinagem, quando for o caso.

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Tipos e causas prováveis das falhas
Falhas por fratura -- As falhas por fratura normalmente resultam
--
de uma trinca que se propaga. A trinca surge por dois motivos:
altas solicitações e fadiga do material.
Quando a peça/componente sofre solicitações acima das
suportáveis, a trinca aparece em determinadas regiões.
A fadiga aparece por causa das tensões cíclicas que terminam por
exceder as toleradas pelo material que constitui a
peça/componente. Nesse caso, as trincas se iniciam -- mesmo
--
com tensões abaixo das tensões limites -- e se propagam. Com
--
a propagação da trinca, as seções restantes e ainda resistentes
rompem-se pelo simples fato das tensões existentes serem
maiores que as suportadas pelo material.
Falhas por desgaste -- Há uma grande variedade de fatores que
--
podem provocar o desgaste de peças/componentes de uma
máquina ou equipamento. Nesse caso, para recuperação
adequada com a finalidade de assegurar eficiência e segurança,
os metais de solda, a serem depositados, devem ser selecionados
cuidadosamente.
Para melhor compreensão dos tipos de desgastes, podemos
dividi-los em classes distintas com características bem definidas.
Vejamos:

a) Desgastes mecânicos

• Abrasão
A abrasão é um desgaste que ocorre entre superfícies que
deslizam ou giram em contato entre si em movimento relativo.
A abrasão provoca o desprendimento de partículas das
superfícies e elas adquirem irregularidades microscópicas, mesmo
que aparentemente polidas. Por exemplo: sempre há abrasão
quando um eixo gira em contato com um mancal.
As irregularidades microscópicas das superfícies comportam-se
como picos e vales que tendem a se encaixar. Quando as
superfícies são solicitadas a entrar em movimento relativo entre si,
a força de atrito gera calor e este gera microfusões entre os picos
que estão em contato. As áreas microfundidas movimentam-se e
as superfícies se desgastam.
A recuperação de superfícies desgastadas por abrasão é feita
depositando-se, por solda, um material mais duro e mais
resistente ao desgaste. Aconselha-se não aplicar mais de duas ou
três camadas de solda, para evitar a fissuração e desagregação
do próprio metal de solda que apresenta baixa ductilidade.
Se a soldagem exigir camadas mais espessas, o revestimento
deverá ser feito com um metal tenaz e pouco duro que se
comportará como amortecedor.
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• Impacto
Materiais sujeitos a impacto sofrem deformações localizadas e
mesmo fraturas. Por impacto e em condições de alta pressão,
partículas metálicas dos materiais são arrancadas e, como
conseqüência, o desgaste aparece.
Se um dado componente ou peça -- a ser recuperado por
--
solda -- trabalha somente sob condições de impacto simples, o
--
material a ser depositado deve ser tenaz para poder absorver a
deformação sem se romper.
Normalmente, áreas de peças ou componentes que recebem
impactos também sofrem abrasões. É o que ocorre, por exemplo,
em moinhos e britadores que necessitam de superfícies duras e
resistentes ao desgaste.

b) Erosão
É a destruição de materiais por fatores mecânicos que podem
atuar por meio de partículas sólidas que acompanham o fluxo de
gases, vapores ou líquidos, ou podem atuar por meio de
partículas líquidas que acompanham o fluxo de gases ou de
vapores.
Geralmente, para suportar o desgaste por erosão, o material de
solda deve ter dureza, microestrutura e condições de superfície
adequadas.

c) Cavitação
O fenômeno da cavitação é causado por fluidos acelerados que
se movimentam em contato com superfícies sujeitas a rotações,
tais como hélices, rotores, turbinas etc.
Os fluidos acelerados formam depressões que, ao se desfazerem,
provocam golpes, como se fossem arietes, nas superfícies das
peças sujeitas ao movimento rotacional. Esses golpes produzem
cavidades superficiais que vão desgastando as peças.
A correção de superfícies cavitadas é feita por meio de
revestimentos com ligas contendo 13% de cromo (Cr).

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d) Corrosão
-- O desgaste de materiais metálicos também pode ser
--
provocado pela corrosão que é favorecida por vários fatores:
umidade, acidez, alcalinidade, temperatura, afinidade química
entre metais etc.
Normalmente a maioria dos metais e ligas metálicas, em contato
com o oxigênio do ar, adquire uma camada protetora de óxido que
a protege. Se essa camada de óxido perder a impermeabilidade, a
oxidação prossegue caracterizando a corrosão.
A corrosão é sanada por meio de revestimentos com materiais de
solda adequados, de forma tal que venham a resistir ao meio
agressivo com os quais estarão em contato.

Influência dos elementos de liga
Os eletrodos e varetas utilizados como material de adição nos
processos de soldagem apresentam vários elementos de liga que
lhes conferem características particulares.
Os principais elementos de liga, com suas principais
propriedades, são:
ELEMENTOS DE LIGA PROPRIEDADES
Carbono (C) Aumenta a resistência e o endurecimento; reduz o
alongamento, a forjabilidade, a soldabilidade e a
usinabilidade; forma carbonetos com cromo (Cr),
molibdênio (Mo) e vanádio (V).
Cobalto (Co) Aumenta a resistência à tração; aumenta a dureza
(têmpera total); resiste ao revenimento, ao calor e à
corrosão.
Cromo (Cr) Aumenta a resistência à tração, ao calor, à
escamação, à oxidação e ao desgaste por abrasão. É
um forte formador de carbonetos.
Manganês (Mn) Aços austeníticos contendo manganês e 12% a 14%
de cromo são altamente resistentes à abrasão.
Molibdênio (Mo) Aumenta a resistência ao calor e forma, também,
carbonetos.
Níquel (Ni) Aumenta o limite de escoamento; aumenta a
tenacidade; resiste aos meios redutores.
Tungstênio (W) Aumenta a resistência à tração; aumenta a dureza;
resiste ao calor; mantém cortante os gumes das
ferramentas e peças e forma carbonetos.
Vanádio (V) Aumenta a resistência ao calor; mantém os gumes
cortantes e também forma carbonetos.

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Exercícios

Responda.
a) Qual o objetivo da solda de manutenção?

b) Em termos comparativos, qual a diferença entre solda de
produção e solda de manutenção?

c) O que deve ser verificado, ao analisar uma falha, em um
elemento mecânico que será recuperado por solda?

d) Realizando a análise, pode-se determinar três tipos de causas
de danos. Quais são?

e) Quais as causas mecânicas que podem dar início à
propagação de uma trinca?

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Soldagem de manutenção II

A recuperação de falhas por soldagem inclui o conhecimento dos
materiais a serem recuperados e o conhecimento dos materiais e
equipamentos de soldagem, bem como o domínio das técnicas de
soldagem.
O objetivo desta aula é mostrar exemplos do dia-a-dia envolvendo
a recuperação de peças por meio da soldagem de manutenção.

Elemento mecânico de ferro fundido com trinca

Localização da fratura/trinca
A localização da fratura/trinca deve ser feita de modo preciso para
identificar claramente onde ela começa e onde termina.
Essa identificação pode ser realizada pelo método de ensaio por
líquido penetrante. Primeiramente pulveriza-se um líquido de
limpeza na peça. Depois, aplica-se o líquido penetrante na região
da trinca e aguarda-se alguns minutos para que o líquido penetre
no material. A seguir, limpa-se a região da trinca e pulveriza-se
um líquido revelador que tornará a trinca e seus limites bem
visíveis.

Furação das extremidades da trinca
As tensões atuantes nas extremidades pontiagudas da trinca
devem ser aliviadas. O alívio dessas tensões é obtido por meio de
dois furos feitos com uma broca de diâmetro entre 7 mm e 10 mm.
Esses furos impedem que a trinca se propague.
Esquematicamente:

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Goivagem ou chanfragem do local da soldagem
Inicialmente deve-se pensar na realização da goivagem
-- com eletrodo de corte -- com formato arredondado para
-- --
favorecer a distribuição das tensões. Além disso, a preparação
com eletrodo de corte proporciona uma solda sem poros, isenta
de escórias, areia, óleo ou gordura. Essas impurezas sofrem
combustão durante a goivagem e se gaseificam.
No caso da preparação por esmerilhamento, devem ser tomadas
precauções, principalmente se o disco contiver aglomerantes
plásticos. De fato, resíduos de material plástico aderem ao ferro
fundido na área de soldagem. A queima desses resíduos, por
meio do arco elétrico do aparelho de soldagem, provoca o
surgimento de poros na solda. Portanto, se a preparação exigir
esmerilhamento, deve-se escovar e limpar a superfície
esmerilhada com bastante cuidado.
Quando a ligação da solda no ferro fundido apresentar
dificuldades de estabilização em coesão e aderência, recomenda-
se o uso da técnica de revestimento do chanfro
(amanteigamento), conforme mostra a figura a seguir:

Para o ferro fundido há duas possibilidades de revestimentos de
chanfro (amanteigamento):
a) Com eletrodos especiais à base de ferro -- Nesse caso a
--
camada de solda absorve o carbono do ferro fundido e
endurece. Por essa razão, a própria junta não deve ser
soldada com eletrodos especiais à base de ferro. Para
completar a solda do reparo, utiliza-se um metal de adição à
base de níquel ou de níquel-ferro.
b) Revestimento do chanfro com metal de adição à base de
bronzealumínio -- Esse metal de adição adere muito bem
--
ao ferro fundido e apresenta uma ótima afinidade com o metal
de adição à base de níquel, que é utilizado posteriormente
como complemento do reparo.

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Conforme esquematização abaixo, soldamos alternadamente e
por etapas com cordões retos e curtos com comprimento máximo
de 30 mm. A máquina de soldagem deve operar com baixa
amperagem. O eletrodo deve ser de pequeno diâmetro e a
velocidade de soldagem tem de ser alta para evitar o excesso de
calor localizado.

A solda alternada com cordões curtos tem a finalidade de manter
um baixo aporte de calor na peça e diminuir ao máximo as
tensões de soldagem e consequentemente a deformação.
Quando a finalidade da solda no ferro fundido é manter apenas a
estanqueidade, não há necessidade de abranger toda a seção,
mas sim uma espessura de solda de no mínimo 70% da
espessura que será reparada. Esquematicamente:

Martelamento da solda
As tensões de contração do cordão de solda são aliviadas por
meio de martelamento. Nesse caso, o cordão sofre um
escoamento fazendo com que a peça não apresente deformações
indesejáveis. As figuras exemplificam o que foi dito.

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Soldagem a frio de uma alavanca de ferro fundido
quebrada sem restrição de contração

A figura a seguir mostra uma alavanca com uma trinca. A
alavanca pode ser recuperada, por soldagem, por meio da
seguinte seqüência de operações:

Preparação do local da soldagem
A casca de fundição, se existente, deve ser removida do local da
trinca mecanicamente. Se a espessura da peça for menor que 10
mm, recomenda-se fazer um chanfro em "V" . Caso a espessura
de parede seja maior que 10 mm, aconselha-se fazer um chanfro
em "X" . No exemplo da trinca da alavanca em questão, usaremos
um chanfro em "X" com angulo máximo de 60°, conforme mostra
o esquema:

Pré-aquecimento
Um pré-aquecimento de aproximadamente 200°C é recomendado
com a finalidade de diminuir as tensões residuais que surgirão,
por ocasião da soldagem, na região da trinca.

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Soldagem
Recomenda-se soldar com baixa intensidade de calor, utilizando
um eletrodo de níquel ou um eletrodo de níquel-ferro.
O chanfro deve ser preenchido com cordões curtos e com
repetidas viradas para a soldagem no lado oposto. Um
martelamento ocasional no cordão de solda, ainda quente,
também é recomendável para diminuir as tensões.
Se surgirem dificuldades de ligação da solda no ferro fundido,
deve ser realizado o revestimento dos chanfros
(amanteigamento).

Reconstrução de ponta de dentes de escavadeira

Os dentes de escavadeiras são componentes que trabalham em
condições normalmente severas que envolvem impacto e
abrasão. O desgaste e a recuperação dos dentes podem ser
visualizados abaixo.

Para reconstruir a ponta dos dentes de uma escavadeira, deve-se
proceder do seguinte modo:
a) Preparar as superfícies a serem soldadas eliminando todos os
resíduos que possam prejudicar a soldagem.
b) Pontas sobressalentes devem ser soldadas nas pontas já
desgastadas com eletrodos que garantam a máxima
tenacidade. Um eletrodo recomendado é o tipo AWS
E307- 15.
c) Manter a temperatura das pontas abaixo de 200°C durante a
soldagem, para evitar a perda de dureza.
d) Após a soldagem dos dentes, aplicar líquido penetrante para
se certificar de que não apareceu nenhuma trinca superficial.

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e) Para dentes que trabalham primariamente em solos com
granulação fina, o revestimento dos dentes deve ser efetuado
com metal duro, isto é, com eletrodo do tipo
AWS E 10 - 60z. Esse eletrodo proporciona um metal de
solda muito duro, rico em carbonetos de cromo, resistentes à
abrasão. Trincas superficiais poderão surgir, mas sem
influência na resistência ao desgaste.

Para dentes que trabalham com materiais rochosos, o eletrodo a
ser utilizado é o tipo AWS E 6 - 55 r, que proporciona um metal de
solda, ligado ao cromo, bastante tenaz e resistente ao desgaste e
com dureza compreendida entre 60 e 65 HRC.

Observações:
Os eletrodos especificados como AWS E 307 -15, AWS E 10 -
60z e AWS E 6 - 55r representam eletrodos classificados pela
norma da American Welding Society (Associação Americana de
Soldagem).
Os valores entre 60 e 65 HRC significam que a dureza do material
varia de 60 a 65 na escala de dureza Rockwell C.
Com a finalidade de manter os dentes afiados, recomenda-se
revestir somente a face superior ou o fundo do dente e nunca
ambos os lados.
O modelo de revestimento é escolhido de acordo com as figuras a
seguir, dependendo das condições de trabalho.

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Exercícios

Marque com um X a alternativa correta.
1) A seqüência do trabalho de localização de uma trinca é:

a) ( ) limpeza, aplicação do líquido penetrante e
revelação;
b) ( ) revelação, limpeza e aplicação do líquido
penetrante;
c) ( ) aplicação do líquido penetrante, revelação e
limpeza;
d) ( ) revelação, aplicação do líquido penetrante e
limpeza;
e) ( ) limpeza, revelação e aplicação do líquido
penetrante.
2) A finalidade da confecção de furos nas extremidades das
trincas é:

a) ( ) evitar a sobrecarga;
b) ( ) evitar o superaquecimento;
c) ( ) elaborar uma boa soldagem;
d) ( ) aliviar as tensões nas extremidades das trincas;
e) ( ) melhorar o acabamento.
3) A finalidade do pré-aquecimento na soldagem de peças de
ferro fundido é:

a) ( ) facilitar a soldagem;
b) ( ) não criar porosidade;
c) ( ) reduzir as tensões no local da solda;
d) ( ) evitar nova quebra;
e) ( ) evitar o pré-aquecimento.
4) A importância do martelamento na soldagem de manutenção
das peças de ferro fundido é:

a) ( ) melhorar o acabamento;
b) ( ) facilitar a soldagem;
c) ( ) criar tensões trativas;
d) ( ) transformar tensões compressivas em trativas;
e) ( ) aliviar as tensões de contração do cordão de
solda.

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Noções básicas de Processos de Soldagem e Corte

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