O presente livro pretende ser um guia didático sobre os principais processos de soldadura, focando aspetos tais como a nomenclatura e simbologia, processo de soldadura por Elétrodo Revestido, MIG-MAG, Fio Fluxado, TIG, Plasma, Arco Submerso, Soldadura Laser, por Feixe de Eletrões, por Fricção, por Explosão, Resistência, Oxiacetilénica e Brasagem. Para além disso, é realizada uma resenha dos principais defeitos que podem ser gerados por estes processos, assim como uma breve referência às técnicas de análise que podem ser utilizadas no controlo dos cordões de soldadura e na sua caracterização.
É uma obra essencialmente vocacionada para pessoas que necessitem adquirir conhecimentos técnicos na área da soldadura, de uma forma rápida e concisa, tais como alunos do ensino superior, alunos de cursos profissionais, técnicos industriais em início de carreira, ou que tenham mudado de área e necessitem dedicar-se pela primeira vez aos processos de soldadura, técnicos operacionais com curiosidade sobre a forma como devem utilizar cada processo e quais as suas possibilidades de aplicação, ou simplesmente curiosos pelo processo, que queiram dar os primeiros passos como autodidatas nesta matéria.
NOTA DA 3ª EDIÇÃO
LISTA DE SÍMBOLOS E DE ABREVIATURAS
1. INTRODUÇÃO À SOLDADURA
1.1. Introdução aos processos de ligação
1.2. A soldadura
1.3. Classificação dos processos de soldadura
1.4. Nomenclatura usada na soldadura
QUESTÕES
2. PREPARAÇÃO E CODIFICAÇÃO DE JUNTAS SOLDADAS
2.1. Preparação de juntas soldadas
2.1.1. Execução dos chanfros
2.1.2. Limpeza
2.2. Simbologia de soldadura
2.2.1. Simbologia segundo a norma ISO 2553
2.2.2. Simbologia segundo a norma AWS a2.4
2.3. Sistemas de apoio à soldadura
QUESTÕES
3. SOLDADURA POR ARCO ELÉTRICO
3.1. Física do arco elétrico
3.2. Fatores externos que afetam a qualidade do arco
3.3. Particulares de cada processo relativamente ao arco
3.4. Máquinas para soldadura por arco
3.4.1. Conceção das fontes de alimentação para soldadura
3.4.2. Principais parâmetros que caracterizam as fontes de alimentação
3.4.3. Curvas características
3.4.4. Seleção da fonte de energia elétrica a utilizar
3.4.5. Cuidados a ter com as fontes de alimentação
QUESTÕES
4. SOLDADURA POR ELÉTRODO REVESTIDO
4.1. Características do processo
4.2. Os elétrodos revestidos
4.3. Funções do revestimento do elétrodo
4.3.1. Funções elétricas
4.3.2. Funções metalúrgicas
4.3.3. Funções físicas e mecânicas
4.3.4. Funções operatórias
4.3.5. Tipos de revestimento de elétrodos
4.3.5.1. Elétrodos com revestimento rutílico
4.3.5.2. Elétrodos com revestimento celulósico
4.3.5.3. Elétrodos com revestimento básico
4.3.5.4. Elétrodos de alto rendimento
4.3.6. Codificação AWS dos elétrodos
4.3.7. Cuidados a observar na utilização dos elétrodos
4.3.8. Equipamentos e acessórios necessários à soldadura com elétrodo revestido
4.3.9. Parâmetros de soldadura
4.3.9.1. Tipo do elétrodo
4.3.9.2. Diâmetro do elétrodo
4.3.9.3. Tipo e intensidade da corrente elétrica
4.3.9.4. Comprimento do arco
4.3.9.5. Velocidade de soldadura
4.3.9.6. Manipulação e orientação do elétrodo
4.4. O fenómeno de sopro magnético com elétrodo revestido
4.5. Breves considerações sobre a técnica operatória
4.5.1. Escorvamento, manutenção e fecho do arco
4.5.2. Pingagem
4.5.3. Dificuldades sentidas na soldadura por arco elétrico com elétrodo revestido
4.6. Aplicações
QUESTÕES
5. SOLDADURA SEMIAUTOMÁTICA (MIG-MAG)
5.1. Princípios do processo
5.2. Equipamento característico e operação no processo MIG-MAG
5.3. Gases e misturas gasosas de proteção na soldadura pelo processo MIG-MAG
5.3.1. Gases inertes para MIG
5.3.2. Gases reativos para MAG
5.3.3. Misturas gasosas
5.4. Modos de transferência do metal de adição no processo MIG-MAG
5.4.1. Transferência tipo curto-circuito
5.4.2. Transferência tipo globular
5.4.3. Transferência spray
5.4.4. Modo tipo pulsado
5.5. Parâmetros do processo
5.5.1. Intensidade de corrente
5.5.2. Tensão e comprimento do arco
5.5.3. Velocidade de soldadura
5.5.4. Extensão livre do elétrodo
5.5.5. Posição da tocha
5.5.6. Diâmetro do elétrodo
5.5.7. Gás de proteção
5.5.8. Polaridade
5.5.9. Resumo da influência dos parâmetros de soldadura
5.6. Codificação dos fios sólidos para a soldadura MIG-MAG
5.7. Aplicações
QUESTÕES
6. SOLDADURA COM FIO FLUXADO
6.1. Princípios do processo
6.2. Equipamento próprio do sistema de soldadura com fios fluxados
6.3. Parâmetros do processo
6.3.1. Intensidade de corrente na soldadura com fio fluxado
6.3.2. Diferença de potencial na soldadura com fio fluxado
6.3.3. Polaridade
6.3.4. Gás de proteção na soldadura com fio fluxado e atmosfera protetora adicional
6.3.4.1. Dióxido de Carbono (CO2)
6.3.4.2. Misturas Árgon/Dióxido de Carbono
6.4. Modos de transferência no processo de soldadura com fio fluxado
6.5. Os fios fluxados
6.5.1. Processo de fabrico do fio fluxado
6.5.2. Funções dos componentes dos fios consumíveis
6.5.3. Composição do fluxo
6.5.3.1. Fluxos rutílicos
6.5.3.2. Fluxos básicos
6.5.3.3. Arames tubulares autoprotegidos
6.5.3.4. Arames tubulares metálicos
6.5.3.5. Resumo das principais características dos arames tubulares
6.6. Classificação dos fios fluxados
6.7. Vantagens do uso de fios fluxados
6.8. Desvantagens do uso da soldadura com fios fluxados
6.9. Aplicações do processo de soldadura com fio fluxado
QUESTÕES
7. SOLDADURA TIG
7.1. Princípio do processo
7.2. Equipamento necessário à soldadura pelo processo TIG
7.3. Os elétrodos de Tungsténio
7.3.1. Elétrodos de Tungsténio puro
7.3.2. Elétrodos de Tungsténio com adições de Tório
7.3.3. Elétrodos de Tungsténio com adições de Cério
7.3.4. Elétrodos de Tungsténio com adições de Lantânio
7.3.5. Elétrodos de Tungsténio com adições de Zircónio
7.4. Material de adição no processo TIG
7.5. Gases de proteção no processo TIG
7.6. Parâmetros de soldadura
7.6.1. Tipo de corrente
7.6.1.1. Polaridade direta (elétrodo ligado ao negativo)
7.6.1.2. Polaridade inversa (elétrodo ligado ao positivo)
7.6.1.3. Corrente alternada
7.7. Tensão no arco
7.7.1. Tensão no arco
7.7.2. Velocidade de soldadura
7.7.3. Geometria da extremidade do elétrodo
7.7.4. Velocidade de alimentação do fio no TIG mecanizado
7.8. Técnica operatória
7.9. Vantagens e limitações do processo
7.10. Soldadura TIG através do método keyhole
7.11. Soldadura por pontos através do processo TIG
7.12. Aplicações do processo TIG
QUESTÕES
8. SOLDADURA POR PLASMA
8.1. Princípio do processo de soldadura por plasma
8.2. Especificidades e parâmetros envolvidos no processo de soldadura por plasma
8.2.1. Escorvamento do arco na soldadura por plasma
8.2.2. Tipos de arco
8.2.3. Comprimento do arco
8.2.4. Tipo de corrente e polaridade utilizadas no processo plasma
8.2.5. Regulações usuais de parâmetros
8.3. Equipamento
8.3.1. Fonte de alimentação
8.3.2. Tochas
8.4. Modo de operação
8.4.1. Técnica Keyhole
8.5. Elétrodos para a soldadura por plasma
8.6. Vantagens do processo de soldadura por plasma
8.7. Aplicações da soldadura por plasma
QUESTÕES
9. SOLDADURA POR ARCO SUBMERSO
9.1. Princípio do processo de soldadura por arco submerso
9.2. Equipamento necessário ao processo
9.3. Parâmetros do processo
9.3.1. Intensidade da corrente de soldadura
9.3.2. Tensão de soldadura
9.3.3. Velocidade de soldadura
9.3.4. Diâmetro do elétrodo
9.3.5. Extremidade livre do elétrodo
9.3.6. Polaridade do elétrodo
9.4. Tipo e quantidade de fluxo granulado
9.5. Posição da tocha
9.6. Vantagens e limitações do processo de soldadura por arco submerso
9.7. Aplicações
QUESTÕES
10. SOLDADURA POR RESISTÊNCIA
10.1. Princípio do processo
10.2. Técnica operatória
10.3. Equipamento necessário à soldadura por resistência
10.4. Parâmetros de soldadura
10.4.1. Resistência elétrica
10.4.2. Intensidade de corrente que atravessa a junta
10.4.3. Tempo de soldadura
10.4.4. Força de aperto dos elétrodos
10.4.5. Material, forma e estado dos elétrodos
10.4.6. Estado superficial das peças a soldar
10.4.7. Algumas indicações práticas sobre a regulação de parâmetros
10.4.8. Composição química dos materiais a soldar
10.5. Soldabilidade de diferentes materiais pelo processo de soldadura por resistência
10.6. Juntas especiais na soldadura por resistência
10.7. Estudo da qualidade das soldaduras efetuadas por resistência
10.8. Problemas resultantes do processo de soldadura por resistência
10.9. Testes efetuados a juntas soldadas por resistência/pontos
10.10. Aplicações
QUESTÕES
11. SOLDADURA POR FRICÇÃO
11.1. Princípio do processo de soldadura por fricção convencional
11.1.1. Parâmetros envolvidos na soldadura por fricção
11.1.1.1. Velocidade de rotação
11.1.1.2. Pressão
11.1.1.3. Tempo de aquecimento
11.1.2. Vantagens e desvantagens deste processo
11.1.3. Equipamentos para a soldadura por fricção
11.1.4. Aplicações da soldadura por fricção
11.2. Princípio do processo de soldadura por fricção linear (friction stir welding)
11.2.1. Ferramentas necessárias ao processo
11.2.2. Vantagens e desvantagens do processo
QUESTÕES
12. SOLDADURA POR EXPLOSÃO
12.1. Princípio do processo de soldadura por explosão
12.2. Parâmetros relacionados com a soldadura por explosão
12.3. Vantagens e limitações da soldadura por explosão
12.4. Aplicações da soldadura por explosão
QUESTÕES
13. SOLDADURA POR LASER
13.1. Princípio de geração do feixe laser
13.2. Tipos de laser usados em soldadura
13.2.1. Laser CO2
13.2.2. Laser Nd:YAG
13.2.3. Lasers de fibra ótica
13.3. Características do processo de soldadura laser
13.4. Parâmetros principais de operação na soldadura laser
13.5. Vantagens e limitações da soldadura laser
13.6. Aplicações
QUESTÕES
14. SOLDADURA POR FEIXE DE ELETRÕES
14.1. Princípio do processo
14.2. Variantes do processo de soldadura por feixe de eletrões
14.3. Equipamento de soldadura por feixe de eletrões
14.4. Vantagens e limitações do processo de soldadura por feixe de eletrões
14.5. Áreas de aplicação da soldadura por feixe de eletrões
QUESTÕES
15. SOLDADURA OXIACETILÉNICA
15.1. Soldadura tendo o gás como fonte de calor
15.2. Soldadura oxiacetilénica
15.2.1. Princípio do processo de soldadura oxiacetilénica
15.2.2. O Acetileno e o Oxigénio
15.2.3. Equipamento necessário
15.2.4. Parâmetros associados ao processo de soldadura oxiacetilénica
15.2.5. Técnica operatória
15.2.6. Vantagens apresentadas pela soldadura oxiacetilénica
15.2.7. Aplicações
QUESTÕES
16. BRASAGEM
16.1. Princípio do processo
16.2. Formas de aquecimento
16.2.1. Ferro de soldar
16.2.2. Maçarico
16.2.3. Fornos
16.2.4. Indução/alta-frequência
16.2.5. Feixe laser
16.2.6. Resistência
16.3. Materiais de adição
16.3.1. Decapantes/Fluxos
16.4. Processo operatório
16.5. Soldobrasagem
16.6. Aplicações
QUESTÕES
17. DEFEITOS DE SOLDADURA
17.1. Breve resumo sobre as causas dos defeitos
17.2. Enquadramento normativo
17.3. Classificação principal dos defeitos
17.3.1. Defeitos geométricos
17.3.1.1. Distorção e encurvadura
17.3.1.2. Excesso de material
17.3.1.3. Sobreposição
17.3.1.4. Desalinhamento
17.3.1.5. Falta de preenchimento
17.3.1.6. Falta de penetração na raiz
17.3.1.7. Excesso de penetração na raiz
17.3.1.8. Convexidade excessiva
17.3.1.9. Concavidade excessiva
17.3.1.10. Cordão assimétrico
17.3.2. Defeitos intrínsecos
17.3.2.1. Salpicos/projeções
17.3.2.2. Mordeduras e Bordos queimados
17.3.2.3. Inclusões de escória
17.3.2.4. Inclusões de Tungsténio
17.3.2.5. Porosidade
17.3.2.5.1. Ninhos de poros
17.3.2.5.2. Porosidade alinhada no centro do cordão
17.3.2.5.3. Porosidade uniformemente distribuída
17.3.2.6. Falta de fusão
17.3.2.7. Fissuração
17.3.2.7.1. Fissuração a quente
17.3.2.7.2. Fissuração a frio
QUESTÕES
18. CONTROLO DE DEFEITOS EM SOLDADURA
18.1. Controlo de juntas através de ensaios destrutivos
18.1.1. Análise metalográfica
18.1.2. Ensaios de tração
18.1.3. Ensaios de dureza
18.1.4. Ensaios de impacto
18.1.5. Ensaios de dobragem
18.1.6. Outros ensaios destrutivos
18.2. Controlo de juntas através de ensaios não destrutivos
18.2.1. Inspeção visual
18.2.2. Líquidos penetrantes
18.2.3. Magnetoscopia
18.2.4. Ultrassons
18.2.5. Raios-X
QUESTÕES
ANEXO A – EXEMPLOS COMPLEMENTARES DE SIMBOLOGIA UTILIZADA
EM SOLDADURA
ANEXO B – CASOS DE ESTUDO SOBRE GABARITOS DE SOLDADURA
ANEXO C – DIAGRAMA DE POSIÇÕES DE SOLDADURA
ANEXO D – QUESTÕES
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ÍNDICE DE FIGURAS
ÍNDICE DE TABELAS
Francisco J. G. Silva
Concluiu em 2002 o Doutoramento em Engenharia Mecânica na FEUP e em 1997 o Mestrado em Engenharia Mecânica – Materiais e Processos de Fabrico na mesma faculdade. Em 1992 licenciou-se em Engenharia Mecânica no ISEP e, em 1988 finalizou o Bacharelato de 4 anos em Engenharia Mecânica no mesmo Instituto Superior. Concluiu ainda com êxito uma Especialização em Materiais e Processos de Fabrico (INEGI/FEUP) em 1990. Atualmente, é Professor Adjunto no Departamento de Engenharia Mecânica do Instituto Superior de Engenharia do Instituto Politécnico do Porto (ISEP), onde exerce a sua atividade profissional desde dezembro de 1995. É diretor do Mestrado em Engenharia Mecânica do ISEP desde novembro de 2014, Diretor da Pós-Graduação em Maquinagem Avançada também no ISEP (edições de 2015 e 2016), Subdiretor do Departamento em Engenharia Mecânica (2014-2016), Responsável do Grupo de Docentes de Materiais e Processos de Fabrico no Departamento de Engenharia Mecânica do ISEP (2014-2016). Foi Diretor das Oficinas Mecânicas do ISEP durante 7 anos, e Diretor do Laboratório de Ensaios Mecânicos do ISEP durante 2 anos. Entre 2002 e 2006, esteve alocado à ESEIG – Escola Superior de Estudos Industriais e de Gestão, do Instituto Politécnico do Porto, tendo sido o Coordenador da Licenciatura em Engenharia Mecânica nesse período e responsável por vários laboratórios (Caracterização de Materiais, Metrologia, Oficinas Mecânicas e Oficina Automóvel), assim como membro do Conselho Científico e Conselho Pedagógico. Foi ainda membro do Conselho Geral do IPP. Atualmente desenvolve atividade de investigação, através de trabalhos de caracterização de materiais para multinacionais instaladas em Portugal, através do CIDEM-ISEP, orientando e coorientando alunos de mestrado e doutoramento, no ISEP e na FEUP, quase sempre no âmbito de protocolos celebrados com a indústria, para o desenvolvimento de novos sistemas produtivos, novos dispositivos mecânicos, desenvolvimento de processos de fabrico, melhoria de processos, caracterização de materiais, desenvolvimento de produtos ou outros.
É Co-Editor-in-Chief de duas revistas internacionais, revisor de várias revistas internacionais conceituadas e autor e coautor de várias dezenas de artigos científicos em revistas de elevado fator de impacto, na área da Engenharia Mecânica.
Na indústria, foi Diretor do Planeamento da Produção na SUNVIAUTO, S.A. e Diretor do Planeamento e Controlo da Produção na FELINO, S.A. Para alem disso, foi ainda fundador e proprietário de uma empresa ligada ao fabrico de componentes elétricos durante 18 anos.
