apostila aco inox soldagem

apostila aco inox soldagem

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1) OS AOS INOXID`VEIS.

Os aços inoxidáveis são aços de alta liga, geralmente contendo cromo, níquel, molibdênio em sua composição química. Estes elementos de liga , em particular o cromo, conferem uma excelente resistência à corrosão quando comparados com os aços carbono. Eles são, na realidade, aços oxidáveis. Isto é, o cromo presente na liga oxida-se em contato com o oxigênio do ar, formando uma película, muito fina e estável, de óxido de cromo. Ela é chamada de camada passiva e tem a função de proteger a superfície do aço contra processos corrosivos. Para que a película de óxido seja efetiva, o teor mínimo de cromo no aço deve estar ao redor de 1%. Assim, deve-se tomar cuidado para não reduzir localmente o teor de cromo dos aços inoxidáveis durante o processamento. Nos capítulos subseqüentes serão apresentados alguns fenômenos que podem alterar o teor de cromo, prejudicando a resistência à corrosão dos aços inoxidáveis.

Os aços inoxidáveis são classificados, segundo a sua microestrutura, em: aços inoxidáveis austeníticos, aços inoxidáveis ferríticos e aços inoxidáveis martensíticos. Existem outras variantes destes grupos, como, por exemplo, os aços inoxidáveis duplex (que possuem 50% de ferrita e 50% de austenita) e os aços inoxidáveis endurecíveis por precipitação.

As diversas microestruturas dos aços são função da quantidade dos elementos de liga presentes. Existem basicamente dois grupos de elementos de liga: os que estabilizam a ferrita (Cr, Si, Mo, Ti e Nb); e os que estabilizam a austenita (Ni, C, N e Mn). Para facilitar, os elementos de liga com características semelhantes foram agrupados no cromo e no níquel equivalente. A partir deste agrupamento foi construído o diagrama de Schaeffler, que relaciona a microestrutura de um aço trabalhado com a sua composição química. Este diagrama está apresentado na figura 1.

Fig. 1 - Diagrama de Schaeffler. 9Soldagem dos aços inoxidáveis

F+M M+F Ferrita

Ní quel

Equivalente:

[(%Ni x %C) x %Mn)]

Martensítico

Aços Inóx Martensítico

Aços Inóx Ferríticos

Aços Inóx Austeníticos

Aços Inóx Duplex

Austenita de Ferrita

Soldagem dos aços inoxidáveis

Analisando-se o diagrama de Schaeffler, percebe-se a presença de três regiões distintas e que possuem somente uma fase: região completamente austenítica, outra ferrítica e outra martensítica. O diagrama mostra também regiões de duas e até três fases presentes.

A composição química junto com o processamento termo-mecânico, confere aos aços inoxidáveis propriedades diferentes. Assim, cada grupo de aço inox tem uma aplicação. A tabela 1 mostra algumas aplicações dos aços inoxidáveis.

Tabela 1 - Algumas aplicações dos aços inoxidáveis.

Tipo de aço inox Aplicação

Austenítico (resistente à corrosão)

• equipamentos para indústria química e petroquímica • equipamentos para indústria alimentícia e farmacêutica

• construção civil

• baixelas e utensílios domésticos.

Ferrítico (resistente à corrosão, mais barato)

• eletrodomésticos (fogões, geladeiras, etc) • balcões frigoríficos

• moedas

• indústria automobilística

• talheres

Martensítico (dureza elevada)

• cutelaria • instrumentos cirúrgicos como bisturi e pinças

• facas de corte

• discos de freio

2) INTRODUO AOS PROCESSOS DE SOLDAGEM.

Existem diversas maneiras de unir duas partes metálicas. Entre elas está a soldagem, que é um processo de junção, utilizando uma fonte de calor, com ou sem aplicação de pressão.

Um processo de soldagem deve ter as seguintes características:

a) produzir uma quantidade de energia suficiente para unir dois materiais, similares ou não, com ou sem fusão entre as partes.

b) evitar o contato da região aquecida e/ou fundida com o ar atmosférico.

c) remover eventuais contaminações das superfícies que estão sendo unidas, oriundas do metal de base ou do metal de adição.

d) propiciar o controle das transformações de fase na junta soldada que podem afetar o seu desempenho.

Os processos de soldagem podem ser classificados de acordo com o tipo de fonte de energia ou de acordo com a natureza da união. Industrialmente, os processos de soldagem mais empregados são os que utilizam a eletricidade como geração da energia para realizar a união. Para promover a fusão entre as duas partes que serão unidas pode-se utilizar o arco elétrico ou a resistência elétrica, através do aquecimento por efeito Joule. A soldagem por resistência envolve as seguintes variantes de processo: soldagem a ponto, soldagem com costura, soldagem topo-a-topo e soldagem com ressalto. Já a soldagem com arco elétrico pode ser subdividida entre soldagem com eletrodo consumível e soldagem com eletrodo não consumível. No primeiro caso estão englobados os processos de soldagem com eletrodo revestido, processo de soldagem MIG/MAG, processo de soldagem com eletrodo tubular e processo de soldagem com arco submerso. Os processos que utilizam eletrodo não consumível são soldagem TIG e soldagem com plasma. Todos os processos citados podem ser utilizados para a soldagem dos aços inoxidáveis. A escolha vai depender de diversos fatores que serão abordados a seguir.

3) GUIA PARA ESCOLHER O PROCESSO DE SOLDAGEM PARA UMA APLICA˙ˆO.

A escolha do processo de soldagem envolve basicamente quatro fatores: a) o projeto da junta (tipo, posição,...); b) a espessura do material; c) a natureza do material a ser soldado; d) o custo de fabricação (produtividade, qualidade da junta, durabilidade do produto...).

3.1) PROJETO DA JUNTA.

As juntas mais usuais são classificadas como: topo, ângulo, sobreposta e canto. Dependendo da espessura do material a ser soldado, as bordas podem ser preparadas com diversos processos, sejam a quente (oxicorte e plasma) ou a frio (jato de água, processos de usinagem). Se o material a ser soldado é um aço inox ou um não ferroso, dificilmente o processo de oxicorte seria utilizado. Da mesma maneira, no processo de preparação a quente das juntas de alguns materiais (aços baixa e média liga, aços inoxidáveis martensíticos, ligas de alumínio endurecíveis por precipitação,...), a zona afetada pelo calor deve ser eliminada, dependendo da aplicação desejada.

11Soldagem dos aços inoxidáveis

Soldagem dos aços inoxidáveis

Conforme o tipo de junta e a sua localização no equipamento, o acesso de cada processo de soldagem deve ser levado em conta. De uma maneira geral, o processo de soldagem com eletrodo revestido possui uma acessibilidade muito melhor em juntas de localização difícil que o processo TIG e o processo MIG, porém as soldas obtidas com eletrodo revestido são de qualidade inferior. Da mesma maneira, a habilidade do soldador/operador em soldar a junta deve ser levada em conta. Por exemplo, o processo TIG com adição envolve uma habilidade do soldador muito maior que a necessária para executar uma junta com o processo MIG. Dependendo do equipamento de soldagem utilizado, o soldador TIG deve controlar a velocidade de deslocamento da tocha, a oscilação lateral da mesma, a alimentação do arame e, dependendo do equipamento, a corrente de soldagem no pedal. Por outro lado, no processo MIG, o soldador controla somente a velocidade de deslocamento da pistola e a oscilação lateral.

Outro fator a ser considerado é a penetração que foi projetada para o cordão de solda. As soldas podem ser de penetração parcial ou total e, dependendo do que foi projetado, exigem cuidados maiores na sua execução. O processo de soldagem MIG com transferê ncia por spray apresenta uma penetração muito maior que o processo TIG. A quantidade de material fundido está associada à diluição do cordão. Por diluição entende-se a quantidade do metal de base que foi fundida e que participa da composição química do cordão de solda. Um cordão de solda pode ter 0% de diluição quando o metal de base não é fundido. Se a adição preenche completamente a espessura da junta, esta tem 100% de penetração e 0% de diluição, como no caso da brasagem. Um cordão tem 100% de diluição quando a soldagem é realizada sem adição, isto é, autogenamente. Da mesma maneira, o cordão tem 100% de diluição e pode ter uma penetração diferente de 100%, como uma solda somente de selagem.

Outro aspecto importante é a posição de soldagem. A soldagem nas posições sobrecabeça e verticais ascendente e descendente apresenta uma dificuldade maior de execução do que nas posições plana e horizontal, devido a ação da gravidade. Nem todos os processos de soldagem são utilizados em todas as posições. Um processo versátil pode ser muito caro, dependendo dos requisitos de qualidade exigidos na construção de um equipamento. De novo, a habilidade do soldador deve ser levada em conta. Nem todos os soldadores são qualificados em diferentes processos, diversos materiais e diferentes posições de soldagem.

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