O que Solda Ponto1 FUNDAMENTOS DO PROCESSONo processo de Soldagem a ponto por resistncia (Resistance Spot Welding), as peas sobrepostas a serem soldadas so pressionadas uma contra a outra por meio de eletrodos movimentados por foras: mecnica, pneumtica, hidrulica ou uma mistura delas. Em seguida, um curto pulso de baixa tenso e alta corrente fornecido e passa pelos eletrodos, no consumveis, atravs do material base. A resistncia deste material base passagem da corrente ocasiona uma quantidade de calor nas superfcies de contato das peas proporcional ao tempo, resistncia eltrica e intensidade de corrente a qual dever ser suficiente para permitir que esta regio atinja o ponto de fuso do material formando-se uma regio fundida que recebe o nome de lente de solda (Metals Handbook, 1983).Quando o fluxo de corrente cessa, a fora dos eletrodos ainda mantida enquanto o metal de solda rapidamente resfria e solidifica. Os eletrodos so retrados aps cada ponto de solda. A rea por onde passa a corrente de soldagem, a forma e o dimetro das lentilhas de solda geradas so limitados pelo dimetro e contorno da face do eletrodo (Metals Handbook, 1983). A resistncia eltrica na interface entre as peas se situa geralmente no intervalo de 50 a 500 mas pode ser to baixa quanto 20 para o alumnio -, sendo necessria corrente com intensidade entre 5000 e 100.000 A para ocorrer fuso, o que tambm depende da condutividade trmica do metal envolvido, a qual relativamente pequena para o ao e alta para o alumnio, por exemplo. As tenses empregadas variam de 1 a 20 V muito raramente alcanam 30 V com o tempo de aplicao da corrente variando entre menos de 0,01 s para folhas (chapas muito finas) at vrios segundos para peas mais espessas (Machado, 1996).Cada ponto de solda realizado em um ciclo de soldagem, como mostrado na figura 2.1. Sendo que a freqncia da rede de 60 Hz, 1 pulso ter a durao de: 1/60 = 0,0167s.6Este processo ideal para soldar chapas finas, at de 3 mm. Maiores espessuras de chapas podem ser soldadas, mas mquinas especiais devem ser utilizadas. A indstria automotiva, a principal usuria deste processo utiliza na construo dos automveis entre 3000 e 4000 pontos de solda (Karagoulis, 1994).Figura 2.1 Ciclo de solda (Branco 2004, modificado)Diferentes materiais podem ser soldados por este processo: Aos baixa liga e baixo carbono, revestidos, inoxidveis, alumnio e suas ligas entre outros. Titnio, Cobre e suas ligas, Magnsio e alguns metais refratrios tambm podem ser soldados (TWI, 2005).Existe uma diversidade de formas de realizar pontos de solda: solda a ponto simples, solda mltipla, solda em srie, solda em paralelo e soldas indiretas. Um corte transversal de uma tpica solda a ponto mostrado na figura 2.2.

Figura 2.2. Corte transversal de uma junta de solda a ponto por resistncia (EWI, 2002).2 VANTAGENS E LIMITAESComo as principais vantagens da soldagem a ponto por resistncia podem-se citar:- Maior resistncia a vibraes mecnicas.- No h necessidade de acabamento final na unio soldada, pois, este processo no produz escria, nem respingo, isso quando a solda por resistncia executada corretamente.- Alta velocidade, alta adaptabilidade para automatizao em produo.- Menor habilidade para ser executada.- Tipicamente cada automvel possui entre 3000 e 5000 pontos de solda e o custo com equipamento essencial, eletrodos e manuteno cerca de 5 centavos de dlar por solda.Portanto, o custo para montagem de uma carroceria de um automvel cerca de $150 a $200 por automvel, o que considerado razovel, considerando o custo total de produo de um veculo.O processo tambm apresenta algumas limitaes tais como:- S se podem soldar entre si metais de naturezas diferentes quando suscetveis a formar uma liga ou quando se introduz entre eles um material intermedirio que pode ligar-se aos metais base.- Desmontagem das peas soldadas para manuteno ou reparo muito difcil;- Os custos de equipamento so geralmente mais altos do que os custos da maioria dos equipamentos de soldagem a arco;- Soldas a ponto tm baixos limites de resistncia trao e fadiga por causa do entalhe entre as chapas.3 MQUINAS DE SOLDAGEM A PONTO POR RESISTNCIAA seleo do equipamento de soldagem por resistncia usualmente determinada pelo projeto da junta, os materiais de construo, requerimentos de qualidade, normas de produo e consideraes econmicas.Todas as mquinas de solda a ponto por resistncia apresentam basicamente trs componentes fundamentais: sistema mecnico, circuito eltrico e o sistema de controle (Wainer, et. al., 1992): 8 Sistema mecnico: composto de sistemas hidrulicos, pneumticos e/ou mecnicos e so responsveis pela aplicao da fora do eletrodo para segurar a pea. Este sistema deve controlar a velocidade de aproximao do eletrodo a qual deve ser rpida, mas controlada, de modo que as faces do eletrodo no sejam deformadas a partir de batidas repetidas. Caractersticas mecnicas de mquinas de soldagem a ponto por resistncia, tal como: rigidez, atrito, e movimento de massa, tem influncias complexas sobre o processo de soldagem por resistncia e qualidade de solda (Tan, et.al, 2004). Circuito Eltrico: composto de um circuito primrio que abrange a linha de Alimentao incluindo um bobinado primrio no transformador de soldagem, e um circuito secundrio que inclui um bobinado secundrio, os cabos que conduzem a corrente de soldagem atravs das pinas e os eletrodos at o material. Este circuito encarrega-se de fornecer a corrente aos eletrodos. Sistema de controle: responsvel pelo controle do processo de soldagem e fornece as seguintes funes principais: iniciar ou cessar a corrente para o transformador da mquina, controlar a magnitude da corrente a aplicar e liberar o mecanismo de fora do eletrodo no tempo adequado.Esses trs componentes (mecnico, eltrico e controle) regulam as variveis mais importantes na soldagem por resistncia: a fora do eletrodo, a intensidade da corrente e o tempo de passagem da corrente de soldagem (Wainer, et. al.,1992).4 ELETRODOSOs eletrodos so as partes fsicas mais importantes do equipamento. Cobre o metal base utilizada na sua construo por ser um bom condutor eltrico, trmico e ter uma baixa resistncia de contato. A efetividade do processo depende em uma considervel medida das condies e da vida do eletrodo.Vida do eletrodo geralmente definida como o nmero de soldas que podem ser feitas, sem a necessidade de se concertar a ponta do eletrodo, antes da medida de solda diminuir sob nveis aceitveis. Uma baixa vida do eletrodo pode limitar a taxa de produo devido necessidade de freqentes concertos do eletrodo e/ou operaes de troca dos eletrodos (Holliday, et. al., 1995).9O propsito do eletrodo conduzir a corrente de soldagem para a pea de trabalho, aplicar fora para juntar as peas a serem soldadas e retirar ou reduzir o calor da superfcie da pea de trabalho alm de manter a sua forma e caractersticas originais de condutor trmico e eltrico sob severas condies de trabalho.Soldagem por resistncia tem um papel dominante na montagem automotiva e o incremento de aplicao de chapas revestidas de zinco (> 60%) tem destacado a importncia da vida do eletrodo em operaes de soldagem a ponto (Holliday, et. al, 1995).Durante a operao de soldagem, altas correntes, grandes foras compressivas e altas temperaturas (900C) so atingidas (figura 2.3) na superfcie de contato do eletrodo/chapa (RWMA, 1989). Grande parte do desgaste do eletrodo devido alta temperatura de trabalho e a permanncia na mesma (Machado, 1996). Essa permanncia conseqncia de excesso no tempo de soldagem. Roswell (1976) demonstrou para um mesmo tipo de ao e com os mesmos parmetros, que maior vida do eletrodo atingida para pequenos tempos de soldagem (4 ciclos) que para tempos maiores (8 ciclos). Algumas indstrias utilizam a tcnica de comando programado na qual a soldagem interrompida em funo de um nmero de pontos de solda pr-determinado e a cada interrupo a corrente aumentada e, com isso, a vida do eletrodo aumentada. Isto devido a que cada certo nmero de pontos de solda o eletrodo se desgasta, o dimetro da face do eletrodo aumenta e a densidade de corrente menor, logo se necessita maior corrente para compensar este desgaste.Os eletrodos desempenham um papel vital na gerao de calor porque eles conduzem a corrente de soldagem at o material.

Figura 2.3 Temperaturas Instantneas estimadas de soldagem a ponto em Graus Celsius no instante de finalizao da solda (RWMA 1989, modificado).10 As propriedades eltricas de cobres de alta condutividade (C copper) foram padronizadas em 1913 pela International Electrotechnical Comission, a qual definiu o padro International Annealed Copper Standar (IACS).Os eletrodos devem estar projetados para suportar densidades de correntes entre 800 10.000 A/cm2 e presses entre 70 400 MPa (Wainer, et. al., 1992).5 GEOMETRIA DOS ELETRODOSUm eletrodo para soldagem a ponto possui 4 caractersticas geomtricas:A Face: a parte que mantm contato com a pea de trabalho e na soldagem a parte mais importante do eletrodo por que ela determina o valor da densidade de corrente a aplicar na realizao do ponto de solda, assim como tambm determina o valor da presso a utilizar para atingir a fora necessria na realizao da solda.B O corpo: deve ter a suficiente massa, rea ou espessura para suportar a fora aplicada nas chapas e tambm para carregar a corrente de solda.C Conexo: a forma como ele vai conectado no porta eletrodo ou suporte do eletrodo.D Cavidade para refrigerao: a parte oca interna do eletrodo que est conectado ao porta eletrodo, serve para a refrigerao do eletrodo, no pode ser muito pequena para no dificultar a passagem da gua de refrigerao e nem muito larga para no debilitar a estrutura do eletrodo (AWS, 1998). 11Para a realizao do ponto de solda, corrente tem que ser adicionada atravs do eletrodo. A quantidade de corrente a passar e o calor gerado pela corrente nas superfcies de contato das peas est em funo direta do dimetro do eletrodo. Este efeito chamado Densidade de Corrente que a quantidade de corrente que pode passar por uma determinada superfcie (A/mm2). Se o dimetro do eletrodo pequeno a densidade de corrente ser alta, maior quantidade de corrente ser aplicada em uma rea menor, maior calor ser gerado e afundamento do eletrodo na chapa (endentaro) pode acontecer. Se o dimetro do eletrodo maior a densidade de corrente ser menor, pouco calor ser gerado, a presso do eletrodo diminuir e a solda pode no ser realizada ou ser fraca e expulso de metal pode acontecer. Logo o dimetro da face do eletrodo tem um rol importante na realizao do ponto de solda.Em geral, eletrodos cnicos truncados apresentam maior tempo de vida e os mais comuns em soldagem de chapas galvanizadas incluem ngulos entre 90 e 140 graus (Gedeon, 1984), embora os esfricos possam ser favorecidos quando o alinhamento difcil (Powell, 1996).6 MATERIAIS DOS ELETRODOSO material dos eletrodos deve possuir as seguintes propriedades (Machado, 1996):a) Alta condutividade trmica e eltrica.b) Baixa resistncia de contatoc) Grande resistncia mecnica e ao desgaste nas temperaturas de trabalho.Numerosos elementos tm sido pesquisados para otimizar a composio do material a usar nos eletrodos. Um material duro, por exemplo, pode ter melhor resistncia ao desgaste, mas com o aumento do teor de ligas e conseqentemente das suas durezas, a condutividade eltrica geralmente diminuda. Uma combinao entre condutividade eltrica e trmica, junto com adequada dureza mecnica e resistncia s temperaturas de operao so os requerimentos essenciais para um adequado material do eletrodo (Holliday et al., 1995). O Cobre, material de construo do eletrodo, pode ser endurecido por diferentes mecanismos, entre eles: endurecimento a frio, por soluo slida, por precipitao e por disperso, os quais originam mudanas na estrutura cristalina do metal. Devido s 12 condies de trabalho extremas a capa do eletrodo sofre deformao plstica devido formao de um gro grosseiro durante essas condies. O Cobre endurecido por disperso prev o crescimento desse gro. O beneficio desta famlia de Cobre conta com a habilidade de prever este gro grosseiro em temperaturas aproximadas ao ponto de fuso do cobre (Villafuerte, Julio 2003).Os materiais da RWMA utilizados para eletrodos apresentam as melhores combinaes de resistncia, desgaste mecnico, condutibilidade eltrica e trmica (Machado, 1996). Esta entidade classifica os eletrodos, pela composio qumica e propriedades mecnicas.Classe 1: composta de materiais no tratveis termicamente e endurecidos por trabalho a frio, que no afeta as altas condutibilidades trmica e eltrica;Classe 2: composta por materiais com propriedades mecnicas mais altas e condutibilidades eltrica e trmica mais baixas em relao aos eletrodos da Classe 1. As propriedades mecnicas e fsicas requeridas so conseguidas por tratamento trmico ou por uma combinao de tratamento trmico e trabalho a frio. Os eletrodos da Classe 2 so os mais utilizados e podem se adequar a uma ampla faixa de metais e condies;Classe 3: composta por materiais com propriedades mecnicas mais altas e menores condutibilidades trmica e eltrica, quando comparadas com aquelas dos eletrodos da Classe 1 e 2 (Metals Handbook, 1983).7 REFRIGERAO DOS ELETRODOSComo mostrado na figura 2.5, a distncia do final do furo de refrigerao face do eletrodo denominada espessura da face. Para uma dado nvel de extrao de calor 13 devido ao lquido de refrigerao, corrente e ciclos de soldagem, existe uma espessura crtica para a qual a temperatura do eletrodo mnima (Machado, 1996).Para uma tima refrigerao dos eletrodos recomenda-se que o fluxo de gua seja no mnimo de 4 l/min para efetuar soldagem de chapas de ao sem revestimento e com espessura de at 3 mm. O fluxo de gua dever ser maior, cerca de 6 a 7 l/min, caso as chapas sejam de ao revestido e/ou grande espessura. O tubo interno de alimentao do sistema de refrigerao deve ser disposto de tal forma a assegurar que a gua entre pela parte oposta face de trabalho dos eletrodos (Powell, et al., 1996).

Figura 2.5 Sistema de refrigerao do eletrodo (Intermachinery 2002, modificado)Um nvel bom da temperatura de entrada da gua, no sistema de refrigerao, dever ser de 200C e na sada de 300C. Para manter estes nveis de temperatura, o fornecimento de gua de refrigerao para os eletrodos deve ser independente do sistema de refrigerao do transformador e do tiristor. Circuitos de gua separados devem ser usados tanto para os eletrodos superiores quanto para os inferiores (Powell, et. al., 1996). Para que os eletrodos tenham uma boa vida til necessrio que a velocidade de soldagem esteja na faixa de 20 a 30 pontos/min. (Intermachinery, 2002)Yeung (1999) encontrou no seu trabalho que, para pequenos tempos de aquecimento, nenhuma cambio foi encontrado na temperatura mxima atingida pelo decrescimento de fluxo de refrigerao de 3,79 l/min at 2,24 l/min ou pela diminuio da espessura da face de 9,00 para 6,35 mm.148 GERAO DE CALOR EM SOLDAGEM A PONTO POR RESISTNCIAO circuito secundrio de uma mquina de soldagem a ponto, incluindo a pea de trabalho sendo soldada, uma srie de resistncias (figura 2.6) e o valor delas afeta o fluxo de corrente. A corrente deve ser a mesma em qualquer ponto do circuito de tal forma que o calor gerado em qualquer ponto diretamente proporcional resistncia nesse ponto (Metals Handbook, 1983).Em um condutor eltrico, a quantidade de calor gerado depende de trs fatores:1. Corrente eltrica;2. Resistncia do condutor (incluindo resistncia da interface);3. Durao da corrente.Estes trs fatores afetam o calor gerado ou Energia como expresso na equao: E = I2Rt (1) onde: E calor gerado [J]; I corrente em [A]; R resistncia do material [Ohms]; t tempo de durao da corrente [s].Na soldagem por resistncia ento, o calor gerado proporcional ao quadrado da corrente de soldagem e diretamente proporcional resistncia e o tempo. Parte do calor gerado utilizado para gerar a solda e parte perdida por conduo, conveco e radiao para o material de base e eletrodo. A magnitude destas perdas geralmente desconhecida.Da equao 1 pode-se ver que a corrente de soldagem exigida para produzir uma dada solda , aproximadamente, inversamente proporcional raiz quadrada do tempo. Assim, se o tempo for extremamente curto, a corrente exigida ser muito alta. (AWS, 1998).A figura 2.6 mostra os efeitos compostos de gerao de calor e dissipao nas peas de trabalho e eletrodos. Como se pode ver h 7 resistncias conectadas em srie:

Figura 2.6 Pontos principais de calor nos eletrodos e gradiente de temperatura aps 20% do tempo de soldagem e no final do processo (Metals Handbook 1983, modificado).- 1 e 7: resistncia eltrica do material do eletrodo;- 2 e 6: resistncia de contato entre o eletrodo e o metal base. A magnitude desta resistncia depende da condio da superfcie do metal base e do eletrodo, do tamanho e do perfil da face do eletrodo e da fora de eletrodo. Este um ponto de alta gerao de calor, mas a superfcie do metal no atinge sua temperatura de fuso durante a passagem de corrente devido alta condutibilidade trmica dos eletrodos (1 e 7) e ao fato de que eles so usualmente refrigerados a gua;- 3 e 5: resistncia total do prprio metal base, que inversamente proporcional rea da seo transversal por onde a corrente passa;- 4: resistncia do metal base da interface no local onde a solda deve ser formada. o ponto de mais alta resistncia e, portanto, o ponto de maior gerao de calor.O calor gerado em todos esses locais. Entretanto, tal calor requerido apenas nas interfaces dos metais bases e o calor gerado nos outros locais devem ser minimizados. J que a maior resistncia est localizada em 4, o calor mais rapidamente desenvolvido nesse local (AWS, 1998).Aps cerca de 20% do tempo de soldagem ter transcorrido, o gradiente trmico representado pela curva esquerda na figura 2.6. A curva direita representa o gradiente trmico no final do tempo de soldagem (AWS, 1998).Quando as condies de soldagem so adequadamente controladas, a temperatura de soldagem primeiramente alcanada em locais perto de 4, na interface entre as chapas.16Durante o perodo de aquecimento, a regio fundida cresce e se torna contnua para formara lentilha de solda (AWS, 1998).9 PARMETROS DE SOLDAGEM A PONTO POR RESISTNCIAParmetros de soldagem so aquelas condies que com um determinado valor e uma adequada combinao entre eles realizado um ponto de solda, efetivando a juno de uma junta. Os valores certos desses parmetros so os responsveis de uma boa ou m qualidade da solda.Em soldagem a ponto por resistncia existem trs parmetros principais: Corrente de soldagem, Fora do eletrodo e Tempo de soldagem os quais so aplicados em um ciclo de soldagem. A resistncia eltrica da pea no um parmetro, mas tem muita importncia, pois ela responsvel da gerao de calor devido oposio passagem da corrente(efeito Joule).10 CORRENTE DE SOLDAGEM fornecida pela rede de alimentao, passando pelo circuito primrio do transformador, logo pelo circuito secundrio chegando at a pea de trabalho. Ambas, AC e DC so utilizadas para produzir a solda (AWS, 1998).Ocasionalmente so encontrados na literatura de soldagem conceitos e fatos os quais so utilizados somente para tenso e corrente senoidal o qual diz muito pouco em relao real condio eltrica em soldagem por resistncia. Na maioria dos artigos, por exemplo, no est claro que valores rms de corrente e tenso so utilizados nos clculos (Weber, G.,1994).Isto foi considerado neste trabalho e ser mostrado mais adiante.Um Toride (bobina) ou um Sensor de efeito Hall podem ser usado para medir a corrente.O toride, o mais usado, mede tenso induzida pelo campo magntico varivel que envolve os condutores que conduzem corrente. S pode ser usado para medir corrente AC. Este sinal de tenso pode ser eletronicamente integrado e assim fornecer uma medida indireta da corrente de soldagem. Variaes na posio e orientao do Toride podem causar 17 variaes na rea efetiva logo tambm nos valores medidos da corrente. Estudos mostram que este erro pode ser at 5% da medio quando o Toroide no est fixo na mquina de soldagem (Gedeon, et. al., 1987).A tenso medida no secundrio muito pequena e pode ser muito fcil de ter interferncia por rudos. O pulso de voltagem pode ser medido atravs da pea de trabalho (Gedeon, et.al., 1987), como mostrado no prximo captulo.11 FORA DO ELETRODO a fora que se encarrega de juntar, segurar e unir as peas de trabalho, exercendo presso antes, durante e depois do fornecimento da corrente. Esta fora tambm serve para forjar os metais quando eles se encontram no estado plstico. Este parmetro est subdivido em: pr-presso (compresso ou aperto), presso de soldagem e ps-presso (reteno).12 TEMPO DE SOLDAGEM a durao de fornecimento da corrente de soldagem para a realizao do ponto de solda.Deve-se ter em conta que se tempos de solda muito curtos so aplicados a corrente de soldagem tem de ser muito alta para poder atingir o calor necessrio para fundir o material a soldar.13 RESISTNCIA DE CONTATOA resistncia de contato na interface das chapas a serem soldadas a fonte fundamental de aquecimento pelo efeito Joule para metais de alta condutibilidade eltrica. dependente da resistividade intrnseca da camada de revestimento e da dureza, do contorno e da limpeza da superfcie. Medies de resistncia esttica indicam que a resistncia de contato depende do revestimento da superfcie e da diminuio da forca nos pontos de contato. sabido que a resistncia de contato entre duas superfcies lisas no tem valor to alto como com as superfcies com materiais estranhos e que a diminuio da fora do eletrodo aumenta a resistncia (Kaiser, et. al., 1982).18 Houlcroft (1979) diz que a resistncia depende da resistividade e da geometria do condutor. Desde que a resistividade do material da pea de trabalho fixa usual criar um local de alta resistncia providenciando um caminho restrito passagem da corrente entre as partes a serem soldadas, um procedimento conhecido como concentrao de corrente.14 EFEITOS DOS PARMETROS DE SOLDAGEM NA GERAO DE CALORNa prtica normal, para obter uma condio de calor desejada, a corrente de soldagem, presso aplicada na pea de trabalho e o tempo de soldagem so pr-selecionados para uma particular aplicao, dependendo das propriedades do material da pea de trabalho a ser soldada e a geometria da ponta do eletrodo (Chang, et al., 1990).As combinaes desses parmetros formam um ciclo de soldagem o qual pode durar de meio ciclo (1/120 segundos) em chapas muito finas e at vrios segundos em chapas mais grossas. Este ciclo de solda est dividido em 4 partes caractersticas, como mostrado na figura 2.7, mas existem ciclos com impulsos mltiplos para determinadas condies e propriedades do tipo de material a soldar o que ser utilizado neste trabalho. A seguir estes parmetros sero definidos assim como os seus efeitos no ciclo de soldagem.

15 EFEITO DE CORRENTE DE SOLDAGEMNa equao 1, a corrente tem um efeito muito maior na gerao de calor do que a resistncia ou o tempo. Sendo assim, uma importante varivel a ser controlada. Os dois fatores que causam variao na corrente de soldagem so: flutuaes na tenso da linha de 19 transmisso da energia eltrica e variaes na impedncia do circuito secundrio quando se utiliza mquinas corrente alternada. Variaes de impedncia so causadas por mudanas na geometria do circuito ou pela introduo de massas metlicas magnticas no circuito fechado secundrio da mquina. Mquinas a corrente contnua no so significativamente afetadas por massas metlicas magnticas no circuito secundrio e so pouco afetadas pela geometria do circuito (RMWA, 1989).A condutibilidade trmica do ao cerca de 12% da do Cu; portanto, se uma corrente de soldagem suficiente for usada na soldagem de ao com eletrodos base de Cu, o calor gerado ao longo da interface entre as chapas (ponto 4 na figura 2.6) ser conduzido para longe da zona de solda mais lentamente do que o calor gerado nas pontas dos eletrodos (pontos 2 e 6 na figura 2.6) o qual conduzido para sua direo longitudinal (pontos 1 e 7 na figura 2.6). Assim, a interface entre as chapas atinge primeiramente a temperatura de fuso e uma solda produzida na interface (Metals Handbook, 1983).As variaes na magnitude da corrente podem afetar a densidade de corrente na interface da solda. Existe um limite inferior para a densidade de corrente abaixo do qual a fuso no ocorre. Calor suficiente deve ser gerado para compensar as perdas, por conduo, para o metal base adjacente, os eletrodos e o meio ambiente. Existe, tambm, um limite superior para a densidade de corrente de soldagem. Se esta for muito alta, a espessura total das chapas entre os eletrodos aquecida at a regio plstica enquanto a zona de solda atinge a temperatura de fuso e os eletrodos penetram profundamente nas chapas. As superfcies externas dos eletrodos podem tambm ser aquecidas e at queimadas. Isto realmente ocorre quando a corrente alta o suficiente para produzir expulso de material de zona fundida. O resultado uma baixa vida til do eletrodo e soldas com baixa qualidade (RMWA, 1989).A resistncia mxima das soldas obtida pela soldagem com densidade de corrente logo abaixo do valor no qual ocorre expulso (Metals Handbook, 1983). A figura 2.8 mostra um grfico de soldabilidade (LOBE CURVE) e os nveis: inferior e superior da corrente entre os quais a solda realizada. 20

Figura 2.8 Curva de soldabilidade. (Metals Handbook 1983, modificado)16 Efeito da Fora do eletrodoAs superfcies metlicas, mesmo as mais polidas ou com acabamento cuidadoso, apresentam uma grande rugosidade em escala atmica da ordem de 500 . Isto impede que as superfcies como um todo, se aproximem efetivamente. Alm dessas irregularidades das superfcies existem ainda as camadas de xidos, umidade, gordura, poeira, etc., o que impede a ligao metal/metal (Marques, 1991).Todos esses defeitos e impurezas na superfcie da chapa diminuem a rea pela qual a corrente deve passar o que aumenta a densidade de corrente dando lugar a um aquecimento rpido do material o que ocasiona uma variao do processo, da configurao da lentilha e a qualidade da solda. Para melhorar o contato entre estas superfcies se aplica fora antes, durante e aps o processo de soldagem.A fora do eletrodo usualmente medida e expressa como um valor esttico, mas uma operao e afetada pela frico e inrcia das partes em movimento da mquina de soldagem (Metal Handbook, 1983).As peas de trabalho a serem soldadas devem ser fortemente seguras, juntas na localizao onde ser feita a solda para permitir a passagem da corrente. Um incremento da fora do eletrodo diminui a resistncia de contanto do metal de trabalho, e assim, decresce a gerao 21 de calor entre as superfcies de contato da pea (Metal Handbook, 1983). Para aumentar o calor at um nvel suficiente, corrente ou tempo de soldagem deve ser aumentado para compensar a diminuio na resistncia (AWS, 1998).A fora do eletrodo deve ser compatvel com a corrente de soldagem e o metal base deve estar em razovel contato na rea de solda sem uma excessiva fora do eletrodo (Metal Handbook,1983). Na maioria das aplicaes, o material do eletrodo mais macio do que as chapas. Conseqentemente, uma aplicao adequada da fora do eletrodo produzir melhor contato nas interfaces eletrodo/chapa do que na interface chapa/chapa (AWS, 1998).17 Efeitos dos Parmetros no ciclo de soldagemDurante a operao de soldagem, um tempo mnimo requerido para atingir a temperatura de fuso dependendo da densidade de corrente. A taxa de gerao de calor deve ser tal que uma solda com resistncia adequada deve ser produzida (AWS, 1998). O tempo de soldagem, no ciclo de soldagem, est divido em sub-tempos e cada um deles tm influncias no processo.2.6.3.1 Tempo de compresso o intervalo de tempo do processo entre a aplicao inicial da fora do eletrodo na chapa metlica e a primeira aplicao da corrente (Parmar, 1995). O tempo de compresso se divide em duas etapas: tempo de acostamento e tempo de pr-presso.O tempo de acostamento o tempo que os eletrodos demoram desde a sua posio inicial, afastado das chapas, at tocar nelas este tempo deve ser o suficientemente longo para evitar fortes batidas no momento dos eletrodos encostar na chapa.E o tempo de pr-presso que o tempo que o sistema de fora demora desde o encostamento at a presso de trabalho.O tempo de compresso utilizado para atrasar a corrente at que o metal base tenha sido submetido ao valor de fora de eletrodo determinada. Se a corrente de soldagem for ligada antes que esta fora seja atingida, haver expulso de metal fundido e a solda ser de m qualidade. Se a corrente for ligada antes que os eletrodos entrem em contato com a chapa metlica, quando o fizerem, haver forte expulso de metal, podendo causar danos ao ferramental e ferimentos nas pessoas localizadas perto da rea. Se a corrente for ligada aps do inicio da presso de soldagem, a solda poder at ser de boa qualidade, mas tempo 22 gasto desnecessariamente e o custo de produo pode aumentar significativamente, logo uma correta sincronizao entre o tempo de compresso e o inicio da corrente de soldagem deve ser feita. Muitos defeitos da solda podem ser atribudos soldagem com curto tempo de aperto (Rivett, 1984).18 Tempo de soldagem o tempo de aplicao da corrente mxima que fornece o calor necessrio para conseguir a juno da pea de trabalho.Neste parmetro aparecem desencontros entre as definies dadas pela literatura. Alguns autores apresentam o Tempo de soldagem somente como o tempo de aplicao da corrente de soldagem, j outros autores apresentam o Tempo de soldagem como o tempo de aplicao da corrente de soldagem incluindo um tempo de subida (upslope) mais um tempo de descida (downslope) e em alguns casos at com um pulso de corrente de psaquecimentoEstas definies do Tempo de soldagem sero verificadas para a mquina de soldagem a utilizar neste trabalho no captulo seguinte.19 Tempo de subida da corrente (Upslope)Upslope o tempo de aumento gradual da corrente desde o inicio do processo at um valor mximo onde a aplicao da corrente mxima se inicia. geralmente utilizado para evitar sobre aquecimento e expulso do metal no incio do tempo de soldagem, quando a resistncia da interface do metal base ainda alta (AWS, 1998). Entretanto, no h vantagem para a vida do eletrodo no uso desse aumento gradual da corrente quando se solda aos revestidos com Zn por imerso a quente. Isto devido s resistncias eletrodo/chapa e chapa/chapa serem muito pequenas durante a parte inicial do perodo de aquecimento da soldagem. Isto indica que uma alta corrente seria necessria para o Zn ser removido do plano sobreposto da solda (interface chapa/chapa) por volatilizao (AWS, 1998). Este procedimento no , geralmente, empregado nas 23 indstrias automobilsticas por no estarem disponveis nas mquinas de solda ou porque tempos mais longos de solda diminuiro a produtividade.20 Tempo de corrente mxima o intervalo de tempo, relativamente curto, de aplicao da corrente mxima de soldagem. Da equao 1 pode-se ver que quando se usa intervalos de tempo de soldagem (corrente mxima) muito pequenos o valor da corrente de soldagem aumenta consideravelmente para se conseguir a energia ou calor necessrio para fundir o metal base. Este conceito ser considerado na hora de analisar os resultados. Este tempo controlado por sistemas eletrnicos, mecnicos, manuais ou pneumticos.Para mquinas de energia armazenada, tipo magntica ou de capacitor, o tempo de soldagem determinado pela constante eltrica do sistema (AWS, 1998).Um outro limitante da aplicao prolongada da corrente que o aquecimento se transfere ao longo da espessura da chapa. Com o aquecimento do material de base, a resistncia eltrica nestas regies aumenta e mais calor gerado. Os pontos 3 e 5 se tornaro plsticos, permitindo a deformao da chapa e provocando o afundamento dos eletrodos dando lugar indentao. Mesmo sem a deformao, haver um crescimento exagerado da lente da solda e da zona afetada pelo calor (ZAC).O calor total desenvolvido proporcional ao tempo de soldagem. Essencialmente calor perdido por conduo no resto da chapa e pelos eletrodos, uma pequena quantidade perdida por radiao. Essas perdas se incrementam com o aumento do tempo de soldagem (AWS, 1998).21 Tempo de descida da corrente (Downslope)O Downslope a diminuio gradual da corrente no final do tempo de soldagem. Ele utilizado para controlar a solidificao da lente de solda e para evitar a rachaduras em metais que so endurecidos por tmpera ou sujeitos a fissurao em quente (AWS, 1998). 2422 Efeito do tempo de reteno o tempo durante o qual os eletrodos continuam na sua posio mantendo a fora na pea de trabalho aps o ltimo impulso de corrente ter finalizado; durante este tempo a lentilha de solda se solidifica e esfriada at a sua adequada resistncia mecnica (AWS, 1998).Se os eletrodos forem removidos da solda rapidamente aps a corrente de soldagem ter cessado pode acontecer empenamento da regio de solda nas chapas finas. Com chapas espessas, o tempo deve ser o suficiente para esfriar e solidificar a ampla lente de solda sob presso. melhor, ento, ter os eletrodos em contato com o material at que a solda esfrie completamente de modo que esta tenha a resistncia suficiente para resistir ao carregamento imposto quando a presso dos eletrodos for retirada (AWS, 1998).23 Efeito do Tempo de pausa ou intervalo o tempo durante o qual o eletrodo separado da pea de trabalho, a qual movimentada at a prxima localizao de solda; este termo geralmente aplicado quando o ciclo de solda repetitivo (Parmar, R. S., 1995).Dentro do ciclo de soldagem, diferentes configuraes de pulsos de corrente podem ser utilizadas. Isto deve ser feito dependendo do projeto, especificamente do material base a utilizar. No caso de chapas galvanizadas a Zinco, um primeiro impulso pode ser adicionado no ciclo de soldagem com a idia de fundir o Zinco do revestimento antes da corrente de soldagem (corrente mxima) ser aplicada e conseguir um melhor contato entre as superfcies das chapas. Este primeiro impulso pode ser definido como tempo de Burn Zinc e tem um alto valor de corrente e um tempo de aplicao muito curto. Assim que o tempo de Burn Zinc terminar, um pequeno tempo de pausa ser aplicado com o intuito de deixar esfriar a chapa antes de aplicar a corrente de solda. Deve ficar claro que tudo isso acontece em milsimos de segundo (Intermachinery, 2002).2524 Efeito da resistncia de contatoExiste uma relao entre a resistncia de contato, corrente mnima de soldagem e vida til do eletrodo. Se a resistncia de contato for baixa, uma corrente elevada ser necessria e, conseqentemente, a vida til do eletrodo ser menor.Aumentando a dureza e a rugosidade da superfcie resulta em um aumento da resistncia de contato e, conseqentemente, da quantidade de calor desenvolvido para o mesmo fluxo de corrente, exigindo, desta forma, correntes de soldagem mais baixas.Na soldagem por resistncia de aos com revestimento de Zn por imerso a quente, a resistncia de contato consideravelmente menor do que em aos no revestidos por causa da alta condutibilidade eltrica do revestimento de zinco, sua relativa maciez e baixo ponto de fuso. As ltimas caractersticas conferem um melhor contato eltrico e, pelo tanto uma resistncia eltrica inferior criada entre as superfcies.25 OUTROS FATORES QUE INFLUENCIAM NA GERAO DE CALORMesmo que as variveis da mquina so fixadas em uma desejada condio h geralmente considervel variao em qualidade de solda de parte a parte. Isto devido variao na corrente de soldagem causado pela mudana em: condio de superfcie da pea de trabalho, dimetro da ponta do eletrodo e na impedncia no circuito de solda (Chang et al.,1990) e em outros fatores os quais so descritos a seguir:26 Condies da superfcie do material baseA existncia de corpos estranhos na superfcie do material base tais como: poeira, xidos, leos, graxas, etc., fazem com que a resistncia de contato entre a superfcie da chapa e a face do eletrodo aumente. Se a resistncia neste ponto muito alta, na realizao da solda, a temperatura nesta regio aumentar to rapidamente como na superfcie de contato entre chapas. Nessas circunstncias, os corpos estranhos se fundem ou consumem de diferentes formas e tempos ocasionando variaes da resistncia o que pode resultar em variaes na qualidade da solda assim com incrustaes no eletrodo deteriorando-o. 2627 Influncia dos eletrodosA rea da face do eletrodo controla amplamente a densidade de corrente de soldagem. Com a deformao do eletrodo pelo uso o dimetro da face aumenta, a presso do eletrodo diminui e as resistncias de contato tambm aumentam gerando mais calor na pea. Uma taxa de gerao de calor maior ser formada se a fora do eletrodo for baixa j que a resistncia de contato e a fora de eletrodo variam inversamente (AWS, 1998).No processo de soldagem calor tambm gerado na superfcie de contato entre a ponta do eletrodo e a chapa. Esse calor e as solda repetitivas fazem com que incrustaes ou ligas, entre o cobre do eletrodo e o material base, aconteam. Quando o material base soldado tem revestimento (Zinco, Alumnio ou outro tipo de revestimento) essas ligas acontecem mais rapidamente o que gera uma capa de lato na ponta do eletrodo. O lato um material de menor condutividade eltrica e trmica, o que faz que essa parte do eletrodo se aquea rapidamente ocasionando um desgaste prematuro do mesmo com as conseguintes falhas nas dimenses e caractersticas do ponto de solda e, por tanto, na qualidade da solda.28 Dissipao do calorDurante a soldagem, o calor perdido por conduo para o metal base adjacente e para os eletrodos como mostrado na figuras 2.3. A dissipao de calor se produz em taxas variveis durante a aplicao da corrente assim como tambm aps a corrente tenha terminado de ser aplicada, at a solda ser esfriada completamente.Quando o material de alta condutivilidade, alta corrente de soldagem necessria para produzir uma solda satisfatria e compensar a perda de calor. A soldagem a ponto nestes materiais se torna muito difcil.Os eletrodos ao permanecerem em contato com o material aps a corrente de soldagem ter cessado, eles rapidamente resfriam a lente de solda. A taxa de dissipao de calor no metal base circundante decresce com tempos de soldagem mais longos porque um volume maior de metal base ter sido aquecido (AWS, 1998)2729 Influncia da composio do metalA resistividade eltrica de um metal influencia diretamente no aquecimento por resistncia durante soldagem. Em metais de alta condutibilidade trmica tais como Ag e Cu, pouco calor desenvolvido mesmo sob altas densidades de corrente. A pequena quantidade de calor gerado rapidamente transmitida para dentro do material circundante e para os eletrodos (AWS, 1998).A composio de um metal determina seu calor especfico, temperatura de fuso, calor latente de fuso e condutibilidade trmica. Estas propriedades governam a quantidade de calor requerida para fundir o metal e produzir uma solda (AWS, 1998).Alguns elementos de liga ou combinaes destes podem fornecer propriedades desejveis solda em aos baixo-carbono e aos baixa-liga de alta resistncia. O fsforo, o enxofre, o titnio, o nitrognio e o oxignio, quando em excesso, favorecem a ruptura interfacial da solda quando esta submetida ao ensaio de arrancamento. (AWS, 1998).30 PROBLEMAS OPERACIONAIS NA SOLDAGEM A PONTO30.1 Materiais e espessuras das chapas dissimilaresDissimilares materiais so de vez em quando difceis de soldar por causa de suas diferentes propriedades trmicas e eltricas, temperaturas de fuso, faixas plsticas e pelas ligas que podem formar no ponto de solda. Modificaes dos planos de solda e o uso de um eletrodo com uma menor rea e menor condutividade eltrica e trmica em contato com o material de maior condutividade tender a melhorar o balano de calor. conveniente fazer teste de solda para determinar a qualidade da solda obtida para um determinado projeto (RMWA, 989). Gedeon (1984) tambm indica que quando o material base muito fino diminui a vida dos eletrodos. Isto tem a sua explicao no fato de que perdas de calor desde a superfcie de contato das chapas pela gua de refrigerao dos eletrodos so maiores em materiais finos.Isto resulta em um grande aquecimento do eletrodo aumentado pela presencia de zinco, na 28 superfcie da chapa, o qual incrementa a condutividade trmica atravs da interface do eletrodo.32 Efeito ShuntEm situaes prticas, uma solda feita aps outra e, dessa forma, a solda adjacente afeta a qualidade da solda subseqente devido ao efeito de desvio da corrente que flui atravs de ponto de solda existente. Este efeito o chamado efeito shunt e uma fonte de variao de qualidade (Chang, et. al., 1990).Na figura 2.9 o metal entre os eletrodos se transforma em um divisor de corrente; parte da corrente passa pelo caminho A enquanto que o resto da corrente passa pelo caminho B. Se a distncia de A muito longa a resistncia comparada com B ser muito alta e o efeito shunt ser desprezvel. Se a distncia de A for curta, uma aprecivel poro da corrente total ser desviada. Outro fator a se levar em conta que se no ponto B aumenta a temperatura, a sua resistncia tambm aumenta adicionando o efeito de desvio para o caminho A (RMWA, 1989).

Figura 2.9 Esquema do efeito Shunt (RMWA 1989, modificado)33 IndentaoOcorre quando a resistncia compressiva do material em contato com o eletrodo diminui medida que a fuso avana, permitindo, deste modo, que a face do eletrodo se movimente para dentro da superfcie da pea de trabalho. Esta indentao pode ser grande quando um eletrodo com uma rea superficial pequena for empregado com presso e densidade de 29 corrente excessivamente altas. Alm de prejudicar o aspecto da superfcie da pea de trabalho, a indentao excessiva pode diminuir a resistncia mecnica da solda. Wu (1968) mostra no seu trabalho uma relao linear entre a corrente de soldagem e a indentao do eletrodo. A indentao varia com o material a soldar e a dureza da solda se incrementa com a indentao, em um nvel aceitvel, at a expulso do material fundido acontecer. Wu sugere ainda a possibilidade de usar a indentao com um sentido de controle de solda a ponto o que poderia indicar ao operador a dureza do ponto de solda relacionada a uma especificao dada. Figuras deste fenmeno sero mostradas no prximo captulo Indentao assimtrica, que usualmente produz uma aresta semicircular na periferia da solda, causada ou pelo deslocamento lateral do eletrodo em relao superfcie ou por um eletrodo com o contorno da face simtrico que se aproxima da superfcie de trabalho em ngulo. Observe que o eixo do eletrodo no tem que ser normal superfcie de trabalho caso a superfcie da ponta do eletrodo tiver um contorno que propicie esta posio (AWS,1998).34 Desalinhamento do eletrodoIdealmente, os eletrodos devem ser alinhados durante a soldagem visto que um desalinhamento induz uma caracterstica desfavorvel do processo e qualidade da solda. O desalinhamento, seja axial ou angular, pode causar formas irregulares e medidas reduzidas do ponto de solda resultado de assimtricas distribuies da aplicao da fora do eletrodo e da passagem de corrente. Um desalinhamento pode resultar de uma deflexo sob uma fora aplicada durante o processo ou pode estar presente mesmo na aparncia de eletrodos alinhados sem carga ou muito pouca carga. Tal desalinhamento geralmente ignorado na prtica, mas ocasiona uma reduo na rea de contato o que afeta na densidade de corrente e uma errada distribuio de presso devido deflexo induzida (Tang et al., 2003).Karagoulis (1994) afirma que com um desalinhamento de 40% do eixo dos eletrodos a rea de contato diminui aprximadamente 50% da rea total da face do eletrodo. Isto leva a uma maior densidade de corrente. 30Quando o alinhamento de eletrodos um problema, eletrodos esfricos so tipicamente recomendados (Gedeon 1984).35 AOS GALVANIZADOSA atual nfase em proteo da corroso tem dirigido a uma gradual substituio de ao doce (baixo carbono) por ao revestido o que lhe confere uma maior resistncia corroso, com aplicao nas indstrias automobilsticas, de linha branca e de construo civil. O revestimento pode ser por processo eletroltico ou por imerso a quente. Segundo Roswell (1976), o maior problema que ocasionam estes aos em soldagem a ponto por resistncia o desgaste do eletrodo.Tem-se encontrado que chapas galvanizadas por imerso a quente tem uma maior faixa de soldabilidade quando comparadas com as galvanizadas por processo eletroltico (Gedeon, S. A., 1984).Roswell (1976) demonstrou que chapas de ao comum, unidas por solda a ponto e expostas num ambiente martimo ficaram corrodas totalmente em 12 meses e que as chapas de ao galvanizado soldadas pelo mesmo processo e expostas em ambientes martimo e rural tiveram corroso desprezvel durante os primeiros 2 anos. Na industria automotiva chapa galvanizada por imerso a quente muito utilizada com o intuito de diminuir gastos e peso no produto final.36 Processos de GalvanizaoA galvanizao pode ser feita por processo eletroltico ou eletrogalvanizao (EG) ou por imerso a quente, tambm chamado hot dip galvanized (HDG). Eletrogalvanizao ou galvanizao eletroltica um processo eletroltico no qual o zinco transferido de um nodo para uma chapa de ao negativamente carregada e aplica uma camada de zinco em apenas uma das faces da chapa de ao, podendo-se controlar a espessura do revestimento por modelo matemtico (Minerao e Metalurgia, 2000). 31O processo de galvanizao por imerso a quente consiste basicamente em mergulhar peas de ferro ou ao em zinco lquido temperatura de 450 C. Quando mergulhado no banho de galvanizao as peas reagem imediatamente formando uma camada de liga de ferro e zinco. A parte mais importante da galvanizao ocorre neste perodo inicial, aps esta fase a reao diminui de intensidade e a espessura do revestimento no aumenta significativamente assim a pea fique por um perodo maior de tempo no banho de zinco.Quando a pea removida do banho, uma poro de zinco fundido removida por arraste formando uma camada de zinco sobre as outras camadas de ligas de ferro-zinco j formadas. O tempo normal de imerso no processo de 1 ou 2 minutos. O controle da espessura se d por meio da velocidade da passagem do ao no banho quente, conseguindo espessuras de 6 e 52 m por face (Minerao e Metalurgia, 2000) e um peso de 40 366 g/m2 (AWS, 1998)Testes em ao por imerso a quente indicam que os eletrodos da soldagem a ponto por resistncia resistem a metade do nmero do esperado de pontos para ao eletro galvanizado antes de ser necessrio reparar ou trocar o eletrodo.Chapas eletrogalvanizadas tendem a serem mais soldveis que chapas galvanizadas por imerso a quente por que os revestimentos so mais finos e mais uniformes Chapas eletrogalvanizadas (menos que 20 g/m2) podem ser soldadas da mesma forma de chapas sem revestimento (AWS, 1998).Estudos mostram que, quando se soldam aos galvanizados, a maioria das variaes da resistncia durante o fluxo de corrente ocorre nas interfaces eletrodo/chapa e no na interface chapa/chapa. Assim, pelo menos no ao galvanizado, variaes de tenso de solda a solda podem estar relacionadas mais ao desgaste do eletrodo do que gerao de calor na interface chapa/chapa, onde a lente se forma.37 Soldabilidade da soldagem a ponto de chapas galvanizadasA soldabilidade das chapas com revestimento de Zn e de liga Zn-Fe conhecida como sendo inferior quela das chapas de ao laminadas a frio. Isto devido reao entre o Cu do eletrodo e o Zn do revestimento levando formao de ligas na ponta do eletrodo. Isto 32 resulta em consumo do eletrodo e, conseqentemente, em uma diminuio da sua vida til (Intermachinery, 2002).Na soldagem dos aos revestidos com Zn por imerso a quente, elevadas temperaturas so alcanadas na interface eletrodo/chapa. Tem sido observado que esta temperatura atinge valores numa faixa de 500 800C, dependendo, sobretudo da velocidade de soldagem, da eficincia do resfriamento dos eletrodos e da resistncia de contato eletrodo/chapa (Intermachinery, 2002). No caso especfico de chapas zincadas, uma remoo do revestimento de zinco poder ocorrer como conseqncia da temperatura atingida na interface eletrodo/chapa j que o ponto de fuso do zinco 419,5C, sendo ainda favorecida pela fora dos eletrodos na superfcie da chapa (Intermachinery, 2002). Devido ao fato das resistncias de contato serem mais baixas nos aos com revestimento de zinco, para se produzir dimetros satisfatrios de lente de solda, tempos e nveis de corrente de soldagem so necessariamente mais altos, quando comparados aos aos no revestidos.Alm disso, durante a formao de uma solda a ponto entre duas chapas de ao revestidos com Zn, o zinco na interface sobreposta se funde e radialmente deslocado da zona de solda para formar uma aurola que circunda a solda. Esta aurola desvia alguma corrente ao redor da zona de solda, deixando menos corrente disponvel para a formao de lente.Com isso, necessrio aumentar o valor da corrente para gerar a solda (Intermachinery,2002).Quanto aos aos revestidos com Zn pelo processo de eletrogalvanizao, as mesmas condies usuais que se aplicam aos aos no revestidos so utilizadas. O fino revestimento de zinco no afeta apreciavelmente o processo de soldagem, mas se um filme de fosfato estiver presente, a fora de soldagem deve ser aumentada para reduzir o seu efeito isolante (Intermachinery, 2002).Segundo Gedeon (1984), o acrscimo de Downslope e Upslope aumenta a soldabilidade de chapas galvanizadas por imerso a quente (figura 2.10). 33Figura 2.10 Efeitos dos Upslope e Downslope na soldabilidade em um tipo de ao (Gedeon 1984, modificado).38 CONTROLE DA QUALIDADE DA SOLDAUma prtica geral no controle da qualidade em soldagem a ponto por resistncia eltrica baseado na anlise das propriedades do ponto de solda e na uniformidade e consistncia dos resultados. Um critrio utilizado nos testes com uma dada amostragem que os resultados aceitveis caiam dentro de + 10% de tolerncia em relao mdia. (Metals Handbook. 1991).Tipicamente, a resistncia de uma junta por solda a ponto geralmente relacionada s caractersticas fsicas: medida do ponto de solda, da ZAC, indentao e propriedades do material. De qualquer forma as medidas do ponto de solda tm sido extensivamente relacionados com resistncia da junta (Zhou, et. al., 2003). Existe uma diversidade de medidas recomendadas pelos autores considerada como medida tima do ponto de solda, a forma mais utilizada considerar o dimetro do ponto como D = 5 t , sendo t = espessura da chapa. Segundo Zhou (2003) e AWS (1998) o mximo til da medida do ponto difcil de especificar em termos gerais. Cada usurio pode estabelecer seus limites de acordo com os requerimentos do projeto e a experincia das prticas (Intermachinery, 2002).34 A mnima profundidade (indentao) geralmente aceita como 20% da espessura da chapa mais fina. Se for menor que este valor, a solda dita de fria por motivo do calor gerado na zona de solda ser muito baixo. O mximo valor da profundidade no deve ultrapassar o 80% da chapa mais fina. Grandes profundidades de indentao resultam em expulso e rpido desgaste do eletrodo (AWS, 1998). J Wu (1968) afirma que indentao entre 5% 10% da espessura da chapa garantem uma boa resistncia solda. Zhou, (2003) no seu trabalho de simulao computacional encontrou que a medida da ZAC tem um papel importante na anlise da resistncia da solda devido a altas concentrao de tenses dentro e ao redor da ZAC. Espessura da chapa (produzindo maior ponto de solda), resistncia do metal base, alm da ZAC, so os parmetros crticos para determinar a qualidade de um ponto de solda.39 MTODOS PARA AVALIAR A QUALIDADE DA SOLDAUma solda por resistncia pode ser examinada usando procedimentos de ensaios destrutivos e no destrutivos. As dificuldades inerentes a este ltimo ensaio so amplamente conhecidas. Alm disso, um procedimento de amostragem segundo o qual um nmero de componentes so testados para destruio no providencia segurana que todas as soldas sejam de qualidade requerida, toda vez que condies de soldagem podem variar desde uma solda a outra por muitas razes (Andrews, 1975).Estes testes so ensaios mecnicos utilizados para se obter informaes quantitativas sobre o comportamento mecnico de pontos de solda.Satonara (2000) fez um trabalho de reviso dos mtodos de anlise da qualidade da solda e concluiu que monitoramento de parmetros e testes destrutivos so os melhores mtodos.Dentro da idia de monitorar o processo de solda a ponto, sensores so dispostos ou montados sobre a mquina de solda. Corrente monitorada por um toride (bobina) e a tenso monitorada por 2 cabos medindo a diferena de potencial. Esses dois cabos podem ser montados na ponta dos eletrodos, nas pinas ou porta-eletrodos e na carcaa da mquina perto do transformador (Needham, J. C., 1983).35 Needham (1983), mostra que com a conexo dos cabos nas pontas dos eletrodos, menores distores na aquisio dos sinais eltricos so conseguidas.Uma outra tcnica de monitorao a de filmagem. Cho, (2003) fez uma filmagem com cmera digital de alta velocidade observando os efeitos dos parmetros do processo na formao e desenvolvimento da lentilha de solda. O trabalho de Cho (2003) ser utilizado como base para realizar a filmagem neste trabalho.O estudo da transferncia metlica em solda utilizando o mtodo sinchronized Shadowgraphy proposto por Balsamo (2000), um exemplo das tcnicas criadas para melhorar a qualidade da solda.40 Inspeo VisualA superfcie de um ponto de solda deve ser uniforme na forma, relativamente plana e deveria ser livre de fuso superficial, indentao profunda dos eletrodos, trincas, descolorao ao redor da solda e outros fatores que indicam necessidade de manuteno dos eletrodos ou funcionamento imprprio do equipamento. Entretanto, a aparncia superficial no sempre um indicador confivel da qualidade da solda j que o desvio de corrente e outras causas de aquecimento insuficiente ou penetrao inadequada, usualmente, no deixam efeitos visveis nas chapas.Todas essas conseqncias da solda, alm de degradarem o aspecto da superfcie, podem dar a impresso de que a solda defeituosa, como o caso da descolorao ao redor da solda, evidente em ao revestido, mas um fato que no pode ser eliminado.41 Ensaio no destrutivoO que tem feito algum sucesso nos ltimos anos o ensaio ultra-snico. Nesse ensaio a qualidade da solda avaliada pela observao da forma de onda sonora, que foi previamente aplicada, quando esta retorna ao se deparar com algum obstculo. Essa observao feita em um osciloscpio. A desvantagem deste tipo de ensaio a complexidade das formas de ondas obtidas e a interpretao delas as quais podem ser 36 complexas e podem demandar muito tempo, o que no desejado em uma linha de montagem, motivo pelo qual esse mtodo no est sendo usado extensivamente.Raios infravermelhos, emisses acsticas so outras tcnicas que podem ser utilizadas, mas so muito caras e muito demoradas.O que est sendo utilizado na atualidade um acompanhamento on-line do processo, isso quer dizer um monitoramento de parmetros tais como: corrente e tenso de solda, resistncia dinmica, fora do eletrodo entre as principais alm do monitoramento do crescimento e da formao da lentilha de solda.42 Ensaios destrutivosNestes ensaios a qualidade da solda determinada pelas informaes obtidas sobre um grupo de amostras aleatrias na quais so realizadas os testes necessrios de resistncia do ponto.43 Teste por tenso cisalhanteO teste por tenso cisalhante consiste na aplicao de foras de separao nas duas peas unidas. Estas foras so opostas e agem em uma direo paralela superfcie da pea.O corpo-de-prova carregado at a sua ruptura sob tenso numa mquina padro para o teste. As dimenses do corpo-de-prova para este teste so especificados pela norma AWS/SAE 8.9M (2002) e so apresentadas na Tabela 2. A avaliao da solda feita em funo do valor mximo da carga utilizada para romper o corpo-de-prova, assim como o modo de ruptura do ponto que, em chapas de at 2 mm de espessura deve apresentar arrancamento da lente de solda de uma das chapas. Fora Fora 37 A junta, quando submetida a tenses cisalhantes, pode falhar atravs da lente de solda, o que associado baixa resistncia da lente, ou pelo rompimento do metal base adjacente lente de solda, o que associado com alta resistncia da solda (Figura 2.12). Exige-se, em geral, um dimetro de lente de solda de cerca de 4 t , onde t a espessura da chapa, para que a falha por rompimento do metal base ocorra. Tal dimetro, que pode ser menor que 4 t , depende da finalidade a que tal solda se destina (Intermachinery, 2002).Figura 2.12 Tipos de falha em teste de resistncia ao cisalhamento como funo da rotao do corpo-de-prova (AWS 1998, modificado). 38 A resistncia ao cisalhamento das soldas aumenta rapidamente no intervalo entre os nveis de solda mnima e expulso. Resultados mostram que a resistncia ao cisalhamento ainda mantida em correntes acima do limite de expulso de modo que soldas aceitveis em termos de resistncia ainda so obtidas. Entretanto, a expulso indesejvel por uma srie de razes, entre elas, a segurana do operador e o perigo de incndio. Tambm deve ser evitada porque acredita-se que ela reduz a vida da ponta do eletrodo e isto de importncia fundamental quando se solda aos com revestimento metlico. recomendado, portanto, soldar numa corrente um pouco abaixo da de expulso (Intermachinery, 2002).

A dureza da zona de fuso exerce algum efeito na resistncia por tenso cisalhante, mas ela contribui ainda mais para a falha na solda quando esta submetida a foras de impacto ou vibrao. Para esta situao, uma dureza excessiva pode resultar em falhas devido a trincas e fadiga. Em alguns casos empregado um intervalo de ps solda com a finalidade de evitar um esfriamento muito rpido do material onde as trincas ou rachaduras podem aparecer (Intermachinery, 2002).44 Teste por trao axialNeste teste, a solda tensionada na direo normal superfcie do material. O procedimento adotado a nvel industrial pode ser visto na Figura 2.13: o corpo-de-prova dividido em trs regies iguais e suas bordas so dobradas a 900 num dispositivo adequado formando um U. Este corpo-de-prova soldado a um outro corpo-de-prova com a mesma forma, formando uma estrutura em forma de H e o conjunto assim formado , ento, tracionado axialmente.

Figura 2.13 Formato do corpo-de-prova utilizado no teste de trao axial (Intermachinery,2002).3945 Teste de toroO procedimento utilizado o mesmo do item sobre teste por tenso cisalhante, sendo que o corpo-de-prova levado a um dispositivo adequado para sofrer uma toro. Aps a ruptura, a lente de solda fica aderida a uma das chapas e recebe o nome de boto de solda, cujo dimetro medido por um paqumetro.46 Teste de arrancamento o tipo de teste mecnico mais comumente usado em soldas a ponto. Ele usado para determinar a soldabilidade a ponto em todas as espcies automobilsticas. Existem vrias razes para o amplo uso de teste: (a) facilidade de execuo, (b) baixo custo, (c) utilizao em cho de fbrica como um teste de controle de qualidade.Neste teste, aps os corpos-de-prova terem sido soldados, eles so levados a um dispositivo de fixao e com auxlio de uma ferramenta apropriada, so dobrados fazendose o arrancamento da lente, como pode ser observado na Figura 2.14(a). Em seguida medese, com um paqumetro, o dimetro do boto de solda em duas direes perpendiculares. A qualidade da solda avaliada pelo dimetro da lente de solda que ficar aderido a uma das partes aps separao (Powell, H. J., et. al., 1996).

Figura 2.14 Rotina de testes para arrancamento: a) Com chave tipo p de cabra, b) Teste mecnico e c) Teste tipo descascamento (Powell, 1996, modificado)47 Teste metalogrficoO teste metalogrfico utilizado para medir o dimetro da lente de solda. O corpo-deprova submetido ao teste de toro e o boto de solda lixado e polido e levado ao microscpio para a determinao de seu dimetro (Intermachinery, 2002).

Bibliografia: Estudo da Formao, Geometria e resistncia do ponto na soldagem por resistncia: Uma abordagem estatstica Jos Enrique Vargas Aures Departamento de Engenharia Mecnica da Universidade de Braslia Faculdade de Tecnologia.