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20/04/2015 Processo com eletrodo revestido Fundamentos Infosolda Portal Brasileiro da Soldagem

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Processo com eletrodo revestido Fundamentos

Escrito por Infosolda. Posted in Processos

Todos os processos de soldagem por arco elétrico precisam de algum tipo de proteção para evitarcontaminações da atmosfera, a menos que se solde em uma câmara de vácuo, o que éeconomicamente inviável. Na soldagem com eletrodo revestido, a queima do revestimento doseletrodos é responsável pela proteção gasosa.

Um eletrodo sem revestimento e sem nenhum outro tipo de proteção perde parte de seuselementos após a fusão e deposita um metal nitretado e oxidado, cujas propriedades mecânicas terãoum valor relativamente inferior ao das chapas de aço de baixo teor de carbono. Estes dois elementosquímicos, nitrogênio e oxigênio, são os que mais influenciam a deterioração das propriedades.

a atmosfera da poça de fusão é influenciada pela presença de oxigênio e nitrogênio no ar

Durante a fusão de um eletrodo sem revestimento, a maior parte do carbono e do manganêscontidos no aço do eletrodo é queimada durante a operação de soldagem, o que naturalmenteinfluencia as propriedades mecânicas do metal depositado, já que as propriedades de um açodependem basicamente do seu teor de carbono e manganês. O carbono transformase em óxido decarbono (CO), e em dióxido de carbono (C02), enquanto que o manganês transformase em óxido demanganês (Mn304). O silício, extremamente ávido pelo oxigênio, queimase igualmente, dandoorigem a uma escória de sílica (Si02).

reações do oxigênio

Numerosos ensaios permitem concluir que a fusão de um eletrodo sem revestimento e sem adiçãode qualquer outro tipo de proteção provoca uma forte oxidação do carbono, do manganês e do silício.Os teores de enxofre (S) e de fósforo (P) variam pouco. É importante salientar que os fenômenos deoxidação dependem basicamente das condições operatórias e do comprimento do arco. Um arco longocom tensão elevada provocará maiores reações de oxidação do que um arco curto. Por outro lado, ascaracterísticas da fonte de alimentação elétrica, seja com corrente contínua ou alternada, não terãogrande influência, desde que forneçam condições para um arco estável. Vale destacar que não épossível soldar com eletrodo sem revestimento em corrente alternada com as fontes de soldagemconvencionais, a menos que se recorra a uma ionização artificial, por meio de uma faísca piloto.

Além destas reações químicas, o oxigênio do ar pode formar uma película de óxido sobre as gotasdurante sua transferência para o metal de base, no nível do banho de fusão. Esse óxido formado temuma solubilidade muito baixa (0,05%) no metal. Quando observadas em microscópio, as partículas deóxido estarão em evidência devido a se precipitarem entre os cristais sob a forma de óxido de ferro. Émuito difícil dosar o oxigênio dissolvido no aço sob a forma de óxido pelos métodos de análisetradicionais.

reações do nitrogênio

Embora nas operações normais o nitrogênio não tenha grande afinidade com o ferro, nas altastemperaturas do arco elétrico há a possibilidade de formação de nitreto de ferro. Mesmo que seja emquantidade muito pequena, o nitreto formado trará graves consequências porque tornará a solda frágil,

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diminuindo a resiliência do metal depositado. É difícil identificar o nitrogênio combinado porque elenão aparece sob a forma de nitreto, e sim sob a falsa aparência de perlita não identificável aomicroscópio. Diversos trabalhos mostram que a presença do nitreto de nitrogênio aumentasubstancialmente a dureza, aumenta em menor quantidade a resistência à tração, mas diminuirapidamente o alongamento, a ruptura e a estricção, a resistência à fadiga e a resiliência. Em resumo,quando o teor de nitrogênio ultrapassa o valor de 0,03% há uma diminuição nos valores daspropriedades mecânicas.

Eletrodo revestido

O eletrodo revestido é um condutor metálico que permite a passagem de uma corrente elétrica. Éconstituído por um núcleo metálico chamado alma, envolvido por um revestimento composto dematérias orgânicas e/ou minerais, com dosagens bem definidas.

O material de que é feita a alma independe do material a ser soldado; pode ser da mesma naturezado metal de base ou não, uma vez que há a possibilidade de utilizar revestimentos que complementema composição química da alma. Os revestimentos são muito mais complexos em sua composiçãoquímica, pois têm diversas funções que são conseguidas pela mistura dos diversos elementosadicionados.Um quadro mostra os materiais da alma do eletrodo mais adequados à soldagem de aços eferros fundidos.

classificação do eletrodo

Os eletrodos podem ser classificados segundo a espessura e a composição química dorevestimento. O critério de espessura considera como tipos o peculiar ou fino, o semiespesso, oespesso e o muito espesso. O diâmetro de um eletrodo corresponde sempre ao diâmetro da alma. Osdiâmetros existentes no mercado estão na faixa de 1 a 7mm, embora existam eletrodos especiais comdimensões diferentes destas.

peculiar ou fino

O revestimento peculiar ou fino é o menos comum de todos. Tem a espessura menor do que 10%do diâmetro da alma, e por isto, é o que requer a menor intensidade de corrente para ser fundido. Esteeletrodo não apresenta formação de cratera.

semiespesso

O revestimento semiespesso é aquele cuja faixa de espessura encontrase entre 10 a 20% dodiâmetro da alma. Sua fusão requer um valor de corrente ligeiramente superior ao tipo peculiar oufino. A cratera formada por este eletrodo é a menor de todos os tipos.



espesso

Espesso é o eletrodo em que a faixa de espessura do revestimento encontrase entre 20 a 40% dodiâmetro da alma. Sua fusão requer um valor alto de corrente e a cratera formada pode ser consideradacomo média.

muito espesso

Esta classificação engloba os revestimentos em que a faixa de espessura do revestimento é maiorque 40% do diâmetro da alma. Requer as maiores intensidades de corrente para ser fundido eapresenta uma cratera profunda.

variação da intensidade de corrente

A intensidade de corrente necessária para a fusão dos eletrodos varia conforme uma série defatores; porém, tomando por base apenas a classificação dos tipos de revestimento segundo aespessura, é possível estabelecer regras práticas que indicam a corrente adequada para o trabalho, umavez que para todos eletrodos existem os limites máximos e mínimos de corrente.

Limite máximo é definido como um valor a partir do qual o eletrodo crepita ou estala, dificultandoa operação de soldagem, e no qual ocorre a danificação do revestimento, isto é, a queima antes de suaefetiva utilização; limite mínimo é o valor em que é muito difícil estabelecer o arco.

Para os eletrodos de revestimento muito espesso, que não contenham elevado teor de pó de ferro,podese considerar uma fórmula; é importante destacar, porém, que essa fórmula não é válida para oseletrodos com elevado teor de pó de ferro porque estes necessitam de maiores valores de intensidadede corrente.

Tomando como base um eletrodo com diâmetro de 4mm com baixo teor de pó de ferro, asintensidades de corrente podem ser encontradas em um quadro.

Na composição química do revestimento de um tipos de revestimento eletrodo são utilizadosdiversos componentes químicos com diferentes funções. Nesta classificação, o elemento com maiorteor no revestimento é aquele que será utilizado como base. Um quadro mostra os elementos a seremadicionados para atingir as funções desejadas.



revestimento oxidante

O revestimento oxidante é constituído principalmente de óxido de ferro e manganês. Produz umaescória oxidante, abundante e fácil de destacar. Os eletrodos com revestimento oxidante podem serutilizados nas correntes contínua ou alternada e apresentam uma baixa penetração.

O metal depositado possui baixos teores de carbono e manganês e, embora o aspecto da soldagemproduzida seja muito bom, não é o eletrodo adequado para aplicações de elevado risco. Atualmente,este tipo vem sendo cada vez menos utilizado.

revestimento ácido

O revestimento ácido é constituído principalmente de óxido de ferro, manganês e silício. Produzuma escória ácida, abundante, porosa e de fácil remoção. O eletrodo com este tipo de revestimentopode ser utilizado nos dois tipos de corrente, apresenta penetração média e alta taxa de fusão,causando uma poça de fusão volumosa, e em consequência disto, é indicado para aplicação nasposições plana e de filete horizontal.

As propriedades da solda são consideradas boas para diversas aplicações, embora sua resistência àformação de trincas de solidificação seja baixa. Este revestimento produz um cordão com aparênciamuito boa.

revestimento rutílico

O revestimento rutílico contém grandes quantidades de rutilo (Ti02 óxido de titânio) e produzuma escória abundante, densa e facilmente destacável.

Os eletrodos com este revestimento são de fácil manipulação e podem ser utilizados em qualquerposição, exceto nos casos em que contenham um grande teor de pó de ferro; são considerados degrande versatilidade e de uso geral. Quando utilizados em corrente contínua ou alternada, produzemum cordão de bom aspecto, porém com penetração média ou baixa. A resistência à fissuração a quenteé relativamente baixa.

revestimento básico

O revestimento básico contém grandes quantidades de carbonatos de cálcio ou outro material efluorita. Estes componentes são os responsáveis pela geração de escória com características básicasque, adicionada ao dióxido de carbono gerado pela decomposição do carbonato, protege a solda docontato com a atmosfera. Esta escória exerce uma ação benéfica sobre a solda dessulfurandoa ereduzindo o risco de trincas de solidificação.



Desde quearmazenado e manuseado corretamente, este revestimento produz soldas com baixosteores de hidrogênio e minimiza os problemas de fissuração e fragilização induzidos por este elementoquímico. A penetração é média e o cordão apresenta boas propriedades mecânicas, particularmenteem relação à tenacidade.

Os eletrodos com revestimento básico são indicados para aplicações de alta responsabilidade, parasoldagens de grandes espessuras e de elevado grau de restrição, isto é, dificuldade de dilatação e decontração da peça.

O revestimento básico também é recomendado para soldar aços de pouca soldabilidade, como porexemplo os aços de alto teor de carbono e/ou enxofre ou aços de composição química desconhecida.Em razão de ser o mais higroscópico de todos, este tipo de revestimento exige cuidados especiais como armazenamento e manuseio.

revestimento celulósico

O revestimento celulósico contém grandes quantidades de material orgânico, como por exemplocelulose, que, quando decomposta pelo arco, gera quantias consideráveis de gases protetores do metallíquido. A quantidade de escória produzida é pequena e o arco é muito violento, causando grandevolume de respingos e alta penetração, se comparado a outros tipos de revestimento.

O aspecto do cordão produzido pelos eletrodos com este tipo de revestimento não é dos melhores,apresentando escamas irregulares. As características mecânicas da solda resultante do trabalho comrevestimento celulósico são consideradas boas, embora exista a possibilidade de fragilização pelohidrogênio.

Os eletrodos com revestimento celulósico são particularmente recomendados para soldagens forada posição plana, tendo grande aplicação na soldagem circunferencial de tubulações e na execução depasses de raiz em geral. Devido à elevada penetração e às grandes perdas por respingos, não sãorecomendados para o enchimento de chanfros.

revestimento com adição de pó de ferro

No caso de soldagem de aços, é possível adicionar aos diversos tipos de revestimento outroselementos de liga com funções especiais durante a deposição. O caso mais comum é a adição de pó deferro. Durante a soldagem, o pó de ferro é fundido e incorporado à poça de fusão, de modo a melhoraro aproveitamento da energia do arco, aumentar a estabilização do arco no caso de adições norevestimento que correspondam a até 50% do peso do metal depositado tornar o revestimento maisresistente ao calor, permitindo a utilização de correntes de soldagem com valores mais elevados, eaumentar a taxa de deposição do eletrodo. No entanto, a adição de pó de ferro ao revestimento causatambém alguns pontos desfavoráveis, tais como o aumento da poça de fusão e maior dificuldade emcontrolar a poça, dificultando ou mesmo impossibilitando a soldagem fora da posição plana.

normas para identificação dos eletrodos revestidos

A AWS American Welding Society (Sociedade Americana de Soldagem) criou um padrão paraa identificação dos eletrodos revestidos que é aceito em quase todo o mundo. Devido à simplicidade etalvez ao pioneirismo, esta é a especificação mais utilizada no mundo atualmente para identificareletrodos revestidos.

As especificações de identificação da AWS são numeradas de acordo com o material que sepretende classificar. Entre estas especificações, as mais comuns são as utilizadas para aço carbono(AWS A 5.1), para aços de baixa liga (AWS A 5.5) e para aços inoxidáveis (AWS A 5.4). Um quadroauxilia a encontrar a norma AWS que especifica o eletrodo adequado à soldagem de determinadosmateriais.



O revestimento do eletrodo desempenha, entre funções do revestimento outras, as funções elétrica,mecânica e metalúrgica.

função elétrica

Quando se utiliza um eletrodo sem revestimento e sem nenhum outro tipo de proteção emtrabalhos com corrente alternada, é impossível estabelecer um arco elétrico; porém, graças à açãoionizante dos silicatos contidos no revestimento, a passagem da corrente alternada éconsideravelmente facilitada entre o eletrodo e a peça a soldar. Assim, a presença do revestimento noeletrodo permitirá a continuidade e consequentemente a estabilidade do arco, além da utilização detensões baixas em vazio, mesmo em trabalhos com corrente alternada (40 a 80V); isto possibilita umaredução do consumo de energia no primário e um considerável aumento da segurança do soldador.

O revestimento é mau condutor de eletricidade, impedindo aberturas laterais do arco em locais nãodesejados.

função mecânica

Ao fundir, o revestimento cria uma concavidade na ponta do eletrodo chamada cratera. Aprofundidade da cratera tem influência direta sobre a facilidade de utilização do eletrodo, sobre asdimensões das gotas e sobre a viscosidade da escória.

Um eletrodo de boa qualidade deve apresentar uma cratera mais profunda e gotas mais finas; alémdisto, a cratera serve também para guiar as gotas do metal fundido.

O revestimento também forma uma atmosfera gasosa que protege a fusão da alma contra ooxigênio do ar; ao mesmo tempo, o revestimento deposita escória, mais leve que o metal fundido, paraproteger o banho de fusão não somente contra a oxidação, mas também contra um resfriamentorápido.

A escória constitui um isolante térmico que permite a liberação dos gases retidos no interior dometal depositado, evitando com isto a formação de poros, e minimiza o endurecimento do materialdepositado.

função metalúrgica

O revestimento tem uma função metalúrgica na medida em que acrescenta elementos de liga àpoça de fusão, os quais ficam inseridos na junta e alteram as propriedades do cordão de solda.

Os elementos que contêm pó de ferro permitem a produção de mais material de adição, tornandomelhor o acabamento do cordão.

O silício existente no revestimento atua como desoxidante, uma vez que a poça de fusão contémoxigênio, oriundo da queima dos revestimentos com carbonatos ou de vapor de água.

Os gases redutores, CO e H2, provenientes da queima do revestimento, também se juntam àescória e à poça de fusão, formando uma espécie de forno de redução de minério de ferro. Após asolidificação da poça de fusão, a escória solidificada funciona como um tratamento térmico do cordão,evitando um resfriamento rápido da superfície.

Link Relacionado:

Soldagem – Coleção tecnológica SENAI – 1ª ed. 1997

http://www.infosolda.com.br/biblioteca-digital/26-livros-senai.html

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