Soldagem de Manutenção - 2014

7/26/2019 Soldagem de Manuteno - 2014

1/84R. Conz - 2014

FACULDADE DE TECNOLOGIA DE SO PAULO

DEPARTAMENTO DE SOLDAGEM

SOLDAGEM DE MANUTENO I&II

SUMRIO

1. FATORES INERENTES SOLDAGEM DE MANUTENO

2. MOVIMENTAO DE PEAS

3. PREPARAO DE PEAS PARA SOLDAGEM

4. TCNICAS OPERATRIAS

5. SOLDABILIDADE

6. MECANISMOS DE FALHAS NOS METAIS

7. TIPOS DE TRINCAS NA SOLDAGEM

8. METODOLOGIA DE INVESTIGAO DE FALHA

9. TENSES RESIDUAIS

10. RECURSOS COMPLEMENTARES

11. APRESENTAO DE CASOS

12. BRASAGEM


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1. FATORES INERENTES SOLDAGEM DE MANUTENO

A tecnologia de Soldagem como elemento

de unio de partes metlicas e reconstruo de

componentes alcanou grande progresso graas

s muitas conquistas cientficas e tecnolgicas

alcanadas nos ltimos tempos. A soldagem

ocupou um lugar de destaque, passando de um

processo artesanal para uma tecnologia com

bases cientficas bastante slidas.

A unio de metais j era praticada no ano 1200 antes de Cristo, por forjamento a quente

ou por estanho, entretanto evoluiu muito pouco at o final do sculo XIX. Com o surgimento da

soldagem por arco eltrico por eletrodo metlico em 1885 marcou-se o inicio de uma nova era.

A partir de ento a evoluo da tecnologia de soldagem tem sido intensa, buscando atender

aos mltiplos segmentos industriais bem como a uma enorme variedade de ligas metlicas

desenvolvidas a partir de ento. Essa evoluo no aconteceu de forma aleatria ou

independente, pois devido soldagem estar relacionada s transformaes metalrgicas foi

necessrio um encadeamento de conhecimentos e a consequente criao de normas a fim de

fixar caractersticas, variveis e limites dos diversos processos, regras para os projetos e os

mtodos para ensaios destrutivos e no destrutivos END assim como definir os critrios de

aceitao para as descontinuidades.

Do ponto de vista da aplicao, a tecnologia de soldagem pode ser dividida em dois

grandes grupos, a soldagem de fabricao e a soldagem de manuteno, sendo que, enquanto

a fabricao baseia-se em: especificaes tcnicas, clculos e procedimentos qualificados,conforme normas especficas, a soldagem de manuteno apresenta dificuldades do tipo: metal

de base desconhecido, contaminaes, e emergncias, sendo que tudo isso ainda pode vir

acompanhado da necessidade da soldagem ser realizada em local desprovido de recursos

adequados e de difcil acesso. Outro aspecto a ser considerado que na soldagem de

manuteno no comum ser especificado um procedimento, ficando as decises para o

soldador ou para o supervisor. A soldagem de manuteno abrange a recuperao de peas

defeituosas, quebradas, trincadas e desgastadas, com ou sem usinagem posterior, consiste em

reparar ou reconstruir conjuntos metlicos sem alterar suas caractersticas.


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Especificaes tcnicas iniciais

Projeto - formas, dimenses, caractersticas

Soldagem de Fabricao Clculo de esforos atuantes

Processos e Procedimentos definidos

Normas e Cdigos

Condies operacionais

Dificuldades de acesso

Soldagem de Manuteno Metal base desconhecido

Contaminaes do metal base

Experincia e habilidade

Processo de soldagem

Metalurgia da soldagem

Fatores Tecnolgicos Materiais de base e de soldagem

Controle de qualidade

Ensaios no destrutivos

Manuteno corretiva

Fatores Administrativos Manuteno preventiva

Manuteno preditiva

Reposio

Fatores Econmicos

Recuperao

Ousadia com bom senso

Fatores Humanos Integridade moral - tica

Capacidade investigativa (saber ouvir)

Poder de anlise (conhecimento tecnolgico)

Custo da recuperaoTempo (custo do lucro cessante)Garantia duvidosa

Custo da pea novaDisponibilidade de componentesGarantia possvel


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2. MOVIMENTAO DE PEAS

A movimentao de peas merece destaque na soldagem de manuteno, pois com

freqncia surge a necessidade de posicionamento entre as partes durante um reparo. Em

alguns casos essas cargas atingem massa elevada e devem ser movimentadas suspensas,

nessas condies o fator segurana se torna prioritrio. Dessa forma apresentamos algunsequipamentos e acessrios disponveis no mercado para a execuo desses trabalhos.

2.1 Talha manual

Dados Tcnicos

Capacidade de levantamento [Kg] 750Elevao mxima [m] 1,5Massa do equipamento [Kg] 6,5Reduo 1:45Esforo Necessrio [Kgf] 20

Dimenses [mm]

A [min.] 280B 130C 300D 80E 125F 22

2.2 Cabos de ao

Os cabos de ao polido so os mais comuns, eles so fabricados a partir de arames de

ao trefilados e polidos, onde os teores de carbono variam de 0,3% a 0,8%, sendo que os mais

resistentes situam-se entre 0,60% a 0,80%. O teor de mangans estar prximo de 0,60% e o

Fsforo + Enxofre somados no devem exceder 0,03 para obter um arame mais malevel.


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Para determinar as caractersticas de um cabo de ao verifique os cdigos como segue:

O 1 nmero indica a quantidade de pernas do cabo sendo 6 o mais usual.

O 2 nmero indica a quantidade de fios que compe a perna.

AF define: alma de fibra, que pode ser fibra natural ou artificial.

AACi indica alma de ao com cabo independente.

As cargas de trabalho dos cabos dobrados so baseadas em dimetros de curvatura

mnimos de 8 a 10 vezes o dimetro do cabo. Se esse dimetro for menor deve-se aumentar o

fator de segurana.

CARGAS DE TRABALHO -CABO 6X 41WARRINGTON SEALE +AF(IPS)-FATOR DE SEGURANA 5:1

B

C

A


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CARGAS DE TRABALHO -CABO 6X 47WARRINGTON SEALE +AACI(IPS)-FATOR DE SEGURANA 5:1

REFERNCIA:CATLOGO CIMAF

2.3 Normas para cabos de ao

Os cabos de ao para uso geral no Brasil so regidos pela NBR-ISO 2408 acrescidas das

resolues do INMETRO referentes ao Programa de Avaliao da Conformidade, conforme

regulamento aprovado pela Portaria INMETRO N.176, que probe o uso de construes

consideradas perigosas, limitando os dimetros menores e introduzindo o uso obrigatrio de

fitilho interno para a identificao do fabricante.

2.4 Acessrios para movimentao de peas


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2.5 Cintas de Poliester

No propaga a combusto, mas queima em contato com a chama, porm, a combusto

se extingue imediatamente, assim que se elimina o contato com a mesma, uma das fibras

txteis mais elsticas. Sua elasticidade varivel atinge 8% com a capacidade mxima da cinta.

2.5.1 Tipo Sling

Largura C Capacidade kg Olhalmm Basket mm

35 S 400 20035 D 800 20050 S 1.000 22050 D 2.000 22060 S 2.200 26060 D 5.000 26080 S 3.000 30080 D 6.000 300100 S 4.000 300100 D 8.000 300

S = cinta simples / D = cinta dupla

Largura C Capacidade kg Olhal

mm Choker mm

35 S 200 20035 D 400 20050 S 500 22050 D 1.000 22060 S 1.100 26060 D 2.500 26080 S 1.500 30080 D 3.000 300100 S 2.000 300100 D 4.000 300

S = cinta simples / D = cinta dupla

Ateno a temperatura mxima de utilizao = 80 C.

Forma - Basket

Comprimento L especificar

Largura C

olhal

Tipo - Olhal normal

Comprimento L especificar

Largura C

olhal

Tipo - Olhal torcido

Forma - Choker


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3. PREPARAO DE PEAS PARA SOLDAGEM

3.1 Corte

O corte de metais abrange inmeras modalidades e depende: do tipo do metal, do

formato (chapas, perfiz, fundidos, forjados, etc.), das dimenses e da preciso dimensionaldesejada. A seguir indicamos os mtodos mais usuais para corte de metais:

1. Corte mecnico

Corte por tesoura guilhotina

Corte por serra

Cortador de tubos

2. Corte plasma

3. Oxicorte

4. Corte por grafite Arc Air5. Corte por LASER

3.1.1 Corte mecnico

Corte por tesoura guilhotina

Equipamento utilizado para cortes retos em chapas metlicas, onde o corte obtido por

cizalhamento. Existem diversas verses e capacidades que vo desde a guilhotina mecnica

utilizada para fabricao de calhas e perfiz industriais, capazes de cortar chapas de ao at

espessura de 6 mm, enquanto que as guilhotinas hidrulicas possuem potencia maior e podem

cortar chapas de ao at uma espessura de 25 mm.

O funcionamento da guilhotina mecnica consiste em um volante que acumula energia

cintica a partir da rotao, fornecida por um motor eltrico, a qual liberada por uma frico

que ir acionar uma biela acoplada a um volante excntrico, transformando assim movimento

giratrio em linear alternativo. Devido a alta velocidade da lmina de corte o impacto grande

limitando as espessuras a serem cortadas.

Guilhotina mecnica Guilhotina hidrulica


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Corte por serra

Existem diversos tipos de equipamentos para corte de metais, eles so destinados ao

corte de perfiz e barras de ao prioritariamente. A escolha do tipo mais apropriado ir depender

de vrios fatores, tais como: o formato de pea, o tipo de material (natureza metalrgica e

dureza), as dimenses da pea e a quantidade de peas / unidade de tempo desejada(produtividade). Indicamos a seguir os trs mtodos mais usuais.

Serra circular:O equipamento ao lado muito utilizado para o

corte de barras, perfiz, cantoneiras e tubos. A maior restrio

desse equipamento est na seo transversal da pea devido a

limitao da mesa de fixao, por outro lado o comprimento

poder alcanar grandes dimenses. A refrigerao durante o

corte recomendvel. Podem ser utilizadas serras com metalduro. O equipamento pode possuir alimentao automtica.

Serra alternativa: um equipamento bastante comum para o

corte de barras, perfiz e cantoneiras, dependendo do modelo a

dimenso da mesa de fixao poder ser bem maior que no

caso anterior. A refrigerao durante o corte recomendvel. A

lamina de corte fabricada em ao de alto carbono, o mtodo

de corte consiste da combinao do movimento alternativo da

lamina com o esforo de compresso da mesma sobre a pea.

O equipamento pode ser dotado de alimentao automtica

Serra de fita horizontal: um equipamento muito utilizado

para corte de barras em produo seriada, possui alta

eficincia e podem ser equipados com alimentao

automtica, para maior produtividade. A refrigerao duranteo corte recomendvel. A fita de serra utilizada fabricada

em ao carbono fornecida em rolos e deve ser cortada e

soldada no comprimento adequado.

Cortador de tubos

Trata-se de um dispositivo para uso manual, ideal para

cortar tubos de ao de parede fina, sua maior vantagem promover um corte no esquadro com bom acabamento a um

baixo custo.


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3.1.2 Corte plasma

Permite o corte de qualquer metal ou liga metlica ferrosa ou no ferrosa, devido

concentrao de altas temperaturas o corte muito rpido e as deformaes so minimizadas

Permite corte espessuras de 0,5 a 150 mm, utilizando equipamentos que vo de 200 a 1000

ampres, possui alta qualidade de corte quando comparado a outros processos. O processopode ser manual ou automtico.

Corte plasma manual Corte plasma automtico

3.1.3 Oxicorte

O oxicorte ocorre pela reao do Ferro com oxignio puro. Consiste em aplicar umachama de aquecimento ao metal at o mesmo atingir a temperatura ideal para inicio da reao

ento nesse momento um jato de oxignio puro liberado com alta presso. A oxidao

instantnea. Essa reao exotermica gerando calor suficiente para manter a oxidao. Este

processo no pode ser aplicado a metais no ferrosos. Para corte de chapas em ao carbono

possvel atingir espessuras de at 450 mm. O oxicorte pode ser manual ou automtico.

A qualidade da superfcie de corte adequada para construes soldadas e trabalhos

em caldeiraria de forma geral, bastando apenas a eliminao das rebarbas por esmerilhamento.

Oxicorte manual Oxicorte automtico


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3.1.4 Corte por grafite Arc Air

O processo de corte com eletrodo de grafite, tambm conhecido como Arc Air, consiste

de uma tocha especial que se assemelha ao alicate do eletrodo revestido, porm dotada de um

dispositivo que direciona um jato de ar comprimido na poa de fuso a fim de expulsar o metal

lquido. Para a execuo do corte, necessrio inclinar o eletrodo num ngulo entre 25 e 45graus. Normalmente o corte com eletrodo de grafite empregado para a remoo das

razes das soldas para penetrao total ou para remoo de defeitos podendo tambm ser

empregado para remoo de dispositivos auxiliares (travas, olhais, etc.)

Tocha para goivagem

3.1.5 Corte LASER

O corte por laser encontra sua maior aplicao na produo de peas onde se busca

maior preciso dimensional com baixa deformao, as variveis do processo tambm garante

uma pequena zona termicamente afetada devido as altas velocidades de corte. O equipamento

laser mais comum utiliza: o dixido de carbono CO2 para a emisso do feixe laser, o Nitrognio

para a excitao das molculas (gs de assistncia), e o Hlio na dissipao do calor gerado

pelo campo eltrico. Estes gases combinados so capazes de produzir uma potncia de 5 kW.


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3.2 Conformao

A conformao de peas pode reunir diferentes tcnicas, sendo as mais comuns: o

dobramento e a calandragem de chapas utilizada na fabricao de cilindros ou tubos.

3.2.1 Dobramento de chapas

A linha de dobra deve sempre que possvel estar ortogonal ao sentido de laminao da

chapa, para evitar trincas no lado externo do raio de dobra. Para evitar esmagamento na regio

do raio a fora de dobra no pode ser muito maior do que o valor calculado pela frmula abaixo.

Como no se tem o controle total das propriedades mecnicas, o valor calculado o mnimo

necessrio e serve como ponto de partida para o incio das operaes. O comprimento de

dobra depende da potncia hidrulica da prensa.

O material a ser deformado anisotrpico, ou seja, as propriedades mecnicas do

material variam de direo para direo quando testados em trao. Esta propriedade causadefeitos nas peas deformadas e ao mesmo tempo facilita as operaes de dobra desde que se

tenha um controle dos parmetros de anisotropia em cada direo. Como no processo de

produo, um controle desta natureza no vivel, alguns cuidados devem ser tomados a fim

de se obter uma pea dentro do especificado. A dobra deve sempre que possvel ser executada

na direo perpendicular direo de laminao.

A recuperao elstica a capacidade que o material tem de recuperar as pequenas

deformaes elsticas causadas no processo de conformao. O clculo da recuperaoelstica possvel de ser feito, porm para cada geometria de dobra e de material, a matriz e o

puno tero de ser modificados (ajustados) para cada caso. Este procedimento vivel desde

que se tenha um volume grande de peas iguais a serem dobradas, compensando os

investimentos aplicados nas modificaes e fabricao de matrizes e punes. Dessa forma

haver um menor tempo de retrabalho para acertar as peas aps a conformao. Para

pequenos lotes de peas onde o investimento em ferramentas se torna invivel, a soluo

utilizar o ferramental padronizado e controlar as alteraes possveis durante o processo.

Prensa dobradeira hidrulica


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Clculo de dobra

A fora necessria, em toneladas, para efetuar uma dobra a 90, para ao ao carbono

do tipo ASTM A36 pode ser calculada pela expresso:

F = Fora de dobramento em TON

s = Espessura da chapa em mmb = Comprimento de dobra em mmT = Tenso de escoamento em kgf/mm2W = Boca do prisma em mm

3.2.2 Calandragem

A calandragem um processo fundamental nas caldeirarias especializadas em produtos

petroqumicos ou de fabricao de tubos. Seu objetivo transformar chapas planas em

cilndricas atravs da rolagem das mesmas entre rolos de ao de alta resistncia. O processo

consiste em passar a chapa plana atravs de trs rolos sendo dois inferiores e um superior

onde o rolo superior possui movimento de aproximao gerando assim uma grande tenso de

copresso na chapa a qual simultaneamente tracionada por um dos rolos inferiores.

Para iniciar a calandragem necessrio curvar as extremidades da chapa para facilitar

o contato com os rolos e consequente arraste. Existem duas formas de executar essa

operao. A mais comum camada de bater as pontas na prensa e a segunda atravs douso de um equipamento especial chamado calandra de 4 rolos onde existe um rolo suplementar

inferior que serve para fixar a chapa enquanto os rolos laterais promovem a devida deformao.

Espessura dachapa

S1.5 2 3 4 5 6 8 10 12 15 20 25 30 35 40

Min. raio de dobra

Ri 2.5 3,5 5 7 8 10 16 20 24 30 40 50 60 80 90

Min. largura dedobra L

10 12 12 24 32 40 65 80 100 120 160 200 240 280 320

Min. boca do prismaW

15 15 25 40 50 70 110 120 160 190 250 320 380 450 510

1000

7,1

=

W

TbsF


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Calandra de 3 rolos Calandra de 4 rolos

3.2.3 Rebordeamento de tampos industriais

O rebordeamento de chapas tem como principal objetivo a fabricao de tampos

industriais, o processo semelhante ao torno de repuxo, porm em escala maior, a partir de um

disco de chapa de ao cujo dimetro resulta do desenvolvimento do tampo conformadoprimeiramente o grande raio em prensa hidrulica e a seguir a pea fixada na rebordeadora

que ir promover o repuxo do raio menor com a pea girando. Na regio do raio menor ocorre

sempre uma diminuio de espessura a qual deve ser prevista no projeto do equipamento.

Tampos torisfricos Transporte de tampos torisfricos

Rebordeadeira de tampos


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3.3 Condicionamento trmico na soldagem

Os condicionamentos trmicos como preparao para soldagem: pr-aquecimento, ps-

aquecimento e alivio de tenses, podem ser feitos de diversas maneiras sendo que as mais

comuns so: por resistncias eltricas, por maaricos e por sopro de ar quente. Existe hoje no

mercado uma ampla gama de resistncias eltricas que podem ser utilizadas, vide figuras:

O bloqueio trmico assim como o controle do tempo e da temperatura essencial para

garantir uma melhor eficincia do processo, para tanto existem equipamentos portteis que

podem ser levados ao local da soldagem e atravs de pirmetros podem controlar as

temperaturas e at mesmo registrar o ciclo em um grfico no caso de alivio de tenses.

A utilizao de bloqueio trmico normalmente feita atravs da aplicao de mantas de

fibra de rocha ou de cermica, essas mantas so encontradas no formato de placas com

espessuras entre 25 a 75 mm, com diversas larguras e comprimentos, a l de vidro no

recomendada, pois pode causar irritao na pele. A seguir apresentamos um exemplo de

aplicao de condicionamento trmico feito no campo para alivio de tenses:

Se~]ao

Foi executado alivio de tenses

localizadas, por resistncias

eltricas de contato sobre a

solda de reparo, conforme

parmetros do Cdigo ASME

Seo VIII - Diviso 1 UCS 56.


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2. Quando a junta soldada liga partes de mesma espessura, por meio de uma junta

de topo com penetrao total, a espessura nominal a profundidade total da

solda, desconsiderado o reforo de solda, ou seja, a espessura da chapa.

3. Para as soldas em ngulo com chanfro, a espessura nominal a profundidade

do chanfro, ou a soma das profundidades quando o chanfro for duplo.

4. Para as soldas de filete, a espessura nominal a dimenso da garganta da

solda.

5. Se uma solda de filete for utilizada em conjuno com uma solda em chanfro, a

espessura nominal a profundidade da solda em chanfro mais a dimenso da

garganta da solda do filete.

6. Quando uma junta de topo liga partes de espessuras diferentes, a espessuranominal

7. A menor espessura entre as duas partes adjacentes soldagem.

8. A espessura do casco ou da garganta da solda de filete, optando-se para a que

for maior, nas ligaes de tampos intermedirios do tipo ilustrado na Fig. A.

9. A espessura do casco nas ligaes com espelhos, tampos planos, flanges ou

peas similares.

10. A espessura da solda atravs do pescoo do bocal, ou casco, ou tampo, ou

chapa de reforo, ou da solda de filete de ligao, ou seja, a que for maior

(refere-se s figuras UW 16.1 e UW 16.2 do Cdigo ASME, Seo VIII, Div. 1).

11. A espessura do pescoo do bocal, medida na junta de ligao entre o pescoo e

o flange do bocal.

12. A espessura da solda, medida no ponto de ligao, quando uma parte no

sujeita presso soldada a uma parte sujeita presso.

13. A espessura da solda nas ligaes tubo/ espelho.

14. No caso de reparos, a profundidade da solda de reparo.

t1 pode ser diferente de t2

Fig. A


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Tratamento em duas etapas

Quando o tratamento trmico no pode ser feito em uma s etapa (quando o

comprimento do equipamento maior que o comprimento do forno), o tratamento trmico aps

soldagem pode ser conduzido em duas etapas (tcnica da parede) desde que a sobre-posio

das partes aquecidas seja igual ou maior que 1,5 m. Precaues

Durante os perodos de aquecimento e de reteno da temperatura de tratamento, nos

fornos a gs ou leo, evita-se a incidncia direta da chama sobre as superfcies, se necessrio,

atravs da colocao / montagem de defletores.

Devem ser tomadas precaues para evitar a expanso do ar retido nas soldas

parcialmente penetradas deixando um dos topos aberto para a sada dos gases, essaprecauo tem por objetivo evitar trincas de origem mecnica que podero ocorrer nessas

condies. Carregamento do Forno

Durante o carregamento, so tomados cuidados, a fim de evitar deformaes. A

temperatura do forno durante o carregamento no deve exceder 427C (800F), sendo que at

essa temperatura o forno pode ser aquecido sem que qualquer controle ou registro da

temperatura. As peas devem ser colocadas sobre calos para permitir a circulao do ar

quente para que todas as superfcies sejam aquecidas uniformemente. Termopares

Onde um ou mais conjuntos soldados so tratados em uma carga de forno, termopares

devero ser colocados em diversas posies da carga onde possa ocorrer variaes de

temperatura, de maneira que a temperatura real seja indicada. Para tanto se recomenda um

mnimo de 4 termopares, independente do peso ou dimenso da carga, sendo que em cargasonde existe grande variao de espessuras e eventuais zonas mais aquecidas, se recomenda

utilizar seis termopares acoplados a um registrador grfico com controlador de potncia.Os termopares devem ser fixados na espessura mais fina e na mais grossa, no topo e

na base da carga, e se possvel, o mais prximo e o mais longe da porta do forno. A distncia

entre termopares, em qualquer direo, no deve exceder a 4,5 m. A fixao dos termopares

nunca deve ser feita sobre um cordo de solda do equipamento a ser aliviado.A fixao deve

ser atravs de porcas ranhuradas ponteadas no equipamento com dois pontos de solda, utilizar

eletrodo AWS E 309 16. Os termopares, uma vez alojados nas ranhuras, devem ser levemente

pressionados contra a pea com um parafuso, vide Fig. B.


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Procedimento

Taxa de Aquecimento

Acima de 427C (800F), a taxa de aquecimento no deve ser maior que 222C/h

(400F/h) dividido pela mxima espessura de solda das peas, em polegadas; em nenhum caso

a taxa de aquecimento deve ser maior que 222C/h (400F/h), vide tabela C. A taxa de

aquecimento no precisa ser, em nenhum caso, menor que 37C/h (100F). Durante o perodo

de aquecimento, as temperaturas registradas no devem ter variao maior que 139C (250F).

Tempo de patamar

O componente ou equipamento deve ser aquecido at a temperatura especificada, pelo

perodo de tempo indicado na Tabela A. Durante o patamar, a maior diferena entre o ponto

mais frio e o ponto mais quente, no deve ser maior que 83C (150F), exceto onde os limites

suplementares de variao so especificados.

NmeroP

Nmero doGrupo

Temperatura deTratamento Trmico

(C)

Tempo mnimo de permanncia (t) para cadaespessura (e) para Tratamento Trmico

e 2 2 < e 5 e > 5

1 1, 2 e 3593 - 625

(1100F - 1157F)

t = 1h para cadapolegada deespessura.

Mnimo de 15minutos.

t = 2h mais 15minutos para cada

polegada acimade 2.

t = 2h mais 15minutos para

cada polegadaacima de 2.3 1, 2 e 3

4 1 e 2 593 - 625(1100F - 1157F)

t = 1hpara cada

polegada deespessura.

Mnimo de 15minutos.

t = 1hpara cada

polegada deespessura.

t = 5hmais 15 minutos

para cadapolegada acima

de 5.

5 1 e 2 680 - 700(1256F - 1292F)

9A9B10A10B

1111

593 - 625(1100F - 1157F)

10C 1593 - 625

(1100F - 1157F)

10F 1 593 - 625(1100F - 1157F)

Tabela A

Temperatura[C]

Tempo

1

2

3

4

5

1) Temperatura de inicial do tratamento 427 C

2) Taxa de aquecimento

3) Temperatura de patamar

4) Taxa de resfriamento5) Temperatura final do tratamento


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Taxa de Resfriamento

Acima de 427C (800F), o resfriamento feito no forno fechado, abaixo de 427C

(800F), pode ser resfriado fora do forno, desde que no haja a presena de ventos. Acima de

427C (800F), a taxa de resfriamento no deve ser maior que 222C/h (400F/h) dividido pela

maior espessura de solda, em polegadas; em nenhum caso, a taxa de resfriamento maior que222C/h (400F/h), vide tabela C. A taxa de resfriamento no precisa ser menor que 37C/h

(100F/h). Durante o resfriamento, as temperaturas registradas no devem ter uma variao

maior que 139C (250F).

Reduo da temperatura de patamar

A reduo de temperatura de patamar do tratamento trmico com o conseqente

aumento do tempo de permanncia pode ser aplicado, desde que permitido pelas notas da

tabela UCS-56 do Cdigo ASME, Seo VIII, Diviso I, para cada material. Quando esta

soluo aplicada, a reduo de temperatura com o conseqente aumento do tempo, deve ser

de acordo com a tabela B.

Reduo da Temperaturade Tratamento Trmico

Tempo Mnimo de Permanncia(horas / polegada)

28C - 50F 2

56C - 100F 4

83C - 150F 10111C - 200F 20

Tabela B

Taxa mxima de aquecimento e resfriamento por espessura

Espessura(polegada)

Taxa Mxima de Aquecimentoe Resfriamento

t 1 222C/h - 400F/h1 < t 1.1/4 160C/h - 320F/h1.1/4 < t 1.1/2 130C/h - 266F/h1.1/2 < t 1.3/4 110C/h - 230F/h

1.3/4 < t 2 100C/h - 212F/h2 < t 2.1/2 80C/h - 176F/h2.1/2 < t 3 65C/h - 149F/h3 < t 3.1/2 55C/h - 131F/h3.1/2 < t 4 50C/h - 122F/h

4 < t 5 40C/h - 104F/h5 < t 6

37C/h - 100F/h6 < t 77 < t 8

8 < t 99 < t 10

Tabela C


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21

Fixao de termopares

3.3.2 Pr-aquecimento em funo da Espessura e Carbono Equivalente

C E

Espessura0,41 0,43 0,45 0,47 0,49 0,51 0,53 0,55

> 16 20 - - - - 70 80 90 100

> 20 25 - - - 90 100 120 130 150

> 25 36 - - 80 100 120 140 150 150

> 36 50 - 80 110 130 150 160 175 180

> 50 100 80 100 120 140 160 170 190 200

> 100 150 120 120 130 150 170 190 200 200

Acima de 150 mm de espessura necessrio a anlise e classificao da junta emfuno de sua rigidez conforme o seguinte critrio: baixa restrio, mdia restrio e alta

restrio. Para baixa restrio utilizar os valores indicados para a faixa de 100 a 150 mm, para

mdia restrio, acrescentar 10% nesses valores, e para alta restrio acrescentar 25%.

Para materiais com carbono equivalente superiores a 0,55 a soldabilidade fica bastante

prejudicada, pois a susceptibilidade de formao de fase martenstica muito grande, o que

aumenta em muito a fragilidade do material, nesse caso recomenda-se o pr-aquecimento

ligeiramente acima da temperatura de inicio de formao da martensita (ms), o que certamenteser bastante desconfortvel para o soldador, porm trar uma maior garantia.

TermoparPorca ranhurada

Fig. B

Termopar

Parafuso


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22

3.4 Jateamento abrasivo

O jateamento de peas utilizado em soldagem de manuteno para limpeza da regio

que receber soldagem, seu objetivo eliminar as calaminas provenientes do processo de

laminao a quente ou de processos corrosivos, tambm se aplica em peas fundidas na

eliminao de borras que consistem de: xidos, metais, areia e elementos no metlicos. Osmateriais abrasivos mais comuns so: granalhas de ao esfricas, granalhas de ao angulares,

xido de alumnio e areia, sendo que este ltimo est proibida a aplicao, pois, pode causar

doenas como por exemplo a silicose pulmonar.

Jateamento manual Equipamento para jateamento

4. TCNICAS OPERATRIAS

4.1 Passo Peregrino

A tcnica de soldagem por passo peregrino tambm conhecida como (passe a r) e

consiste numa tcnica de melhor distribuio de calor, onde a junta a ser soldada dividida em

mltiplos segmentos e os cordes de solda so aplicados em sentido contrrio ao da evoluo

da soldagem, dessa forma as linhas isotrmicas (linhas de temperatura constante) assume um

formato conveniente onde sua somatria se traduz numa forma retangular promovendo assim

uma deformao de fcil correo.

Distribuio das linhas de calor (Isotermas)


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23

4.2 Retardamento da vinculao

A tcnica de retardamento da vinculao muito eficiente para evitar deformaes ou

trincas no conjunto aps soldagem. Essa tcnica consiste em evitar altos nveis de restrio no

conjunto durante a soldagem, em outras palavras significa buscar uma seqncia de soldagem

que permita a movimentao dos elementos pelo maior tempo possvel.

Nesse caso para obter o retardamento da vinculao necessrio executar

primeiramente as soldas em circunferncia, pois ao executar as soldas radiais os discosestaro formados, criando assim uma grande rigidez. Essa rigidez ser responsvel pelas

tenses residuais que iro provocar trincas ou deformaes.

4.3 Tcnica de Blocos

A tcnica de blocos uma variante do retardamento da vinculao e consiste em se

aplicar uma sequencia de 3 filetes de solda sobrepostos em processo de soldagem ao arco

eltrico, formando assim um bloco e dessa forma garantindo uma maior resistncia associada a

um maior aporte trmico.

Os filetes desses blocos devem ter diferentes comprimentos, de maneira a no permitir

alinhamento de possveis imperfeies oriundas da abertura e fechamento do arco eltrico.

Recomenda-se ainda a execuo de dois ou mais blocos simultaneamente para uma melhor

distribuio de tenses residuais.

Distribuio e formato dos blocos na junta

Junta circunferencial

Junta radial

Bloco inicial Bloco final


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24

4.4 Balanceamento das tenses residuais

Essa tcnica considerada a mais comum de todas e tem grande campo de aplicao

na soldagem de forma geral, ela pode ser feita dentro do chanfro alternando-se os depsitos do

metal de adio em cada lado do chanfro, ou pode ser na distribuio dos filetes em segmentosao longo da junta em seu comprimento total, nesse caso devemos intercalar os depsitos para

melhor distribuio do calor introduzido. Outra formas de balanceamento podero ocorrer e o

mtodo de controle dever ser visual e dimensional.

Balanceamento em cada lado do chanfro Balanceamento ao longo da junta

4.5 Reforo em cruz (espinha de peixe)

utilizada para metais de base com estrutura cristalina frgil como o ferro fundido

cinzento, nesses casos as ligaes da zona de diluio ao metal de base podem possuir

tenses acima do suportvel pelo metal de base, dessa forma aconselha-se a adio de filetes

de solda ortogonais junta soldada os quais agiro como apoio na absoro dessas tenses.


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25

4.6 Triangulo de calor

utilizado mais comumente na correo dos empenamentos sofridos por um conjunto

aps soldagem. Baseia-se na ao simultnea de duas leis da fsica dos metais, ou seja: no

coeficiente de dilatao trmica e na diminuio das propriedades mecnicas pelo aumento da

temperatura.

No caso do triangulo de calor a eficincia estar diretamente proporcional velocidade

de aquecimento, ou seja: ser necessria uma grande velocidade no aquecimento para garantir

a formao do triangulo de calor na pea, disso resultar uma dilatao diferencial que ira

empurrar o metal adjacente, porm estando o metal contido no tringulo com resistncia

menor ao adjacente ele se auto deformar atravs da fluncia desse metal para fora de

maneira que ao resfriar o conjunto assumir um novo formato. muito importante a escolha

dos pontos de calor bem como as dimenses dos tringulos de calor aplicados.

Dilatao diferencial

Condio inicial Condio final


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5. SOLDABILIDADE

Na soldagem de manuteno define-se soldabilidade como sendo, a capacidade de um

metal ser soldado em condies estruturais e ou metalrgicas, sem entrar em colapso,

mantendo o mnimo de resistncia exigida pela operao do produto em questo e nessas

condies podemos classific-la em:

Operatria

Construtiva

Metalrgica

5.1 Soldabilidade Operatria

A soldabilidade operatria est associada s condies encontradas no momento da

execuo da soldagem. Tais condies devem ser muito bem analisadas, pois freqentemente

as mesmas so bastante precrias, seja pela localizao, pelo acesso ou mesmo pela posio

em que a soldagem ser executada. As anlises devem considerar o processo a ser utilizado,

pois poder haver restries quanto sua aplicao em determinadas posies, a tcnica

operatria escolhida, filete ou passe oscilado, tambm deve estar coerente com a situao, pois

elas influem no calor introduzido e conseqentemente nas alteraes metalrgicas.

5.2 Soldabilidade Construtiva

A concepo adotada na fabricao original da pea ou conjunto a ser reparado pode

influir na recuperao do mesmo, principalmente no que se refere s tenses residuais

existentes, as quais por serem de natureza complexa e multi-direcionais, no podem serverificadas por instrumento. Contudo o formato e as tendncias ao empenamento so

indicativos de estarmos diante um componente tencionado, e nessas condies deve-se buscar

seqncias de deposio que possam agir em sentido contrrio ao das tenses residuais,

anulando assim o efeito das mesmas.

Uma tcnica de distencionamento mecnico por martelamento durante a soldagem,

tambm poder ser utilizada dependendo do tipo de metal de adio que ser depositado.

Alguns exemplos sero apresentados mais adiante.


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5.3 Soldabilidade Metalrgica

De todos os tipos aqui apontados, a soldabilidade metalrgica provavelmente a mais

complexa, e tambm a que mais tem sido estudada. A soldabilidade metalrgica

influenciada por inmeros fatores, tais como:

O controle desses efeitos se restringe ao condicionamento trmico imposto, dessa formatorna-se imprescindvel a verificao da natureza dos metais envolvidos no processo de

maneira a se estabelecer o regime trmico apropriado, em grande parte dos casos isso ir

implicar na aplicao de pr-aquecimento, controle das temperaturas de interpasse e um ps-

aquecimento.

As variantes que podem surgir quando combinamos os fatores acima definidos, com a

imensa quantidade de ligas metlicas existentes praticamente infinita, inviabilizando assim a

definio de uma receita ou regra geral, dessa forma precisamos entender todos essesfenmenos e associ-los para melhor definio dos parmetros de condicionamento trmico.

5.3.1 Aporte trmico

A quantidade de calor introduzida na soldagem conhecida por aporte trmico ou energia

de soldagem Heat Input. O aporte trmico H para soldagem, em geral, pode ser expresso

pela equao:H = P / Va

Onde:H = Energia de Soldagem [Joule.mm ]

P = Potncia da fonte de calor [Watt ]

Va = Velocidade de avano [mm / s ]

Na soldagem ao arco eltrico, o aporte trmico H expresso pela equao:H = V. I / Va

Onde:

H = Energia de Soldagem [Joule.mm ]

V = Tenso [Volt ]

I = Corrente [Ampre ]

Va= Velocidade de avano [mm / s ]

Aporte trmico

Tenses x deformaes

Alterao do diagrama de equilbrio

Transformaes da estrutura cristalina

Incluses e segregaes

Tratamentos trmicos


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A energia de soldagem uma caracterstica do processo e da tcnica utilizada, os

processos tais como: arco submerso ou eletroescoria, por exemplo, possuem energia de

soldagem elevada, enquanto que outros onde a rea de aquecimento pequena como o TIG,

por exemplo, so considerados de baixa energia. Quanto mais alto for o aporte de calor

(energia de soldagem), maior ser a quantidade de calor transferido a pea,

conseqentemente, maior ser a poa de fuso, mais larga a zona aquecida e menor ser ogradiente trmico entre a solda e o metal de base. A eficincia de transmisso pode ser

considerada constante para um mesmo processo, pois exprime a parcela de energia

efetivamente transferida pea. Perdas decorrentes do aquecimento de cabos e eletrodos,

respingos e resfriamento pelo meio ambiente, fazem diminuir o valor de .

A forma de se controlar o aporte trmico, num determinado processo de soldagem,

buscando a condio de potncia e velocidade de soldagem, que garantam uma conformidade

de deposio e uma estrutura cristalina sem grandes alteraes, se comparadas com a

estrutura original do metal base. A tcnica de soldagem com cordes estreitos assume valoresde velocidade de avano bem mais elevados do que a tcnica de soldagem com oscilao, e

conseqentemente, com menor quantidade de calor introduzido.

Valores elevados de aporte trmico podem provocar alteraes metalrgicas importantes

tais como: a precipitao de carbetos de cromo, ou formao de fase sigma nos aos

austenticos, ou mesmo um crescimento de gro exagerado nos aos ferrticos, sendo que em

ambos os casos o resultado final a diminuio da tenacidade do metal depositado ou da zona

fundida. Por outro lado, dependendo da natureza do ao, o aporte trmico pode ser insuficiente,

levando a uma taxa de resfriamento elevada que por sua vez resultar na formao deestruturas duras como, por exemplo, a martensita, aumentado assim o risco de fissurao.

Um mtodo bastante utilizado na preveno de trincas por fragilizao a determinao

da temperatura de pr-aquecimento, a partir da maior ou menor probabilidade de formao de

estrutura martenstica, com isso consegue-se alterar a taxa de resfriamento da poa de fuso,

atenuando assim a formao de estruturas frgeis. A determinao da temperatura de pr-

aquecimento possvel atravs da quantificao do Carbono Equivalente, que significa dizer,

qual o percentual de carbono e de elementos de liga, que favorecem a formao da martensita,

esto presentes no ao a ser soldado.

Para a determinao do Carbono Equivalente pode ser utilizada uma equao

desenvolvida por pesquisadores do IIW - International Institute of Welding, conforme segue:

49,024

%

2

%

13

%

15

%

5

%%

4

%

6

%%% ++++

++++=

SiPCuNiVCrMoMnCCeq

sendo:Boa Soldabilidade - Ceq 0,49 %

Mdia Soldabilidade - 0,5 % Ceq 0,65 %

M Soldabilidade - Ceq > 0,65 %


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Bandas de deslizamento na face da fratura de um ao SAE 4340

5.3.3 Alterao do diagrama de equilbrio

A soldagem nos aos em geral bem como no ferro fundido, devido aos ciclos trmicos

envolvidos, implica num tratamento trmico localizado que pode causar alteraes na estruturados materiais e conseqentemente afeta as propriedades mecnicas dos mesmos. Essas

alteraes podem comprometer o desempenho em trabalho da junta soldada e portanto devem

ser minimizadas, na soldagem de produo isso relativamente fcil, uma vez que contamos

com a possibilidade da escolha do ao em funo das caractersticas desejadas no projeto da

junta. Por outro lado isso no ocorre na soldagem de manuteno, onde freqentemente vamos

encontrar aos com altos teores de carbono ou mesmo com elementos de liga que favorecem a

formao de estruturas frgeis durante o resfriamento. O caso mais comum o do ferro

fundido, que muito utilizado na fabricao de maquinas e equipamentos, e que possuielevados teores de carbono.

Marcas de praia

Marcas Radiais

Final da fratura

Bandas dedeslizamento

Inicio da trinca


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As fases de um metal podem se modificar atravs de ciclos trmicos inibindo ou

promovendo a formao de novas fases, dessa forma as propriedades mecnicas, fsicas e

qumicas da liga tambm se modificam, ou seja: possvel obter diferentes microestruturas, e

conseqentemente diferentes propriedades a partir de uma mesma composio qumica.

Quando uma liga resfriada lentamente a partir da fase lquida, as fases presentes no

estado slido a cada temperatura estaro em equilbrio termodinmico e podem ser previstaspor diagramas que mostram as fases estveis em funo da temperatura e da composio

qumica, ou seja, percentual de elemento soluto. Estes diagramas so denominados diagramas

de fases. Um exemplo clssico de diagrama de fases o diagrama ferro-carbono, o ferro puro

apresenta duas transformaes alotrpicas, ou seja, de mudanas de estrutura cristalina.

A temperatura ambiente a estrutura termodinamicamente estvel a cbica de corpo

centrado ccc. Quando aquecido acima de 910C o ferro passa de ccc para cfc cbico de faces

centradas e volta a ser ccc acima de 1394C; passando para o estado lquido ao atingir

aproximadamente 1540C. A figura abaixo mostra o diagrama da liga binria FeC para teoresde carbono at 6,7%. O diagrama assim representado pois o Fe3C, carboneto de ferro,

apresenta saturao a partir desse limite, embora as ligas acima de 4,5% de carbono no

apresentem nenhum interesse comercial. As transformaes de uma fase para outra ou a

variao de composio de uma certa fase, envolvem o rearranjo dos tomos do material, o

tempo necessrio para essas alteraes depende da temperatura e da complexidade da

alterao.


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33

Ferro = Ferrita = Cbico de corpo centrado ( < 910C )

Ferro = Austenita = Cbico de face centrada ( > 910C < 1400 C )

Ferro = Ferrita = Cbico de corpo centrado ( > 1400C )

Euttico= Mistura de componentes slidos que ao fundir-se fica em equilbrio com um lquido

da mesma composio que a sua, e cuja temperatura de fuso um mnimo na curva.

Temperatura eutetide = Para aos ao carbono 723 C e a composio eutetide

corresponde a 0,80% C. No sistema FeC tem-se uma soluo slida e portanto no ocorre uma

reao euttica verdadeira, porm devido sua semelhana foi denominada eutetide.

A perlita uma mistura de duas fases, formada pela transformao da austenita em

ferrita e cementita, h cerca de 12% de cementita e 88% de ferrita na mistura resultante,devido se formarem simultaneamente a ferrita e a cementita esto intimamente ligadas em

camadas alternadas caracteristicamente lamelar.

5.3.4 Transformao da estrutura cristalina

A velocidade de resfriamento tem um papel fundamental na formao da microestrutura,

e por conseqncia nas propriedades mecnicas da junta soldada, no se deve esquecer que

dureza e tenacidade trafegam em vias contrrias, ou seja um aumento de dureza implica quasesempre em uma diminuio da tenacidade e portanto aumenta a propenso formao e

propagao de trincas, no diagrama abaixo podemos observar as diferentes microestruturas

que podem se formar a partir de um resfriamento continuo em diferentes velocidades, num ao

de alta resistncia e baixa liga do tipo SAE 4340.

C

100

200

300

723

10 103100 104 105 103

seg

Austenita Martensita

MartensitaMartensita

FerritaBainita

MartensitaFerritaPerlitaBainita

FerritaPerlita

8,4C/seg 0,33C/seg 0,0062C/seg0,23C/seg

MartensitaBainita


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5.3.5 Impurezas e defeitos

Impurezas

Decorrem dos processos siderrgicos ou de fundio, so conseqncias de acmulo

de elementos no metlicos tais como: xidos e sulfetos que se localizam nas chamadas

cabeas de lingote, isso nos casos de lingoteamento convencional, podem tambm estaremrelacionados desgazeificao ou dessulfurizao ineficiente durante o processo, tais

elementos iro se alinhar durante a laminao diminuindo consideravelmente a resistncia na

direo Z.

Defeitos externos

So decorrentes de falhas operacionais, sendo as mais comuns:

mordeduras

respingos reforo excessivo cordo assimtrico escorrimento

Defeitos Internos

Os defeitos internos podem ter as mais diversas origens, sendo em alguns casos

bastante complexa sua interpretao e sua conseqente preveno, bastante comum termosum defeito no com uma nica causa, mas sim com diversas causas. Os defeitos internos

dividem-se em bidimensionais e tridimensionais.

Os defeitos bidimensionais so os mais graves devido sua tendncia propagao, so

eles a falta de fuso e as trincas.

Os defeitos tridimensionais so estveis e implicam unicamente na diminuio da seo

resistente, os mais comuns so: incluso de escria e porosidades.As incluses de escria

podem decorrer dos seguintes fatores:

Limpeza incorreta;

Ausncia de limpeza;

Seqncia de filetes inadequada;

Chanfro Inadequado;

ngulo do eletrodo incorreto;

Tcnica operatria inadequada.

Os poros so cavidades que se formam internamente no metal depositado, podendo se

de forma esfrica ou vermicular, manifestando-se isoladamente ou em agrupamentos, suas

provveis causas so as seguintes:


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35

a) Eletrodo mido

Nesse caso devem ser examinados os cuidados de armazenagem e ressecagem

dos eletrodos, para tanto so necessrios fornos especialmente projetados.

b) Amperagem inadequada

Ajuste a amperagem em funo do tipo de eletrodo, importante trabalhar sempre

dentro das faixas recomendadas pelos fabricantes, ou determinadas na EPS.

c) Chapas midas ou oleadas

Deve-se sempre proceder mais comuns de limpeza so: o jateamento com areia ou

granalhas de ao e decapagem qumica ,podendo tambm utilizar-se de lixadeira ou

escovas.

d) Tcnica operatria incorreta

Um tipo comum de porosidade o chamado poro de cratera, eles ocorrem no

fechamento de arco quando o mesmo feito abruptamente, nesse caso a formamais recomendvel de evit-los aps encher a cratera retornar com o eletrodo de

forma a descrever uma vrgula com a ponta do mesmo, a distncia grande entra o

eletrodo e a fuso, e a velocidade de avano alta tambm ocasionam poros.

5.3.6 Tratamentos trmicos

A soldabilidade pode tambm ser afetada por tratamentos trmicos, isso devido ao

aquecimento localizado promovido pela soldagem, durante o processo o material ultrapassa a

temperatura de austenitizao dos aos, promovendo assim transformaes estruturais nazona intermediaria entre o metal de base e o de adio, denominada ZTA - Zona Termicamente

Afetada, alterando por conseqncia as propriedades mecnicas da junta soldada nessa

regio. Nessas condies essa regio pode apresentar alteraes estruturais bastante

evidentes, tais como fases martensticas ou bainiticas, com elevada dureza e risco de

fissurao por fragilizao da junta soldada. Pode ainda o metal de base estar na condio de

temperado e revenido e nesse caso podero ocorrer alteraes ainda mais complexas durante

a soldagem, nesse caso deve-se minimizar o aporte trmico atravs do controle dos

parmetros da soldagem.

Diagrama de transformao isotrmica - ao SAE 4340


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38

Ruptura frgil

Ocorre quando uma transformao metalrgica fragilizou as ligaes intergranulares

ou conferiu grande dureza aos gros (baixa tenacidade) podendo estar ou no associada ao

crescimento dos mesmos. A separao intergranular requer baixa energia, pois neste caso, a

trinca segue os contornos de gros e ocorre quando estes so mais frgeis. Essa fragilizao,

ou reduo na energia para a fratura, pode ocorrer devido ao de diversos agentes comoradiao, absoro de Hidrognio, precipitao de intermetlicos ou fases frgeis junto aos

contornos de gros. Quando se verifica pouca ou nenhuma deformao plstica aparente a

ruptura classificada como frgil. A formao de superfcies lisas ou regulares de fratura, com

aspecto brilhante, ou ainda a presena de marcas em V denominadas: chevrons, caracterizam

uma ruptura frgil, como evidenciado na foto.

Ruptura fragil - Macrografia

Clivagem

Ocorre por separao direta ao longo de planos cristalogrficos especficos. Portanto, a

fratura por clivagem transgranular, isto , passa preferencialmente pelo interior dos gros.

Neste mecanismo nota-se pouca ou nenhuma deformao plstica. A face da fratura tem

aparncia lisa e plana, podendo apresentar irregularidade na sua superfcie semelhantes a

marcas de rio que surgem devido movimentao de discordncia em hlice, se a superfcie

fraturada apresenta predominncia de planos de clivagem ou ausncia de deformao plstica,

a mesma ser classificada como ruptura frgil.

Clivagem


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40

Trinca mecnica ocorrida em um rotor de hidrogerador

A trinca mecnica tambm pode ocorrer durante a soldagem quando os esforos forem

superiores resistncia do metal de base como mostrado na figura, onde a geometria circular

da junta soldada fez com que as tenses de contrao fossem mximas.

1200

Trinca mecnica em todo o contorno

7.2 Trinca de solidificao

A granulao grosseira, a orientao da estrutura e a concentrao de

segregaes, inerentes prpria solidificao exercem uma influncia marcante sobre a

susceptibilidade formao de defeitos no metal de solda, principalmente sobre o mecanismo

de formao da trinca a quente, tambm conhecida como trinca de solidificao.

Existem cinco tipos diferentes de estrutura de solidificao, que so: a planar, a celular,

a celular dendrtica, a colunar dendrtica e a equiaxial dendrtica. O que determina o tipo de

solidificao que ser predominante no metal de solda o grau de resfriamento no material,

que por sua vez depende da composio qumica da liga e do gradiente de temperaturas

formado pelo procedimento de soldagem imposto.

As trincas a quente se formam em altas temperaturas no metal de solda (trincas de

solidificao) ou na zona de ligao (trincas de liquao), e resultam das tenses geradas na

contrao durante o resfriamento.

200 Material:


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41

A presena de um filme lquido de produtos de baixo ponto de fuso no consegue

resistir a tenses de trao e se abre, a trinca de cratera nos aos inoxidveis uma variante

das trincas a quente. Em termos prticos pode-se afirmar que uma solidificao mais rpida e

cordes menores, formados com baixa energia de soldagem, de um metal de solda mais puro,

minimizam os efeitos das segregaes reduzindo a susceptibilidade ao trincamento durante a

solidificao.

A trinca a quente ocorre na regio central do cordo e ser tanto mais favorecida sua

formao quanto maiores forem os nveis de impurezas existentes no metal de base. As

impurezas a que nos referimos so notadamente: os xidos, sulfetos ou silicatos eventualmente

encontrados dispersos nos aos laminados. Essas partculas no metlicas no se fundem e

permanecem dispersas no banho de metal lquido.

Durante o resfriamento, as dendritas, formaes caractersticas da zona de fuso, agemcomo cunhas segregando essas partculas na linha de centro do cordo, formando assim uma

regio fragilizada pela alta concentrao de elementos no metlicos.Nos aos austenticos a

sensibilidade fissurao a quente se deve formao de uma pelcula de silicatos em torno

dos gros da austenita. Pode-se evitar a presena desses silicatos favorecendo a formao de

uma fase susceptvel de precipitar entre os gros, que a ferrita . Entretanto um excesso de

ferrita pode reduzir a ductilidade caracterstica da austenita. importante haver um controle

sobre os nveis de silcio, os quais no devem ser superiores a 0,6%, sob o risco de aumentar a

sensibilidade fissurao a quente, (Sfrian, 1965).

Os esforos resultantes da contrao, decorrente do resfriamento, agem sobre o cordo

provocando a trinca, a figura abaixo mostra esquematicamente o corte transversal de um

cordo de solda, ilustrando uma trinca a quente, esse tipo de trinca assim denominado, pois

ocorre, normalmente, em altas temperaturas, acima de 300 C, quanto maior for a vinculao

das partes que compem a junta, maior ser a probabilidade de ocorrncia de fissuraes.

Trinca quente


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Trinca de liquao

A zona de diluio a regio do metal de base que sofreu fuso parcial durante a

soldagem, e sobre a qual se inicia a solidificao do metal de solda. Em muitos materiais esta

regio pequena e somente pode ser observada em nvel microscpico, podendo mesmo no

ser identificada, como o caso dos aos de baixo carbono. Porm existem materiais,austenticos, por exemplo, cuja presena desta regio parcialmente fundida pode levar

fissurao por liquao. Algumas ligas metlicas quando em estado lquido, so muito

susceptveis a precipitaes em contornos de gro, principalmente devido granulao

grosseira e presena de fases eutticas.

Materiais conformados por forjamento tambm podem apresentar este tipo de problema,

relacionados linhas de deformao, fases de diferentes pontos de fuso, etc. Normalmente os

cuidados para minimizar trincas de solidificao no so efetivos para evitar trincas de liquao

sendo importante neste caso minimizar o tensionamento residual da junta soldada atravs da

utilizao de tcnicas de amanteigamento.


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43

7.3 Trinca lamelar

A trinca lamelar ocorre em soldagens estruturais de aos, normalmente em altas

espessuras, quando nas soldagens em ngulo, a chapa carregada no sentido ortogonal

espessura, tambm conhecida como direo Z. A abaixo mostra uma estrutura soldada, onde

os esforos decorrentes da contrao do metal de solda incidem na direo Z.

As causas desse tipo de trinca so: as segregaes e impurezas presentes nas chapas

de ao laminadas, o formato da pea ou da junta o grau de rigidez da estrutura.

Junta crtica

Nervura

Vaso cilndrico Disco rgido

Incluses no metlicas em chapalaminada: xidos, sulfetos e silicatos

Forma caracterstica da trinca lamelar


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45

FATORES DE INFLUNCIA

ZthA

ESPESSURA

DA

SOLDA

a 10 310 < a 20 620 < a 30 930 < a 40 12

40 < a 50 15a > 50 18

ZthB

FORMATO

DA

JUNTA

-25

- 5

0

S Sx

S

3

S S S

5

S S

8

ZthC

ESPESSURA

DA CHAPA

CARREGADA

s 10 mm10< s 20 mm20< s 30 mm30< s 40 mm40< s 50 mm50< s 60 mm60< s 70 mm

s > 70 mm

246810121416

ZthD RIGIDEZPouco rgido

RgidoMuito Rgido

035

ZthE TEMPERATURA Com pr-aquecimentoSem pr-aquecimento-80

0,7. S

S

S

0,5. S

S S


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46

A reduo de rea no sentido transversal curto, mnima aceitvel de uma determinada

chapa de 5%, independente do valor de Zth terico requerido para a junta, j que o mesmo

poder se negativo, conforme pode ser visto na tabela acima. Os valores de estrico adotados

pelas usinas siderrgicas so: 15%, 25% e 35%, dessa forma aps o ensaio de extrico, o

valor obtido ser confrontado com a tabela abaixo para se determinar o fator Z da chapa de

teste. Com o auxilio da tabela acima podemos determinar a reduo de rea mnima no sentido

transversal curto Fator Z, em funo do valor de Zth obtido pela soma dos diversos fatores de

influncia:

Zth = ZthA + ZthB ................+ ZthE

Exemplo de clculo

Verificar os fatores de influncia para junta abaixo, (sem pr-aquecimento) e determinar

qual dever ser a qualidade da chapa posio 1 no tocante a extrico na direo Z a ser

especificada.

A B C D E9 8 8 5 0

A simples exigncia de qualidade Z na aquisio de uma chapa de ao no garante

plenamente a ausncia de trinca lamelar, isso ocorre devido que a retirada dos corpos de prova

conforme ASTM A370 podem ter encontrado uma regio favorvel enquanto que o restante da

chapa pode estar comprometida. Dessa maneira recomendamos um ensaio por ultra som mais

rigoroso em toda a extenso da chapa como exemplo citamos: EN 10160 classe S1-E1.

= 30

Portanto... Z = 25%

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37.5

1


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49

As micrografias mostram dobras de forjamento e descarbonetao

superficial com diversos incios de trincas secundrias

Trinca de fadiga originada em umamordedura de soldagem

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3

4


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50

7.5 Trinca por corroso

Existem duas categorias de corroso que podem levar uma junta soldada ruptura, a

corroso sob tenso que pode ser intergranular, transgranular ou mista, e que se caracteriza

por ser um fenmeno eletroqumico onde o metal tende a se ionizar na presena de um

eletrlito, ou pela ao galvnica entre metais de diferentes potenciais eltricos, o processo

corrosivo pode ser agravado nas juntas soldadas pela presena de mordeduras ou

sobreposies over lap.

A segunda maneira a chamada sensitizao, que ocorre mais notadamente nos aos

inoxidveis austenticos, particularmente quando os mesmos so expostos a temperaturas

elevadas, acima de 500 C, nessas condies podero ocorrer, precipitaes de carbetos de

cromo nos contornos de gros, fragilizando a estrutura e ao mesmo tempo empobrecendo a

regio vizinha aos mesmos, pela diminuio do elemento cromo (Sfrian, 1965). Esses gros

assim afetados daro inicio ao um processo corrosivo e a partir da podero surgir

microfissuras, que em funo dos esforos atuantes sobre o componente podero setransformar em trincas.

Trinca por corroso intergranular - ao inoxidvel tp 409

Durante o projeto fundamental uma anlise sobre as condies de operao do

equipamento, particularmente quando o mesmo for submetido a altas temperaturas, pois uma

precipitao de fases secundrias poder ocorrer e degradar completamente a estrutura, como

ocorreu nos defletores dessa chamin de exausto de gases aquecidos a 550C. A soluo foisubstituir o material de inox para ao carbono refratrio.


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7.6 Trinca por hidrognio

A trinca de hidrognio tambm conhecida como a frio ou sob cordo provavelmente

a de maior incidncia na soldagem dos aos estruturais, ela est intimamente ligada aos

parmetros adotados na soldagem, como tambm s condies de trabalho no que se refere

limpeza e condicionamento dos materiais de soldagem. Seu mecanismo de formao baseia-sena combinao de trs fatores:

A ausncia ou a sensvel diminuio de um desses fatores pode impedir a ocorrnciadesse tipo de trinca, para tanto algumas aes preventivas se fazem necessrias. Tais aes

abrangem a engenharia e a fabricao como demonstrado a seguir.

Projeto

O projetista pode estudar disposies ou formas geomtricas que minimizem as tenses

residuais, evitando tanto quanto possvel a hiper vinculao das partes ou a concentrao de

tenses em regies crticas, e no momento da definio dos materiais, buscar aqueles queatendam as necessidades mecnicas e fsicas, mas que tambm possuam um baixo valor de

carbono equivalente.

Procedimentos

Procedimentos que podem minimizar o aporte de H2na poa de fuso:

- A escolha de um processo de extra baixo hidrognio como, por exemplo, oprocesso MIG/MAG, ou a utilizao de eletrodos bsicos.

- O condicionamento adequado dos eletrodos em ambiente seco com temperatura

- (25C) e umidade relativa do ar controlada ( 50 %) seguidos de ressecagem doseletrodos antes do uso.

- A manuteno dos eletrodos bsicos em estufas apropriadas com temperaturasentre 105 e 115 C, e a utilizao de estufas portteis quando em canteiro.

- Um ps-aquecimento eficiente tambm ir colaborar na difuso do hidrognio

remanescente.

- Fluxos bsicos para o processo arco submerso (SAW) e arames tubulares bsicostambm devem ser mantidos em ambientes secos.

Trinca de H2 = Tenso + Martensita + Hidrognio


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7.6.1 Fatores de influncia na formao da trinca de H2

Conforme Million (1971) as influncias do hidrognio sobre as propriedades dos aos sodescritas como sendo extremamente variadas e tem sido objeto de muitos estudos at omomento. Porm a mais freqente das afirmaes a reduo da ductilidade e da tenacidade

dos aos sob influncia de pequenas quantidades de hidrognio. Isso equivale a dizer que,nessas condies, ir ocorrer uma diminuio das propriedades plsticas e da resistncia aruptura. A grande interao existente entre os tomos de hidrognio e os de carbono, resulta

que o hidrognio dificulta a sada do carbono da soluo slida agindo, portanto como umestabilizador da martensita, o hidrognio dissolvido na estrutura cristalina do ao tambmprovoca um crescimento de dureza.

O mecanismo de fissurao devido ao hidrognio tem por principio as presses internas,geradas pelo aumento de volume, que acontece quando o hidrognio, que aps ter sido

introduzido na estrutura do ao em sua forma atmica H+, passa a se agrupar, atrado pelastenses internas, e se transforma em hidrognio molecular H2, com um grande aumento devolume. Isso ocorre em temperaturas baixas, menores que 150 C.

A presso gerada pode facilmente ultrapassar o limite de escoamento, e associada fragilidade causada pela formao da martensita, na zona termicamente afetada (ZTA), introduzdeformaes plsticas que do origem as microfissuras intergranulares e transgranulares. Asintegraes dessas microfissuras daro origem a trinca conhecida como, trinca de fragilizaopelo hidrognio, esse tipo de trinca ocorre mais freqentemente nos processos de soldagem

tradicionais onde normalmente a presena de gua proveniente da umidade nos eletrodos ou

fluxos eletro-condutores, favorecem a introduo do hidrognio na poa de fuso, uma vez quea molcula da gua se decompe no arco eltrico liberando o hidrognio, seu mecanismo de

formao baseia-se na combinao de trs fatores:

A figura abaixo mostra uma trinca de hidrognio, ocorrida em uma junta circunferencial, o

conjunto foi construdo em chapa extra grossa de ao laminado S 355 J2, o processo utilizadofoi o FCAW, com pr aquecimento de 120 C. Nesse caso foi executado um ps aquecimento a150 C por 30 minutos para difundir o hidrognio remanescente, o pr aquecimento estava

coerente com o carbono equivalente do metal de base, e apesar disso a trinca ocorreu, devido

hiper vinculao decorrente da junta circular.

Trinca de H2em cubo de rotor


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8.1 Tipos de falhas mais comuns

Encruamento por trabalho mecnicoDeformao elsticaDeformao plsticaTrincas de origem mecnica

Trincas de origem metalrgicaRelaxao trmicaFragilizao pelo hidrognioFragilizao por radiao

Fratura dctilFratura frgilOxidaoCorroso

FlambagemDesgasteErosoCavitao

8.2 Identificao visual alguns metais

Caractersticas

MateriaisFratura Superfcie em bruto Usinagem recente

Ao baixo carbono e aofundido Cinza brilhante

Cinza escuro, eventualmentemarcas de fundio ouforjamento

Muito lisa, cinzabrilhante

Aos alto carbono Cinza muito claroCinza escuro, riscos delaminao ou marcas deforjamento


Aos ligados Cinza mdioCinza escuro, relativamenterugosa, eventualmente riscosde laminao ou forjamento


Cobre Avermelhada

Superfcie lisa com graduao

de marrom avermelhado paraverde, devido oxidao

Vermelho brilhantetornando-se foscocom o tempo, muitolisa

Lato e bronzeAmareloavermelhado

Superfcie lisa com vriastonalidades de marrom, verdeou amarelo devido oxidao

Aparncia vermelhoamarelada, muito lisa

Alumnio e ligas Branca Evidencias do molde ou dalaminao, cinza muito claro

Lisa, muito branca

Monel Cinza claro Lisa, cinza escuro Muito lisa e branca

Nquel Quase branca Lisa, cinza escuro Muito lisa e branca

Chumbo Branca cristalina Branca a cinza, lisa aveludada Muito lisa e branca

Ferro fundido branco

Formaocristalina sedosa,muito fina ebranco-prateada

Evidncia de molde de areia,cinza fosco

Raramente usinada

Ferro fundido cinzento Cinza escuro Evidncia de molde de areia,cinza muito foscoModeradamente lisa,cinza claro

Ferro fundido malevel Cinza escuro Evidncia de molde de areia,cinza foscoSuperfcie lisa, cinzaclaro

Ferro batido Cinza brilhante Cinza claro, lisaSuperfcie lisa, cinzaclaro


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8.3 Exame da superfcie de fratura e da pea fraturada

8.3.1 Inspeo visual

A inspeo visual, por vezes, a etapa da investigao que fornece as informaes mais

importantes para a anlise do mecanismo de falha. Algumas vezes, a inspeo visual indica omodo de fratura e a causa provvel em poucos segundos, sendo que as outras tcnicas so

empregadas, nestes casos, apenas para confirmar a hiptese levantada nesta etapa. A

inspeo a olho nu permite, certamente, levantar as hipteses mais provveis sobre o

mecanismo de falha, direcionando a investigao quanto a seqncia de emprego das tcnicas

de anlise e a interpretao dos dados por estas obtidos.

A anlise de uma fratura deve ter sempre como referncia o aspecto global da superfcie.

Os processos de fratura deixam marcas significativas nas superfcies fraturadas que permitem,

muitas vezes, a identificao das regies de nucleao, propagao de trincas e fratura final.

Tais informaes indicam, qualitativamente, os nveis de tenso aplicados e o modo de

carregamento.LIPSON e JACOBY esquematizaram esta relao entre o aspecto da fratura e o

tipo e intensidade do carregamento, em mapas que mostram a distribuio das diferentes

regies formadas pelo processo de fratura. A figura abaixo elaborada por Lipson e Jacoby,

empregada para peas com seo transversal circular, como eixos e pinos, e considera a

presena de concentradores de tenses. importante observar que no foi considerada a

possibilidade de nucleao a partir de falhas internas.

Tenso Nominal Elevada Tenso Nominal Baixa

45o

Forma helicoidal

Trao-Trao ou Trao-Compresso

Flexo Unidirecional

Flexo Alternada

Flexo Rotativa

Toro

semconcentradorde tenses

moderadoconcentradorde tenses

severoconcentradorde tenses

severoconcentradorde tenses

moderadoconcentradorde tenses

semconcentradorde tenses

Nucleaoe Propagao

Ruptura Final

Representaes esquemticas de superfcies de fratura em eixos cilndricosde acordo com a intensidade e tipo de carregamento


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8.3.3 Observao em microscpio ptico

Um dos mandamentos da Anlise de Fratura jamais remontar a pea fraturada antes de

se completar a investigao, pois podem ser produzidos pequenos danos ao se unir superfcies

fraturadas, reduzindo-se a rea til para obteno de informaes.

Outro cuidado consiste em proteger as superfcies fraturadas contra a corroso, limpando-

as e cobrindo-as com verniz acrlico ou leo neutro, que podem ser removidos posteriormente por

solventes orgnicos. Nunca se deve tocar a superfcie de fratura com os dedos, pelo mesmo

motivo. A observao das superfcies adjacentes de fratura fornece informaes quanto a

possveis concentradores de tenso, como fissuras, porosidades, etc.

O microscpio estereoscpico ptico permite a observao com sensao de

profundidade, isto , permite visualizar relevos no-planos atravs da fuso de duas imagens

tomadas com ngulos diferentes, mas a uma mesma distncia, de uma mesma regio do objeto

observado.A fuso destas imagens se d por meio de jogos de lentes e/ou espelhos construdos

de forma a se obter uma nica imagem, que ser projetada em uma tela ou observada atravs de

duas oculares, tendo ampliadas as protuberncias ou reentrncias verticais do objeto observado

em relao ao aumento lateral da imagem.

Entretanto, h uma certa limitao em grandes ampliaes, com um aumento na distorode formas e reduo do foco, exigindo o uso de lentes cada vez mais o que restringe seu uso ao

limite de at 80X. Cabe lembrar que a obteno de fractografias nestes equipamentos exige

ateno especial com as condies de iluminao sobre a amostra.

Zona fundida + metal de adio / dendritas - 200 X


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9. TENSES RESIDUAIS

O nvel de tenses residuais em uma junta soldada pode ser diminudo reduzindo-se a

quantidade de calor fornecido junta ou a quantidade de metal depositado. Na prtica, isto pode

ser feito atravs da otimizao do desenho do chanfro (veja capitulo especifico) e tambm

evitando excessos de metal de adio. Tenses residuais tambm podem ser reduzidas pelo usode metal de adio com a menor resistncia mecnica, desde que seja permitido pelo projeto.

Para a soldagem de alguns tipos de aos, metais de adio que sofrem transformao de fase a

uma temperatura suficientemente baixa, podem ser usados. Como j mencionamos, a formao

da martensita vem acompanhada por um aumento de volume que contrabalanceia a contrao do

material e, assim, reduz o nvel de tenses residuais.

Aps a soldagem, as tenses residuais podem ser aliviadas em uma pea ou estrutura por

mtodos trmicos ou mecnicos. Estes mtodos se baseiam em permitir a deformao

permanente localizada do componente que possui tenses residuais reduzindo ou eliminando as

variaes dimensionais responsveis pela existncia das tenses residuais. No caso do uso de

mtodos trmicos, a elevao da temperatura leva a uma reduo do limite de escoamento do

material facilitando a sua deformao plstica. Alm disto, dependendo da temperatura e do

tempo de tratamento, deformao por fluncia pode ocorrer no material e contribuir para o alvio

de suas tenses residuais. Os mtodos mecnicos se baseiam em facilitar o escoamento plstico

localizado pela aplicao de alguma forma de carregamento mecnico.

As tenses residuais podem contribuir para o aparecimento de vrios problemas em

juntas soldadas. Contudo, antes de discutir esses, ser discutida abaixo a conseqncia da

aplicao de um carregamento externo sobre a distribuio de tenses residuais em uma junta.

Essa discusso permitir definir os tipos de problemas usuais para os quais a presena de

tenses residuais poder ter uma maior influncia. Quando um componente soldado, contendo

uma distribuio inicial de tenses residuais submetido a um carregamento de trao, as

tenses residuais se somam diretamente s tenses do carregamento, enquanto todas as

deformaes forem elsticas, isto , no ocorrerem deformaes plsticas no componente. Desta

forma, se o carregamento externo for aumentado lentamente, as regies da solda, nas quais as

tenses residuais de trao so mais elevadas, devem atingir condies de escoamento plstico

antes do resto do componente.

O desenvolvimento de deformaes plsticas, localizadas principalmente na regio da

solda, tende a diminuir as variaes dimensionais ocorridas durante a soldagem e que so as

principais responsveis pela existncia das tenses residuais. Desta forma, tendo ocorridodeformaes plsticas localizadas durante o carregamento, quando este for retirado, o nvel das

tenses residuais tende a ficar menor do que existia anteriormente.


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A temperatura deve, sempre que possvel, ser verificada com um instrumento de rpida

indicao. Um meio simples para o controle da temperatura, normalmente existente nos locais de

instalaes o dos lpis de cor de medio de temperatura, (Thermochrom, Thermocolore), a

temperatura mxima admissvel no pode ser ultrapassada. Um aquecimento em profundidade

do eixo deve ser evitado absolutamente, uma vez que com isto a estrutura do material pode ser

alterada de forma prejudicial.

O aquecimento deve abranger apenas a camada superior e no deve progredir em

profundidade. Como norma, pode ser admitido um aumento da curvatura, da ordem de 3 - 4

vezes a curvatura inicial. Para resfriar o eixo mais rapidamente aps o aquecimento, retira-se a

isolao trmica e o eixo girado, se possvel, e resfriado com ar comprimido (no usar gua).

Na medida em que o empenamento ainda no tenha desaparecido totalmente ou

suficientemente, deve ser repetida a mesma operao de aquecimento, de forma exatamente

igual, mas em funo da indicao do relgio comparador, o eixo deve ser aquecido menos ou

mais tempo, (baseia-se no tempo e no ajuste da chama durante o primeiro aquecimento).

Como a flexo do eixo apresenta durante o aquecimento uma boa amplitude, em funo

do tempo de durao e da intensidade de aquecimento, usa-se um relgio comparador, que

aplicado e cuidadosamente observado durante a operao de aquecimento, do lado oposto ao

lugar a ser aquecido. Antes de cada operao de aquecimento, deve ser controlada atemperatura do eixo, a qual deve ser igual temperatura do ambiente.

ATENO:NO AQUECER O MESMO LUGAR MAIS DO QUE DUAS VEZES.

Nas rotaes de 1500 at 6000 rpm, suficiente, em regra, o endireitamento at os

valores de 0,04 at 0,02 mm. Para eixos com rotaes abaixo de 1500 rpm, so suficientes

valores de aproximadamente 0,05 mm. O empenamento admissvel, depende muito do lugar do

empenamento, distncia entre mancais e comprimento de todo o eixo e, deve-se consultar a

Norma NEMA. Os eixos endireitados devem, em todo caso, ser controlados com relao ao seu

balanceamento e, quando necessrio, devem ser balanceados. Aps o endireitamento, deve serrealizado um controle de fissura. O mesmo deve ser realizado por Lquido Penetrante ou por

Ultra-som.

10.2 Montagem de peas com interferncia

Montagem a quente

Aplicvel nos casos onde se pretende a unio de eixo e bucha sem a utilizao dechavetas, nesse caso o torque ser transmitido pela interferncia entre as partes, mais

recomendado quando a bucha e o eixo so feitos de materiais similares,


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2 - 3 Velocidade de aquecimento controlada

Clculo da velocidade de aquecimento: )/(5000

hCe

Va =

Onde: h = horas

e = mxima espessura do componente em mm.

Vlida para e 125 mm. Para e > 125 mm, Va 40C/h.

3 - 4 Estabilizao da temperatura

Temperatura de patamar (Tp): 620 25C

Tempo de patamar (t): Consultar grficos 1 ou 2, de acordo com a temperatura de

patamar (Tp) utilizada. O tempo de patamar do tratamento de desidrogenao funo dos

parmetros mencionados abaixo:

Co = Concentrao inicial de hidrognio no centro da espessura da chapa;C = Concentrao final de hidrognio no centro da espessura da chapa aps

tratamento trmico. Especificao: Mximo = 1,2 cm/ 100 g

= Distncia da superfcie at o centro da espessura da chapa.

Para a determinao do tempo de patamar (t), deve-se determinar inicialmente o valor de

Co da chapa, calculando-se a seguir o valor da relao C/Co (adotar C=1,1 cm/100 g), que deve

ser inserido no grfico, juntamente com o valor de , obtendo-se, na interseo destas

coordenadas, o tempo de patamar (t).

4 - 5 Velocidade de resfriamento controlada

Clculo da velocidade de resfriamento )h/C(e

6500Vr =

Onde: h = horas

e = mxima espessura do componente em mm

Vlida para e 125 mm. Para e > 125 mm, Vr 40C/h.

5 - 6 Velocidade de resfriamento no controlada

Velocidade de resfriamento no controlada (forno aberto), evitando-se correntezas de ar

e/ou umidade. O tratamento trmico de desidrogenao no necessita ser realizado

obrigatoriamente de forma contnua, podendo ser cumulativo, desde que seja cumprido o nmero

total de horas de patamar preestabelecido. Durante o perodo de estabilizao da temperatura,

no devem ocorrer diferenas de temperatura superiores a 65C ao longo do comprimento da

pea. Durante o perodo de aquecimento, no devem ocorrer variaes de temperaturas

superiores a 120C em qualquer intervalo de comprimento igual a 4500 mm. A atmosfera doforno, durante o perodo de aquecimento e da estabilizao da temperatura, no deve provocar

excessiva oxidao das superfcies dos componentes.


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O segmento foi cortado acima

e abaixo da fratura com serra

manual e a junta foi preparada

para soldagem. Os espcimes

retirados forma enviados para

anlise da fratura.

Foram adicionados

apndices para entrada e

sada de solda. O chanfro

no lado inferior da junta foi

executado com filetes desolda, formando assim um

chanfro duplo V.

Foi utilizada tcnica de blocos

nos trs primeiros passes de

soldagem da junta e os demais

filetes foram martelados para

aliviar tenses. Eletrodos

utilizados: AWS E 7018-G


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Nesse caso foram utilizados diversos soldadores depositando simultaneamente de

maneira a equilibrar as foras de contrao sendo tambm aplicada a tcnica de martelamento a

cada filete depositado para minimizar tenses residuais, o pr-aquecimento foi feito com

serpentinas de gs GLP com a pea girando sobre um torno vertical,pois diferenas de

temperatura tambm podem provocar distores no componente.

11.3.3 Soldagem de um trilho ferrovirio por aluminotermia

Preparao do cadinho e

da conquilha de grafite

envolvendo o trilho

Momento em que o ao fundido

Preenche o molde


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Vista da junta soldada

aps a remoo da conquilha

11.3.4 Recuperao de caixa de engrenagens de FF

A reconstruo de peas por soldagem pode ser ainda mais complexa quando

movimentaes provenientes de dilataes e contraes podem comprometer o sucesso da

operao levando a adotar um processo de soldagem misto como apresentado nesse caso.

Trata-se da caixa de engrenagens do comando do carro transversal de um torno universal

paralelo, que fraturou de forma extensiva. Sua reconstruo deve ter por principio a resistncia

mecnica do conjunto soldado aliado a uma grande preciso dimensional que possa garantir as

distancias e posies dos furos dos diversos eixos, isso fundamental para garantir um perfeito

funcionamento das engrenagens do sistema.

A melhor soluo nesse caso foi a utilizao de prisioneiros roscados em um dos lados da

junta e ponteado no lado oposto, de maneira a conseguir um bom posicionamento e uma maior

garantia de que as partes no se movimentaro durante a soldagem. Para permitir uma boaconformao do chanfro deve-se fazer, com o auxilio de uma lixadeira angular, alguns entalhes no

lado onde os prisioneiros sero ponteados, conforme pode ser visto na foto a seguir.


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12. BRASAGEM

12.1 Definio, classificao e variantes do processo

Brasagem um processo trmico para unio e revestimento de materiais metlicos

mediante a aplicao de um metal de adio fundido, sendo que na maioria dos casos se faznecessrio o emprego de um meio fluxante. Na brasagem o metal de adio apresenta uma

temperatura de fuso acima de 450 C, porm inferior a temperatura de fuso do metal de base,

nos casos onde a temperatura de fuso do metal de adio inferior 450 o processo

denominado brasagem branda, como por exemplo, na estanhagem.

Os principais fenmenos fsicos associados a brasagem so a capilaridade e a molhagem,

entende-se por capilaridade ou ao capilar, a capacidade que um metal em estado lquido

possui de preencher os espaos vazios entre duas ou mais superfcies metlicas, em nvelintergranular molhagem a propriedade que o metal lquido possui de se espalhar sobre o metal

slido, importante que haja alguma afinidade entre os dois materiais, e que as superfcies a

serem unidas estejam perfeitamente isentas de leos graxas e xidos, a limpeza pode ser feita

por decapagem qumica ou mecnica. O procedimento de brasagem se inicia pela limpeza prvia

das superfcies, visando remoo de xidos e contaminantes, e pela aplicao de um fluxo

capaz de dissolver os xidos slidos que ainda estiverem presentes, assim como prevenir nova

oxidao. Isso feito deve-se aquecer a rea a ser brasada at que o fluxo e o metal de adio

atinjam a temperatura de fuso. Como a fluidez do metal de adio muito maior que a do fluxo,

o metal ir deslocar o mesmo e substitu-lo na junta, durante o resfriamento o fluxo remanescente

permanece em torno da junta servindo ainda de proteo, porm aps o resfriamento o mesmo

deve ser removido com gua e escova, pois ele quimicamente agressivo podendo em funo

da natureza do metal base causar corroso. Podemos classificar a brasagem em funo da fonte

de calor como segue: maarico, induo, resistncia eltrica.

12.2 Brasagem por maarico

A brasagem ao maarico deve ser entendida como um processo manual onde se utiliza

uma tocha como fonte de calor. A tocha pode ser um maarico a gs combustvel tal como:

acetileno, GLP, oxi hidrognio, ou podemos utilizar uma tocha ao arco eltrico TIG ou Plasma. A

temperatura de brasagem funo do metal de adio o qual poder se nos apresentar mais

variados formatos tais como: vareta, anel, fita, pasta, etc. A faixa de temperatura prevista para as

diversas ligas apresentada no cdigo ASME Section II - Part C - SFA 5.8. O metal de adio considerado uma varivel essencial do procedimento.


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O metal de adio pode ser posicionado na junta antes do inicio da brasagem ou durante

o processo, e at mesmo em ambas as situaes simultneas. Na figura 1 mostrada a brasagem

de uma barra de cobre em uma junta tipo bujo, onde necessria uma grande fluidez da liga de

prata, para tanto se emprega uma liga com maior teor de prata como, por exemplo, o BAg 2 que

possui: 35% Ag + 26% Cu + 21% Zn + 18% Cd, o maarico nesse caso est utilizando a mistura

oxignio + acetileno.

Fig. 1

12.3 Brasagem por induo

O processo de brasagem por induo obtido pela passagem de uma corrente eltrica

atravs de uma espira com alta intensidade de corrente podendo ser em mdia ou em alta

freqncia, essas espiras podem ter os mais diferentes formatos, de acordo com a geometria da

pea e normalmente so refrigeradas a gua. um processo bastante produtivo onde os

parmetros podem ser controlados com grande preciso. Devido essas caractersticas,

normalmente esse processo pode ser automatizado como o exemplo mostrado nas figuras 2 e 3

onde esto sendo brasadas as bobinas polares de um gerador.

Fig. 2 Fig. 3


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cloreto de zinco e controla-se a temperatura em no mximo 300C, pois poder ocorrer a

carbonizao do fluxo tendo como conseqncia a falta de aderncia d

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