Soldagem Por Feixe

8/19/2019 Soldagem Por Feixe

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SOLDAGEM POR FEIXE DEELÉTRONS

Danilo Barbosa - 13109789

Jean Michel - 13109635

Wilson - 15110653

São Paulo

Março de 2016


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Sumr!o

INTRODUÇÃO..................................................................................................3

VISÃO GERAL DO PROCESSO..........................................................................3

PRINCÍPIOS DE OPERAÇÃO............................................................................. 4 TÉCNICAS DE SOLDAGEM...............................................................................5

VARIAÇÕES DO PROCESSO.............................................................................6

VANTAGENS DA SOLDAGEM POR FEIXE DE ELÉTRONS.................................1

COMPARAÇÃO DAS CARACTERISTICAS DE SOLDAGEM.................................11

TAXAS DE PENETRAÇÃO POR LARGURA........................................................12

METAIS DISSIMILARES..................................................................................14

METAIS REATIVOS E REFRAT!RIOS................................................................15

LIMITAÇÕES.................................................................................................. 15PROCEDIMENTOS DE SOLDAGEM.................................................................1"

PRO#ETO DA #UNTA.......................................................................................1"

LIMPE$A....................................................................................................... 1%

METAIS SOLDADOS.......................................................................................1&

'I'LIOGRAFIA...............................................................................................24


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INTROD"#$O

A soldagem por ei!e de el"#rons $%BW& ganho' 'ma grande apro(a)*o

na ind+s#ria no inal de 1950, rimeiramen#e oi empregada pelas ind+s#rias

n'cleares. aeron/'#icas e aeroespaciais. o processo oi rapidamen#e

reconhecido como #endo a capacidade de a'men#ar #an#o a 'alidade coma a

coniabilidade das pe)as al#amen#e cr#icas '#ili2adas por es#as ind+s#rias,

processo #amb"m red'2i' os c's#os de abrica)*o,

4o perodo inicial da aplica)*o comercial. o processo oi limi#ado

es#ri#amen#e a opera)*o em 'ma cmara de al#o (/c'o, 4o en#an#o. 'm

sis#ema oi desen(ol(ido logo 'e se e!igi' 'm (/c'o ele(ado apenas na par#e

de gera)*o de ei!e, s#o permi#i' a op)*o de soldagem em 'ma cmara de

(/c'o m"dio o' em 'm ambien#e sem (/c'o, %s#e a(an)o le(o' s'a

acei#a)*o por par#e dos abrican#es de a'#om(eis e de abrican#es de prod'#os

de cons'mo, omo conse':ncia. o %BW oi empregado em 'ma ampla gama

de ind+s#rias em #odo o m'ndo, Desde o inal dos anos 1960. o processo

proporciono' soldagem em passe +nico. com 'ma 'an#idade mnima de

dis#or)*o #"rmica da pe)a,

%IS$O GERAL DO PRO&ESSO

;oldagem por ei!e de el"#rons prod'2 'ma solda por 's*o com o calor

ob#ido por colidir 'm ei!e compos#o por el"#rons de al#a energia para a pe)a,

%l"#rons s*o par#c'las 'ndamen#ais da ma#"ria. carac#eri2ado por 'ma carganega#i(a e 'ma massa m'i#o pe'ena, 4o processo de %BW. os el"#rons s*o

ele(ados a 'm es#ado de al#a energia por acelera)*o de (elocidade na ai!a de

30< a 70< da (elocidade da l'2,

Basicamen#e. 'm canh*o emissor de el"#rons 'nciona da mesma

maneira 'e 'm #'bo de imagem de =>, A principal dieren)a " 'e 'm #'bo de

imagem de #ele(is*o '#ili2a 'm ei!e de el"#rons de bai!a in#ensidade para

(eriicar con#in'amen#e a s'percie de 'ma #ela l'minescen#e. e assim prod'2


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'ma imagem, ?m canh*o de soldagem por ei!e de el"#rons '#ili2a 'm ei!e de

el"#rons de al#a in#ensidade para bombardear con#in'amen#e 'ma @'n#a de

solda. 'e con(er#e a energia para o heat input necess/rio para a2er 'ma

solda por 's*o,

PRIN&'PIOS DE OPERA#$O

processo de soldagem por ei!e de el"#rons " baseado na '#ili2a)*o

o#imi2ada do calor sobre a pe)a de #rabalho, ara melhor en#ender es#e

mecanismo. " impor#an#e #er 'ma ideia geral do 'ncionamen#o de 'm

e'ipamen#o de ei!e de el"#rons,

Wehnelt . pala(ra alem* 'e 'er di2er (/l('la o' sis#ema de (/l('las. "

'm c/#odo re(es#ido de !ido de me#ais alcalinos con#"m o ilamen#o. 'e "

respons/(el pelo mecanismo de gera)*o dos el"#rons. por meio do eei#o

Jo'le, wehnelt #em 'ma geome#ria especial 'e permi#e criar e'ipo#enciais

para acili#ar a re#irada dos el"#rons gerados no c/#odo assim. os el"#rons

prod'2idos s*o acelerados en#re o c/#odo e o nodo. chegando a a#ingir

(elocidades da ordem de 0.3 a 0.7 (e2es a (elocidade da l'2, ara 'e essa

acelera)*o ocorra. a dieren)a de po#encial $ddp& es#abelecida en#re o nodo e

o c/#odo " da ordem de 5 a 00C(. com corren#es da ordem de 0.5 a

1,500mA, c/#odo " conec#ado com 'ma grande ddp em rela)*o ao nodo,

ig,1- %s'ema geral de 'm e'ipamen#o de ei!e de el"#rons


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colimador " 'm con@'n#o de bobinas ele#romagn"#icas chamadas

len#es 'e a2em con(ergir o ei!e de el"#rons para o pon#o dese@ado, s

el"#rons 'e passam pelo nodo per'rado. de(ido in"rcia ca'sada pela

grande acelera)*o. s*o direcionados para a pe)a a #rabalhar por a)*o do

colimador, om o impac#o. os el"#rons con(er#em ins#an#aneamen#e s'a

energia cin"#ica em energia #"rmica. gerando com is#o al#as #empera#'ras na

pe)a, %s#a con(ers*o " da ordem de alg'ns EW a#" apro!imadamen#e

100EWFmm por"m. de(ido a perdas di(ersas. principalmen#e no impac#o. n*o

" a #o#alidade da energia do el"#ron 'e se con(er#e em calor,

As len#es ele#romagn"#icas permi#em 'e se ob#enham dieren#es

reg'lagens na '#ili2a)*o do ei!e prod'2ido, om is#o. " poss(el '#ili2ar o ei!ede el"#rons em dieren#es aplica)Ges. como cor#e. soldagem e #ra#amen#o

s'pericial,

4a pr/#ica. a #a!a de en#rada de energia para a @'n#a de soldagem "

con#rolada por 'a#ro (ari/(eisH

1, orren#e do ei!e - n+mero de el"#rons por seg'ndo 'e colide

com a pe)a de #rabalho

, =ens*o de acelera)*o do ei!e - A magni#'de da (elocidadedesses el"#rons

3, =amanho do pon#o do oco do ei!e - gra' em 'e es#e ei!e "

concen#rado ao da pe)a de #rabalhoI, >elocidade de soldagem - A (elocidade do a(an)o em 'e a pe)a

de #rabalho o' ei!e de el"#ron es#/ sendo mo(ido,

TÉ&NI&AS DE SOLDAGEM

poss(el soldar por d'as dieren#es #"cnicasH por cordGes pene#ran#es.

#amb"m chamada keyhole. e por cordGes n*o pene#ran#es. conhecida como

#"cnica por cond')*o, A escolha " ei#a em 'n)*o da resis#:ncia mecnica 'e

se pre#ende dar @'n#a soldada e em 'n)*o da densidade de energia, 4a

#"cnica keyhole. onde " necess/rio ha(er maior densidade de energia. 'mas"rie de or)as a#'am no in#erior do capilar da soldagem,


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4a soldagem por cond')*o '#ili2am-se menores densidades de energia

e o calor se propaga a par#ir da s'percie de impac#o dos el"#rons para o

in#erior da pe)a,

%ARIA#(ES DO PRO&ESSO

As #r:s (aria)Ges b/sicas de soldagem por ei!e de el"#rons com'men#e

'#ili2adas s*oH de al#o (/c'o $%BW-K>&. (/c'o m"dio $%BW-M>&. e sem (/c'o

$%BW-4>&, A principal dieren)a en#re es#es modelos de processo " a press*o

ambien#e no 'al a soldagem " ei#a,

Al)o *+uo, ?m al#o (/c'o $1.3L10- a 10-I #orrN o' inerior& " o

ambien#e necess/rio para #odos os canhGes de ei!e de el"#rons, %mbora os

m"#odos especiais permi#am 'e o ei!e en#re em ambien#es de press*o mais

ele(ada. o canh*o em si n*o operar/ eica2men#e a pressGes m'i#o s'periores

a 1.3L10- a $10-I =orr&,

As principais (an#agens da soldagem por ei!e de el"#rons em 'maa#mosera de al#o (/c'o s*o as seg'in#esH

1, M/!ima pene#ra)*o e larg'ra mnima podem ser alcan)adas em

con@'n#o. por meio disso ee#'a-se 'ma solda com 'm mnimo de

re#ra)*o e dis#or)*o,, ?ma #a!a ele(ada de pro'ndidade e larg'ra " conseg'ido na

soldagem por ca'sa da al#a densidade de energia do ei!e o 'e

res'l#a no me#al 'ndido pelo modo EeOhole3, A p're2a m/!ima no me#al de solda se #orna poss(el a#ra("s do

ambien#e limpo ornecido por 'm al#o (/c'oI, As longas dis#ncias en#re o canh*o e a pe)a de #rabalho. s*o

poss(eis em al#o (/c'o e melhoram a capacidade do operador

de obser(ar o processo de soldagem e #amb"m para soldar @'n#as

com acessibilidade limi#ada,


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"

?m ambien#e de al#o (/c'o minimi2a a dispers*o de el"#rons prod'2idos

pela colis*o do ei!e de el"#rons com 'ais'er mol"c'las de g/s resid'al 'e

podem es#ar presen#es no caminho do ei!e,

al#o (/c'o minimi2a a e!posi)*o e da incl's*o de o!ig"nio e deni#rog:nio na 2ona ae#ada pelo calor. e sim'l#aneamen#e a2 com 'e os gases

liberados d'ran#e a soldagem mo(am-se rapidamen#e para longe do me#al de

solda. melhorando assim a p're2a do me#al de solda, or es#a ra2*o. a

soldagem em al#o (/c'o " mais ade'ada para a soldagem de me#ais

al#amen#e rea#i(os do 'e as (aria)Ges de processo m"dio (/c'o e de sem

(/c'o,

A prod')*o de 'm al#o (/c'o na cmara re'er 'm #empo de

bombeamen#o 'e limi#a a #a!a de prod')*o signiica#i(amen#e, %s#a limi#a)*o

do bombeamen#o pode ser dimin'da se soldar 'm cer#o n+mero de con@'n#os

em 'ma +nica carga em 'ma cmara de pe'eno (ol'me, n+mero de

componen#es 'e podem ser soldados por carga de lo#e " limi#ado pelo

#amanho da cmara, omo res'l#ado. a soldagem em al#o (/c'o geralmen#e "

mais apropriada 'ando es#*o en(ol(idas #a!as de prod')*o rela#i(amen#e

bai!os, oram desen(ol(idos (/rios #ipos de Par-arP es'emas de #ranser:nciade pe)a de #rabalho 'e permi#em con@'n#os de componen#es a ser mo(ido

den#ro e ora de 'ma regi*o de al#o (/c'o. sem (en#ilar na cmara, %s#es

procedimen#os #ornam poss(el a '#ili2a)*o de %BW al#a (/c'o em cer#as

aplica)Ges de 'ni*o em al#as prod')Ges. #ais como a soldagem de lminas de

serra bi me#/licas,

M-d!o *+uo, ?ma carac#ers#ica principal da soldagem por ei!e de

el"#rons por m"dio (/c'o. " a capacidade de soldar na cmara de soldagem a

'ma press*o m'i#o bai!a $al#o (/c'o& sem de bombeamen#o, ;e a cmara or

pe'ena. o #empo de bombeamen#o necess/rio pode ser 'ma 'es#*o de

apenas alg'ns seg'ndos. o 'e " de grande impor#ncia na economia do

processo, Q'ando 'ma cmara de soldagem pe'ena or '#ili2ada. a soldagem

em m"dio (/c'o ser/ idealmen#e ade'ada para '#ili2a)*o na prod')*o em

massa de con@'n#os de soldagem 'e en(ol(em #areas repe#i#i(as,


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%

?ma (e2 'e soldagem de m"dio (/c'o " reali2ado a pressGes com

'ma concen#ra)*o signiica#i(a de ar $100 par#es por milh*o&. es#e modo de

%BW " menos (an#a@osa do 'e o %BW de al#o (/c'o para soldagem de me#ais

rea#i(os por'e eles re'erem 'm ambien#e de soldagem sem con#amina)*o

para re#er s'as propriedades, A maior concen#ra)*o de ar #amb"m espalha os

ei!es de el"#rons. ampliando o dime#ro do ei!e e dimin'indo a densidade da

po#:ncia, sso res'l#a em soldas ligeiramen#e mais largas. pon#iag'das e com

menor pene#ra)*o na @'n#a. em compara)*o com soldagens similares

prod'2idas em condi)Ges de al#o (/c'o,

Sem *+uo, A grande (an#agem da soldagem por ei!e de el"#rons sem

(/c'o $a#mos"rico& " 'e as pe)as n*o precisam ser echadas em 'ma

cmara de (/c'o, A elimina)*o do #empo 'e le(a para e(ac'a)*o de 'ma

cmara res'l#a em #a!as de prod')*o mais ele(adas e em 'm menor c's#o por

pe)a, Al"m disso. o #amanho do con@'n#o a ser soldado n*o " limi#ado pelo

#amanho da cmara, %s#as (an#agens. no en#an#o. s*o ob#idas c's#a de n*o

ser capa2 de alcan)ar as #a!as de pene#ra)*o e larg'ra da solda. a pene#ra)*o

da 's*o o' a dis#ncia do canh*o para a pe)a de #rabalho. 'e se a#inge em'm (/c'o, A a#mosera de soldagem n*o " #*o p'ra 'an#o as soldagens de

al#o e m"dio (/c'o. mesmo 'ando pro#egidas por 'm g/s iner#e, %mbora o

'so de 'm in(l'cro de (/c'o para a pe)a de #rabalho n*o " necess/rio. alg'm

#ipo de pro#e)*o para radia)*o de(e ser ornecido para pro#eger o operador dos

raios-R gerados 'ando o ei!e de el"#rons a#inge a pe)a de #rabalho,

A m/!ima dis#ancia en#ra a pe)a de #rabalho e o canh*o sem (/c'o

'#ili2/(el. mesmo 'ando pro#egido por g/s h"lio. pode ser inerior a 38mm $1.5

polegadas&,

A pene#ra)*o ob#ida na @'n#a por soldagem %BW sem (/c'o " ae#ada

pelo n(el de po#:ncia do ei!e. (elocidade de deslocamen#o. dis#ncia do

canh*o para a pe)a e a#mosera ambien#e a#ra("s da 'al passa o ei!e,

;oldagem por ei!e de el"#rons sem (/c'o demons#ra mais eici:ncia na

pene#ra)*o da @'n#a com n(eis de po#:ncia s'periores a 50 EW, %s#e res'l#ado


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&

" a#rib'do pela dimin'i)*o da densidade do g/s prod'2ido pelo a'ecimen#o

local do ei!e de el"#rons de al#a energia,

gr/ico da ig'ra il's#ra o eei#o sobre a pene#ra)*o da @'n#a na

a#mosera ambien#e. dis#ncia en#re o canh*o e a pe)a. e (elocidade dea(an)o por ei!e de el"#rons sem (/c'o em 'm a)o A; I3I0 nas a#moseras

de h"lio. ar. e argSnio,

ig,- ene#ra)*o ! >elocidade de a(an)o em a#moseras de h"lio. ar. e argSnio,

A pro'ndidade de pene#ra)*o " maior com h"lio. 'e " mais le(e do 'e

o ar. e inerior com argSnio. 'e " mais pesado do 'e o ar, Maiores

(elocidades de soldagem podem ser conseg'idas com a pro#e)*o de g/s h"lio

para 'ma de#erminada pro'ndidade de pene#ra)*o e en#re a dis#ncia do

canh*o e da pe)a,


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M'i#os ma#eriais oram soldados com s'cesso. '#ili2ando a #"cnica sem

(/c'o. incl'indo o a)o de carbono. bai!a liga e a)o ino!id/(el. ligas de al#a

#empera#'ra. ligas rera#/rias. ligas de cobre e ligas de al'mnio, Alg'ns des#es

me#ais podem ser soldados dire#amen#e ao ar. en'an#o o'#ros re'erem 'ma

pro#e)*o com g/s iner#e para e(i#ar a e!cessi(a con#amina)*o por o!ig"nio e

ni#rog:nio,

om e'ipamen#os de %BW sem (/c'o de 60EW. " poss(el prod'2ir

soldagens de 'm passe +nico em m'i#os me#ais com espess'ras de a#" 5.I

mm $1 pol,& a (elocidades rela#i(amen#e ele(adas,

%ANTAGENS DA SOLDAGEM POR FEIXE DE ELÉTRONS

;oldagem por ei!e de el"#rons ornece capacidades de desempenho

e!cl'si(as, ambien#e de al#a 'alidade. al#a densidade de po#:ncia e

e!celen#e capacidade de con#role de resol(er 'ma ampla gama de problemas

de 'ni*o, As (an#agens de soldagem por ei!e do el"#ron incl'emH

1, processo " e!#remamen#e eicien#e por'e EBW con(er#e

dire#amen#e a energia el"#rica em energia de sada do ei!e, ;oldagens de passe +nico podem ser ei#as em @'n#as espessas

por'e as soldagens por ei!es de el"#rons apresen#am 'ma

ele(ada #a!a de pene#ra)*o por larg'ra3, heat input por 'nidade de comprimen#o para 'ma de#erminada

pro'ndidade de pene#ra)*o pode ser m'i#o mais bai!o do 'e a

soldagem por arco. res'l#ando em 'ma 2ona de solda es#rei#a.menor dis#or)*o e menos eei#os #"rmicos pre@'diciais na pe)a de

#rabalhoI, ?m ambien#e de al#a p're2a $(/c'o& para soldagem minimi2a a

con#amina)*o do me#al de solda por o!ig:nio e ni#rog:nio5, A capacidade de pro@e#ar o ei!e de 'ma dis#ncia de (/rios

cen#me#ros no (/c'o. m'i#as (e2es permi#e serem ei#as soldas

em locais de acesso dicil

6, >elocidades de desloca)*o r/pidas s*o poss(eis por ca'sa dasal#as #a!as de 's*o associados com a on#e de calor


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concen#rada. red'2indo assim o #empo de soldagem e

a'men#ando a prod'#i(idade e eici:ncia energ"#ica7, J'n#as de #opo 'e s*o rela#i(amen#e re#as podem ser soldadas

em passe +nico sem a adi)*o de me#al de adi)*o

respec#i(amen#e em chapa grossa e chapa ina8, echamen#os herm"#icos podem ser soldados com os modos de

opera)*o em al#o e m"dio (/c'o en'an#o man#"m 'm (/c'o

den#ro da soldagem9, ei!e de el"#rons pode ser magne#icamen#e des(iado para

prod'2ir soldas de di(ersas ormas. e #amb"m pode ser

magne#icamen#e oscilado para melhorar a 'alidade da solda o'

a'men#ar a pene#ra)*o na @'n#a

10, ei!e ocali2ado de el"#rons #em rela#i(amen#e 'mapro'ndidade de oco longa. o 'e ir/ acomodar 'ma grande

(ariedade de dis#ncias en#re o ei!e e a pe)a de #rabalho11, omparado com soldagem por ei!e de laser. ma#eriais com al#a

cond'#i(idade #"rmica e al#a rele#i(idade podem ser soldado

acilmen#e. sem rele!Ges de energia indese@adas o' perdas de

energia1,;oldas de passe +nico com pene#ra)*o comple#a na @'n#a. as

pe)as apro!imadamen#e em paralelas e com con#ra)*o 'ase

sim"#ricas podem ser prod'2idas13,Me#ais dieren#es e me#ais com al#a cond'#i(idade #"rmica. #ais

como o cobre. podem ser soldados,

&OMPARA#$O DAS &ARA&TERISTI&AS DE SOLDAGEM

A geome#ria do me#al de solda em soldagem por ei!e de el"#rons diere

signiica#i(amen#e dos processos de soldagem a arco con(encionais, 4a ig'ra3. 'ma compara)*o en#re soldas #rans(ersais ei#as com soldagem por ei!e de

el"#rons $A& e =T $B&, A geome#ria #pica de 'ma solda por ei!e de el"#rons

e!ibe 'ma #a!a de pene#ra)*o por larg'ra m'i#o grande em compara)*o com a

soldagem por arco, %s#a carac#ers#ica e res'l#ado da ele(ada densidade de

po#:ncia do ei!e de el"#rons, ei!e " concen#rado em 'ma pe'ena /rea. e a

densidade da po#:ncia do ei!e pode e!ceder as densidades de po#:ncia

dispon(eis na soldagem a arco em (/rias ordens de magni#'de, 4o en#an#o.

'ando necess/rio. 'ma soldagem por ei!e de el"#rons desocada pode ser


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ei#a para a#ingir carac#ers#icas similares a 'ma solda ei#a por =T en#re as

#a!as de pene#ra)*o por larg'ra,

ig,3- ompara)*o en#re $A& soldagem por ei!e de el"#rons e $B& soldagem =T em

hapa de liga de al'mnio 1.7 mm $1F in,& =ipo 19

TAXAS DE PENETRA#$O POR LARG"RA

A capacidade de prod'2ir soldas com al#as #a!as de pene#ra)*o por

larg'ra 'sa c/lc'los de soldagem por ei!e de el"#rons para d'as (an#agens

impor#an#es do processo, %m primeiro l'gar. as @'n#as rela#i(amen#e espessas

podem ser soldadas em 'm +nico passe, J'n#as em me#ais de base de

apro!imadamen#e 6 mm $0.5 pol,& de espess'ra re'erem passes m+l#iplosem procedimen#os de soldagem a arco. podem ser soldados em 'm +nico

passe a#ra("s da soldagem por ei!e de el"#rons. em #empo considera(elmen#e

menor, ?m e!emplo dis#o es#/ il's#rado na ig'ra I. 'e mos#ra o cor#e

#rans(ersal de 'm passe +nico de 'ma solda por ei!e de el"#rons ei#a em a)o-

carbono 100 mm $I pol,& de espess'ra. com 'ma po#:ncia de ei!e de 33 EW e

'ma (elocidade de a(an)o de cerca de milme#ros por seg'ndo $m F s& $5

polegadas por min'#o in,Fmin N&, %m seg'ndo l'gar. para 'ma dada espess'ra.a #a!a de (elocidade de a(an)o em 'e a soldagem pode ser reali2ada " m'i#o


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maior do 'e pode ser ob#ida com a soldagem a arco, ?ma (an#agem adicional

" 'e o processo de soldagem por ei!e de el"#rons in#rod'2 menos dis#or)*o e

menos eei#os #"rmicos do 'e soldagem a arco,

ig,I- passe +nico de 'ma solda por ei!e de el"#rons ei#a em a)o-carbono 100 mm $I

pol,& de espess'ra

;oldagens em al#o (/c'o com #a!as de pene#ra)*o por larg'ra de 50H 1

s*o poss(eis 'm cer#o n+mero de ligas, A soldagem em passe +nico de peris

e!pe)o " pra#icado 'sando @'n#a de #opo com chanro re#o, %m al'mnio.

chapas de a#" I6 cm $18 pol,& de espess'ra podem ser soldadas des#a

maneira,

Alg'ns problemas podem ser encon#rados ao soldar pe)as e!pe)as comsoldagem por ei!e de el"#rons. por"m aplica)Ges de prod')*o em a)o

es#ende-se a pe)as com mais de 15 mm $6 pol,& de espess'ra, A soldagem

em m"dio (/c'o sacriica alg'mas capacidades de pene#ra)*o na @'n#a. 'e

s*o alcan)adas na soldagem em al#o (/c'o, 4a regi*o de bai!o (/c'o da

soldagem de m"dio (/c'o. " regis#rado cerca de 5< menos pro'ndidade de

pene#ra)*o, 4o sis#ema sem (/c'o. a pro'ndidade m/!ima de pene#ra)*o

ob#ida em @'n#as de a)o " inerior a 51 mm $ pol,&,


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METAIS DISSIMILARES

;oldagem por ei!e de el"#ron. em par#ic'lar na soldagem em al#o(/c'o. " 'ma e!celen#e erramen#a para a soldagem de me#ais dieren#es.

me#ais com massas dieren#es e para a soldagem de componen#es de

repara)*o imposs(eis de rec'perar 'ando se '#ili2a o'#ros processos,

Dependendo da espess'ra da @'n#a e do #ipo de me#al de base. o heat input

#o#al e bai!o para a pe)a e pode (isi(elmen#e minimi2ar a dis#or)*o na @'n#a de

solda, %m geral. as soldagens em al#o e m"dio (/c'o s*o os mais (an#a@osos.

embora a soldagem sem (/c'o oerece alg'mas (an#agens no#/(eis sobre os

processos de soldagem a arco con(encionais,

Desde 'e 'm ei!e de al#a densidade de energia prod'2a soldas 'e

n*o s*o con#roladas por cond')*o #"rmica. me#ais de cond'#i(idade #"rmica

signiica#i(amen#e dieren#es podem ser soldados, ?ma @'n#a en#re d'as pe)as

de espess'ra dieren#e #em perdas desig'ais de calor den#ro das se)Ges

espessas e inas. mas is#o n*o " 'm problema signiica#i(o com a soldagem por

ei!e de el"#rons, %m me#ais inos o' me#ais com pon#os de 's*o bai!os. a's*o pode ser reali2ada sem a necessidade signiica#i(a de apoio de

dissipadores de calor 'e seriam necess/rios para a soldagem a arco, ara

massas desig'ais. a energia do ei!e geralmen#e se concen#ra na se)*o mais

espessa. e a po#:ncia " a@'s#ada para pene#ra)*o a#ra("s da se)*o ina,

rocedimen#os de soldagem a arco m'i#as (e2es e!igem o pr"-

a'ecimen#o em pe)as espessas de me#ais 'e #:m al#a cond'#i(idade

#"rmica. como o al'mnio o' cobre, o'co o' nenh'm pr"-a'ecimen#o "necess/rio para a soldagem de ei!e de el"#ron des#es me#ais de(ido ele(ada

densidade da po#:ncia dispon(el,

METAIS REATI%OS E REFRAT.RIOS

Me#ais rea#i(os e rera#/rios. incl'indo #'ngs#:nio. molibd:nio. nibio.

#n#alo. 2ircnio e #i#nio. s*o diceis de soldar com a maioria dos processos de


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15

soldagem, %s#es me#ais s*o pre@'dicialmen#e ae#ados por 'an#idades m'i#o

pe'enas de con#aminan#es a#mos"ricos. #ais como o o!ig:nio. ni#rog:nio e

hidrog:nio, %les podem ser soldados com o processo de ei!e de el"#rons sem

in#rod'2ir es#es con#aminan#es. embora de(a ser c'idadosamen#e (eriicado

'e os con#aminan#es n*o se@am in#rod'2idos nas s'percies de con#a#o da

@'n#a, A soldagem em al#o (/c'o " mais ade'ada para 'nir es#es me#ais, s

o'#ros dois modos de soldagem dimin'em as capacidades de desempenho da

solda. no en#an#o. eles ainda podem ser sa#isa#oriamen#e aplicados em casos

especicos,

Apesar da soldagem por ei!e de el"#rons ser 'm processo de densidade

de al#a po#:ncia. ele #amb"m " 'm processo de en#rada de bai!a energia, Aen#rada #o#al de energia necess/ria para soldar 'ma @'n#a de 'ma de#erminada

espess'ra " considera(elmen#e inerior ao e!igido por processos de soldagem

a arco con(encionais, D'as (an#agens res'l#am a par#ir da en#rada de bai!a

energiaH em primeiro l'gar. isso minimi2a a dis#or)*o e red'2 o #amanho da

2ona ae#ada pelo calor em seg'ndo l'gar. as (elocidades de resriamen#o

r/pido de soldas por ei!e de el"#rons es#rei#as podem e(i#ar rea)Ges

me#al+rgicas. #ais como m'dan)as de ase. embora as regras 'ndamen#ais da

me#al'rgia sobre (elocidade de resriamen#o e a microes#r'#'ra res'l#an#e

ainda se apli'em, 4o en#an#o. o me#al de solda #er/ propriedades mecnicas

'e se apro!imam das do me#al de base,

LIMITA#(ES Alg'mas limi#a)Ges de soldagem por ei!e de el"#rons s*o as seg'in#esH

1, s c's#os in(es#imen#os para e'ipamen#os %BW s*o

s'bs#ancialmen#e mais ele(ados do 'e os dos e'ipamen#os de

soldagem a arco. mas na prod')*o de al#o (ol'me. os c's#os por

pe)a inais podem ser al#amen#e compe#i#i(os, A prepara)*o para soldas com al#as #a!as de pene#ra)*o por

larg'ra re'er precis*o na 'sinagem das bordas da @'n#a


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16

3, A aber#'ra de rai2 de(e ser minimi2ada para #irar (an#agem do

#amanho pe'eno do ei!e de el"#ronsI, As #a!as r/pidas de solidiica)*o alcan)adas podem ca'sar

#rincas nos al#amen#e res#ri#os. a)o ino!id/(el a's#en#ico e

err#icos5, ara a soldagem de al#a e m"dio (/c'o. a cmara de (/c'o #em

de ser grande o s'icien#e para acomodar o con@'n#o. assim. o

#amanho da cmara. e o #empo necess/rio para e(ac'ar (ai

inl'enciar nos c's#os de prod')*o6, ;oldas de pene#ra)*o parcial com al#a #a!a de pene#ra)*o por

larg'ra s*o s'sce#(eis a lac'nas e porosidade na rai2 da solda7, ?ma (e2 'e o ei!e de el"#rons " delec#ido pelos campos

magn"#icos. n*o magn"#ico o' me#ais ade'adamen#ene'#rali2ados de(em ser 'sados erramen#as e disposi#i(os de

i!a)*o pr!imo ao perc'rso de ei!e. o 'e ir/ inl'enciar nos

c's#os de prod')*o8, om o sis#ema de soldagem por ei!e de el"#ron sem (/c'o. a

res#ri)*o da dis#ncia a par#ir da base da col'na do canh*o de

ei!e de el"#ron para a pe)a de #rabalho pode limi#ar o design do

prod'#o em /reas dire#amen#e ad@acen#es @'n#a de solda,9, om #odas as soldagens %BW. de(em ser man#idas pro#e)*o

sobre a radia)*o. para asseg'rar 'e n*o ha@a nenh'ma

e!posi)*o dos raios R gerados pelo %BW para o operador10,>en#ila)*o ade'ada " necess/ria com %BW sem (/c'o para

asseg'rar a remo)*o ade'ada de ni#rog:nio e o'#ros gases

noci(os ormados d'ran#e es#e modo de %BW o' d'ran#e o'#ros

modos de soldagem 'ando ma#eriais perigosos s*o gerados,

De(e no#ar-se 'e os re'isi#os mencionados de precis*o para aprepara)*o da @'n#a 4U e 4U3 n*o s*o obriga#rios. se as al#as #a!as de

pene#ra)*o por larg'ra n*o orem necess/rias,


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1"

PRO&EDIMENTOS DE SOLDAGEM

A especiica)*o de procedimen#os de soldagem para 'ma aplica)*o de

soldagem por ei!e de el"#rons de(e considerar as m'i#as (ari/(eis

pre(iamen#e disc'#idas. #ais como especiica)*o dos e'ipamen#os. o

mo(imen#o do canh*o o' da pe)a de #rabalho. magni#'de da corren#e. #ens*o

de acelera)*o. oco do ei!e. dele!*o do ei!e. a (elocidade de deslocamen#o

e dis#ncia. po#:ncia do emissor e press*o da cmara, %m rela)*o press*o

da cmara. a orien#a)*o para a con(ers*o de 4orma e 'nidades

?,;,'s#omarO de press*o " apresen#ada no Ap:ndice . P=abela de

Veer:ncia r'2ada para di(ersas 'nidades de press*o,P

ondi)Ges de soldagem adicionais 'e de(em ser consideradas para a

soldagem por ei!e de el"#rons incl'em o pro@e#o da @'n#a. a prepara)*o da

@'n#a. o a@'s#e e mon#agem das pe)as. e a escolha de me#ais base e me#ais de

adi)*o,

PRO/ETO DA /"NTA

J'n#as de #opo. @'n#as de can#o. @'n#as sobrepos#as. @'n#as de ares#a e

@'n#as em ng'lo = podem ser ei#as por meio de soldagem por ei!e de

el"#rons 'sando @'n#as de #opo com ng'lo re#o o' soldagem por cos#'ra,

;oldas de ile#e s*o diceis de a2er e. geralmen#e. n*o s*o pra#icadas,

;oldas com @'n#as de #opo com ng'lo re#o e!igem mon#agem para

man#er o encai!e e o alinhamen#o da @'n#a, %les podem se a'#o alinhar se 'm

en#alhe or '#ili2ado no pro@e#o da @'n#a, A /rea do me#al de solda pode ser

a'men#ada '#ili2ando 'ma @'n#a biselada. mas o encai!e e o alinhamen#o da

@'n#a para @'n#as biselada s*o mais diceis do 'e para @'n#as de #opo com

chanro re#o, ;oldas de can#o. cos#'ra e de ile#e sobrepos#a s*o 'sadas

principalmen#e para se 'nir chapas de me#al de bi#olas (ariadas,


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1%

LIMPEA

impe2a " 'm re'isi#o primordial para a soldagem de al#a 'alidade,

n(el de limpe2a e!igido depende da '#ili2a)*o inal do prod'#o soldado, A

con#amina)*o do me#al de solda pode ca'sar porosidade. iss'ras. o' ambos e

de#eriora)*o das propriedades mecnicas, ?ma limpe2a inade'ada das pe)as

de #rabalho pode alongar e!cessi(amen#e o #empo de e(ac'a)*o da cmara.

dependendo do modo de (/c'o a ser empreg'e,

4o passado. ace#ona e b'#anona oram considerados como e!celen#es

sol(en#es para limpe2a de componen#es do canh*o de el"#rons e pe)as de

#rabalho, 4o en#an#o. esses prod'#os 'micos s*o considerados como

poss(eis s'bs#ncias perigosas. assim. a maioria das ins#ala)Ges '#ili2am

/lcool p'ro em se' l'gar,

;ol(en#es de hidrocarbone#os clorados n*o de(em deini#i(amen#e ser

'#ili2ado de(ido ao se' eei#o pre@'dicial para o 'ncionamen#o do e'ipamen#o

de al#a #ens*o e de(ido ao se' po#encial para a orma)*o de g/s osg"nio

'ando e!pos#os l'2 'l#ra(iole#a, ;e 'm desengord'ran#e de (apor con#endo

'm sol(en#e hidrocarbone#o clorado or '#ili2ado para #areas pesadas de

desengord'ramen#o. os componen#es de(em ser bem la(ados em /lcool p'ro

depois, ?ma al#erna#i(a seria a '#ili2a)*o de 'm sol(en#e do #ipo de

l'orcarbono para o desengord'ramen#o, Aps a limpe2a inal. a /rea com'm

n*o de(e ser #ocada com as m*os o' erramen#as,

X!idos na s'percie e o'#ras ormas de con#amina)*o. 'e n*o podem

ser dissol(idas pelos sol(en#es de(em ser remo(idos por meios mecnicos o'

'micos. #ais como esco(a. raspagem. 'sinagem. o' a#a'e 'mico, Ass'percies planas de me#ais macios. como por e!emplo. magn"sio. al'mnio

o' cobre podem ser raspados com a m*o, ?sinagem sem resriamen#o " o

preerido para #odos os me#ais com d're2a ele(ada. '#ili2ando li!amen#o, As

s'percies 'e n*o s*o preparados por 'sinagem de(em ser limpos

'imicamen#e,

Ja#eamen#o de areia n*o s*o recomendados para me#ais macios.

incl'indo a)os macios. por'e os gr*os podem ser in#egrados nas s'percies,%sco(a de arame geralmen#e n*o " recomendado por'e #amb"m #ende a


19/24

1&

incorporar con#aminan#es na s'percie do me#al, ;oldagem sem (/c'o e!igir/

geralmen#e pr"-limpe2a menos rigorosas do 'e na soldagem a (/c'o,

METAIS SOLDADOS

%m geral. os me#ais e ligas 'e podem ser soldadas por o'#ros

processos de soldagem a 's*o #amb"m podem ser 'nidos por soldagem por

ei!e de el"#rons, s#o incl'i as combina)Ges de me#ais semelhan#es e

dissimilares 'e s*o compa#(eis me#al'rgicamen#e, A es#rei#a geome#ria dome#al de solda e 'ma pe'ena 2ona ae#ada pelo calor prod'2em @'n#as com

melhores propriedades mecnicas e menos descon#in'idades do 'e @'n#as

soldadas de arco, 4o en#an#o. soldas ei!e de el"#rons em ligas 'e es#*o

s'@ei#os a iss'ra)*o a 'en#e o' porosidade. m'i#as (e2es. con#:m #ais

descon#in'idades, A soldabilidade da liga o' de 'ma combina)*o de ligas em

par#ic'lar depende das carac#ers#icas me#al+rgicas especiicadas da liga o' da

combina)*o. e #amb"m depende da conig'ra)*o da pe)a de #rabalho. pro@e#oda @'n#a. (aria)*o do processo. e do processo soldagem selecionado,

A#OS

%n#re os #ipos de a)os soldados com soldagem por ei!e de el"#rons s*o

a)os deso!idados. ligas de a)o. a)os ino!id/(eis a's#en#icos. a)os

mar#ens#icos e a)os end'recidos por precipi#a)*o,

Aço a+almado, 4o lingo#e de cor#e dos a)os acalmados. a rea)*o

'mica 'e ocorre en#re carbono e o!ig:nio para ormar mon!ido de carbono

$& ir/ ocorrer na po)a de 's*o, omo res'l#ado. 'ma (iolen#a a)*o na po)a

de 's*o. respingos e porosidade no me#al de solda solidiicado s*o esperados

nes#e #ipo de a)o,

;oldas por ei!e de el"#ron em a)o acalmados podem ser melhorados se

deso!idan#es. #ais como o mangan:s. silcio. o' o al'mnio. orem incorporados


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2

a#ra("s de adi)Ges de me#al de adi)*o, Deso!idan#es #amb"m podem ser

adicionados na /rea da @'n#a por pin#'ra. p'l(eri2a)*o. o' inser)*o de cal)os,

%!ec'#ando 'm passe de solda com pene#ra)*o rasa em bai!a po#:ncia.

an#es de a2er 'm passe de solda com pene#ra)*o pro'nda necess/rio em al#apo#:ncia. m'i#as (e2es podem red'2ir a a)*o (iolen#a na po)a de 's*o, A

soldagem em a)o acalmados pode ser melhorada a#ra("s da sele)*o

c'idadosa das condi)Ges de soldagem por ei!e de el"#rons. #ais como a

(elocidade de a(an)o. para prod'2ir 'ma se)*o #rans(ersal de solda larga e

rasa, %m seg'ida. pode ser ob#ida 'ma solda de 'alidade ra2o/(el, >/rios

padrGes de dele!*o do ei!e podem a@'dar a acelerar a 'ga do g/s. e. assim.

ser eica2 na red')*o da porosidade da solda, A)os le(es de lingo#amen#ocon#in'o acalmados por silcio al'mnio. n*o iram #er problemas com

porosidade,

Aço l!a, ;em pr"-a'ecimen#o. pe)as espessas de a)os liga podem

#rincar 'ando soldadas com o processo de ei!e de el"#rons, ?m resriamen#o

m'i#o r/pido nas 2onas de 's*o e ae#ada pelo calor ir/ res'l#ar na orma)*o

da mar#ensi#a r/gil, A combina)*o de d're2a. microes#r'#'ra r/gil e #ensGes

resid'ais podem criar #rincas, =rincas podem ser pre(enidas por pr"-

a'ecimen#o, r"-a'ecimen#o podem ser ornecidos com 'm ei!e de el"#rons

desocado em m'i#as aplica)Ges. con#ando com 'ma programa)*o c'idadosa e

moni#oramen#o para a#ingir a #empera#'ra de pr"-a'ecimen#o ade'ada,

Aço !3o4!d*e! au)e35)!+o, As #picas #a!as de resriamen#oele(ada de soldas por ei!e de el"#rons a@'dam a inibir a precipi#a)*o por

carbone#os nos a)os ino!id/(eis. de(ido ao c'r#o perodo de #empo 'e a 2ona

de soldagem es#/ na ai!a de #empera#'ras de sensibili2a)*o, 4o en#an#o. a

al#a #a!a de resriamen#o pode ca'sar #rincas nos a)os al#amen#e res#ri#o.

ma#eriais com bai!as #a!as de erri#a, e'enas 'an#idades de en!ore.

soro. boro e em combina)*o com 'ma microes#r'#'ra s'scep#(el a #rinca

geralmen#e s*o a ca'sa de #rincas de solidiica)*o nes#a classe de a)o


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21

ino!id/(el. de(ido es#es elemen#os #:m 'ma #end:ncia para ormar compos#os

de pon#o de 's*o bai!o com o erro,

Aço !3o4!d*e! mar)e35)!+o, %mbora a)os ino!id/(eis

mar#ens#icos podem ser soldadas em pra#icamen#e 'al'er condi)*o de

#ra#ado #ermicamen#e. ir/ res'l#ar 'ma 2ona ae#ada pelo calor mar#ens#ica

d'ra, D're2a e s'scep#ibilidade #rinca crescem na propor)*o do a'men#o do

#eor de carbono e da #a!a de resriamen#o, resriamen#o r/pido pode ser

pre(enido por pr"-a'ecimen#o do me#al de base an#es da soldagem,

Aço I3o4!d*e! Dule4 e Ferr5)!+o, %mbora os a)os ino!id/(eis

err#icos e d+ple! n*o s*o com'men#e soldados com o processo de ei!e de

el"#rons. eles podem ser soldados com o 'so c'idadoso de #ra#amen#os

#"rmicos ps soldagem para red'2ir a ele(ada s'scep#ibilidade de #rinca a rio,

#ra#amen#o #"rmico de(e ser reali2ado an#es da pe)a esriar a#" s condi)Ges

ambien#e. o 'e #orna o processamen#o dicil de(ido necessidade de

acessrios complicados,

Aço !3o4!d*e! e3dure+5*e! or re+!!)ação, A)os ino!id/(eis

end'rec(eis por precipi#a)*o em geral podem ser soldados com o processo de

ei!e de el"#rons e podem prod'2ir boas propriedades mecnicas na @'n#a, s

#ipos semi a's#en#icos. #ais como 17-7 K e K1I-8Mo podem ser soldados

#*o acilmen#e 'an#o os #ipos 18-8 de a)o ino!id/(el a's#en#ico, me#al de

solda se #orna a's#en#ico d'ran#e a soldagem e permanece a's#en#ico d'ran#e

o resriamen#o, 4os #ipos mar#ens#icos. como 17-IK e 15-5K. o bai!o #eor

de carbono impede a orma)*o da mar#ensi#a d'ra no me#al de solda e 2ona

ae#ada pelo calor, %n#re#an#o. nem #odas as combina)Ges de ligas de K

podem ser soldadas sem alg'mas #rincas, Alg'ns a)os ino!id/(eis end'recidos

por precipi#a)*o. #al como 17-10. #:m raca soldabilidade de(ido ao al#o #eor

de soro des#es a)os,


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22

LIGAS DE AL"M'NIO

%m geral. as ligas de al'mnio 'e podem ser acilmen#e soldados por

=T e MT podem ser 'nidas por soldagem por ei!e de el"#rons, Dois

problemas 'e podem ser encon#rados em alg'mas ligas s*o iss'ra)*o a

'en#e e porosidade,

A s"rie n*o #ra#/(el #ermicamen#e. de ligas de al'mnio $1!!!. 3!!!.

5!!!& podem ser soldados com o processo do ei!e de el"#ron sem diic'ldade,

Q'ando soldados. es#as @'n#as iram poss'ir propriedades mecnicas

semelhan#es ao me#al de base reco2ido,

As ligas #ra#/(eis #ermicamen#e $!!!. 6!!! e 7!!!& s*o sens(eis a

#rincas em dieren#es gra's. 'ando soldada com %BW, Alg'ns podem #amb"m

ser propenso a porosidade na solda, A liga de al'mnio AA6061-=6 e AA 6066-

=6. 'e s*o ligas diceis de soldar por o'#ros processos. podem ser soldados

com :!i#o pelo processo de ei!e de el"#rons, s melhores res'l#ados com

es#as ligas s*o ob#idos a#ra("s da incorpora)*o de pe'enas 'an#idades de

me#al de adi)*o de al'mnio AA I0I3 o' olhas de brasagem de al'mnio AAI0I7 na soldagem. embora as ligas de adi)*o da s"rie 5RRR possam ser

'#ili2adas,

%n'an#o @'n#as soldadas de liga de al'mnio AA7075-=651 com

espess'ra de 38 mm $1.5 pol,& apresen#am degrada)*o nas propriedades

mecnicas em compara)*o com 'ma chapa n*o soldada, As propriedades da

solda red'2idos s*o ca'sados por overaging na 2ona ae#ada pelo calor,

;ol')*o de #ra#amen#o ps soldagem e en(elhecimen#o ir*o prod'2ir propriedades de #ra#amen#os #"rmico na @'n#a soldada, %m ele(adas

(elocidades de a(an)o. a (apori2a)*o de cer#os elemen#os des#a liga pode

res'l#ar em porosidade na solda. 'ma perda do 'al pode al#erar as

propriedades do me#al de solda, %s#e eei#o de(e ser le(ado em considera)*o

an#es de soldar AA7075, ele(ado #eor de 2inco da liga de al'mnio AA7075 "

respons/(el pela orma)*o de (apor, %m bai!a (elocidade de a(an)o. o (apor

escapa s'percie an#es da solidiica)*o do me#al de solda,


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23

igas de al'mnio li(res de 2inco podem ser soldados a ele(adas

(elocidades sem o desen(ol(imen#o de porosidade na solda,

L!a a 7ae de 358uel

M'i#as ligas base de n'el s*o com'men#e soldadas com o processo

de soldagem por ei!e de el"#rons, 4'el p'ro pode ser soldado. mas a

'alidade da solda geralmen#e e!ige a remo)*o do ma#erial aps a solda,

4'el p'ro #amb"m " s'scep#(el a #rincas. a menos 'e o en!ore e o'#ros

ma#eriais 'e reagem para ormar compos#os de bai!o pon#o de 's*o se@am

con#rolados, igas de n'el-cobre s*o semelhan#es s ligas p'ras. e!ce#o 'e

a s'scep#ibilidade de #rincas " red'2ida. en'an#o a s'scep#ibilidade de

porosidade " a'men#ada. de(ido adi)*o do cobre, igas aeroespaciais de

al#a #empera#'ra s*o geralmen#e soldadas com o processo de ei!e de el"#rons.

mas de(em ser #omadas preca')Ges com a condi)*o ma#erial d'ran#e a

soldagem. como os #amanhos de gr*os grandes associados com m'i#as

dessas ligas red'2em s'bs#ancialmen#e a soldabilidade,

T!)93!o e !r+:3!o

=i#nio e 2ircnio absor(em o!ig:nio e ni#rog:nio rapidamen#e em

#empera#'ras de soldagem. o 'e red'2 a d'c#ilidade nes#es me#ais, s n(eis

acei#/(eis de o!ig:nio e ni#rog:nio s*o bas#an#e bai!os, or#an#o. #i#nio.

2ircSnio e ligas des#es me#ais de(em ser soldadas em ambien#e iner#e,

;oldagem por ei!e de el"#rons de al#o (/c'o " o melhor para ambos os

me#ais. mas soldagem a m"dio (/c'o e sem (/c'o com pro#e)*o de g/s iner#e

pode ser acei#/(el para cer#as aplica)Ges no #i#nio, A maioria das aplica)Ges

com 2ircnio re'erem 'e a soldagem se@a reali2ada no (/c'o o' em 'm

ambien#e de g/s iner#e para preser(ar a resis#:ncia corros*o do me#al,


24/24

24

;I;LIOGRAFIA

h##pHFFnamrc,co,'EFcen#reFebeam-demoF 10F03F016

AW; W%D4T KA4DBC 9,3 - /g, I51 Y 50

Me#al'rgiaH soldagem ;*o a'loH ;%4A-; edi#ora. 013, /g, 361 - 373

Soldagem Por Feixe

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