4 Consumíveis Importantes de Soldagem a Arco

Este artigo lança luz sobre os quatro consumíveis importantes de soldagem a arco. Os consumíveis são: - 1. Eletrodos revestidos 2. Hastes de solda e fios 3. Fluxos de soldagem 4. Gases de proteção.

Consumíveis # 1. Eletrodos Revestidos:

Quase toda a soldagem de uso geral é feita por soldagem de arco de metal blindado usando eletrodos revestidos. Os eletrodos revestidos consistem no fio do núcleo com uma cobertura de material de revestimento. O fio central usado para os eletrodos é feito de acordo com certos padrões nacionais ou internacionais que especificam o calibre do fio, a composição do material, as regras de aceitação, etc.

Eletrodos para soldagem a arco manual e automático de aços de baixo e médio carbono, bem como aços de baixa liga são feitos principalmente de aço carbono de 012%.

O diâmetro do fio do núcleo para eletrodos geralmente varia entre 3, 15 a 12, 50 mm, com os diâmetros padrão intermediários sendo 4, 00, 5, 00, 6, 30, 8, 00 e 10, 00 mm. O comprimento destes eletrodos revestidos varia entre 350 e 450 mm, com a parte nua (sem revestimento) variando entre 20 a 30 mm, a partir da qual é mantida em um suporte de eletrodo.

As composições químicas dos fios do núcleo para aços de baixo e médio carbono são dadas na tabela 5.1A e para os fios do núcleo do eletrodo de aço macio na tabela 5.1B .:

Consumíveis # 2. Soldagem de hastes e fios:

Os arames e hastes de solda nua são usados ​​em comprimentos curtos de cerca de 1 metro ou em bobinas em carretéis. Enquanto curtos comprimentos são usados ​​para processos como GTAW e soldagem a arco plasma onde eles não fazem parte do circuito de soldagem, fios longos são empregados para processos como GMAW e SAW onde uma parte do fio conduz a corrente quando um fio de solda faz parte do circuito elétrico é chamado de eletrodo de soldagem, caso contrário, é referido como uma vareta de solda.

A maioria dos fios usados ​​para soldagem de aço estrutural geralmente contém 0-10% de carbono e 0-35 a 0-60% de manganês. Outros aumentaram o teor de manganês. Alguns outros tipos aumentaram as quantidades de carbono, manganês e silício.

O excesso de silício no arame de solda resulta em respingos pesados, gaseificação na poça de solda e materiais não metálicos no metal de solda. O teor máximo de silício permitido, portanto, é de 0 a 95%.

O conteúdo de impurezas nocivas como enxofre e fósforo não deve exceder 0-04% cada. Em alguns fios, particularmente aqueles usados ​​na soldagem de aços ligados, a quantidade máxima de enxofre e fósforo permitida é de 0% a 03% cada.

A faixa de diâmetro do fio se estende de 0-5 a 2-5 mm com 0-5, 0-6, 0-8, 0-9, 1-0, 1-2, 1-6, 2-0, 2- Fios de 4 e 2-5 mm de diâmetro estão normalmente disponíveis. Máquinas de solda usam fios contínuos em bobinas. Dependendo do diâmetro do fio, uma bobina pode pesar entre 5 e 500 kg e medir 150 a 1000 mm de diâmetro.

Os fios de soldagem são geralmente revestidos de cobre para evitar ferrugem e para melhorar a captação de corrente do tubo de contato, também ajuda durante o desenho de fios através de matrizes. Para evitar efeitos prejudiciais e descamação do revestimento de cobre, geralmente é mantido muito fino e a quantidade máxima de cobre é especificada em 0-4% em peso do fio.

Além dos aços de baixo carbono, os arames de solda também são produzidos a partir de aços inoxidáveis, alumínio e suas ligas, ligas de níquel, ligas de magnésio, ligas de titânio e ligas de cobre.

Os fios de solda estão disponíveis nas formas sólida e tubular, esta última contém fluxo.

Especificações para fios e hastes sólidas :

Vários sistemas estão em uso para especificar eletrodos ou hastes de soldagem. A especificação da AWS é um dos sistemas bem conhecidos de codificação. Consiste numa letra ou letras de prefixo seguidas por duas figuras e a letra S e, em seguida, um sufixo que pode ser uma figura, uma letra ou ambas.

A identificação da AWS para eletrodos e vergalhões de aço carbono descobertos para soldagem a arco blindado a gás pode ser explicada considerando-se um código como o ER-70S-1

ER - Prefixo indica um eletrodo ou uma haste de solda

70 - indica resistência à tração mínima como-soldada de 70.000 psi (5000 N / mm2)

S - indica eletrodo sólido ou haste

1 …… .. 6— O número do sufixo indica análise química ou outro fator de usabilidade, por exemplo, 1 indica 0-07% de carbono e 0-30% de silício.

Todos esses fios e hastes são normalmente destinados a uso com polaridade profunda e a maioria deles é projetada para uso com CO ₂ como gás de proteção.

O sistema da AWS adotado para identificar fios de aço carbono sólido nu para soldagem a arco submerso é o seguinte:

Tem uma letra de prefixo E para indicar um eletrodo. Isto é seguido por uma letra L ou M ou H para indicar o nível de manganês; L significa baixo, M para médio e H para alto teor de manganês. É seguido por um ou dois números para representar a quantidade média de carbono em centésimos de um por cento, por exemplo, 8 significa 0 08% de carbono. O sufixo letra K é utilizado para indicar um teor de silício superior a 0 05%.

Exemplos :

EL8 - Baixo teor de manganês (0-30 - 0-55%), teor médio de carbono de 0-08%, 0-05% de silício

EL8K - (0-30 - 0-55)% Mn, 0-08% C, (0-10-0-20)% Si

EM12 - (0-85 - 1-25%) Mn, (0-09 - 0-15)% C, 0-05% Si

EH 14 - (1-75 -2-25)% Mn, (0-10 - 0-18)% C, 0-05% Si

Alguns desses fios são muito semelhantes em composição àqueles usados ​​para soldagem a arco de metal a gás.

Eletrodos tubulares ou fios fluxados:

O fio fluxado consiste em uma bainha de metal que envolve um núcleo de fluxo. O fluxo contido no eletrodo desempenha essencialmente as mesmas funções que o revestimento em um eletrodo revestido, isto é, ele atua como um desoxidante, formador de escória, estabilizador de arco, e pode fornecer elementos de liga, bem como o gás de proteção.

Existem duas razões principais para a introdução de arame tubular viz., Ao contrário do arame sólido, não necessita necessariamente de lingotes de aço de composição específica para a sua produção, uma vez que pode ser produzido a partir de tiras de material desejado; também é mais fácil de usar particularmente para soldagem de tubos colocados em posição fixa.

Os arames tubulares, em sua forma atual, foram introduzidos em 1956 nos EUA. No início, a tira contendo o fluxo foi trazida para o diâmetro requerido pela dobra, mas os desenvolvimentos subsequentes resultaram em tubo de metal sem costura em torno do núcleo que contém o fluxo. Os arames tubulares de diferentes configurações estão disponíveis, alguns dos quais são mostrados na Fig. 5.1.

Inicialmente, os arames tubulares foram produzidos em tamanho de 3, 2 mm de diâmetro, mas agora estão disponíveis até 11 mm de diâmetro.

Fios fluxados típicos são usados ​​com CO ₂ como o gás de proteção com fluxo contendo os constituintes de formação de escória e elementos de liga. Em muitos casos, os fios também contêm pó de ferro, fios inseridos ou tiras de metal parcialmente condutores.

O diâmetro do fio normalmente varia entre 1-2 e 4 mm com o fluxo formando normalmente 5 a 25% em peso do fio total resultando numa eficiência de deposição de 85 a 95%.

Tipos de fios fluxados:

A maioria dos arames tubulares disponíveis para soldagem de aços carbono são do tipo rutilo, em que TiO ₂ (dióxido de titânio) é o principal constituinte da escória. Esses fios permitem uma soldagem relativamente livre de respingos e produzem soldas com superfície lisa e escória facilmente removível.

Os fios fluxados do tipo básico, no entanto, são mais populares. Os constituintes formadores de escória destes arames são fluoreto de cálcio, pedra calcária, carbonatos e óxidos alcalino-terrosos. Usados ​​com correntes baixas, esses fios geram mais respingos, no entanto, com uma corrente mais alta, a transferência de metal é suave, com poucos respingos. Com aços carbono, os arames básicos fornecem soldas com melhor resistência ao impacto do que os eletrodos rutílicos. Uma outra característica marcante do metal de solda obtido usando arames tubulares básicos é sua insensibilidade ao recozimento de alívio de tensão. Após o recozimento a cerca de 600 ° C, a queda temida na resistência ao impacto não ocorre.

Considerando que o conteúdo de hidrogênio do metal de solda nos eletrodos revestidos básicos, mesmo quando totalmente seco antes do uso, é de 3 ml / 100 g de metal de solda, pode ser tão baixo quanto 1-2 ml / 100 gm de metal de solda para o fluxo fios tubulares.

Existem dois tipos principais de fios de eletrodos fluxados, ou seja, fios de operação única e múltiplos. O primeiro fornece um teor de manganês e silício bastante alto no metal de solda do que o segundo. Além disso, os fios fluxados podem ser blindados a gás ou auto-blindados (sem blindagem externa a gás), isto é, protegidos por gás produzido por decomposição e vaporização do núcleo de fluxo. Neste último caso, a escória derretida protege a gota durante a transferência de metal.

Fio fluxado blindado e auto-blindado com CO ₂ tem sido usado cada vez mais principalmente na soldagem de aço com mais de 12 mm de espessura, cuja principal atração tem sido a capacidade de depositar metal continuamente e muito rapidamente usando sistemas de soldagem semiautomáticos. Houve um crescimento simultâneo no uso de GMAW com mistura de gases ricos em argônio para aços de soldagem, principalmente abaixo de 12 mm de espessura. A principal vantagem disso tem sido a combinação de alta velocidade de soldagem com bom acabamento e mínimo de respingos e escória.

O sistema de codificação para identificação de fios fluxados segue o mesmo padrão dos fios sólidos GMAW, mas é específico para eletrodos tubulares.

Tomemos por exemplo E60T - 7

Aqui,

E - indica um eletrodo.

60 - Indica 60.000 psi (420 N / mm) como resistência à tração mínima como soldado.

T - Indica eletrodo tubular, fabricado ou fluxado.

7 - Um número entre 1 e 8 como sufixo indica a química do metal de solda depositado, gás de proteção e fator de usabilidade.

Entre as especificações mais populares estão o tipo rutilo (E70T-1 e E70T-2), o tipo auto-blindado (E70T-4) e o tipo básico (E70T-5).

Além dos arames tubulares básicos de aço carbono, também foram desenvolvidos arames tubulares de aço de baixa liga que tornam possível a produção de metal de solda adequado para a maioria dos tipos de aço e para diferentes requisitos técnicos. Fios fluxados ligados com níquel, molibdênio e cromo podem ser usados ​​para soldar aços de construção de grão fino de alta resistência, que anteriormente era desejável soldar com eletrodos revestidos básicos e fluxos básicos.

A tecnologia de fio fluxado fez com que os usuários passassem do processo de CO _{2 de} arame sólido para o processo de arame tubular para várias vantagens. O processo é muito mais rápido, simples e econômico do que a soldagem por arco submerso, com maior produtividade em certas aplicações, por exemplo, na construção naval. Fios tubulares ou fluxados também são usados ​​para aplicações de superfície e SAW.

Um fio tubular no qual o fluxo foi substituído por pós metálicos é usado com gás de proteção rico em argônio para depositar metal de solda em taxas muito altas em chapas de aço de 5 a 60 mm de espessura. Eles têm boas propriedades mecânicas, estão quase livres de respingos e têm pouca escória. A fumaça também é baixa e a remoção de escória entre as operações é desnecessária.

A solda MIG com fio de arame combina as melhores características da proteção contra gases inertes e da tecnologia de núcleo de fluxo. O fio sólido é substituído por um fio tubular no qual o núcleo consiste em pós de metal e desoxidantes, em vez dos fluxos normais de formação de escória. Quando este fio é depositado sob um gás de proteção composto de argônio com uma pequena porcentagem de CO _{2, as} soldas são virtualmente idênticas às soldas MIG, mas com maiores taxas de deposição associadas aos fios fluxados.

Os arames tubulares são normalmente feitos em tamanho de 1, 6 mm de diâmetro e são projetados para soldagem em todas as posições com maior porcentagem de recuperação quando usados ​​com gás rico em argônio e praticamente não fornecem escória. A recuperação percentual que é definida como a razão do peso do metal depositado no peso dos consumíveis utilizados multiplicada por 100 varia de um processo para outro, como mostrado na tabela 5.3.

Consumíveis # 3. Fluxos de Soldagem:

O fluxo é um aspecto essencial do processo de soldagem a arco submerso e serve aos seguintes propósitos:

1 A parte do fluxo que derrete flutua como uma manta líquida sobre o metal fundido, protegendo-o dos efeitos deletérios da atmosfera circundante, reduzindo assim a captação de oxigênio e nitrogênio.

Uma ideia sobre a eficácia de um fluxo na proteção do pool de solda da contaminação atmosférica pode ser obtida a partir do conteúdo de nitrogênio do metal de solda. Na soldagem com eletrodos descobertos, o teor de nitrogênio do metal de solda é de 0 a 18%. Eletrodos revestidos pesados ​​mantêm a figura abaixo de 0-026%, enquanto no SAW há um máximo de 0, 005% de nitrogênio no depósito de solda.

2. Ele atua como um bom isolante e concentra o calor dentro de uma zona de soldagem relativamente pequena, melhorando assim a fusão do metal fundido do eletrodo de soldagem e do material de origem.

3. Ele age como um limpador para o metal de solda, absorve impurezas e adiciona elementos de liga, como manganês e silício.

4. Devido ao fluxo, o metal de solda não é apenas limpo, mas também é mais denso e, portanto, possui excelentes propriedades físicas.

5. O manto de fluxo melhora a eficiência do processo reduzindo as perdas de respingos e queima, que são inevitáveis ​​com um arco aberto comum.

Composição e Classificação Química dos Fluxos SAW:

Os constituintes dos fluxos são basicamente matérias-primas de origem geológica baseadas em sílica, silicatos, calcário, argila, óxidos, fluoretos e outros minerais. Muitos constituintes de um fluxo não melhoram muito suas propriedades, mas estão presentes principalmente como um resíduo; no entanto, até certo ponto, eles podem influenciar seu comportamento físico e químico.

Geralmente um fluxo SAW consiste em quartzo (SiO ₂ ), hemisiltil (Mn ₃ O ₄ ), corindo (Al ₂ O ₃ ), periclase (MgO), calcita (CaCO ₃ ), fluorita (CaF ₂ ), calcário (CaO), zircônia (ZrO ₂ ), criolita (Na ₃ AlF ₆ ), dolomita (CaMg (CO ₃ ) ₂ ), ferro-silício (FeSi ₂ ), magnesita (MgCO ₃ ), rodenita (MnSi0 ₃ ), rutilo (TiO ₂ ), wellastonite (CaSiO ₃ ), zircão (ZrSiO ₄ ), bem como óxidos de bário, sódio, potássio e ferro, ou seja, BaO, Na ₂ O, K ₂ O e FeO. Pode consistir em todos esses elementos ou alguns deles nas proporções desejadas. Cada elemento induz diferentes características no fluxo de soldagem, assim, a manipulação de suas proporções dá a adequação do fluxo para atender aos requisitos.

Dependendo da quantidade de diferentes constituintes, um fluxo pode ser ácido, básico ou neutro.

Essas características são determinadas pelo ÍNDICE DE BASICIDADE (BI) do fluxo que é definido como a proporção de óxidos básicos para óxidos ácidos, ou seja:

Um fluxo é considerado ácido se BI <1, neutro para BI entre 1-0 e 1-5, básico para BI entre 1, 5 e 2, 5 e altamente básico para BI mais de 2, 5.

Alguns dos fluxos classificados com base nas considerações acima são dados na Tabela 5.4:

Papéis dos Ingredientes do Fluxo:

1. Sílica (SiO ₂ ):

É um óxido ácido que forma o gradiente principal de todos os fluxos SAW. Fornece a viscosidade e capacidade de carga necessárias ao fluxo no estado fundido. Quanto maior o teor de SiO ₂ maior a viscosidade e a capacidade de carga atual do fluxo. Melhora a capacidade de remoção da escória com boa aparência consequencial do cordão de solda sem rebaixar mesmo a 1000A. No entanto, o SiO ₂ leva à perda de agentes desoxidantes e causa difusão do silício no metal de solda, o que resulta em propriedades mecânicas inferiores, especialmente a resistência ao impacto.

SiO ₂ em fluxo varia de 25 a 55% em peso. Mas os fluxos contendo SiO ₂ acima de 40% mostram oxidação rápida dos elementos de liga e maiores quantidades de inclusão não metálica no metal de solda, resultando na redução da tenacidade do metal de solda.

O SiO ₂ diminui a largura para a taxa de penetração do cordão de solda. Também diminui a estabilidade do arco.

2. Óxido de manganês (MnO):

Isso leva à formação de liga de manganês no metal de solda e melhora suas propriedades sub-zero.

MnO favorece maiores velocidades de soldagem e penetração mais profunda. Diminui a sensibilidade à porosidade da ferrugem, mas também diminui a capacidade de carga e a viscosidade. MnO, no entanto, melhora a estabilidade do arco.

3. Rutilo (TiO ₂ ):

É óxido quimicamente neutro. Dá vantagem metalúrgica pela formação de ferrita acicular devido ao refino de grãos. Melhora a estabilidade do arco e as propriedades de impacto.

4. Óxido de Alumínio (Al ₂ O ₃ ):

Também melhora as propriedades de impacto do metal de solda devido à refinação de grãos e à formação de ferrita acicular. No entanto, diminui a estabilidade e a viscosidade do arco e proporciona penetração média.

5. Zircônia (ZrO ₂ ):

Remove os elementos nocivos como oxigênio, nitrogênio, enxofre e fósforo. No entanto, atua principalmente como elemento de refino de grãos e promove a formação de ferrita acicular.

6. Boro, vanádio e nióbio:

Esses elementos são responsáveis ​​pelo refinamento do grão no metal de solda, mas, quando em excesso, levam ao endurecimento por precipitação.

7. Calcário (CaO):

É um dos principais constituintes do fluxo em termos de estabilidade e fluidez do arco. O CaO é um óxido muito estável, de natureza básica. Diminui a viscosidade e torna o fluxo muito sensível à umidade. Este caráter higroscópico leva à porosidade no cordão de solda.

O CaO remove o enxofre e o fósforo e aumenta a resistência ao impacto do metal de solda. No entanto, dá uma penetração muito superficial e aumenta a tendência para a subcotação.

8. Fluoreto de Cálcio (CaF ₂ ):

Aumenta a fluidez do metal fundido e leva à transferência por pulverização. Ajuda na remoção do hidrogênio dissolvido do aço fundido, formando fluoreto de hidrogênio para o qual o aço não tem afinidade.

9. Carbonato de cálcio (CaCO ₃ ):

Reduz a viscosidade e torna o fluxo mais básico. Evita a absorção de umidade.

10. Desoxidadores (Al, Mn, Ti, Si):

Esses elementos em fluxo ajudam na remoção de oxigênio do metal de solda por causa de sua maior afinidade pelo oxigênio do que a de outros elementos para ele. Além disso, Al, Ti e Mn também melhoram as propriedades mecânicas do metal de solda através do refino de grãos.

11. Óxido de sódio (Na ₂ O) e óxido de potássio (K ₂ O):

Estes são elementos de baixo potencial de ionização e são constituintes mais instáveis ​​de um fluxo. Eles vaporizam e se difundem na cavidade do arco, proporcionando vapores de baixo potencial de ionização na vizinhança do arco e, assim, aumentam a estabilidade do arco.

Os principais objetivos dos diferentes constituintes de um arco de fluxo para alcançar a estabilidade do arco, a fluidez desejada do fluxo fundido e a fácil remoção da escória solidificada após a soldagem.

Quanto à estabilidade do arco, o CaF _{2 o} prejudica, embora sua adição seja essencial para controlar a porosidade. É, portanto, imperativo encontrar um equilíbrio entre esses requisitos conflitantes. Os elementos que melhoram a estabilidade do arco incluem potássio, sódio e cálcio. Através do seu efeito na estabilidade do arco, a composição de um fluxo incide diretamente na formação do cordão de solda.

Uma quantidade excessiva de CaF ₂ ou SiO ₂ no fluxo prejudicará a estabilidade do arco e, com ele, a modelagem adequada da solda. A solda resultante será estreita, com penetração excessiva, porque o arco se torna curto e menos manobrável. Por outro lado, a presença de alguns gradientes como CaO, Na2O, K2O torna o arco longo e maleável, e a solda resultante é ampla e de penetração normal.

Quantidades excessivas de CaF2 e SiO2 são indesejáveis ​​também porque dão origem a fluoretos venenosos, monóxido de carbono (CO) e pentaóxido de azoto, pelo que o controlo constante deve ser mantido no seu conteúdo na atmosfera da oficina de soldadura.

A fluidez de um fluxo quando fundido também é um fator que afeta a forma de uma solda. Um fluxo cuja fluidez no estado fundido varia amplamente com a temperatura é denominado fluxo curto e um fluxo cuja fluidez permanece mais ou menos constante é denominado fluxo longo, como mostrado na Fig. 5.2. Fluxos longos produzem ondulações grosseiras na solda e fluxos curtos, ondulações finas.

Se um fluxo tiver baixa fluidez à temperatura de solidificação do metal de solda, a superfície da solda será áspera, com uma infinidade de sulcos e cavidades. A escória prende-se prontamente a essa superfície e é muito difícil de remover.

Quantidades excessivas de SiO2, MnO e FeO também dificultam a separação da escória, prejudicando assim a taxa de soldagem, especialmente na soldagem multipasse.

Além disso, os fluxos não devem formar muita poeira, pois isso pode causar silicose (doença pulmonar causada pela poeira que contém sílica). Como precaução, todo o manuseio de fluxo deve ser mecanizado.

Classificação Física dos Fluxos SAW:

Os fluxos para soldagem a arco submerso são granulados para um tamanho controlado e podem ser um dos dois tipos principais, a saber:

(i) fluxos fundidos.

(ii) fluxos aglomerados.

(i) Fluxos Fundidos:

Os fluxos mais usados ​​são fluxos fundidos. Eles são fabricados a partir de minerais como areia (SiO ₂ ), minério de manganês (MnSiO ₃ ), dolomita (CaMg (CO ₃ ) ₂ ) par, giz (CaCO ₃ ), etc. Como o nome indica, um fluxo fundido é preparado pela fusão do gradientes em cima de um forno e granizados conforme necessário Ele é livre de umidade e não é higroscópico.

A razão para a fusão dos ingredientes é que a mistura mecânica e de esmagamento dos gradientes falham em produzir uma massa homogênea. Os grãos dos vários minerais diferem em densidade e se separam uns dos outros no manuseio. Esta separação altera inevitavelmente a composição da mistura, e o fluxo não serve a função pretendida.

Aços de baixo carbono são mais frequentemente soldados com fluxos fundidos.

Alguns dos fluxos fundidos bem conhecidos estão disponíveis em dois tamanhos de grãos. O tamanho mais grosseiro é destinado a máquinas de solda automática a arco, e o tamanho mais fino, para máquinas SAW portáteis semiautomáticas. No primeiro, o tamanho do grão é de 3-0 a 0-355 mm, e no último 1-6 a 0-25 mm. Na aparência, os grãos são partículas transparentes de amarelo a marrom avermelhado. A composição nominal de um desses fluxos é,

Outro fluxo fundido disponível também é muito pouco diferente do acima. Ambos são preparados a partir de areia contendo pelo menos 97% de sílica, minério de manganês contendo pelo menos 50% de manganês e não mais que 0-2% de fósforo; esporos contendo 75% de CaF2 e não mais de 0, 2% de enxofre; magnesite cáustica com pelo menos 87% de óxido de magnésio; e materiais de transporte de carbono para desoxidar o fluxo à medida que é fundido, por exemplo, carvão, antracito, coque, pó de serra, etc.

ii) Fluxos Aglomerados:

Que também incluem fluxos de cerâmica, são preparados misturando os gradientes e ligando os grãos com água-vidro (silicato de sódio). Esses fluxos contêm ferro-ligas (ferromanganês, ferro-silício e ferro-titânio) e proporcionam um alto teor de silício e manganês e outros elementos de liga, no metal de solda.

Um tal fluxo do qual todas as outras classificações podem ser obtidas através da introdução de adições de liga tem a seguinte composição em peso:

Com esta composição pode-se obter um metal de solda de alta liga com fio de eletrodo de baixo carbono.

A desvantagem dos duxos de cerâmica é que eles absorvem prontamente a umidade e seus grãos são de resistência mecânica inferior, devido à qual o fluxo não pode ser usado repetidamente.

Os fluxos cerâmicos devem ser armazenados em recipientes hermeticamente fechados e reivindicados antes do uso. Para evitar a formação de poeira, eles nunca devem ser armazenados ou transportados em sacos de tecido macio.

Os fatores que governam a eficiência de um fluxo na obtenção das funções desejadas são a profundidade e a largura do leito de fluxo e também o tamanho e a forma dos grãos de fluxo. Normalmente, o leito de fluxo deve ter pelo menos 40 mm de profundidade e 30 a 40 mm mais largo que a articulação. Uma profundidade ou largura inadequada do leito de fluxo irá expor a zona ao ar, com o resultado de que o metal fundido captará o nitrogênio e a ductilidade do metal de solda será reduzida. Isso também é verdade para fluxos de granulação grossa. Pela mesma razão, os fluxos vítreos são melhores do que os de pedra-pomes.

Na soldagem por arco de metal blindado com eletrodos revestidos pesados, o metal de solda é ligado com as ferro-ligas incluídas no revestimento. Por causa disso, um metal de solda de alta liga pode ser obtido mesmo com fio de eletrodo de baixo carbono comum. Os fluxos fundidos mais utilizados, no entanto, não contêm ferro-ligas e os únicos elementos de liga são o silício e o manganês.

A quantidade de Si e Mn captada pelo metal de solda depende das condições de soldagem, da análise do fluxo, bem como do eletrodo e do metal original utilizados. Os números usuais são 0-1 a 0-3% de silício e 0-1 a 0-4% de manganês.

A proporção aproximada de vários constituintes principais dos fluxos fabricados por um grande produtor no Reino Unido e seus efeitos na composição do metal de solda para um determinado arame de enchimento estão listados na tabela 5.5.

Especificação para Fluxos SAW:

Conforme o AWS Coding System, os fluxos SAW são especificados de acordo com as propriedades mecânicas do metal de solda para um fio de eletrodo específico.

O fluxo é identificado por um sistema de especificação especial que usa o prefixo letra F para designar o fluxo. O próximo dígito indica a resistência à tração mínima, em 10.000 psi (70 N / mm ² ), do metal de solda. O próximo dígito ou código de letra indica a temperatura mais baixa na qual a resistência ao impacto do metal de solda será igual ou superior a 27 J (20 ft-Ib).

Este código é o seguinte:

Este dígito de código é seguido por um traço e depois a letra E para designar um eletrodo. É seguido por uma carta que indica o nível de manganês que é L para baixo (0-30 - 0-60%), M para médio (0-85 -1-40%) e H para alto (1-75 - 2-25%) manganês. Isto é seguido por um número que é a quantidade média de carbono em pontos ou centésimos de porcentagem.

Por exemplo, F74-EM12 indicaria um fluxo de SAW com as seguintes características:

F - fluxo

7 - metal de solda com resistência à tração mínima de 70.000 psi (500 N / mm ² )

4 - solda com resistência ao impacto de 27 J a -40 ° C

E - com arame de enchimento como eletrodo

M - manganês de metal de solda de nível médio, ou seja, 0-85 a 1-40%

12 - teor de carbono do metal de solda de 0-12%.

Os fluxos de solda electroslag (ESW) são semelhantes aos fluxos SAW, mas são mais frequentemente do tipo fundido. O fluxo de matriz tem que permanecer completamente em estado fundido para conduzir eletricidade para fazer o processo ESW operar. O fluxo fundido fornece a resistência necessária ao fluxo de corrente para mantê-lo na temperatura desejada.

O fluxo também fornece elementos para purificar e desoxidar o metal de solda e protegê-lo dos efeitos deletérios do nitrogênio atmosférico e do oxigênio. O fluxo no estado fundido deve ter densidade menor que o aço para mantê-lo flutuando acima do metal fundido.

Consumíveis # 4. Blindagem de Gases:

Os principais gases de proteção utilizados para soldagem a arco de tungstênio a gás, soldagem a arco de metal a gás e soldagem por arco plasma são argônio, hélio e dióxido de carbono. Além destes nitrogênio, o oxigênio, o hidrogênio e suas misturas com os três primeiros gases também são usados ​​para alcançar a configuração desejada do cordão e as propriedades do metal de solda.

Estes gases de proteção podem ser classificados em dois grupos, a saber:

uma. Gases inertes como (i) argônio e (ii) hélio,

b. Gases que se dissolvem e reagem com o metal, por exemplo, CO ₂, O ₂, H ₂ e N ₂ .

Argônio:

É um gás não explosivo, não combustível, obtido do ar por refrigeração profunda e fracionamento, em que está presente na extensão de 9, 3 x 10. É cerca de 23% mais pesado que o ar.

Geralmente, o argônio é comercializado em três graus, digamos, A, B e C contendo 0-01, 0-04, 0-1% de impurezas, respectivamente. Argônio comercial contém 16-7% de impurezas. Para trabalhos de soldagem de alta classe, a pureza de argônio requerida é de cerca de 99-995%.

O argônio não é tóxico, mas pode causar asfixia em espaços confinados, substituindo o ar.

O argônio é armazenado e enviado em cilindros de aço padrão em conjunto gasoso. Cilindros para argônio puro são pintados de preto na parte inferior e branco na parte superior, sobre os quais as palavras "Argônio puro" são estampadas. Em um cilindro, o gás é mantido sob uma pressão de 150 atmosferas (15 N / mm ² aprox.) - quando totalmente preenchido.

Um cilindro padrão de 40 litros contém 6 metros cúbicos (6000 litros) de argônio. De um cilindro, o argônio é alimentado até o ponto de operação de soldagem através de um regulador de pressão preso à válvula no gargalo do cilindro. O regulador de pressão reduz a pressão do gás para a figura requerida para a soldagem (que geralmente fica abaixo de 0-5 atmosfera) e também mantém a pressão de trabalho constante, independentemente da pressão no cilindro. Os reguladores de pressão dos cilindros de argônio são pintados de preto.

O caudal de árgon é medido com um medidor de caudal chamado rotâmetro, que está ligado ao regulador.

Os usos específicos de diferentes graus de argônio para soldagem estão listados abaixo:

Nota A:

Grau A (99-99% puro ou mais) de argônio é usado para soldagem de metais ativos e raros e também para soldagem de componentes feitos de outros materiais, no estágio final de fabricação.

Série b:

O argônio Grau B (99-96% Puro) é usado para soldagem de ligas à base de alumínio e magnésio.

Grau C:

Grau C (99-9% puro) O argônio é usado para soldar aço inoxidável e outros aços de alta liga.

Hélio:

O hélio é um gás raro. Está presente na atmosfera na extensão de apenas 0-52 x 10 ^-3 %. Além disso, o hélio está presente até 10% em gás natural. Também resulta do decaimento de certos elementos radioativos e é encontrado em alguns minerais de urânio.

Por causa de seu alto custo, o hélio é comparativamente menos gás inerte usado.

É um gás leve pesando apenas 1/7 do ar. Isso complica a proteção da solda e resulta em um aumento no consumo de gás.

O hélio é vendido em dois graus. Grau I é 99-6-99-7% puro e Grau II 98-5-99-5% puro. Ele é armazenado e enviado em estado gasoso em cilindros padrão sob uma pressão de 15 MPa (150 átomos). Comercial de hélio I é armazenado em cilindros que são pintados de marrom e não têm nenhuma inscrição. Comercial de hélio II é mantido em cilindros que são pintados de castanho e carregam a palavra 'hélio' estampada com tinta branca.

O hélio tem o maior potencial de ionização de qualquer um dos gases de proteção e, portanto, um arco de solda pode ser operado com um potencial muito mais alto que o argônio. Assim, o arco com proteção de hélio produz uma quantidade maior de calor. Devido ao seu peso leve, o hélio tende a flutuar para longe da zona do arco e, portanto, produz uma proteção ineficiente, a menos que taxas de vazão mais altas sejam mantidas.

No entanto, seu peso leve é ​​útil para a soldagem aérea. Devido à maior taxa de fluxo necessária para o hélio, maiores velocidades de soldagem são atingíveis. É possível soldar aproximadamente 35 a 40% mais rápido com hélio do que quando se usa argônio como gás de proteção. É usado frequentemente em soldagem a arco de tungstênio a gás, soldagem a arco de metal a gás e processos de soldagem MIG automáticos.

Dióxido de carbono:

É um gás incolor com um odor ligeiramente perceptível. Quando dissolvido em água, dá um sabor ácido. É cerca de 1, 5 limas mais pesadas que o ar.

Industrialmente, o CO ₂ é preparado por calcinação de coque ou antracito em fornos de caldeiras especialmente projetados, e pela captura de fontes naturais. Também é obtido como subproduto da fabricação de amônia e fermentação de álcool

Sob pressão, o CO ₂ se torna um líquido, e isso por resfriamento suficiente, solidifica a uma substância semelhante à neve (chamada gelo seco) vaporizando a -57 ° C.

O gelo seco e o CO2 gasoso utilizados comercialmente são obtidos a partir de CO2 líquido, que é um líquido incolor. Quando permitido a vaporização a 0 ° C e pressão normal (760 mm de Hg), um kg de CO2 produz 509 litros de CO2 gasoso.

O CO2 líquido é transportado em cilindros de aço nos quais ocupa 60 a 80% do espaço total. Um cilindro padrão de 40 litros contém 25 kg de líquido que produz cerca de 15 m3. de gás na evaporação. A pressão do gás no cilindro depende da temperatura que diminui à medida que mais gás é extraído do cilindro.

O CO ₂ utilizado para fins de soldagem pode ser de dois graus. O Grau I deve conter pelo menos 99-5% (em volume) de CO ₂ puro e não mais que 0-178 g / m ³ de umidade. Os valores correspondentes para o Grau II são de 99-0% e 0-515 g / m3.

As características de penetração do CO ₂ são semelhantes às características de penetração do hélio devido às semelhanças dos pesos dos gases. O CO ₂ usado para soldagem deve estar livre de umidade, pois a umidade libera hidrogênio, que produz porosidade no metal de solda. Como o CO ₂ tem maior resistência elétrica, o ajuste atual deve ser 20 a 30% maior do que aqueles usados ​​com argônio e hélio.

O CO2 é considerado inerte à temperatura e pressão normais. Em temperaturas elevadas, no entanto, dissocia-se até 20 a 30% em CO e O. O CO é tóxico e tem uma concentração segura de apenas 175 ppm (partes por milhão) comparado com 5000 ppm para o CO ₂ . Isso exige um sistema de exaustão eficaz para salvaguardar os efeitos nocivos do CO.

A característica negativa da formação de oxigênio é que ela pode reduzir a força nominal do metal. Outra grande desvantagem do uso do CO ₂ é sua extrema resistência ao fluxo de corrente. Devido a essa resistência, o comprimento do arco é sensível. Quando o comprimento do arco é muito longo, ele se extingue mais prontamente do que quando um gás inerte, como o argônio ou o hélio, é usado.

Soldas defeituosas são mais frequentemente produzidas quando se utiliza CO ₂ da parte superior ou inferior de um cilindro. Isso ocorre porque o gás no topo carrega a maior parte das impurezas (nitrogênio, oxigênio e umidade) enquanto a água pode estar presente. 150-200 gm / cilindro recolhe sob o líquido CO ₂ no fundo. Alterar o CO2 líquido foi totalmente utilizado, o gás que sai do cilindro irá conter umidade excessiva.

Para evitar defeitos devido a impurezas em CO ₂, será um bom plano permitir que o CO2 recém-liberado se estabilize por 15, 20 minutos e liberar a porção superior do conteúdo na atmosfera. Também é uma boa prática girar um cilindro de cabeça para baixo e permitir que ele descanse nessa posição por cerca de 15 minutos. Após esse período, abra a válvula com cuidado, toda a água no cilindro irá fluir para fora.

Quando o CO ₂ é aproveitado a uma taxa de mais de 1000 lit / hora (em operações de soldagem contínua), é aconselhável que um operador use pelo menos dois cilindros conectados em paralelo.

Quando grandes quantidades de CO ₂ estão envolvidas, elas podem ser transportadas em tanques e despejadas em evaporadores. O CO ₂ também pode ser enviado como gelo seco e evaporado nas instalações do usuário. As principais vantagens do uso de CO ₂ sólido para soldagem são a alta pureza do gás e melhor transportabilidade. Briquetes de CO ₂ sólido, enviados por um fornecedor, são transformados em gás em vasos especiais aquecidos por eletricidade ou água quente.

Outros Gases:

Geralmente Ar, He e CO ₂ são usados ​​sozinhos ou em misturas como gases de proteção para soldagem. No entanto, muitas vezes outros gases como O ₂, H ₂ e N ₂ são adicionados a esses gases, para obter certas formas e características desejadas de depósitos de solda.

O oxigênio é um gás ativo incolor, inodoro e insípido que combina com muitos elementos para formar óxidos. Em aço, pode combinar-se com carbono para formar CO, que pode ficar retido no metal de solda solidificante e resultar em poros ou vazios. Este defeito é geralmente superado pela adição de desoxidantes como Mn e Si.

O hidrogênio é o gás mais leve presente na atmosfera na extensão de 0-01%. O hidrogênio, no entanto, também pode estar presente na atmosfera de arco a partir de umidade ou hidrocarbonetos presentes no metal base ou no arame de enchimento. Dissolve-se no aço fundido, mas a sua solubilidade no aço à temperatura ambiente é muito baixa. Assim, o hidrogênio que escapa vai para os limites do grão e pode resultar em rachaduras. Também causa rachaduras na HAZ.

O nitrogênio está em abundância na atmosfera. É incolor, inodoro, não tóxico e quase um gás inerte. É solúvel em aço fundido, mas sua solubilidade em aço à temperatura ambiente é muito baixa. Assim, também pode causar poros e vazios. Em quantidades muito pequenas, os nitritos, se formados, podem aumentar a resistência e a dureza do aço, mas reduzem sua ductilidade, o que pode levar a rachaduras. O nitrogênio é usado às vezes para soldagem de cobre, pois fornece um arco de alta temperatura. Devido ao seu baixo custo, comparado com o argônio, é freqüentemente usado para purgar tubos de aço inoxidável e sistemas de tubulação.

Misturas Gasosas:

Misturas gasosas comummente empregues em processos de soldadura por arco incluem Ar-He, Ar-CO2, Ar-O2, Ar-H2, Ar-CO2-O2 e semelhantes.

A proporção de argônio nas misturas Ar-He pode variar de 25 a 95% Ar. No entanto, para soldar alumínio, uma combinação que é frequentemente usada é uma mistura de Ar-75% He ou Ar-80% He. O argônio como gás de proteção ajuda a remover os óxidos e também exibe uma certa quantidade de controle de porosidade sobre o depósito de solda. O hélio ajuda a fornecer uma boa configuração de conta. A maioria dos metais ferrosos e não ferrosos pode ser soldada com hélio ou argônio, ou suas misturas. O hélio é particularmente útil para a soldagem de seções mais pesadas de alumínio, magnésio e cobre, bem como para soldagem por cima.

Uma mistura de CO ₂ -75% Ar ou CO, -SO ₂ % Ar é bastante popular para a soldagem de aços estruturais e de baixa liga. O argônio melhora as características de transferência de metal e o CO ₂ ajuda a melhorar a forma do grânulo e a economia do processo. Essas misturas são, no entanto, usadas em seções mais finas de aços quando a aparência do cordão é importante. Estes também são úteis para a soldagem fora de posição em chapas metálicas extremamente finas.

Às vezes, o oxigênio é adicionado ao argônio com o objetivo de melhorar a forma do grânulo na soldagem de aços de baixo carbono. Pequena quantidade de oxigênio adicionada ao argônio produz mudanças significativas. Por exemplo, ele amplia o dedo de penetração profunda no centro do cordão; Ele também melhora o contorno do talão e elimina o rebaixo na borda da solda.

O oxigênio é normalmente adicionado em quantidades de 1%, 2% ou 5%. A quantidade máxima de oxigênio empregada nas misturas de Ar-O ₂ é de 5%. Quantidades mais altas, se adicionadas, podem levar a porosidade no metal de solda. O objetivo principal da adição de oxigênio ao argônio é formar óxido de ferro termiônico na superfície do eletrodo de aço, o que melhora sua emissividade e torna o catodo mais amplo e estável, se o eletrodo for negativo.

Às vezes, o hidrogênio é adicionado ao argônio, mas sua quantidade é limitada a um máximo de 5%. Normalmente as misturas utilizadas são Ar-2% II ou Ar-4% H2. A adição de hidrogênio causa aumento na tensão do arco, o que leva a um calor mais alto no arco. A mistura Ar-H ₂ não deve ser usada para aços com baixo teor de carbono ou de baixa liga, pois pode levar ao craqueamento do hidrogênio, muitas vezes referido como fragilização por hidrogênio. É usado principalmente para a soldagem de níquel ou ligas de Ni. Secções pesadas de aços inoxidáveis ​​também são soldadas com esta mistura.

A mistura de CO ₂ - O ₂ ou Ar-CO ₂ - O ₂ também é usada às vezes para soldagem de aços suaves. Isso melhora o modo de transferência de metal e a forma do cordão. A adição de oxigênio resulta em um funcionamento mais quente do arco e, assim, evita a falta de fusão.

O uso de cloro, em pequenas quantidades, como gás de proteção para o alumínio, melhora a estabilidade do arco. Além disso, o óxido nítrico como uma adição muito pequena (<0-03%) ao gás de proteção, para soldagem de alumínio, ajuda a reduzir o teor de ozônio na zona de solda.

Em geral, a composição do gás de proteção para soldagem a arco com proteção gasosa de diferentes metais e suas ligas pode ser baseada nas diretrizes fornecidas na tabela 5.6. Formas de contas obtidas com diferentes gases de proteção são mostradas na Fig. 5.3.