Soldagem por Arco Elétrico: Significado, Procedimento e Equipamentos
Depois de ler este artigo, você aprenderá sobre: - 1. Significado da Soldagem de Arco Elétrico 2. Procedimento de Soldagem por Arco Elétrico 3. Corrente Elétrica para Soldagem 4. Significância da Polaridade 5. Equipamentos 6. Preparação da Borda de uma Junta 7. Eletrodos.
Significado de soldagem por arco elétrico:
A soldagem a arco é um processo de soldagem por fusão no qual o calor necessário para fundir o metal é obtido a partir de um arco elétrico entre o metal base e um eletrodo.
O arco elétrico é produzido quando dois condutores são tocados juntos e depois separados por um pequeno espaço de 2 a 4 mm, de tal forma que a corrente continua a fluir através do ar. A temperatura produzida pelo arco elétrico é de cerca de 4000 ° C a 6000 ° C.
Um eletrodo de metal é usado para fornecer o metal de enchimento. O eletrodo pode ser revestido por fluxo ou nu. No caso de eletrodo nu, é fornecido material de fluxo extra. Tanto a corrente contínua (CC) quanto a corrente alternada (CA) são usadas para soldagem a arco.
A corrente alternada para arco é obtida de um transformador redutor. O transformador recebe corrente da fonte principal de 220 a 440 volts e reduz a tensão requerida, isto é, 80 a 100 volts. A corrente contínua para arco é normalmente obtida de um gerador acionado por um motor elétrico ou motor de patrulha ou diesel.
Uma tensão de circuito aberto (por impacto de arco) no caso de soldagem CC é de 60 a 80 volts, enquanto uma tensão de circuito fechado (para manter o arco) é de 15 a 25 volts.
Procedimento de Soldagem por Arco Elétrico:
Em primeiro lugar, as peças de metal a serem soldadas são cuidadosamente limpas para remover a poeira, a sujeira, a graxa, o óleo, etc. Em seguida, a peça de trabalho deve ser firmemente fixada em acessórios adequados. Insira um eletrodo adequado no suporte do eletrodo em um ângulo de 60 a 80 ° com a peça de trabalho.
Selecione a corrente e a polaridade adequadas. O local é marcado pelo arco nos locais onde a soldagem deve ser feita. A soldagem é feita fazendo contato do eletrodo com o trabalho e, em seguida, separando o eletrodo a uma distância adequada para produzir um arco.
Quando o arco é obtido, o calor intenso é produzido, derrete o trabalho abaixo do arco e forma um poço de metal fundido. Uma pequena depressão é formada no trabalho e o metal fundido é depositado ao redor da borda dessa depressão. É chamado crator de arco. A escória é removida facilmente após a junta esfriar. Após a soldagem, o suporte do eletrodo deve ser retirado rapidamente para quebrar o arco e o fornecimento de corrente é desligado.
Corrente Elétrica para Soldagem:
Tanto DC (corrente contínua) quanto AC (corrente alternada) são usados para produzir um arco na soldagem a arco elétrico. Ambos têm suas próprias vantagens e aplicações.
A máquina de solda DC obtém sua energia de um motor AC ou diesel / gerador a gasolina ou de um retificador de estado sólido.
As capacidades da máquina de corrente contínua são:
Atual:
Até 600 amperes.
Voltagem de circuito aberto:
50 a 90 volts, (para produzir arco).
Tensão do circuito fechado:
18 a 25 volts, (para manter o arco).
A máquina de solda AC tem um transformador redutor que recebe corrente da fonte de CA principal. Este transformador reduz a tensão de 220 V-440V para tensão de circuito aberto normal de 80 a 100 volts. O intervalo atual disponível até 400 amperes nas etapas de 50 amperes.
As capacidades da máquina de soldar AC são:
Intervalo atual:
Até 400 amperes em etapas de 50 amperes.
Tensão de entrada:
220V - 440V
Tensão Requerida Real:
80 - 100 volts.
Freqüência:
50/60 HZ.
Significado da polaridade:
Quando a corrente CC é usada para soldagem, os seguintes dois tipos de polaridade estão disponíveis:
(i) polaridade direta ou positiva.
(ii) polaridade inversa ou negativa.
Quando o trabalho é positivo e o eletrodo é negativo, a polaridade é chamada de polaridade direta ou positiva, como mostra a Fig. 7.16 (a).
Em polaridade direta, cerca de 67% do calor é distribuído no trabalho (terminal positivo) e 33% no eletrodo (terminal negativo). A polaridade reta é usada onde mais calor é necessário no trabalho. O metal ferroso, como o aço macio, com velocidade e solda de som mais rápidas, usa essa polaridade.
(a) polaridade reta.
(b) Polaridade reversa
Por outro lado, quando o trabalho se torna negativo e o eletrodo como positivo, a polaridade é conhecida como polaridade reversa ou negativa, como mostra a Fig. 7.16 (b).
Na polaridade inversa, cerca de 67% do calor é liberado no eletrodo (terminal positivo) e 33% no trabalho (terminal negativo).
A polaridade reversa é usada onde menos calor é necessário no trabalho como no caso de solda de chapa fina. Os metais não ferrosos como alumínio, latão e níquel bronze são soldados com polaridade reversa.
Equipamentos necessários para soldagem por arco elétrico:
Os vários equipamentos necessários para soldagem a arco elétrico são:
1. Máquina de Solda:
A máquina de solda usada pode ser máquina de solda AC ou DC. A máquina de solda AC possui um transformador redutor para reduzir a tensão de entrada de 220 a 440V a 80-100V. A máquina de solda DC consiste em um grupo eletrogêneo de corrente alternada ou um grupo gerador a diesel / a gasolina ou um conjunto de solda transformador-retificador.
A máquina AC normalmente funciona com uma fonte de alimentação de 50 hertz ou 60 hertz. A eficiência do transformador de soldagem CA varia de 80% a 85%. A energia consumida por kg. de metal depositado é de 3 a 4 kWh para soldagem CA enquanto 6 a 10 kWh para soldagem CC. A máquina de solda CA geralmente trabalha com baixo fator de potência de 0, 3 a 0, 4, enquanto o motor em soldagem CC tem um fator de potência de 0, 6 a 0, 7. A tabela a seguir 7.9 mostra a tensão e a corrente usadas na máquina de solda.
2. Suportes de eletrodos:
A função do suporte do eletrodo é segurar o eletrodo no ângulo desejado. Estes estão disponíveis em diferentes tamanhos, de acordo com a classificação de amperes de 50 a 500 amperes.
3. Cabos ou Condutores:
A função dos cabos ou condutores é transportar a corrente da máquina para o trabalho. Estes são flexíveis e feitos de cobre ou alumínio. Os cabos são feitos de 900 a 2000 fios muito finos torcidos juntos para proporcionar flexibilidade e maior resistência.
Os fios são isolados por uma cobertura de borracha, uma cobertura de fibra reforçada e ainda com um revestimento de borracha pesado.
4. Conectores e terminais de cabo:
As funções dos conectores de cabo são fazer uma conexão entre os interruptores da máquina e o suporte do eletrodo de soldagem. Conectores do tipo mecânico são usados; como eles podem ele montado e removido com muita facilidade. Os conectores são projetados de acordo com a capacidade atual dos cabos usados.
5. Chipping Hammer:
A função do martelo lascado é remover a escória após o metal de solda ter solidificado. Tem forma de cinzel e está apontada para uma extremidade.
6. escova de fio, roda de fio de energia:
A função da escova de arame é remover as partículas de escória após lascar lascando o martelo. Às vezes, se disponível, uma roda de fio de alimentação é usada na escova de arame manual.
7. Vestuário de Proteção:
As funções das roupas de proteção usadas são proteger as mãos e a roupa do soldador do calor, da faísca, dos raios ultravioletas e infravermelhos. Roupas de proteção usadas são avental de couro, boné, luvas de couro, mangas de couro, etc. Os sapatos de couro de tornozelo alto devem ser usados pelo soldador.
9. Tela ou Face Shield:
A função da tela e da proteção facial é proteger os olhos e a face do soldador das radiações ultravioletas e infravermelhas prejudiciais produzidas durante a soldagem. A blindagem pode ser obtida a partir do capacete ou do capacete de mão.
Preparação da Borda de uma Junta:
A eficiência e a qualidade da junta soldada também depende da preparação correta das bordas das placas a serem soldadas. É necessário remover todas as escamas, ferrugem, gordura, tinta, etc. da superfície antes de soldar.
A limpeza da superfície deve ser realizada mecanicamente por uma escova de arame ou por um fio metálico, e depois quimicamente por tetracloreto de carbono. Forma adequada para as bordas da placa deve ser dada para produzir uma articulação adequada.
A forma das bordas pode ser lisa, em forma de V, em forma de U, remodelada, etc. A escolha de várias formas de borda depende do tipo, espessura do metal a ser soldada. Alguns tipos diferentes de ranhuras para bordas do trabalho são mostrados na Fig. 7.17. BaDD
(I) Square Butt:
É usado quando a espessura da placa é de 3 a 5 mm. Ambas as bordas a serem soldadas devem ser espaçadas de 2 a 3mm, como mostra a Fig. 7.17 (a).
(ii) Single-V-Butt:
É usado quando a espessura das placas é de 8 a 16 mm. Ambas as bordas são chanfradas para formar um ângulo de cerca de 70 ° a 90 °, como mostrado na Fig. 7.17 (b).
(Iii) Double-V-Butt:
É usado quando a espessura das chapas é maior que 16 mm e onde a soldagem pode ser realizada em ambos os lados da chapa. Ambas as bordas são chanfradas para formar um duplo-V, como mostrado na Fig. 7.17 (c).
(iv) Single and Double-U Butt:
É usado quando a espessura da placa é superior a 20 mm. A preparação da borda é difícil, mas as juntas são mais satisfatórias. Requer menos metal de enchimento, como mostrado na Fig. 7.17 (d) e (e).
Eletrodos de soldagem por arco:
Os eletrodos de soldagem por arco podem ser classificados em duas grandes categorias:
1. Eletrodos não consumíveis.
2. Eletrodos consumíveis.
1. Eletrodos não consumíveis:
Esses eletrodos não são consumidos durante a operação de soldagem, portanto, eles são denominados eletrodos não consumíveis. Eles geralmente são feitos de carbono, grafite ou tungstênio. Os eletrodos de carbono são mais macios, enquanto os eletrodos de tungstênio e grafite são duros e frágeis.
Os eletrodos de carbono e grafite podem ser usados somente para soldagem CC, enquanto os eletrodos de tungstênio podem ser usados para soldagem CC e CA. O material de preenchimento é adicionado separadamente quando esses tipos de eletrodos são usados. Como os eletrodos não consomem, o arco obtido é estável.
2. Eletrodos Consumíveis:
Esses eletrodos são derretidos durante a operação de soldagem e fornecem o material de enchimento. Eles geralmente são feitos com composição semelhante à do metal a ser soldado.
O comprimento do arco pode ser mantido movendo o eletrodo para o trabalho ou para longe dele.
Os eletrodos consumíveis podem ser de dois tipos:
(i) Eletrodos nus:
Estes estão disponíveis na forma de fio contínuo ou varas. Eles devem ser usados somente com polaridade direta na soldagem CC. Os eletrodos nus não fornecem nenhuma proteção ao pool de metal fundido do oxigênio atmosférico e do nitrogênio.
Assim, as soldas obtidas por esses eletrodos são de menor resistência, menor ductilidade e menor resistência à corrosão. Eles encontram uso limitado em reparos menores e trabalho de má qualidade. Eles costumavam soldar ferro forjado e aço macio. Na prática moderna, eles não são usados ou raramente usados. Eles também são conhecidos como eletrodos simples.
ii) eletrodos revestidos:
Estes são às vezes também chamados de eletrodos convencionais. Um revestimento (camada fina) de material de fluxo é aplicado em toda a volta da haste de soldagem e, portanto, denominado como eletrodo revestido. O fluxo, durante a soldagem, fornece uma proteção para a zona de metal fundido do oxigênio atmosférico e nitrogênio. Este fluxo também impede a formação de óxidos e nitretos. O fluxo reage quimicamente com os óxidos presentes no metal e forma uma escória fusível de baixa temperatura de fusão.
A escória é flutuada no topo da solda e pode ser facilmente removida após a solidificação da solda. A qualidade da solda produzida pelo eletrodo revestido é muito melhor do que a dos eletrodos descobertos.
Dependendo do fator de revestimento ou da espessura do revestimento de fluxo, os eletrodos revestidos são divididos em três grupos:
(a) eletrodos levemente revestidos.
(b) eletrodos revestidos médios.
(c) eletrodos fortemente revestidos.
Uma comparação de três tipos de eletrodos revestidos é dada na Tabela 7.10:
Vantagens de eletrodos revestidos de fluxo:
O revestimento de fluxo nos eletrodos de soldagem pode ter vantagens. Alguns deles estão seguindo:
1. Protege a zona de soldagem da oxidação, proporcionando uma atmosfera de inter gás ao redor do arco.
2. Produz escória de baixa temperatura de fusão, que dissolve as impurezas presentes no metal, como óxidos e nitretos, e flutua na superfície da poça de fusão.
3. Refina o tamanho de grão do metal soldado.
4. Acrescenta elementos de liga ao metal soldado.
5. Ele estabiliza o arco, fornecendo certos produtos químicos que possuem essa capacidade.
6. Reduz o salpico do metal de solda.
7. Concentra o fluxo do arco e reduz as perdas térmicas. Isso resulta em aumento da temperatura do arco.
8. Ele diminui a taxa de resfriamento da solda e acelera o processo de endurecimento.
9. Aumenta a taxa de deposição de metal e a penetração obtida.
Constituintes de revestimentos de eletrodos:
O revestimento do eletrodo pode consistir em dois ou mais ingredientes. Diferentes tipos de revestimentos usados para diferentes tipos de metais a serem soldados.
Os constituintes de revestimentos típicos de eletrodos e suas funções são dados na tabela 7 11. Alguns deles são discutidos aqui:
1. Constituintes formadores de escória:
Os ingredientes formadores de escória são óxido de silício (Sio 2 ), óxido de manganês (Mno 2 ), óxido de ferro (F e O), amianto, mica, etc. Em alguns casos, o óxido de alumínio (Al 2 o 3 ) também é usado. torna o arco menos estável.
2. Constituintes para Melhorar as Características do Arco:
Os ingredientes para melhorar as características do arco são óxidos de sódio (Na 2 O), óxidos de cálcio (CaO), óxidos de magnésio (MgO) e óxido de titânio (TIO 2 ).
3. Constituintes Desoxidantes:
Os ingredientes desoxidantes são grafite, alumínio em pó, farinha de madeira, carbonato de cálcio, amido, celulose, dolomita, etc.
4. Constituintes de Ligação:
Os materiais de ligação utilizados são silicato de sódio, silicato de potássio e asbesto.
5. Constituintes de ligantes:
Os elementos de liga utilizados para melhorar a resistência da solda são o cobalto, molibdênio, alumínio, cromo, níquel, zircônio, tungstênio, etc.
Especificação de Eletrodos:
A especificação de eletrodos é fornecida pelo Bureau of Indian IS: 815-1974 (segunda revisão).
De acordo com isto, os eletrodos revestidos são especificados por:
(i) Uma letra de prefixo.
(ii) um número de código de seis dígitos.
(iii) uma carta de sufixo.
(i) letra do prefixo:
A letra do prefixo indica o método de fabricação de eletrodos.
Estas letras de prefixo com método de fabricação de eletrodos são dadas na Tabela 7.12:
(ii) um número de código de seis dígitos:
O número de código de seis dígitos indicou as características de desempenho e as propriedades mecânicas do depósito de metal de solda.
O significado de cada dígito individual de um a seis é dado na Tabela 7.13:
(iii) Carta de sufixo:
A letra do sufixo indica as propriedades ou características especiais do eletrodo.
Estes são dados na Tabela 7.14:
Os primeiros dígitos do código explicam essencialmente o tipo de cobertura usada no eletrodo e essa cobertura significa as características de desempenho.
Existem sete tipos de cobertura que representam o primeiro número do dígito que são dados na Tabela 7.15:
O segundo dígito do código indica a posição de soldagem, conforme a Tabela 7.16 abaixo:
O terceiro dígito do código indica as condições atuais de soldagem recomendadas pelo fabricante do eletrodo.
Estes são dados na Tabela 7.17:
O quarto, quinto e sexto dígitos do número de código representam a resistência à tração, tensão máxima de rendimento e alongamento percentual com valor de impacto.
Estes são dados na Tabela 7.18:
Além da codificação dada acima, todos os eletrodos devem estar em conformidade com os requisitos de teste do IS: 814 (parte I e II) - 1974. Cada pacote de eletrodos deve ter uma marcação indicando a codificação e a especificação.
Exemplo:
IS: 815 codificação: E 315 - 411K
Especificação: Ref: 814 (Parte-1)
A importância do exemplo acima é que:
(i) O eletrodo é fabricado por extrusão sólida e é adequado para soldagem a arco de metal de aço macio. [E]
(ii) O revestimento do eletrodo tem uma quantidade apreciável de titânio com materiais básicos e produzirá escória fluida. [3]
(iii) O eletrodo é adequado para soldagem na posição plana, horizontal, vertical e suspensa. [1]
(iv) O eletrodo é adequado para soldagem com corrente contínua, com eletrodo sendo + ve ou -ve. Também é adequado para soldagem com corrente alternada com tensão de circuito aberto inferior a 90 volts. [5]
(v) O eletrodo possui faixa de tensão de tração do metal depositado de 410 a 510 N / mm 2 . [411]
(vi) O eletrodo tem uma tensão máxima de deposição de metal depositado de 330 N / nm 2 . [411]
(vii) O eletrodo tem um percentual mínimo de alongamento no ensaio de tração do metal depositado é de 20% em um comprimento de calibre de 5, 65 µSo e o valor médio do teste de impacto do metal depositado é de 47J a 27 ° C. [411]
(viii) O eletrodo tem pó de ferro no revestimento, dando uma recuperação de 130 a 150%.
(ix) O eletrodo está em conformidade com IS: 814 (Part-I) -1974.
