SOLDADURA ELÉTRICA POR ARCO
A soldadura elétrica por arco é o resultado
da operação eletro-metalúrgica em que se utiliza como fonte calorifica o arco elétrico
entre o eléctrodo metálico e a peça a soldar.
Os processos utilizados são numerosos
e podem se soldar peças de ferro, aço, ferro fundido, alumínio, bronze, latão,
etc., utilizando-se como elemento de ligação um metal da mesma composição das peças
a soldar. Por vezes também, se utilizam materiais diferentes como é o caso da
soldadura do ferro fundido com o aço.
Para a realização deste tipo de
soldadura, é necessário um posto de soldadura a arco que é, em princípio um
conjunto de dispositivos e aparelhos elétricos capazes de permitir facilmente o
escoramento, a alimentação, a utilização e a regulação de um arco nas condições
exigidas para o trabalho de soldadura.
Uma instalação de soldadura elétrica
a arco, sob o ponto de vista elétrico, é constituído por:
- circuito elétrico
de características apropriadas;
- dispositivos de ligação e proteção
do posto;
- posto de soldadura;
- quadro elétrico com
voltímetro e amperímetro, se possível;
- ligação a terra, se
possível.
Os postos de soldadura dividem-se em
duas grandes categorias:
1 – Aparelhos estáticos [Transformadores
de soldadura, Retificadores de soldadura; Transformadores retificadores de
soldadura].
2 – Aparelhos rotativos
[Grupos rotativos de soldadura; Comutratizes].
A escolha de um posto de soldadura
obedece não só a considerações de ordem técnica geral como a natureza da
corrente elétrica, condições de equilíbrio, trabalhos a realizar, etc., como a
considerações de ordem particular a cada oficina.
É evidente que, não se dispondo duma
fonte de energia elétrica terá que se escolher um grupo rotativo, com motor
térmico, os quais ainda podem ser individuais e moveis ou postos múltiplos.
Se se dispõe de corrente contínua, ir-se-á
para grupos rotativos com motor elétrico iguais aos anteriores.
Finalmente, se se dispõe de corrente
alternada (U
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Trabalhos normais sem
condições particulares.................................... |
- Transformadores
monofásicos (postos individuais e moveis ou postos múltiplos) |
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Trabalhos que exigem o
equilíbrio das cargas................................................. |
- Grupos rotativos com
motos elétrico ou de postos múltiplos conforme o caso. - Retificadores. - Transformadores especiais
(tri-monofásicos especiais). |
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Trabalhos que exigem o
equilíbrio das cargas e bem cos |
- Grupos rotativos com
motor elétrico ou de postos múltiplos conforme o caso. - Retificadores. - Transformadores
especiais. |
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Trabalhos que exigem
corrente contínua para a soldadura...................................... |
- Grupos rotativos com
motor elétrico ou de postos múltiplos conforme o caso - Retificadores. |
Ferramentas e acessórios
As ferramentas e acessórios de
soldadura podem agrupar-se em:
a) Ferramentas e acessórios
de trabalho;
b) Acessórios de proteção.
As ferramentas e acessórios de
trabalho são:
- O porta-eléctrodo;
- A tomada de massa;
- A picadeira;
- A escova de aço;
- OS grampos para juntas;
- O fole, que pode ser
manual ou mecânico;
- ferramenta de acordo com
a especialidade (serralheiro, caldeireiro, etc.).
Os acessórios de proteção tem por fim
assegurar a proteção do soldador contra as radiações nocivas emitidas pelo arco
elétrico (raios infravermelhos e ultravioletas), choques elétricos, projeções
metálicas em fusão e gases provenientes do revestimento do eletrodo e
compreendem, essencialmente:
- Máscara ou capacete;
- Luvas de cabedal;
- Avental de cabedal ou de
amianto.
Como se verificou, o arco elétrico
pode ser obtido e mantido quer por corrente alternada, quer por corrente
contínua.
Como a grande maioria das oficinas é
alimentada com corrente alternada trifásica ou bifásica de 220V, é necessário transformar
esta corrente em corrente alternada de muito menor tensão ou em corrente
contínua.
As caraterísticas da corrente mais
utilizada são as seguintes: tensão 45V e intensidade dependente da secção do
eléctrodo mas que, raramente vai além de uns 400 amperes.
A corrente normalmente utilizada é a
contínua porque facilita a estabilidade do arco elétrico e a sua conservação
permitindo utilizar elétrodos nus nas soldaduras de pequena responsabilidade.
Casos há em que se utiliza acorrente alternada com as mesmas caraterísticas e
de tensão e intensidade mas, nestes casos, é mais difícil manter o arco e
torna-se impossível a utilização de eléctrodos nus.
Os eletrodos nus são, atualmente, de
utilização muito rara referindo-se, por razões lógicas, os eléctrodos revestidos. Estes são constituídos por uma vareta
metálica chamada alma, envolvida por uma bainha constituída por produtos
diversos designada por revestimento e cuja finalidade é facilitar a soldadura e
dar-lhe as características desejadas. Saiba mais sobre (ELÉCTRODO REVESTIDO)
Soldadura por arco elétrico em
atmosfera de árgon.
A fonte calorifica é um arco elétrico estabelecido numa atmosfera de árgon entre um
eléctrodo de tungstênio e as peças a soldar. Como a atmosfera de árgon é
neutra, não produz efeito algum sobre o metal em fusão nem sobre o eléctrodo;
antes, pelo contrário, ela protegem contra a oxidação a zona de soldadura
evitando, assim, a utilização de um fluxo decapante e permitindo usar varetas
de metal de adição próprias para a soldadura oxiacetilénica. Deste modo, é
possível soldar, por este processo todos os metais e ligas usuais como, por
exemplo:
- os aços vulgares em
chapas ou folhas muito finas até 0,3mm de espessura.
- os aços especiais de
qualquer espessura;
- o alumínio;
- o magnésio e suas ligas;
- o níquel, o cobre e suas
ligas;
- os metais especiais
utilizados para a produção da energia atômica, etc.
Este processo de soldadura encontra,
presentemente, na indústria cada vez mais aplicações pois oferece um trabalho
perfeito de alta qualidade e bom aspecto.
Um posto de soldadura por arco
elétrico em atmosfera de árgon compreende o seguinte material:
- Um gerador;
- Um porta-eléctrodos para
o eléctrodo de tungstênio que serve, ao mesmo tempo, de canalização do gás
argon;
- Uma garrafa de gás argon
com redutor de pressão;
- Os acessórios usuais de
proteção.
Existem também porta-eléctrodos para a
soldadura automática e, alguns, possuem um circuito de agua de refrigeração.
Utiliza-se a corrente alternada de
185V, à barra, sendo, neste caso, necessário um gerador estático especial.
Se se quiser empregar um gerador estático
de soldadura por arco vulgar, a tensão de 45V, é necessário juntar um pequeno
gerador de alta frequência destinado a produzir uma faísca (escoramento) entre
as peças a soldar e o eléctrodo de tungstênio pois, deste modo, a atmosfera de
árgon ionizada deixar-se-á atravessar facilmente pela corrente de soldadura.
Também a corrente contínua de 40V pode ser
utilizada perfeitamente para a soldadura dos aços inoxidáveis, do níquel, do
cobre e suas ligas, com exceção das ligas leves de magnésio e do alumínio.
Igualmente, os geradores ordinários de
soldadura por arco, podem ser utilizados na soldadura a árgon.
Soldadura elétrica por
resistência
Se com a soldadura elétrica por arco
se consegue soldar quase todos os metais ferrosos e muito outro metais e suas
ligas, com este tipo de soldadura elétrica apenas podemos soldar metais
ferrosos e nem todos.
Basear-se este processo no grande
desenvolvimento de calor que se gera na superfície de contato de duas peças
quando um circuito elétrico é fechado através dessa superfície com uma
intensidade de corrente suficiente para fundir o metal encostado o qual se
comprime em seguida, produzindo-se a soldadura.
A temperatura desenvolvida não deve
ir além do branco-vivo, temperatura de calda suficiente para a soldadura do aço
vulgar.
A soldadura elétrica por resistência
é utilizada em caldeiraria para a soldadura de chapas por dois métodos:
- Soldadura por
pontos;
- Soldadura contínua por
roletes.
Soldadura por pontos
As características para este tipo de
soldadura são: baixa tensão (2 a 4 volts) e elevadíssima intensidade (chegando
aos milhares de amperes).
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| soldadura por pontos |
As peças a soldar são colocadas uma
sobre a outra e apertadas entre dois eletrodos de cobre ligados aos bornes dum
alternador. Pelo deslocamento das chapas entre os eléctrodos faz-se assim, uma
serie de pontos de soldadura, que substituem vantajosamente a cravação por
rebites.
Um posto de soldadura por pontos,
compreende um transformador redutor de tensão cujas extremidades do secundário
são ligadas aos eléctrodos de cobre, os quais são arrefecidos por um circuito
de agua. Um eléctrodo é fixo e o outro é móvel ligado a um braço comandado por
um pedal.
A operação compreende três fases:
1° - O encosto, ou seja, o
contato;
2° - O aquecimento, isto é,
a passagem da corrente num curto intervalo de tempo;
3° - O forjamento
(soldadura que resulta da pressão exercida por molas ou por êmbolo de comando
pneumático).
Com este processo pode soldar-se um
grande número de chapas ao mesmo tempo desde que não tenha grande espessura e a
pressão dos eléctrodos seja suficiente para encostar todas as chapas.
Soldadura contínua por roletes
Com o dispositivo indicado na figura
abaixo obtém-se uma linha contínua de soldadura em que os eléctrodos são
substituídos por dois roletes de cobre entre as quais se colocam as chapas a
soldar. Os roletes comprimem estas chapas e mantém a passagem da corrente com o
avanço das chapas.
Existe uma dispositivo especial que, numa cadência rápida, corta e estabelece a corrente elétrica obtendo-se, assim, uma série de pontos alongados de soldadura que se encavalitam uns a seguir aos outros constituindo uma linha contínua se soldadura.
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Princípios e definições
O objetivo deste processo é a
realização duma linha contínua de soldadura de modo a obter-se não só a
ensamblagem de duas chapas de pequena espessura como uma ligação estanque. Por
isto, o processo está indicado para a soldadura de reservatórios, bidões,
barris e obras semelhantes, substituindo com vantagem a soldadura ao maçarico.
É um processo de soldadura autógena,
sem metal de adição baseando-se no efeito joule duma corrente elétrica,
contínua ou periódica. O calor desenvolvido provocado por essa corrente na
resistência ôhmica e na desistência de contato das tuas chapas formando
ensamblagem por sobreposição é utilizado para elevar a temperatura de soldadura
uma linha contínua do material. Como vemos, podemos considerar este processo
como uma derivação da soldadura por pontos em que os eléctrodos são
substituídos por roletes de soldadura.
Estes são ligados aos bornes do
secundário dum transformador elétrico cujo fim é o de fornecer no circuito de
soldadura, uma corrente elétrica de elevada intensidade.
Imprimindo aos roletes um movimente de
rotação de modo que as chapas a soldar se desloquem empurradas ou arrastadas
por eles, provoca-se então, a passagem da corrente elétrica através do circuito
fechado pelos roletes e pelas chapas.
O fenômeno é idêntico ao da soldadura
por pontos e se as condições elétricas, de pressão e de velocidade são bem
escolhidas verificar-se-á uma zona de fusão contínua localizada entre as chapas
e que, após a solidificação, forma uma soldadura contínua e estanque.
Para interromper ou finalizar a
operação basta interromper a passagem da corrente elétrica e proceder ao
levantamento do rolete superior afim de retirar a obra.
Este é o princípio da soldadura por
roletes em que se supõe uma passagem ininterrupta da corrente elétrica de
soldadura. Na prática, porém, não se procede deste modo exceto para pequenas
espessuras (<0,8mm) ou para grandes velocidades de soldadura (>6m/min.).
Soldadura por aluminotermia
Duma maneira resumida este tipo de soldadura funda-se na redução dos óxidos metálicos pelo alumínio. Para este fim mistura-se o alumínio em pó ou em grãos com o oxido a reduzir e em proporções convenientes. Seguidamente coloca-se esta mistura num cadinho que tem um firo na parte superior o qual se tapa com uma rolha de papel e que, fica por cima em comunicação com uma moldação construída de barro refratário. Esta moldação tem por objetivo formas uma cavidade que envolve as peças a soldar.
No interior da mistura do oxido
metálico como o alumínio coloca-se um pequeno cartucho contendo alumínio em pó
misturado com bióxido de bário. Deste cartucho, até ao exterior, coloca-se um
rastilho de magnésio em fio. O cadinho é tapado com tijolo de barro refratário.
Aceso o rastilho, a chama atinge o
cartucho e incendeia a mistura de alumínio e bióxido de bário, visto que o
alumínio arde em presença do oxigênio cedido pelo bióxido de bário. A elevada
temperatura desta combustão inicia a redução do oxido metálico pelo alumínio.
O metal libertado, que é um aço, passa
pelo furo do fundo a elevada temperatura e vai encher a moldação que lhe fica por
baixo.
Uma análise média deste aço dá os
seguintes resultados:
Carbono.............................................................0,2
a 0,3%
Magnésio...........................................................0,5 a
0,6%
Silício..................................................................0,25
a 0,50%
Enxofre...............................................................0,03
a 0,04%
Fosforo...............................................................0,03
a 0,04%
Aliminio..............................................................0,07
a 0,0,18%
A elevada temperatura (2200° a
2480°C) a que o metal enche a moldação funde as superfícies das pontas das peças
a soldar, e solidificando, realiza a soldadura.
Este processo é especialmente
utilizado para a soldadura de grandes secções como leitos de locomotivas,
blocos de motores, cadastes, lemes, veios e âncoras de navios, cambotas,
bielas, tubagens, condutas e em grandes trabalhos de reparação.
A principal vantagem deste processo é
a de que a soldadura pode efetuar-se com as peças no seu lugar habitual como no
caso de carris dos caminhos de ferro, especialmente dos elétricos nas cidades.
Ainda hoje é muito utilizada esta soldadura que, por ser rápida, só durante o
curto intervalo de tempo em que se produz a reação não impede que a circulação
dos comboios ou carros elétricos se deixe de efetuar.