Introdução
A soldagem a arco com eletrodo revestido é um processo que produz a coalescência entre metais pelo aquecimento e fusão destes com um arco elétrico estabelecido entre a ponta de um eletrodo revestido e a superfície do metal de base na junta que está sendo soldada.Obs.: Aqui falo apenas do processo por Eletrodo Revestido (SMAW).
Fundamentos do processo
O metal fundido do eletrodo é transferido através do arco elétrico até a poça de fusão do metal de base, formando assim o metal de solda.Uma escória líquida de densidade menor do que a do metal líquido, que é formada do revestimento do eletrodo e das impurezas do metal de base, sobrenada a poça de fusão protegendo-a da contaminação atmosférica.
Uma vez solidificada, esta escória controlará a taxa de resfriamento do metal de solda já solidificado. O metal de adição vem da alma metálica do eletrodo (arame) e do revestimento que em alguns casos é constituído de pó de ferro e elementos de liga.
A soldagem com eletrodo revestido é um dos processos de soldagem mais usados de todos que falaremos, devido à simplicidade do equipamento, à qualidade das soldas, e do baixo custo dos equipamentos e dos consumíveis.
Ele tem grande flexibilidade e solda a maioria dos metais numa grande faixa de espessuras. Ultimamente vem perdendo espaço para outros processos devido a produtividade menor (leva mais tempo para completar uma solda nesse processo que com FCAW por exemplo).
A soldagem com este processo pode ser feita em quase todos os lugares e em condições extremas. A soldagem com eletrodo revestido é usada extensivamente em fabricação industrial, estrutura metálica para edifícios, construção naval, carros, caminhões, comportas e outros conjuntos soldados.
A grande desvantagem deste processo é sua baixa produtividade, que é devida principalmente a necessidade de substituição dos eletrodos.
Vantagens e desvantagens
VANTAGENS
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DESVANTAGENS
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| Trata-se de um processo versátil, pois adapta-se a materiais de diversas espessuras e em qualquer posição de trabalho. | Trata-se de um processo manual, dependente da habilidade do soldador, o que implica em menor controle dos parâmetros de soldagem, como corrente de soldagem. |
| O equipamento necessário tem custo relativamente baixo. | |
| Seu emprego e indicado tanto dentro da fábrica como em campo. | Comparado a outros processos, apresenta baixa produtividade, pela sua baixa taxa de deposição e baixa taxa de ocupação do soldador (tempo com o arco aberto pelo tempo total de soldagem), que fica em torno de 40%. |
| Atualmente é usado nas indústrias naval, ferroviária, automobilística, metal mecânica e de construção civil. | |
| É bastante usado para soldar aços-carbono, aços de baixa liga, aços inoxidáveis, ferros fundidos, alumínio, cobre, níquel, etc. | |
| Metais de baixo ponto de fusão, como Pb, Sn, Zn, e metais refratários ou muito reativos, como Ti e Zr não são soldáveis por eletrodo revestido. | Gera grande volume de gases e fumos durante o processo. |
Equipamentos de soldagem
Como mostrado na figura mais abaixo, o equipamento consiste de uma fonte de energia, cabos de ligação, um porta eletrodo, um grampo (conector de terra), e o eletrodo.Fonte de energia
A fonte de energia pode ser de corrente contínua (geradores ou retificador) ou alternada (transformador).As fontes de corrente continua podem ser:
1 – Geradores, geralmente usados em trabalhos em canteiros de obras, especialmente onde não se dispõe de um suprimento elétrico adequado.
2 – Transformadores-retificadores, que são vantajosos em relação aos geradores devido ao menor custo de operação e manutenção, com operação mais silenciosa.
No caso de corrente contínua, a polaridade deve ser escolhida conforme a exigência do serviço:
a) Corrente contínua – polaridade direta (CC-), o eletrodo é ligado ao pólo negativo da máquina e tem-se uma menor taxa de deposição e maior profundidades de penetração.
b) Corrente contínua – polaridade inversa (CC+), o eletrodo positivo e a peça negativa. Com essa configuração, são obtidas menor penetração e maiores taxas de fusão do eletrodo.
c) Corrente alternada (CA) – a polaridade alternada a cada inversão da corrente. Com este tipo de configuração, a geometria do cordão será intermediária àquela obtida em CC+ e CC-
Dica: O sinal da corrente contínua sempre se refere a onde o eletrodo está ligado. Alguns até preferem chamar de eletrodo positivo ou eletrodo negativo. Esta dica é importante para a prova de acompanhamento de soldagem.
Cabos de soldagem
- São usados para conectar a porta eletrodo e o grampo à fonte de energia. Devem ser flexíveis para permitir fácil manipulação. Eles fazem parte do circuito de soldagem e consistem de vários fios de cobre enrolados juntos e protegidos por um revestimento isolante e flexível. Os cabos devem ser mantidos desenrolados e sem emendas.Porta eletrodo
- O porta eletrodo serve para a fixação e energização do eletrodo. É fundamental a correta fixação e boa isolação dos cabos para que os riscos de choque sejam minimizados. As garras devem estar sempre em bom estado de conservação, de modo a evitar os problemas de superaquecimento e má fixação do eletrodo, que pode se soltar durante a soldagem.Grampo (Conector de Terra)
- É um dispositivo para conectar o cabo terra à peça a ser soldada.
Consumíveis – eletrodos
O eletrodo revestido é constituído por:- Alma ou núcleo metálico
- Revestimento
O eletrodo estabelece o arco e fornece o metal de adição para solda.
O revestimento do eletrodo tem as seguintes funções durante o processo de soldagem: Funções Elétricas, Físicas e Metalúrgicas. (Questão típica de prova teórica)
Função elétrica de isolamento e ionização
a) Isolamento – isola a alma do eletrodo evitando aberturas de arco laterais, orientando o arco para o local de interesse. Por exemplo na soldagem de chanfros estreitos de difícil acesso, para evitar que o arco se forme em posições indesejadas.b) Ionização – O revestimento contém silicatos de Na e K que ionizam a atmosfera do arco. O que facilita a passagem da corrente elétrica, dando origem a um arco elétrico estável.
Funções físicas e mecânicas
a) Fornecem gases para a formação da atmosfera protetora das gotículas do metal contra a ação do hidrogênio da atmosfera.b) O revestimento funde e depois solidifica sobre o cordão de solda formando uma escória de material não metálico, protege o cordão de solda da oxidação pela atmosfera normal enquanto a solda está resfriando.
c) Proporciona o controle da taxa de resfriamento e contribui no acabamento do cordão:
Função metalúrgica
a) Introduz elementos de liga no metal de solda, alterando suas propriedades da solda. Outros elementos químicos são também adicionados com o propósito de escorificar impurezas, desoxidar e etc. (ex: Mn, Si)Os eletrodos revestidos são classificados de acordo com especificações de AWS (American Welding society). Especificações comerciais para eletrodos revestidos podem ser encontradas nas especificações AWS da serie AWS A5 (Ex.: AWS A5.1)
Características e aplicações
É importante para um inspetor de soldagem lembrar que o processo de soldagem com eletrodo revestido tem muitas variáveis a considerar. Por exemplo, ele pode ser usado numa ampla variedade de configurações de juntas encontradas na soldagem industrial, e numa ampla variedade de combinações de metal de base e metal de adição.Ocasionalmente, vários tipos de eletrodos são usados para uma solda específica. Um inspetor de soldagem deveria ter conhecimento profundo sobre a especificação do consumível usada para o serviço, para saber como e quais variáveis afetam a qualidade da solda.
O processo de soldagem com eletrodo revestido pode ser usado para soldar em todas as posições. Também pode ser usado para soldagem da maioria dos aços e alguns dos metais não-ferrosos, bem como para deposição de metal de adição para se obter determinadas propriedades ou dimensões.
Apresenta possibilidade de soldar metal de base numa faixa de 2 mm até 200 mm, dependendo do aquecimento ou requisitos de controle de distorção e da utilização.
O controle da energia de soldagem (heat input) durante a operação é um fator relevante em alguns materiais, tais como aços temperados e revenidos, aços inoxidáveis e aços de baixa liga contendo molibdênio sendo também de grande importância para aplicações em baixas temperaturas.
Controle inadequado da energia de soldagem durante a operação de soldagem, quando requerido, pode facilmente causar trincas ou, perda das propriedades primárias do metal de base, como a perda de resistência a corrosão em aços inoxidáveis ou mesmo a queda de capacidade de absorção de energia ao impacto (ensaio Charpy).
A taxa de deposição deste processo é pequena comparada com os outros processos de alimentação contínua. A taxa de deposição varia de 1 a 5 kg/h e depende do eletrodo escolhido.
O sucesso do processo de soldagem com eletrodo revestido depende muito da habilidade e da técnica do soldador, pois toda a manipulação de soldagem é executada pelo soldador. Há quatro itens que o soldador deve estar habilitado a controlar:
- Comprimento do arco (varia entre 0,5 e 1,1 do diâmetro do eletrodo revestido}. Leigamente dizendo podemos considerar a distancia da ponta do eletrodo até a peça.
- Ângulo de trabalho e de deslocamento do eletrodo;
- Velocidade de deslocamento do eletrodo;
- Técnicas de deposição de passes (passe estreito ou oscilante);
- Corrente.
Preparação e limpeza das juntas
As peças a serem soldadas, devem estar isentas de óleo, graxa, ferrugem, tinta, resíduos do exame por líquido penetrante, areia e fuligem do pré-aquecimento a gás, numa faixa de no mínimo 20 mm de cada lado das bordas e desmagnetizadas.Após cada passe, a escória produzida deve ser retirada. A remoção parcial da escória produz cordões de solda com inclusões de óxidos, comprometendo as propriedades mecânicas da junta soldada. Falta de limpeza entre passes gera o famoso defeito de "inclusão de escória".
Parâmetros usuais para a soldagem de aços
A tabela abaixo mostra um exemplo de parâmetros típicos por diâmetro para o eletrodo revestido tipo 7018. O eletrodo 7018 é mais comum utilizado em obras de responsabilidade, no entanto, consulte um especialista em soldagem para saber qual o eletrodo e parâmetros mais econômicos e produtivos para a sua obra.
Descontinuidades induzidas pelo processo
A solda obtida pela soldagem a arco com eletrodo revestido pode conter quase todos os tipos de descontinuidades. A seguir estão listadas algumas descontinuidades mais comuns que, podem ser encontradas quando este processo é usado.Porosidade
- De um modo geral é causada pelo emprego de técnicas incorretas (grande comprimento do arco ou alta velocidade de soldagem), pela utilização de metal de base sem limpeza adequada ou por eletrodo úmido. A porosidade agrupada ocorre, às vezes, na abertura e fechamento do arco. A técnica de soldagem com um pequeno passe a ré, logo após começar a operação de soldagem, permite ao soldador refundir a área de início do passe, liberando o gás deste e evitando assim este tipo de descontinuidade. A porosidade vermiforme ocorre geralmente pelo uso de eletrodo úmido.Inclusões
- São provocadas pela manipulação inadequada do eletrodo e pela limpeza deficiente entre passes. É um problema previsível, no caso de projeto inadequado no que se refere ao acesso à junta a ser soldada ou mesmo com pequenos ângulos de bisel.Falta de Fusão
- Resulta de uma técnica de soldagem inadequada: soldagem rápida, preparação inadequada da junta ou do material, corrente baixa demais.Falta de Penetração
- Resulta de uma técnica de soldagem inadequada; soldagem rápida, preparação inadequada da junta ou do material, corrente baixa demais e eletrodo com o diâmetro grande demais.Concavidade e Sobreposição
- São devidas a erros (desleixo) do soldador.Trincas na Garganta e Trincas na Raiz
- Quando aparecem, demandam, para serem evitadas, mudanças na técnica de soldagem ou troca de materiais.Trinca Interlamelar
- Esta descontinuidade não se caracteriza como sendo uma falha do soldador. Ocorre, quando o metal de base, não suportando tensões elevadas, geradas pela contração da solda, na direção da espessura, trinca-se em forma de degraus, situados em planos paralelos à direção de laminação.Só para informação, alguns engenheiros especificam um teste de tração em "Z" para avaliar a resistência desse material a este tipo de trincamento.
Trincas na margem e trincas sob cordão
- São trincas, como veremos devidas à fissuração a frio. Elas ocorrem em certo tempo após a execução da solda e, portanto, podem não ser detectadas por uma inspeção realizada imediatamente após a operação de soldagem. Elas ocorrem, normalmente, enquanto há hidrogênio retido na solda.Como exemplo de fontes de hidrogênio, podemos citar: elevada umidade do ar, eletrodos úmidos, superfícies sujas.
Este hidrogênio aliado a um micro estrutura frágil e a um nível de tensões residuais suficientemente elevados, contribuem para o aparecimento desses tipos de trincas.
Mordedura
- Amperagem (corrente) elevada, peça muito quenteCondições ambientais e de proteção individual
A soldagem não deve ser executada na presença de chuva e vento, a não ser que a junta a ser soldada esteja devidamente protegida.O arco elétrico emite radiações visíveis e ultravioletas além de projeções e gases nocivos. Por estes motivos, o soldador deve estar devidamente protegido, utilizando filtros, luvas, roupas de proteção, vidro de segurança e executar a soldagem em locais com ventilação adequada.
Resumo do processo por eletrodo revestido
A figura a seguir conterá resumidamente, algumas das informações mais importantes sobre a soldagem com eletrodo revestido.
Links, referências e processos relacionados
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Luz, Gelson. O que é soldagem por Eletrodo Revestido?. Blog de Soldagem. Gelsonluz.com. dd mm aaaa. URL.
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