Function Basics

4.1 - Introdução

Para a elaboração de um procedimento de soldagem deve-se atontar tanto para as propriodados mecânicas requeridas, bom como para o fator econômico, expresso pelo volume de consumíveis e tompo de soldagem gastos. Estos parâmetros são influenciados p o ­

ios características operacionais o econômicas de um eletrodo. Neste capítulo serão dofinldas as principais caracterís­ ticas operacionais e econômicas de eletrodos para soldagem a ar­ co, assim como, atravós de uma revisão bibliográfica, será m os­ trada a influência dos compostos químicos de um revestimento s o­ bre ossas características. Considerou-s© como características operacionais a transferência de metal dc adição, geometria e apa­ rência do cordão de solda, d es ta ca b 111dade de oscórla, © como ca­ racterísticas econômicas o consumo do eletrodo, produção especí­ fica de matorlal depositado e os rendimentos.

4.2 - Transferência de Metal de Adição

4.2.1 - Tipo de transferência

O fluxo de massa

é

uma característica essencial de m ui ­ tos processos do soldagem o

6

p articu1armont© lmportant© na s ol ­ dagem a arco, utilizando-se eletrodos consumíveis, onde o eletro­ do é ao mesmo tompo, uma fonte do calor e uma fonte do material de adiçãoC53. A transferência de metal líquido do eletrodo para a peça tom sido assunto d© várias pesquisastl, 2, 3, 53, © esta transferência pode-se dar de diversos modos, como se ilustra na figura 4.

Baseado nas Informações obtidas em diversas pesquisas, o Instituto Internacional de Soldagem (IIW) desenvolveu uma classi­ ficação da transferência de metal de adição, a qual ó reproduzido no quadro 5. Essa classificação

é

do caráter fenomenológico e não define os mecanismos dos vários modos de transferência.

Gotas GotasRepelidas Projetadas Escorrimento

o UJ O'

Rotativo Explosivo Curto-circuito Confinada

pelo fluxo

FIGURA 4 - Modos de transferência de metal segundo a classificação IIWC5D.

TIPO DE TRANSFERENCIA PROCESSOS DE SOLDAGEM

T R A N S F E R Ê N C I A L I V R E GLOBULAR GOTAS

MIG, MAG com baixa corrente

REPELIDAS MAG

"SPRAY"

PROJETADAS

MIG, MAG com corrente intermediária

ESCORRIMENTO

MIG. MAG com corrente n édia

ROTATIVAS

MIG, MAG com alta corrente

EXPLOSIVO Eletrodo Revestido

T R A N S F . C O M L I G A Ç R O

CURTO-CIRCUITO MIG, MAG com arco

curto LIGAÇAO SEM

INTERRUPÇÃO

Soldagem com arame de adição T R A N S F . P R O T E G I D A P E L A t S C O H I A CONFINADO PELA

PAREDE DE FLUXO Arco Submerso

OUTRCS Arco Submerso. Arame

Tubular, Eletro-Escória QUADRO 5 - Classificação de transferência de met

segundo IIUC53

0 tipo d© transferência d© m©tal deponde do comprimento, diâmetro c material do eletrodo, da atmosfera do arco, da polari­ dade, da intensidade o tipo de corrent© © do comprimonto do ar- coC153. Algumas vezes, pode ocorrer uma combinação de vários t i ­ pos de transf©rôncia.

Algumas condições de transferênci a são características e influenciadas pelos fatores acima. Por exemplo, obsorva-so qu©, quando a corrente do arco

é

baixa e seu comprimento

é

grarfde, a transferência é globular o, quando a corrent© ©xced© um corto ní­ vel, ou seja, a corrente de transição, passa a ocorrer a transfe­ rência por aerossol (spray). Porém, na soldagem MIG-MAG, sompr© que for usada a polaridade direta, com eletrodo de aço, dificil­ mente ocorrerá transferência por a or ossol, mosmo ©m grand©3 in- tensidades de corrente, com qualquer gás de proteção. Com prote­ ção d© hélio e C02j também é difícil obtei— se tal tipo de trans­ ferência, qualquer que seja a polaridadet153.

LancasterC53 e QuitesC153 mostraram qu©, nos processos de soldagem com gás de proteção, existe uma corrente de transição abaixo do qual a transferência é na forma d© grandes gotas qu© parecem ser destacadas pela ação da gravidade, e acima dessa cor­ rente, poquonas gotas são projetadas através do arco. Na soldagom manual com eletrodo revestido, além das forças de origem eletro­ magnéticas, que facilitam a transferência de gotas, atuam outras, principalmente de origem metalürgica, que são muito importantes na transferência do matorial. Noss© tipo d© processo de soldagem,

as variações no modo de transferência são causadas pelo tipo de revestimento quo o eletrodo possa possuir. Por exemplo; grandos gotas, curto-circuito, gotículas ou aerossol (spray). Durante a soldagem, gotas de vários tamanhos são transferidas através do arco, mas o tipo de revestimento determina o modo predominante de transf e r ê n c 1a L 6 3 .

Para se entender o tipo de transferência

é

interessante estudar os mecanismos de transferência. Entre muitas forças quo tem efeito significativo sobre a transferência de metal, as prin­ cipais sãoC5, 6, 163:

- a força g r a v l t a c i o n a l ;

- t e n s ã o s u p e r f i c i a l c v i s c o s i d a d e ;

- forças © 1o t ro ma gn ót i ca 3 ;

- p r e s s ã o h i d r o s t á t i c a e a çã o d o j a t o p la s m a ;

- reaçSos mota 1úrgic o s .

a) Força gravltacional

A f o r ç a g r a v i t a c i o n a l ftavorecc a t r a n s f e r ê n c i a d e metal

n o arco, q u a n d o a s o l d a g o m ó f o i t a n a p o 3 Í ç ã o pla n a , m a s d i f i c u l ­

t a o f l u x o d e g o t a s d o e l e t r o d o p a r a solda, q u a n d o é r e a l i z a d a em

o u t r a s p o s i ç 5 o 3 , p a r t i c u1a r m o n t o n a p o s i ç ã o 3 o b r o - c a b © ç a .

Comparada com outras forças que atuam na transferência d© m©tal, a força gravltacional é pequena © ó praticamonto des­ prezível para gotas de diâmetro menores do que o diâmetro do ele- trodoCS, 153.

b) Tensão superficial e viscosidade

A i n t e n s i d a d e da t e n 3 ã o s u p e r f i c i a l e a v i s c o s i d a d © d o metal l íq u i d o e d a e s c ó r i a na f u s ã o d e u m e l e t r o d o r e v e s t i d o t e m u m © f o i t o m a r c a n t e 3 o b r © o m o d o d e t r a n s f e r ê n c i a e m o v i m e n t o d o m etal n a poça. A t e n s ã o s up er fi c i a l é a m a i o r f o r ç a q u e t e n d e a © v i t a r a t r a n s f e r ê n c i a d e u m a g o t a d o e l e t r o d o , f a z e n d o c o m q u © a g o t a a d o t e u m a g e o m e t r i a c r e s c e n t e e e s f é r i c a . Porém, ao m e n o r

c o n t a t o c o m a p o ç a d © fusão, 0 3 t a atrai a g o t a p a r a si, u m a v oz

q u e a g o t a t e m m e n o r r e l a ç ã o área s u p e r f i c i a 1/ v o l u m e . Q u a n d o a c o r r e n t e é b a i x a o n ã o h á c o n t a t o © n t r © a g o t a e a peça, a f o r ç a g r a v i t a c i o n a l e a t e n s ã o s u p e r f ic ia l se op o e m , s e n d o e l a s as

p r i n c l p a i 3 f o r ç a s a t u a n t e s .

Se a temperatura aumenta pela elevação da corrente de soldagem, a tensão superficial do metal líquido é reduzida, e as forças que suportam as gotas se tornam menores, facilitando a sua transferência. I330 ó favorocido também p©la redução da viscosi­ dade do metal líquido, quando a temperatura se eleva.

A tonsão superficial, como comentado anteriormente (ca­ pítulo III), diminui através da introdução de certos compostos químicos, mesmo em quantidades mínimas, p rinc ip a1ment© pela for­ mação dc óxido e filme de escória sobre a superfície das gotas.

Alguns fatoros inerentes ao fenômono podem sobrepor o efeito da tensão superficial e viscosidade. Por exemplo, na sol­ dagem com eletrodos do alto hidrogênio, ácidos, celulósicos o ru- tílicos, o metal do eletrodo fundido é, geralmente, supersaturado com hidrogênio ©, frequentemente, com CO, no que resulta a sua e fervescdnc1 a , afetando, assim, o modo de fusão do eletrodo, mais do que tensão suporficlal e a viscosidade. Contudo, na soldagem com eletrodos do tipo V>ásico de baixo hidrogénio, o metal da gota é geralmente bem dosoxidado. Nesse caso, a tonsão superficial e a viscosidade, tanto do metal, quanto da interface escória-meta1 determinam o modo do transferência. Goraimonto, 03 eletrodos b á­ sicos produzem grandes gotas, porque o material produzido por e s­ se eletrodo

é

acalmado e tom baixo conteúdo de hldrogênI0C6] .

c) Forças eletro-magnóticas

Uma forma simplista de explicar as forças eletromagnéti­ cas

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pela analogia de múltiplos condutores paralelos. Quando, om dois condutores paralelos, passa corrente na mesma direção, apa­ rece força de atração entro olos. Uma gota fundida pode 3er con­ siderada como um conjunto de condutores flexíveis paralelos por onde passa a corrente, o que causa o aparecimento de força de atração entre eles. Como o formato da gota faz com que a seção junto do eletrodo soja mõnor do que no restante, as forças naque­

le local produzem um gradiente de pressão, decrescente no sentido longitudinal da gota. Este gradiente

é

responsável por um estran­ gulamento da mesma.

A ação das forças de origem eletromagnética (chamadas

forças

do Lorontz ou ofolto pinch) sobro a transferência de metal no arco

é

mais pronunciada em processos de soldagem cuja densida­ de de corrente <5 elovada (MIG, MAG) . Nos processos quo utilizam baixa densidade de corrente, como na soldagem com eletrodo reves­ tido, as forças olotromagnóticas resultantes podom ser considera­

das desprezívelsC63.

d) Pressão hidrostática e ação de jato plasma

A transferencia do plasma, metal e escória ó tambem in­ fluenciada por maior temperatura e pressão mais próxima do elo- trodo do que na vizinhança do metal de base. Se, no eletrodo, a

temperatura

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maior, então, da mesma forma, a prossão do gás

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