As soldas a ponto, por costura, por projeção e topo a topo formam um grupo de soldas nas quais o calor necessário para a soldagem é gerado por resistência elétrica, através de um circuito de baixa voltagem e alta amperagem, atuando num período de tempo relativamente curto.
As peças a serem soldadas são pressionadas uma contra a outra por meio de dois eletrodos não consumíveis; após isto, faz-se passar uma alta corrente por eles que, devido à resistência existente entre as peças, vai produzir calor através do efeito Joule: Q = K.I2.R.t, onde:
K = constante I = corrente elétrica R = resistência elétrica t = tempo
6.2 Equipamento
A máquina para soldagem por resistência é composta, basicamente, por: um transformador com um sistema que permita a variação de corrente; dois eletrodos bons condutores de eletricidade entre os quais são colocadas as chapas que serão soldadas. Estes eletrodos devem associar alta condutividade elétrica a boa resistência ao desgaste, o que normalmente é conseguido usando-se uma liga de cobre-birilo; um sistema que controle a pressão dos eletrodos sobre as chapas e que determine o tempo de passagem da corrente elétrica e um sistema de refrigeração dos eletrodos.
A corrente de soldagem é estabelecida na máquina pela mudança no transformador (taps de controle ou controle eletrônico).
O controle de tempo das diversas etapas do processo pode ser mecânico, como mostrado no esquema acima ou através de "timers" eletrônicos, que são usados nas máquinas mais modernas. • Instruções para o uso das máquinas:
- O material a soldar deve estar isento de óxido, graxa, óleo, etc., no ponto a ser soldado.
- Os eletrodos da máquina devem estar livres de incrustações; para remover estas, lixá-los quando necessário.
- O tempo de operação e a intensidade da corrente devem ser estabelecidos de acordo com a espessura do material a ser soldado, bem como com a sua natureza.
- Eletrodos finos requerem menores pressões
- Chapa galvanizada requer maior tempo ou maior intensidade de corrente.
- O tempo de operação é determinado pela velocidade aplicada ao curso do pedal entre as posições superior e inferior.
- A intensidade de corrente é determinada pela posição da chave de controle.
6.3 Variáveis do processo
As três variáveis mais importantes do processo são: a resistência, a corrente e o tempo. Sob controle do operador temos: a pressão dada nos eletrodos, a corrente e o tempo. • Resistência
Quando os eletrodos comprimem as chapas a serem soldadas, a resistência elétrica entre eles compreende cinco resistências diferentes.
R
3R
1R
2R
4Das cinco, apenas é básica para o processo. Esta resistência
de contato entre as chapas é que origina o ponto de solda. Pontos de solda consistentes dependem, portanto, das condições das superfícies na interface.
As resistências e , provocadas pelo contato eletrodo -peça, devem ser minimizadas através de uma boa limpeza das chapas e de uma pressão adequada dos eletrodos, que devem ser ótimos condutores elétricos.
R
5As resistências e dependem da resistividade e espessura das chapas, bem como da temperatura de trabalho. • Corrente e tempo
Os efeitos da corrente e do tempo podem ser considerados em conjunto mas, embora ambos afetem a quantidade de calor desenvolvido, é apenas a corrente que determina o grau máximo de calor. Uma parte deste calor é perdida, principalmente, na água de refrigeração dos eletrodos. O tamanho a que o ponto irá chegar, depende da velocidade de geração do calor, portanto, da corrente. O tamanho máximo conseguido é cerca de 10% maior que o diâmetro do eletrodo.
6.4 Ciclos de operação
O processo básico de soldagem por resistência apresenta um ciclo de operação composto de quatro estágios:
• Compressão
É o tempo entre a primeira aplicação da pressão dos eletrodos e a primeira aplicação da corrente de solda.
• Tempo de solda
É o tempo durante o qual a corrente de solda passa. • Tempo de fixação
É o tempo durante o qual a pressão dos elementos continua a ser aplicada, após a corrente ter sido interrompida.
• Descompressão
É o tempo durante o qual os eletrodos não estão em contato com a peça.
6.5 O processo
O processo de solda por resistência é automático e todas as variáveis devem ser pré-fixadas e mantidas constantes.
Isto é necessário porque, uma vez iniciada a solda, não há nenhum modo de controlar seu progresso. Além disto, os testes não destrutivos são muito difíceis e não completamente satisfatórios. Portanto, é costume estabelecer esquemas para testes destrutivos em algumas amostras e manter, o melhor possível, o controle das variáveis.
6.6 Tipos de solda por resistência
• A ponto
A solda a ponto é a mais conhecida dos processos de solda por resistência e consiste em unir as chapas através de pontos de solda formados no local onde são pressionados os eletrodos.
Potências recomendadas para máquinas de solda a ponto Tabela de Gonner para chapas de aço
Os valores variam com o grau de limpeza das chapas e com o paralelismo das superfícies de contato.
Espessura das Chapas (mm) 2 x 0,5 a 1,0 2 x 1,5 a 3,0 2 x 2,0 a 5,0 2 x 2,5 a 7,0 Tempo de soldagem (s) 0,4 a 1,1 1,1 a 2,4 1,5 a 3,6 1,5 a 4,0 Pressão nos eletrodos (kg) 30 a 100 70 a 200 90 a 300 90 a 300
Diâmetro do Ponto 3,7 a 5 6 a 8 6,7 a 10 6,7 a 11
Potência (KVA) 4 - 6 8 - 10 13 - 16 15 - 25
Materiais bons condutores de calor são mais difíceis de serem soldados, pois o calor ao invés de ficar concentrado no ponto, se dispersa através da chapa. Assim, usando-se máquinas de 25 KVA de potência, consegue-se soldar duas chapas de alumínio de até 3 mm de espessura e de até 2,5 mm, se as mesmas forem de cobre.
• Por projeção
Neste processo os pontos são predeterminados, através de puncionamento de uma das chapas. Assim, obtemos uma concentração maior de calor na zona de soldagem.
• Por costura
Este processo consiste em usar-se como eletrodos, dois roletes que rolam sobre as chapas fazendo uma solda contínua e não mais por pontos. Neste caso,devido ao tempo de aplicação da força, e a se ter um ciclo de operação abreviado
(compressão, solda, fixação e descompressão), a espessura máxima das chapas a serem soldadas é inferior a da solda a ponto (cerca de 50%). A velocidade da solda por costura é de até 12 m/min. • Topo a topo
O processo é empregado para soldar topo a topo barras, tubos, arames, etc. Ele pode ser subdividido em dois tipos:
• Por contato
As peças a unir são presas em mordentes, postas em contato, e faz-se passar uma corrente elétrica. Devido à resistência de contato, aparece na junta um aquecimento que aumenta até atingir a temperatura de soldarem. Em seguida, as peças são comprimidas firmemente uma contra a outra e assim efetua-se a junção.
Este processo é apropriado para a soldagem de aço até 500 mm² de seção transversal, dos metais leves e do cobre. A pressão de soldagem é de 1,5 kgf/mm² para o aço doce e de 0,6 kgf/mm² para os metais leves. As seções transversais a soldar devem ser iguais. A resistência mecânica da junção é da ordem de 80% da resistência do metal soldado.
• Por faiscamento (arco elétrico)
A soldagem de topo com arco baseia-se no mesmo princípio, porém é mais versátil, permitindo a soldagem de seções transversais bem maiores (até 50.000 mm²), obtendo-se, além disso, resultados melhores.
Neste tipo de soldagem, as peças entram inicialmente em contato. Fecha-se o circuito elétrico e, em seguida, as peças são afastadas ligeiramente. O arco elétrico que se forma, funde as partes salientes. Ao desligar a corrente elétrica, os mordentes são comprimidos repentinamente um contra o outro, efetuando-se a soldagem. A resistência mecânica da união soldada equivale à original.
Podem ser soldados o aço-carbono, quase todos aço liga, o aço fundido e o ferro fundido maleável branco.
6.7 Soldagem a resistência com alta freqüência
No processo de soldagem topo a topo por contato, o calor gerado vem da resistência interfacial de contato, como numa solda a ponto comum. Mas, se aumentarmos a freqüência de oscilação da corrente para cerca de 450 Kc/s e aumentarmos a tensão, teremos um novo processo conhecido por solda à resistência com alta freqüência.
Este tipo de solda usa o chamado efeito de superfície, que estabelece que a corrente tende a concentrar-se na superfície à medida que a freqüência aumenta.
Em virtude da concentração de calor ser exatamente na região desejada, consegue- se um excepcional rendimento. Usando-se unidades de potência de 60 KVA e trabalhando-se na confecção de tubos com costura de paredes de 1 mm, pode-se atingir velocidades da ordem de 100 m/min. Além de tubos, vigas T e cantoneiras podem também ser soldadas por este processo.