Soldagem com Eletrodo Revestido

Autor:
Instituição: Universidade de Taubaté - UNITAU
Tema: Soldagem

SOLDAGEM A ARCO SUBMERSO COM ELETRODO REVESTIDO

UNITAU
2009

 

 

 

OBJETIVO

Esse laboratório tem por objetivo apresentar e familiarizar os alunos com o processo de soldagem a arco submerso com eletrodo revestido. Espera-se que após as explicações e experiências os alunos compreendam as principais diferenças entre os revestimentos, quais as principais aplicações de cada tipo de eletrodo, bem como quais os parâmetros a serem levados em consideração no momento da escolha do eletrodo. Também apresentará o equipamento utilizado na soldagem e características do mesmo para cada tipo de eletrodo, bem como as características da solda durante a soldagem (formação e composição do arco e fluxo) e após a mesma (escória e cordão).

 

INTRODUÇÃO

Após muitas experiências com a novidade tecnológica da época, um inglês chamado Wilde obteve a primeira patente de soldagem por arco elétrico em 1865. Ele uniu com sucesso duas pequenas peças de ferro passando uma corrente elétrica através de ambas as peças e produzindo uma solda por fusão. Aproximadamente vinte anos depois, na Inglaterra, Nikolas Bernardos e Após muitas experiências com a novidade tecnológica da época, um inglês chamado Wilde obteve a primeira patente de soldagem por arco elétrico em 1865. Ele uniu com sucesso duas pequenas peças de ferro passando uma corrente elétrica através de ambas as peças e produzindo uma solda por fusão. Aproximadamente vinte anos depois, na Inglaterra, Nikolas Bernardos e Stanislav Olszewsky registraram a primeira patente de um processo de soldagem, baseado em um arco elétrico estabelecido entre um eletrodo de carvão e a peça a ser soldada, fundindo os metais à medida que o arco era manualmente passado sobre a junta a ser soldada.

Em 1890, N.G. Slavianoff (Rússia) e Charles Coffin (EUA) desenvolveram, independentemente, a soldagem com eletrodo metálico nu. Dessa forma, durante os anos seguintes, a soldagem por arco foi realizada com eletrodos nus, que eram consumidos na poça de fusão e tornavam-se parte do metal de solda. As soldas eram de baixa qualidade devido ao nitrogênio e ao oxigênio na atmosfera formando óxidos e nitretos prejudiciais no metal de solda. No início do século XX, a importância da proteção ao arco contra os agentes atmosféricos foi percebida. Revestir o eletrodo com um material que se decompunha sob o calor do arco para formar uma proteção gasosa pareceu ser o melhor método para atingir esse objetivo. Como resultado, vários métodos de revestir os eletrodos, tais como acondicionamento e imersão, foram tentados.

Em 1904, Oscar Kjellberg, um engenheiro sueco, tinha um problema: ele precisava melhorar a qualidade dos trabalhos de reparo em navios e caldeiras em Gothenburg, o que resultou na invenção do primeiro eletrodo revestido, onde o revestimento era constituído, originalmente, de uma camada de material argiloso (cal), cuja função era facilitar a abertura do arco e aumentar sua estabilidade.

Esses esforços culminaram no eletrodo revestido extrudado em meados dos anos 1920, melhorando muito a qualidade do metal de solda e proporcionando aquilo que muitos consideram o mais significativo avanço na soldagem por arco elétrico.

A busca contínua do aumento da produtividade propiciou o desenvolvimento de novos processos de soldagem.

No entanto, ainda nos dias de hoje, é um processo muito empregado graças à sua grande versatilidade, ao baixo custo de operação, à simplicidade dos equipamentos necessários e à possibilidade de uso em locais de difícil acesso ou sujeitos a ventos.

As desvantagens do processo são a baixa produtividade, os cuidados especiais que são necessários no tratamento e manuseio dos eletrodos revestidos e o grande volume de gases e fumos gerados durante a soldagem.

Mesmo assim, ainda continua a ser um processo de soldagem empregado na fabricação e montagem de equipamentos, na área de manutenção e reparos, em construções no campo, na soldagem por gravidade em estaleiros, e, de modo mais abrangente, na soldagem em geral de chapas de espessura variando de 3 mm a 40 mm.

Soldagem a arco elétrico com eletrodos revestidos

“Soldagem é o processo de união de materiais usado para obter a coalescência (união) localizada de metais e não metais, produzida por aquecimento até uma temperatura adequada, com ou sem a utilização de pressão e/ou material de adição" (American Welding Society - AWS).

A soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido (Shielded Metal Arc Welding – SMAW), também conhecida como soldagem manual a arco elétrico, é o mais largamente empregado dos vários processos de soldagem. A soldagem é realizada com o calor de um arco elétrico mantido entre a extremidade de um eletrodo metálico revestido e a peça de trabalho (veja a Figura 1). O calor produzido pelo arco funde o metal de base, a alma do eletrodo e o revestimento. Quando as gotas de metal fundido são transferidas através do arco para a poça de fusão, são protegidas da atmosfera pelos gases produzidos durante a decomposição do revestimento. A escória líquida flutua em direção à superfície da poça de fusão, onde protege o metal de solda da atmosfera durante a solidificação. Outras funções do revestimento são proporcionar estabilidade ao arco e controlar a forma do cordão de solda.

 

figura



Figura 1 – Soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido

 

A fabricação de eletrodos revestidos

Eletrodos revestidos para aços carbono consistem de apenas dois elementos principais: a alma metálica, normalmente de aço debaixo carbono, e o revestimento. A alma metálica contém alguns elementos residuais, porém os teores de fósforo e enxofre devem ser muito baixos para evitar fragilização no metal de solda. A matéria-prima para a alma metálica é um fio-máquina laminado a quente na forma de bobinas, que é posteriormente trefilado a frio até o diâmetro adequado do eletrodo, retificado e cortado no comprimento adequado. A alma metálica tem as funções principais de conduzir a corrente elétrica e fornecer metal de adição para a junta.

Os ingredientes do revestimento, dos quais existem literalmente centenas para escolher, são cuidadosamente pesados, misturados a seco — mistura seca — e então é adicionado o silicato de sódio e/ou potássio — mistura úmida — que é compactada em um cilindro e alimentada à prensa extrusora. O revestimento é extrudado sobre as varetas metálicas que são alimentadas através da prensa extrusora a uma velocidade muito alta. O revestimento é removido da extremidade do eletrodo — a ponta de pega — para garantir o contato elétrico, e também da outra extremidade para assegurar uma abertura de arco fácil.

Os eletrodos são então identificados com a marca comercial e sua classificação antes de entrar no forno de secagem, onde eles sofrem um ciclo controlado de aquecimento para assegurar o teor adequado de umidade antes de embalá-los.

Uma das muitas verificações de qualidade feitas durante o processo de fabricação — e também uma das mais importantes — é o procedimento que garante que a espessura do revestimento e a concentricidade da alma do eletrodo sejam uniformes. Na soldagem manual com eletrodos revestidos, a cratera do revestimento, ou a formação de uma taça na ponta do revestimento, que se estende além da alma metálica, realiza a função de concentrar e dirigir o arco (veja a Figura 2).

 

figura

 

Figura 2 – Efeito da concentricidade do revestimento

A concentração e a direção do fluxo do arco é conseguida obtendo-se uma cratera no revestimento algo parecida com o bico de uma mangueira d'água, dirigindo o fluxo do metal de solda. Quando o revestimento não estiver concêntrico com a alma metálica, pode causar a condição B da Figura 2. A má direção do arco ocasiona cordões de solda inconsistentes, proteção deficiente e falta de penetração. O eletrodo queima de modo irregular, deixando uma projeção no lado onde o revestimento é mais espesso. Essa condição é conhecida como unha.

 

Funções dos revestimentos dos eletrodos

Os ingredientes que são usualmente empregados nos revestimentos podem ser classificados fisicamente, grosso modo, como líquidos e sólidos. Os líquidos são geralmente o silicato de sódio e o silicato de potássio. Os sólidos são pós ou materiais granulados que podem ser encontrados livres na natureza, e necessitam apenas de concentração e redução de tamanho até o tamanho de partícula adequado. Outros materiais sólidos empregados são produzidos como resultado de reações químicas, tais como ligas ou outros compostos sintéticos complexos. O tamanho da partícula do material sólido é um fator importante.

A estrutura física dos ingredientes do revestimento pode ser classificada como cristalina, fibrosa ou amorfa (não-cristalina). Materiais cristalinos como rutilo, quartzo e mica são comumente utilizados. O rutilo é a ocorrência natural do mineral dióxido de titânio (TiO2), e é largamente empregado no revestimento dos eletrodos. Materiais fibrosos como celulose, e materiais amorfos como sílica e outros compostos orgânicos são também ingredientes comuns dos revestimentos.

As funções do revestimento são:

 proteção do metal de solda - a função mais importante do revestimento é proteger o metal de solda do oxigênio e do nitrogênio do ar quando ele está sendo transferido através do arco, e enquanto está no estado líquido. A proteção é necessária para garantir que o metal de solda seja íntegro, livre de bolhas de gás, e tenha a resistência e a ductilidade adequadas. Às altas temperaturas do arco, o nitrogênio e o oxigênio prontamente se combinam com o ferro e formam nitretos de ferro e óxidos de ferro que, se presentes no metal de solda acima de certos valores mínimos, causarão fragilidade e porosidade. O nitrogênio é o mais relevante, visto que é difícil controlar seu efeito uma vez que ele tenha entrado no depósito de solda. O oxigênio pode ser removido com o uso de desoxidantes adequados. Para evitar a contaminação da atmosfera o fluxo de metal fundido precisa ser protegido por gases que expulsem a atmosfera circundante do arco e do metal de solda fundido. Isso é conseguido usando-se no revestimento materiaisque gerem gases e que se decomponham durante as atividades de soldagem e produzam a atmosfera protetora;
 estabilização do arco - um arco estabilizado é aquele que abre facilmente, queima suavemente mesmo a baixas correntes e pode ser mantido empregando-se indiferentemente um arco longo ou um curto;
 adições de elementos de liga ao metal de solda - uma variedade de elementos tais como cromo, níquel, molibdênio, vanádio e cobre podem ser adicionados ao metal de solda incluindo-os na composição do revestimento. É freqüentemente necessário adicionar elementos de liga ao revestimento para balancear a perda esperada desses elementos da vareta durante a atividade de soldagem devido à volatilização e às reações químicas. Eletrodos de aço doce requerem pequenas quantidades de carbono, manganês e silício no depósito de solda para resultar em soldas íntegras com o nível desejado de resistência. Uma parte do carbono e do manganês provém da vareta, mas é necessário suplementála com ligas ferro-manganês e em alguns casos com adições de ligas ferro-silício no revestimento;
 direcionamento do arco elétrico - o direcionamento do fluxo do arco elétrico é obtido com a cratera que se forma na ponta dos eletrodos (veja a Figura 2a). O uso de aglomerantes adequados assegura um revestimento consistente que manterá a cratera e dará uma penetração adicional e melhor direcionamento do arco elétrico;
 função da escória como agente fluxante - a função da escória é: 1) fornecer proteção adicional contra os contaminantes atmosféricos, 2) agir como purificadora e absorver impurezas que são levadas à superfície e ficam aprisionadas pela escória, e 3) reduzir a velocidade de resfriamento do metal fundido para permitir o escape de gases. A escória também controla o contorno, a uniformidade e a aparência geral do cordão de solda. Isso é particularmente importante nas juntas em ângulo;
 características da posição de soldagem - é a adição de certos ingredientes no revestimento, principalmente compostos de titânio, que tornam possível a soldagem fora de posição (posições vertical e sobrecabeça). As características da escória - principalmente a tensão superficial e a temperatura de solidificação - determinam fortemente a capacidade de um eletrodo ser empregado na soldagem fora de posição;
 controle da integridade do metal de solda - a porosidade ou os gases aprisionados no metal de solda podem ser controlados de uma maneira geral pela composição do revestimento. É o balanço de certos ingredientes no revestimento que tem um efeito marcante na presença de gases aprisionados no metal de solda. O balanço adequado desses ingredientes é crítico para a integridade que pode ser obtida para o metal de solda. O ferro-manganês é provavelmente o ingrediente mais comum utilizado para se conseguir a fórmula corretamente balanceada;
 propriedades mecânicas específicas do metal de solda – propriedades mecânicas específicas podem ser incorporadas ao metal de solda por meio do revestimento. Altos valores de impacto a baixas temperaturas, alta ductilidade, e o aumento nas propriedades de escoamento e resistência mecânica podem ser obtidos pelas adições de elementos de liga ao revestimento;
 isolamento da alma de aço - o revestimento atua como um isolante de tal modo que a alma não causará curto-circuito durante a soldagem de chanfros profundos ou de aberturas estreitas; o revestimento também serve como proteção para o operador quando os eletrodos são trocados.

 

Classificação dos ingredientes do revestimento

Os materiais do revestimento podem ser classificados em seis grupos principais:

 elementos de liga - elementos de liga como molibdênio, cromo, níquel, manganês e outros conferem propriedades mecânicas específicas ao metal de solda;
 aglomerantes - silicatos solúveis como os de sódio e potássio são empregados no revestimento dos eletrodos como aglomerantes. As funções dos aglomerantes são formar uma massa plástica de material de revestimento capaz de ser extrudada e secada no forno. O revestimento final após a passagem no forno deve apresentar uma dureza tal que mantenha uma cratera e tenha resistência suficiente para não se fragmentar, trincar ou lascar. Aglomerantes também são utilizados para tornar o revestimento não inflamável e evitar decomposição prematura;
 formadores de gases - materiais formadores de gases comuns são os carboidratos, hidratos e carbonatos. Exemplos dessas substâncias são a celulose, os carbonatos de cálcio e de magnésio, e a água quimicamente combinada como a encontrada na argila e na mica. Esses materiais desprendem dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO) e vapor d'água (H2O) às altas temperaturas do arco de soldagem. A umidade livre também é outro ingrediente formador de gases que é encontrado particularmente nos eletrodos do tipo celulósico e faz parte da formulação em quantidades de 2 - 3%. Ela apresenta uma influência marcante no arco e é um ingrediente necessário no eletrodo do tipo E6010;
 estabilizadores do arco - o ar não é suficientemente condutor para manter um arco estável, e então se torna necessário adicionar ao revestimento ingredientes que proporcionarão um caminho condutor para a corrente elétrica. Isso é particularmente verdadeiro durante a soldagem com corrente alternada. Materiais estabilizantes são os compostos de titânio, potássio e cálcio;
 formadores de fluxo e escória - esses ingredientes são empregados principalmente para encorpar a escória e conferir propriedades como viscosidade, tensão superficial e ponto de fusão. A sílica e a magnetita são materiais desse tipo;
 plasticizantes - os revestimentos são freqüentemente granulados e, para extrudá-los com sucesso, é necessário adicionar materiais lubrificantes e plasticizantes para fazer com que o revestimento flua suavemente sob pressão. Os carbonatos de cálcio e de sódio são os mais utilizados.

A Tabela I mostra alguns constituintes típicos dos revestimentos e suas funções para dois tipos de eletrodos para aços carbono. Observe que o teor de umidade no eletrodo celulósico E6010 é muito maior que o do tipo de baixo hidrogênio E7018. A umidade no revestimento do eletrodo E6010 é necessária para produzir as características de atuação do arco e não é prejudicial na soldagem de aços de baixa resistência, visto que a agitação promovida na poça de fusão é muito intensa e permite a liberação de boa parte do hidrogênio. O hidrogênio pode causar problemas na soldagem de aços de alta resistência.

Tabela I – Composição e função dos constituintes do revestimento de alguns eletrodos

 

tabela



Tipos de revestimento

Celulósico – apresenta as seguintes características:

 elevada produção de gases resultantes da combustão dos materiais orgânicos (principalmente a celulose);
 principais gases gerados: CO2, CO, H2, H2O (vapor);
 não devem ser ressecados;
 a atmosfera redutora formada protege o metal fundido;
 alto nível de hidrogênio no metal de solda depositado impede o uso em estruturas muito restritas ou em materiais sujeitos a trincas por hidrogênio;
 alta penetração;
 pouca escória, facilmente destacável;
 muito utilizado em tubulações na progressão descendente;
 operando em CC, obtém-se transferência por spray.

Rutílico – apresenta as seguintes características:

 consumível de uso geral;
 revestimento apresenta até 50% de rutilo (TiO2);
 média penetração;
 escória de rápida solidificação, facilmente destacável;
 o metal de solda pode apresentar um nível de hidrogênio alto (até 30 ml/100g);
 requer ressecagem a uma temperatura relativamente baixa, para que o metal de solda não apresente porosidades grosseiras.

Básico – apresenta as seguintes características:

 geralmente apresenta as melhores propriedades mecânico-metalúrgicas entre todos os eletrodos, destacando-se a tenacidade;
 elevados teores de carbonato de cálcio e fluorita, gerando um metal de solda altamente desoxidado e com muito baixo nível de inclusões complexas de sulfetos e fosfetos;
 não opera bem em CA, quando o teor de fluorita é muito elevado;
 escória fluida e facilmente destacável;
 cordão de média penetração e perfil plano ou convexo;
 requer ressecagem a temperaturas relativamente altas;
 após algumas horas de contato com a atmosfera, requer ressecagem por ser altamente higroscópico.

Altíssimo rendimento – apresenta as seguintes características:

 adição de pó de ferro (rutílico/básico);
 aumenta a taxa de deposição;
 pode ou não ser ligado;
 aumenta a fluidez da escória, devido à formação de óxido de ferro;
 melhora a estabilidade do arco e a penetração é reduzida, principalmente com alta intensidade de corrente, o que pode minimizar a ocorrência de mordeduras;
 possibilidade de soldar por gravidade (arraste);
 reduz a tenacidade do metal de solda.

 

Seleção do eletrodo adequado para cada aplicação

Muitos fatores devem ser considerados quando se seleciona o eletrodo adequado para uma determinada aplicação. Alguns itens a serem considerados são:

 tipo do metal de base - a soldagem de aços carbono ou aços de baixo carbono (teor de carbono inferior a 0,30%) com eletrodos revestidos de alma de aço doce não apresenta problemas na medida em que a resistência à tração do metal de solda normalmente excede a resistência à tração do metal de base. No entanto, a composição química do metal de base também é importante. Soldas realizadas em aços de usinagem fácil que tenham um teor relativamente alto de enxofre serão porosas a menos que sejam feitas com um eletrodo de baixo hidrogênio como o E7018. Algumas vezes são encontrados aços fora de faixa ou aços carbono de composição química duvidosa. Nesses casos a melhor escolha seria um eletrodo revestido de baixo hidrogênio;
 posição de soldagem - a posição de soldagem determinará se será empregado um eletrodo para soldagem em todas as posições ou outro para posições plana e horizontal. Correntes de soldagem mais altas e, portanto, maiores taxas de deposição são possíveis durante a soldagem nas posições plana ou horizontal. Sempre que possível, a peça deve ser posicionada levando-se em consideração a facilidade de soldagem a maior velocidade de soldagem;
 equipamento disponível - a escolha do eletrodo dependerá dos equipamentos CA ou CC disponíveis. Se ambos os equipamentos estiverem disponíveis, considere os seguintes fatos gerais: 1) para uma penetração mais profunda empregue CC+, 2) para uma penetração menos profunda e maior taxa de deposição empregue CC-, 3) para ficar livre de sopro magnético aplique CA;
 espessura da chapa - durante a soldagem de chapas finas devem ser empregados eletrodos de baixa penetração. Chapas mais espessas podem necessitar de um eletrodo com penetração profunda. Muitas chapas grossas podem necessitar de eletrodos de penetração profunda para o passe de raiz, e de um eletrodo de mais alta taxa de deposição para os passes subseqüentes;
 montagem - alguns eletrodos são mais adequados que outros no fechamento de aberturas das peças a serem soldadas. Alguns fabricantes de eletrodos produzem consumíveis especialmente formulados para montagens deficientes;
 custos da soldagem - os principais fatores que afetam os custos da soldagem são a mão de obra e indiretos, a taxa de deposição, a eficiência de deposição e o custo dos eletrodos.

 

Sistemas básicos e ácidos de escória

O tipo de escória produzida pelos eletrodos revestidos tem um efeito determinante na qualidade do metal de solda. Os eletrodos E6010, E6011, E6012, E6013, E7014, E7024 e outros eletrodos celulósicos e rutílicos produzem escórias predominantemente formadas por dióxido de silício (areia, sílica, SiO2) e apresentam um comportamento ácido. Sistemas ácidos de escória não refinam o metal de solda. Por outro lado, a escória dos eletrodos E7016, E7018 e de outros de baixo hidrogênio é constituída principalmente de cal e fluorita, dois compostos que apresentam comportamento básico. Escórias básicas realizam algum refino do metal de solda, resultando num teor mais baixo de inclusões não metálicas.

 

Vantagens e desvantagens de eletrodos revestidos

São várias as vantagens do processo de soldagem por eletrodos revestidos. É o processo de soldagem mais simples disponível. Tudo o que se necessita é de uma fonte de energia de corrente constante,dois cabos elétricos e o eletrodo. É o processo de soldagem mais flexível no sentido que pode ser empregado em qualquer posição de soldagem para quase todas as espessuras dos aços carbono.

As desvantagens são que os eletrodos revestidos apresentam taxas de deposição mais baixas que os outros processos, tornando-o menos eficiente. Além disso, o uso de eletrodos revestidos para aços-carbono requer mais treinamento dos soldadores novos que os processos de soldagem semi-automáticos e automáticos.

 

Equipamentos

Uma das razões para a grande aceitação do processo SMAW é a simplicidade do equipamento necessário. O equipamento de soldagem consiste na fonte de energia, no porta-eletrodos (tenaz) e nos cabos e conexões (veja a Figura 3).

 

figura

 

Figura 3 - Circuito de soldagem para o processo com eletrodos revestidos

Porta eletrodos - o porta-eletrodos (ou tenaz) conecta o cabo de solda e conduz a corrente de soldagem até o eletrodo. O punho isolado é usado para guiar o eletrodo sobre a junta de solda e alimentá-lo até a poça de fusão à medida que ele é consumido. Porta-eletrodos estão disponíveisem diferentes tamanhos e seus preços dependem de sua capacidade de suportar a corrente de soldagem.

Terminal Terra – o terminal terra é utilizado para conectar o cabo terra à peça. Pode ser conectado diretamente à peça ou à bancada ou dispositivo ao qual a peça está posicionada. Fazendo parte do circuito de soldagem, o terminal terra deve ser capaz de suportar correntes de soldagem sem superaquecer devido à resistência elétrica.

Cabos de solda - o cabo do eletrodo e o cabo terra são partes importantes do circuito de soldagem. Eles devem ser muito flexíveis e ter um bom isolamento resistente ao calor. As conexões no porta-eletrodo, o terminal terra e os terminais da fonte de energia devem ser soldados ou bem prensados para assegurar baixa resistência elétrica. O diâmetro do cabo deve ser suficiente para conduzir a corrente elétrica com um mínimo de queda de tensão. O aumento no comprimento do cabo torna necessário o aumento em seu diâmetro para diminuir a resistência elétrica e a queda de tensão. A Tabela II lista os diâmetros de cabo sugeridos para diversas correntes de soldagem e comprimentos de cabo.

Tabela II – Queda de tensão nos cabos de solda em função das correntes de soldagem e dos comprimentos dos cabos

 

figura

 

Outros equipamentos - as ferramentas de limpeza são a picadeira, a escova de aço, a escova rotativa, a lixadeira e a maquita. O equipamento de proteção individual consiste nas máscaras, nos óculos, no casaco, no avental, nas mangas, nas luvas, nas polainas e no gorro.

Fontes de Energia - a soldagem com eletrodos revestidos pode empregar tanto corrente alternada (CA) quanto corrente contínua (CC), porém em qualquer caso a fonte selecionada deve ser do tipo corrente constante. Esse tipo de fonte fornecerá uma corrente de soldagem relativamente constante independentemente das variações do comprimento do arco causadas pelas oscilações da mão do soldador. A corrente de soldagem determina a quantidade de calor proveniente do arco elétrico e, desde que ele permaneça relativamente constante, os cordões de solda serão uniformes em tamanho e em forma.

Tensão em vazio – a tensão em vazio do equipamento de soldagem deve ficar preferencialmente na faixa de 50 V a 100 V. Quanto maior for a tensão em vazio, maior será a facilidade de abertura do arco.

Tipos de correntes – a corrente contínua confere melhor estabilidade ao arco. CC+ significa polaridade reversa, isto é, o eletrodo é ligado ao pólo positivo e a peça ao negativo. CC- é polaridade direta, isto é, o eletrodo é ligado ao pólo negativo e a peça ao positivo. Na corrente alternada não existe polaridade definida. Há uma tendência a maior instabilidade do arco e a perda nos cabos é menor.

Tipos de fontes – os transformadores fornecem somente corrente alternada. Os retificadores transformam a corrente alternada da rede em corrente contínua disponível para a soldagem. Os geradores podem fornecer corrente contínua ou corrente alternada. Os inversores fornecem corrente contínua e podem ser portáteis.

 

Seleção de fontes de energia

O emprego de uma fonte CA, CC ou CC/CA depende do tipo de soldagem a ser realizada e dos eletrodos utilizados. Os seguintes fatores devem ser considerados:

 seleção do eletrodo - o uso de uma fonte CC permite o emprego de uma faixa maior de tipos de eletrodos. Enquanto a maioria dos eletrodos é designada para ser utilizada com CC ou CA, alguns só funcionarão apropriadamente com CC;
 espessura do metal de base - fontes CC podem ser utilizadas para a soldagem tanto de seções espessas quanto de peças finas. Chapas finas são soldadas mais facilmente com CC porque é mais fácil abrir e manter o arco a níveis baixos de corrente;
 distância à peça - se a distância da peça à fonte for grande, CA é a melhor escolha, visto que a queda de tensão pelos cabos é menor que CC. Mesmo que os cabos sejam fabricados de cobre ou de alumínio (ambos bons condutores), a resistência neles torna-se maior quando seu comprimento aumenta. Em outras palavras, uma leitura de tensão tomada entre o eletrodo e a peça será bem menor do que a leitura tomada nos terminais de saída da fonte. Esse fenômeno é conhecido como queda de tensão;
 posição de soldagem - como CC pode ser operada a correntes de soldagem mais baixas, é mais adequado para a soldagem nas posições sobrecabeça e vertical que a soldagem com CA. Esse tipo de corrente pode ser empregado para a soldagem fora de posição se forem selecionados eletrodos adequados;
 sopro magnético - quando se solda com CC, campos magnéticos são originados através da solda. Em soldas que apresentam variações na espessura e formas irregulares esses campos magnéticos podem afetar o arco tornando-o fora de controle em termos de direção. Essa condição é especialmente incômoda quando se soldam cantos. CA raramente causa esse problema por causa do campo magnético com rápida reversão produzido.

Combinações de fontes que produzam ambas CA e CC estão disponíveis e proporcionam a versatilidade necessária para selecionar a corrente de soldagem adequada para a aplicação.

Quando se emprega uma fonte CC aparece a questão do uso da polaridade negativa ou positiva. Alguns eletrodos funcionam com CC+ e com CC-, e outros somente com CC+ ou somente com CC-. A corrente contínua flui numa direção no circuito elétrico, e esse fluxo unidirecional e a composição do revestimento do eletrodo terão um efeito preciso no arco e no cordão de solda. A Figura 4 mostra as conexões e os efeitos das polaridades direta (CC-) e reversa (CC+).

 

figura

 

Figura 4 – Conexões e efeitos da corrente contínua

O eletrodo no pólo negativo (CC-) produz soldas com menor penetração; no entanto, a taxa de fusão do eletrodo é alta. O cordão de solda é largo e raso como mostrado em A na Figura 4. Por sua vez, o eletrodo no pólo positivo (CC+) produz soldas com maior penetração e um cordão de solda mais estreito como mostrado em B na Figura 4. Enquanto a polaridade afeta a penetração e a taxa de queima, o revestimento do eletrodo também apresenta forte influência nas características do arco.

 

PROCEDIMENTOS

A experiência teve início com a apresentação do equipamento e dos materiais que seriam utilizados. O equipamento utilizado na soldagem é de fabricação da Lincoln Electric do Brasil e os eletrodos para soldagem utilizados são de fabricação da ESAB. Nesse laboratório, os alunos tiveram a oportunidade de realizar a soldagem de uma vareta de eletrodo cada, varetas de duas bitolas diferentes foram utilizadas, de 2,50 mm e 3,25 mm. O tipo de revestimento foi somente o 6013.

 

figura

 

Figura 5 – Equipamento utilizado nas soldagens

O revestimento do tipo 6013 foram originalmente desenvolvidos para apresentar baixa penetração e cordões de solda planos. Essas características permitiram a soldagem de chapas finas com esses eletrodos.

Para cada bitola utilizada, a configuração do equipamento tinha que ser revista, conforme tabela fornecida pelo fabricante do arame (Tabela III), para que a corrente e tensão fossem a ótima para cada uma delas.

Tabela III – Recomendações de parâmetros de soldagem para os eletrodos revestidos para a soldagem de aços carbono

 

tabela

 

Por último foi feita uma demonstração pelo professor da variação da qualidade da soldagem e da tensão, para diferentes situações, com o arco aberto e distante da placa, com o arco fechado e mais próximo da placa e também variando-se a velocidade de soldagem comparando-se cada uma dessas situações com o resultado obtido quanto a qualidade do cordão, facilidade de se remover a escória e os resultados de cada uma dessas observações.

 

CONCLUSÕES

Com as observações realizadas, pudemos concluir que o processo de soldagem a arco submerso com eletrodo revestido é bastante simples e rápido, entretanto, pudemos observar também que a experiência do soldador nesse processo é fundamental pois, por se tratar de um processo manual, está sujeito a muitas oscilações de performance. De qualquer forma, todos conseguiram efetuar a soldagem sem maiores dificuldades apenas com a orientação do professor, podendo observar diferenças sutis em acabamento e na formação da escória, onde, nos casos de soldagem de pior qualidade esta também ficou mais difícil de ser removida.

Durante a demonstração feita pelo professor, pudemos observar como a experiência foi decisiva para a qualidade da solda.

Comentários