ANÁLISE COMPARATIVA DE PRODUTIVIDADE DOS PROCESSOS DE SOLDAGEM POR ARCO SUBMERSO E POR ARAME TUBULAR
Patrick Rodrigues Souza¹,
Mírian Isabel Junqueira Sarni²,
1 Estudante
2 Prof.
de Tecnologia em Mecânica: Processos de Soldagem – Fatec-Sertãozinho
Me. Mirian Isabel Junqueira Sarni – Fatec-Sertãozinho. Email: [email protected]; [email protected]
INTRODUÇÃO
Reduzir custos pelo aumento da produtividade na soldagem é um desafio constante na
indústria metalúrgica, e tem sido enfrentado por meio da aplicação de técnicas e consumíveis
que permitam aumentar a taxa de deposição do metal e diminuir o índice de retrabalho por
conta de descontinuidades causadas pelos processos de soldagem.
No processo SAW, ficam evidenciados diversos benefícios que incidem diretamente na
produtividade da soldagem.
As principais vantagens do processo SAW, quando comparado ao FCAW, é que a soldagem
com passe único pode chegar a até 16mm de espessura e multipasse sem limite de
espessura, a velocidade de soldagem pode ser de até 400cm/min com um único arame,
sendo que maiores velocidades podem ser alcançadas com vários arames na mesma poça
de fusão culminando em uma excelente taxa de deposição.
A utilização de fluxo metálico no processo SAW pode aumentar ainda mais a taxa de
deposição o que representa uma grande evolução tecnológica.
Taxa de Deposição para o Processo FCAW
Pode ser calculada através da equação 2. O fator 0,06 nesta equação serve de conversão de
g/min para Kg/h. As taxas de deposição típicas variam de 2 a 8Kg/h
TD = PA x VA x 0,06 x ED
Onde:
PA= Peso do Arame (g/m);
VA= Velocidade do Arame (m/min);
ED= Eficiência de Deposição (%)
TD= 12,92 x 7,00 x 0,06 x 0,87
TD= 4,72 Kg/h
A Figura 2 abaixo mostra a soldagem feita pelo processo de soldagem por arame tubular.
MATERIAIS E MÉTODOS
Para este estudo, foram utilizadas chapas de aço-carbono A36 com espessura de 3∕8” muito
utilizadas para a fabricação de vasos de pressão entre outros equipamentos.
Normalmente, este metal de base é escolhido por ser um baixo carbono material barato e que
atinge a solicitação de aplicação prevista no projeto. O maior problema na soldabilidade de
aços de baixo carbono é a possibilidade de formação de trincas por hidrogênio na ZTA (zona
termicamente afetada) ou a zona fundida, a Tabela 1 nos mostra a composição química do
metal de base.
Figura 2 Peça soldada pelo processo FCAW-GS.
Fonte: Souza (autor deste TCC, 2013)
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Tabela 1 Composição química do metal de base.
ASTM
C
Mn
P
S
Si
Al
Cu
Mo
Cr
Ni
A36
0,13
0,64
0,022
0,017
0,227
0,022
0,005
0,002
0,019
0,008
Com os resultados obtidos através das equações, com o processo SAW, obteve-se maior taxa
de deposição por hora e por dia, comparando-se com o processo FCAW conforme a Figura 3.
Fonte: Usiminas (Certificado de inspeção nº 973310, 2013).
Para a escolha dos consumíveis a serem utilizados nos processos FCAW e SAW, tem-se que
levar em consideração fatores como sua influência nas propriedades mecânicas, na
composição química que visa a atender requisitos quanto à qualidade da solda a ser
executada, esses requisitos bastam para a escolha do arame a ser utilizado, pois para estes
processos, também é necessário atentar para a escolha dos fluxos quanto às características
de seu desempenho no processo.
Para a escolha correta dos fluxos, devem-se levar em consideração características como,
facilidade na remoção da escória, capacidade de condução de corrente elétrica, capacidade
de desoxidação, o teor máximo dos elementos Mn e Si, pois teores elevados desses
elementos podem gerar trincas a quente, estes requisitos também se aplicam para a escolha
do arame tubular.
Soldagem
Os corpos de prova foram soldados na empresa Equipalcool Sistemas LTDA a qual visa à
fabricação e manutenção de Caldeiras, mas, nos últimos anos, vem se destacando por ser
também uma empresa de fabricação e manutenção de bens de capital voltados para
segmentos da indústria mecânica.
Portanto, foram executadas soldagens nos processos SAW e FCAW, tendo em vista que a
comparação dos processos busca aumentar a produtividade. Os testes foram feitos usando
parâmetros próximos ao máximo de cada processo, porém em condições a serem utilizados
normalmente pelos operadores.
Análise Comparativa de Custos
A comparação feita neste caso mostrou-se bem simples, pois não houve a necessidade de
comparação de diversos fatores que normalmente são considerados numa eventual troca de
processos.
Foram utilizadas duas equações para comparar a taxa de deposição para os processos SAW
e FCAW, cujo objetivo foi comparar qual alcança maior produtividade.
Taxa de Deposição para o Processo SAW
Pode ser determinada pela equação 1 expressa em Kg/h. A taxa de deposição típica do
processo arco submerso com um arame varia de 5 a 12 Kg/h.
TD= 0,02724 x I {0,35 + (d²/645,16) + 2,08 x 10‾⁷ [ I xL x 25,4/d²]¹,²²}
Onde:
I = Intensidade de corrente (A); d = Diâmetro do arame (mm); L = Extensão do eletrodo (mm).
TD= 0,02724 x 500 {0,35+ (3,18²/645,16)+ 2,08x10‾⁷ [500 x 60 x 25,4/3,18²]¹,²²}
TD = 7,50 Kg/h
A Figura 1 abaixo mostra a soldagem feita pelo processo por arco submerso.
Figura 3 Gráfico da taxa de deposição por hora e por dia.
Fonte: Souza (autor deste TCC, 2013)
De acordo com os resultados obtidos através das equações, com o processo SAW, obteve-se
maior taxa de deposição semanal e mensal, comparando-se com o processo FCAW conforme
a Figura 4.
Figura 4 Gráfico da Taxa de Deposição por semana e por mês.
Fonte: Souza (autor deste TCC, 2013)
CONCLUSÃO
Com base nos resultados obtidos através das equações, conclui-se que a comparação dos
dois processos teve como resultado um ganho de 60% de produtividade no processo SAW
em relação ao processo FCAW, isso implica um prazo de entrega menor dos equipamentos
soldados com este processo podendo aumentar a produção e os lucros da empresa.
A qualidade da solda pelo processo SAW é muito superior ao processo FCAW, pois além da
eficiência de deposição elevada (%), o banho de fusão é calmo, o que permite o uso de
densidades de corrente elevadas (60 a 100 A/mm²), ótimas penetrações e diluições,
resultantes das elevadas densidades de corrente utilizadas e altas velocidades de soldagem.
Além de ser um processo menos prejudicial à saúde do operador, pois nenhum arco de
soldagem é visível, minimizando requisitos de proteção e pouca produção de fumos.
REFERÊNCIAS
ARAÚJO, Welerson; FORTES, Cleber. Apostila de Soldagem por Arco Submerso ESAB
BR. ESAB BR, 2004.
BRACARENSE, Alexandre Queiroz; MODENESI, Paulo José; MARQUES, Paulo Villani.
Soldagem: fundamentos e Tecnologia. 3. ed. Belo Horizonte: Editora UFMG, 2009.
BRITO, José de Deus; PARANHOS, Ronaldo. Como Determinar os Custos da Soldagem.
1. ed., Campos dos Goytacazes- Rio de Janeiro: ParkGraf Ltda, 2005.
Figura 1 Peça soldada pelo processo SAW.
Fonte: Souza (autor deste TCC, 2013)
CALLISTER JÚNIOR, William. Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução. 7. ed.,
Rio de Janeiro- Rio de Janeiro: LTC Livros Técnicos e Científicos, 2008.
FORTES, Cleber. Vaz, Cláudio Turani. Apostila de Soldagem MIG/MAG ESAB BR. ESAB,
2005.
WAINER, Emilio; BRANDI, Sérgio Duarte; MELLO, Fábio Décourd Homem. Soldagem:
Processos e Metalurgia. 1. Ed, São Paulo- SP: Editora Blucher, 1992.