Pontifícia Universidade Católica de Goiás
Departamento de Engenharia
Curso: Engenharia de Produção
Disciplina: Processos de Fabricação I
Prof. Jorge Marques dos Anjos
Aula 31
Introdução à soldagem por Arco Elétrico
Soldagem por Eletrodo Revestido
Fonte: Marques, Paulo Villani. Soldagem: Fundamentos e Tecnologia.
Belo Horizonte: UFMG, 2005
Arco Elétrico
• Definição : descarga elétrica mantida através de um
gás ionizado, iniciada por uma quantidade de
elétrons emitidos do eletrodo negativo (catodo)
aquecido e mantido pela ionização térmica do gás
aquecido.
Fontes de soldagem (máquinas de solda)
• São máquinas que permitem a obtenção do arco
elétrico em baixas tensões (10 a 50 V) e altas
correntes (40 a 500 A), sendo utilizada em soldagem
nos processos Eletrodo Revestido, MIG/MAG, TIG,
Arco Submerso, Plasma e Eletroescória.
Tipos de máquinas
• Transformador: máquina simples que reduz a
tensão de entrada para a tensão de trabalho.
Utilizada em processos em que se pode utilizar a
corrente alternada.
Aplicações de pequeno
porte e pequena
responsabilidade, com
eletrodo revestido.
Tipos de máquinas
• Retificador: Converte a corrente alternada em
corrente contínua. A corrente contínua é mais
adequada á grande maioria dos processos.
• Multiprocessos: Trabalham
tanto com CC, como CA e são
aplicadas a diferentes
processos de soldagem, como
MIG/MAG, TIG, ER.
Fator de Trabalho - FT
Indica o percentual de tempo de arco aberto num ciclo
de soldagem. O tempo máximo de ciclo é determinado
pelo fabricante, geralmente estabelecido em 5 ou 10
minutos.
FT é tabelado em função da corrente. Valores fora da
tabela podem ser obtidos por interpolação linear.
Exemplo de especificação de FT
Fator de Trabalho [%] 60
Corrente [A]
80
40
100
20
150
Arco elétrico com Eletrodo Revestido
• Processo desenvolvido no
início do século XX por
Oscar Kelljberg, consiste
da condução elétrica por
um eletrodo metálico até a
formação do arco com a
peça (metal base).
• O FLUXO é obtido por
material que reveste o
eletrodo.
• O eletrodo é consumido na
forma de metal de adição.
Representação esquemática da soldagem ER
8
Eletrodo Revestido
• O eletrodo é formado por uma “alma” de 250 a 500 mm
de comprimento (o mais usual é 350 mm), com diâmetro
de 2 a 8mm
• O revestimento é formado por minerais (argila,
fluorestos, carbonatos) ou outros materiais (celulose e
ligas metálicas) capazes de melhorar as condições de
soldagem
Funções do Revestimento
• Função elétrica: Tornar o ar entre o eletrodo e a peça
melhor condutor, o que permite estabelecer e manter o
arco estável.
• Função metalúrgica : Formar uma cortina gasosa que
envolve o arco e o metal em fusão, impedindo a ação
prejudicial do ar (oxigênio e nitrogênio) e também
adicionar elementos de liga e desoxidantes, para
diminuir as impurezas.
• Função física: Guiar as gotas de metal em direção à poça
de fusão, facilitando a soldagem nas diversas posições.
Atrasar o resfriamento do cordão através da formação da
escória, proporcionando melhores propriedades
mecânicas à solda.
Os Eletrodos Revestidos (ER)
Classificação AWS de ER
E-XX(X)YZ
E Eletrodo
XX(X) Resistência mínima à Ruptura por Tração, em 1000 psi.
Y As posições que o eletrodo pode ser empregado
1 -> Todas as posições
2 -> Horizontal e Plana
3 -> Plana
4 -> Vertical descendente, Plana, Horiz. e Sobrecabeça
Z Tipo de corrente empregada, penetração do arco,
natureza do revestimento, etc.
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Tipos de Revestimentos
Os tipos mais comumente empregados são:
– Rutílico,
– Básico e
– Celulósico.
Ácido e Oxidante são outros tipos menos empregados
devido à sua baixa penetração e, consequentemente
menor resistência mecânica. Os oxidantes são
utilizados quando o principal objetivo é o estético.
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Tipos de Revestimentos
Rutílico
• Contém cerca de 50% rutilo (óxido de titânio) com
pequenas porcentagens de celulose e ferro ligas.
• É usado em fina e média espessura, onde se requer
bom acabamento.
• Sua escória é de fácil remoção.
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Tipos de Revestimentos
Básico
• É constituído de 70 % de sais de cálcio, sob a forma
de carbonatos e fluoretos; 20 % de ferro-ligas (FeTi,
FeMn e FeSi), podendo ter até 10 % de pó de ferro,
• Tem boas propriedades mecânicas,
• Dificilmente apresenta trincas,
• Exige mais habilidade do operador em relação ao
rutílico,
• Solda em qualquer posição, principalmente em CCPI,
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Tipos de Revestimentos
Básico
• É o eletrodo mais indicado para a soldagem de peças
de grande espessura, de aços muito impuros, de alto
teor de carbono ou baixa ligas, aços de alta
resistência, com alto enxofre;
• Pode ainda ser aplicados na soldagem de ferro
fundido maleável e aços para molas,
• Proporciona junta de grande resistência.
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Tipos de Revestimentos
Básico
• Absorve facilmente a umidade do ar. Por isso, é
importante guardá-lo em estufa apropriada, após
abrir a lata.
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Tipos de Revestimentos
Celulósico
• São constituídos de 30 % de celulose 30 % de óxido
de titânio, 30 % de escorificantes à base de sílica e 10
% de ferro-ligas desoxidantes;
• É muito usado para soldagem onde:
– A penetração é muito importante;
– As inclusões de escória são indesejáveis.
• Solda de tubulação e estruturas de aço doce são suas
principais aplicações.
18
Características dos Revestimentos
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Operação de Soldagem com Eletrodo Revestido
Operação ER




Equipamento
Fonte de energia – Máquinas de Soldagem
Porta-eletrodo
Cabos







Equipamento de segurança
Luvas de raspa
Máscara com filtragem da radiação UV
Mangote de raspa
Perneira de raspa
Avental de raspa
Butina de couro
Operação ER
 Parte não revestida do eletrodo é
fixada no porta eletrodo
 Regula-se a corrente de trabalho
 Liga-se a máquina com o eletrodo
afastado de qualquer objeto
condutor de eletricidade
 O arco é iniciado com um leve e
rápido toque do eletrodo sobre o
metal de base.
Operação ER
 O arco é mantido com afastamento controlado do
eletrodo. A distância da ponta do eletrodo ao metal de
base é de aproximadamente 1 a 1,5 vezes o diâmetro
do eletrodo.
 Distâncias curtas
provocam maior
deposição e maiores
respingos.
 Distâncias longas tem
mais respingos.
 Respingos são função
também da umidade do
eletrodo e do tipo de
revestimento
Operação ER
 O calor do arco funde a ponta do eletrodo e pequena
parte da superfície do metal de base.
 Gotas do eletrodo fundido é depositado na poça de
fusão
Exercício:
Identifique os itens
representados pelos
códigos de 1 a 7
Operação ER
 O operador necessita
executar três movimentos
simultaneamente durante a
deposição (soldagem):
– Mergulho: compensação do
consumo do eletrodo.
– Translação: formação do
cordão de solda
– Tecimento: movimento
transversal para aumentar a
largura do cordão, quando
necessário.
Operação ER
• Grande parte do resultado da solda ER é função da
habilidade e experiência do operador.
– Posicionamento do eletrodo em relação à peça
– Evitar o aprisionamento da escória na poça de fusão
– Controle da distribuição de temperaturas na união de
peças de diferentes espessuras
– Deposição uniforme
– Minimização do sopro magnético
Escolha do diâmetro do eletrodo
Relação aproximada entre a espessura da peça (e) e o
diâmetro (d) recomendado do eletrodo para a
deposição de cordões na posição plana sem chanfro
e
d
1,5
1,6
2
2
3
2-3
4-5
2-4
6-8
2-5
9-12
3-5
>12
3-6
A soldagem fora da posição plana exige, em geral,
eletrodos de diâmetro menor do que os usados na
posição plana.
27
De novo os últimos dígitos...
28
Especificação de eletrodos
Exercícios:
Identifique as
características
dos eletrodos
E-6013
E-12023
E-7018
E-6010
Seleção da faixa de correntes
Fórmulas práticas: I = 30 a 40 . d
ou
I = 50 . ( d – 1 )
(quando se desconhece a especificação do fabricante)
30
Tipos de eletrodos

o
o
o
o
o
o
Eletrodos celulósicos (AWS EXX10)
Elevada camada de material orgânico (celulose)
Quantidade de escória pequena
Arco violento com muitos respingos
Alta penetração
Cordão de solda com tendência de irregularidade
Não deve ser empregado em soldagem de aços de teor
elevado de carbono
o Ideais para soldagem fora da posição plana (tubulações)
Tipos de eletrodos

o
o
o
o
o
o
o
Eletrodos rutículos (AWS EXXX3 e EXXX4)
Quantidades significativas de rutilo (TiO2)
Produz escória abundante, densa e fácil descatabilidade
Pode ser usado em qualquer posição
Podem operar em CA e CC
Cordão com bom aspécto visual
Penetração baixa ou média
Grande versatilidade e de uso geral
Tipos de eletrodos
 Eletrodos Básicos (AWS EXXX6 e EXXX8)
o Carbonatos (de cálcio e fluorita)
o Escória básica juntamente com CO2 protege ao material
líquido
o Redução do risco de formação de trincas de solidificação
o Baixo teor de hidrogênio, minimizando os riscos de fragilação
e fissuração
o Média penetração e boa propriedades mecânicas
o Indicado para soldas de grande espessura
o Altamente hidroscópico requerendo cuidados especiais na
armazenagem
Tipos de eletrodos

o
o
o
Eletrodos oxidantes (EXX20, EXX27)
Óxidos de ferro e manganês
Frágil destacamento
Basicamente utilizado em soldagem subaquática ou de
fino acabamento
Seleção do porta eletrodo
Compatível com o eletrodo
O menor possível, para cansar menos o operador
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Polaridade x penetração
36
Limpeza
Da superfície a soldar
Da escória
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Limpeza
• Operador deve usar óculos de segurança e, por vezes
máscara de respiro, quando executar operação de
limpeza.
• Isto é necessário para se proteger de pequenas
sólidos que se movem em velocidades reativamente
rápidas quando se desprendem do metal de base por
operação de limpeza, seja por picaretas e escovas de
aço.
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Soldagem elétrico c/ Eletrodo
Revestido