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RESUMO
Na construo soldada, devido ao contnuo aumento dos custos envolvidos com a mo-de-obra
e consumveis, h cada vez mais necessidade, por parte das empresas e dos seus responsveis, de sepoder determinar, com o mximo rigor possvel, qual a tcnica mais adequada, com o menor custo
associado. Ajustando convenientemente os parmetros e consumveis de soldadura ao trabalho a
realizar, conseguem-se considerveis redues dos montantes envolvidos. A competitividade entre
empresas grande e, na maioria dos casos, a diminuio desses custos conduz a um maior sucesso
comercial, traduzindo-se numa actualizao e optimizao dos recursos disponveis.
Teve-se como objectivo, comparando dois processos de soldadura semi-automtica MAG
(GMAW) e soldadura por fios fluxados (FCAW), determinar qual o mais vantajoso do ponto de vista
econmico-produtivo.
No caso do presente trabalho, efectuaram-se diversos ensaios de soldadura, utilizando materiais
nas qualidades e espessuras caractersticas da mdia/pesada construo metalomecnica. Recorreu-se
aos processos de soldadura GMAW e FCAW, ou seja, empregando fio consumvel slido e fio
consumvel fluxado, proteco por gs activo de uma mistura de rgon e dixido de carbono e
efectuando uma soldadura de canto na posio ao baixo nos diversos ensaios atravs da tcnica passe
simples e passes mltiplos.
Concluiu-se que quando se pretende utilizar tcnicas de passe mltiplo onde uma elevada
velocidade de soldadura requerida, o processo FCAW o mais indicado.
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ABSTRACT
In the welding construction due to the continuous increasing of labour and consumables costs,
for the companies and their directors is becoming necessary to determine the best welding technical atthe minimum cost. If the welding parameters and consumables are conveniently adjusted to the
intended job, significant reductions to the costs can be achieved. Competition between companies is
enormous and in general the decreasing of that costs results in a better commercial relationship, and
their resources are optimized and recycled.
Two well known semiautomatic welding processes MAG (GMAW) and flux cored wire
(FCAW) were compared to determine which process is the most advantageous from the economic and
productive point of view.
Several welding tests were made using raw materials and thicknesses normally used in the
medium/heavy metalomechanic construction. The welds were performed using the GMAW and
FCAW process, with solid wire and flux cored wire, respectively, with a mix of shielded active gas
with argon and carbon dioxide to fulfil the fillet weld in a single/multiple layer on the flat position.
After all the tests was verified that the FCAW process is the best choice when its necessary
high welding travels using the multiple layer technique.
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AGRADECIMENTOS
O assunto soldadura, muito antes de ingressar no ensino superior j me fascinava. Aps
concluir o curso e enveredar pela vida profissional, tive a sorte e possibilidade de aprofundarconhecimentos nessa matria.
No incio, o tema deste estudo parecia um caminho sem fim. A pouca bibliografia disponvel
sobre o assunto e, acima de tudo, ser um tema pouco explorado, tornavam a tarefa bastante difcil.
Ainda assim, com todos os possveis obstculos, era pouco provvel escolher outro tema.
Do outro lado dessas dificuldades, h quem nos ajude com os seus conhecimentos e
disponibilidade, por um lado, e, por outro, quem nos incentive e d fora para continuarmos.
Quero aqui deixar um agradecimento empresa que representei, Carmetal Indstrias
Metalrgicas do Carregado, Lda., pela colocao minha disposio de todos os meios humanos e
materiais que me permitiram realizar este estudo.
Ao meu professor Correia da Cruz, pela orientao perspicaz no tema a desenvolver e pela
disponibilidade demonstrada desde o primeiro minuto da deciso pelo tema e aceitao imediata como
orientador.
minha companheira e amiga de h alguns anos, pela fora e apoio demonstrado em todas as
situaes.
A ti, me, que, onde quer que estejas, certamente ficars contente por veres-me terminar mais
esta etapa.
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LISTA DE SIGLAS
AWS:American Welding Society
DC:Direct Current
EUA: Estados Unidos da Amrica
FCAW: Flux Cored Arc Welding
GMAW: Gas Metal Arc Welding
GTAW: Gas Tungsten Arc Welding
MAG:Metal Active Gas
MIG:Metal Inert Gas
PWHT: Post Welding Heat Treatment
SAW: Submerged Arc Welding
SMAW: Shielded Metal Arc Welding
TIG: Tungsten Inert Gas
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NDICE
RESUMO ------------------------------------------------------------------------------------------------------I
ABSTRACT -------------------------------------------------------------------------------------------------IIIAGRADECIMENTOS --------------------------------------------------------------------------------------V
LISTA DE SIGLAS ---------------------------------------------------------------------------------------VII
1. INTRODUO ----------------------------------------------------------------------------------------------1
Anlise dos requisitos da junta de soldadura ------------------------------------------------------------1
Adequar a junta ao processo de soldadura --------------------------------------------------------------3
Lista de verificaes ----------------------------------------------------------------------------------------3
Esclarecimentos com fabricantes -------------------------------------------------------------------------3
1.1. Contexto econmico e delimitaes do estudo ------------------------------------------------4
2. METODOLOGIA --------------------------------------------------------------------------------------------5
2.1. Tcnicas e meios utilizados -----------------------------------------------------------------------5
Processo GMAW -------------------------------------------------------------------------------5
Tipos de transferncias -------------------------------------------------------------------6
Fontes de potncia -----------------------------------------------------------------------10
Gases de proteco ----------------------------------------------------------------------11
Elctrodos --------------------------------------------------------------------------------13
Vantagens e desvantagens --------------------------------------------------------------14
Processo FCAW ------------------------------------------------------------------------------14
Metalurgia do processo de soldadura por fios fluxados ----------------------------15
Classificao dos elctrodos fluxados ------------------------------------------------15
Equipamento de soldadura -------------------------------------------------------------17
Variveis do processo -------------------------------------------------------------------17
Controlo do processo --------------------------------------------------------------------18
Geometria da junta ----------------------------------------------------------------------20
Vantagens---------------------------------------------------------------------------------23
Desvantagens-----------------------------------------------------------------------------23
Tcnicas operatrias de execuo ----------------------------------------------------------23
Preparao da soldadura ---------------------------------------------------------------------24
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Equipamento de soldadura ------------------------------------------------------------------26
3. FUNDAMENTO TERICO DA PESQUISA ----------------------------------------------------------27
3.1. Definio dos termos e indicadores ------------------------------------------------------------27Intensidade de corrente e tenso ------------------------------------------------------------27
Tempo de execuo da soldadura ----------------------------------------------------------27
Gs de proteco ------------------------------------------------------------------------------28
Geometria da junta a soldar -----------------------------------------------------------------29
Taxa de depsito ------------------------------------------------------------------------------30
Eficincia do depsito ------------------------------------------------------------------------30
Tipo de consumvel ---------------------------------------------------------------------------30
Taxa horria -----------------------------------------------------------------------------------31Factor do operador ----------------------------------------------------------------------------31
4. APRESENTAO DOS DADOS E SUA ANLISE -------------------------------------------------33
GMAW 1,2 vs.FCAW 1,2 - passe simples -------------------------------------------------------33
FCAW 1,2 vs.FCAW 1,6 - passe simples ---------------------------------------------------------35
GMAW 1,2 vs.FCAW 1,2 - passes mltiplos ----------------------------------------------------37
5. CONFRONTAO E ANLISE DOS VALORES TABELADOS FACE AOS ENSAIOS
REALIZADOS --------------------------------------------------------------------------------------------41
6. CUSTOS VERIFICADOS - INTERPRETAO DE RESULTADOS -----------------------------43
GMAW 1,2 vs.FCAW 1,2 - passe simples -------------------------------------------------------43
FCAW 1,2 vs.FCAW 1,6 - passe simples ---------------------------------------------------------45
GMAW 1,2 vs.FCAW 1,2 - passes mltiplos ----------------------------------------------------46
7. CONCLUSES ---------------------------------------------------------------------------------------------51
8. ESTUDOS E PESQUISAS ANTERIORES -------------------------------------------------------------59
8.1. Morimoto, T. Developments in Flux-Cored Wire for Gas-Shielded Arc Welding.
Kobelco TechnologyReview No. 26, Dec. 2005 -----------------------------------------------------------------59
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8.2. The Lincoln Electric Co. MIG vs.Flux-Cored: Which Welding Process Is Right for
You?. ------------------------------------------------------------------------------------------------------65
8.3. Ingalls Shipbuilding, Inc. Evaluation of the Fillet Weld Shear Strenght of Flux Cored
Arc Welding Electrodes. The National Shipbuilding Research Program, Sep. 1989. ------------718.4. The Lincoln Electric Co., Lee, K.Increasing Productivity with a FCAW Wire Optimized
for Your Application. -------------------------------------------------------------------------------------73
8.5. A Guide To Estimating the Consumption of Welding Consumables. ----------------------76
9. NOTAS FINAIS ---------------------------------------------------------------------------------------------79
10. RECOMENDAES E/OU SUGESTES -------------------------------------------------------------83
GLOSSRIO ------------------------------------------------------------------------------------------------85
BIBLIOGRAFIA --------------------------------------------------------------------------------------------89
NETGRAFIA-------------------------------------------------------------------------------------------------93
NDICE DE FIGURAS ------------------------------------------------------------------------------------95
NDICE DE TABELAS ------------------------------------------------------------------------------------99
ANEXOS ---------------------------------------------------------------------------------------------------101
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1. INTRODUO
Na indstria metalomecnica, sector sobre o qual assenta este trabalho, fruto da cada vez maior
concorrncia vinda de economias emergentes, torna-se imperioso reduzir os custos nas diversas fasesenvolvidas no fabrico dos seus produtos. Isto , produzir com a maior qualidade, no menor tempo e
com o menor custo possvel. No entanto, a vertente da indstria metalomecnica sobre a qual se centra
este estudo no est virada para um fabrico em srie, onde as peas produzidas seguem uma matriz de
laborao previamente definida e repetitiva. Contrariamente, no caso em questo cada fabrico muito
particular, apresentando uma variedade de espessuras de materiais, de tipos de juntas e de posies de
soldadura. Assim, a automatizao dos processos de soldadura a usar no ser, no tempo presente, um
bom ponto de partida. Apesar disso, canalizar esforos que conduzam a uma mecanizao ou semi-
-automatizao dos processos de soldadura e utilizao de consumveis de soldadura mais eficientes,
levam a significativas redues dos custos envolvidos.
Desta forma, um bom comeo ser definir a qualidade dos materiais e a quantidade de peas a
soldar, bem como o comprimento total de soldadura em jogo, tipos de juntas de soldadura mais
adequadas e sua preparao, a qualidade requerida da junta soldada e os requisitos necessrios para a
execuo da soldadura propriamente dita. No entanto, ao avaliarem-se os itens atrs descritos, estar-se-
-, de alguma forma, a seleccionar um processo de soldadura, ou, pelo menos, a reduzir as hipteses
em causa. Assim, a seleco de um processo de soldadura envolve diversos passos.
ANLISE DOS REQUISITOS DA JUNTA DE SOLDADURA
Quando a economia um objectivo primordial, necessrio determinar a junta de soldadura e
encaix-la num dos quatro campos (Figura 1): rpido enchimento (fast-fill), rpido arrefecimento (fast-
freeze), rpida progresso (fast-follow) e penetrao (penetration).
Fig. 1: Requisitos de uma junta de soldadura
Fonte: The Procedure Handbook of Arc Welding. The Lincoln Electric Company, 1994
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No primeiro campo, necessria uma alta taxa de depsito para permitir o enchimento rpido
da junta. No segundo, a junta est numa posio de difcil execuo, necessitando-se de uma rpida
solidificao do banho de fuso. O terceiro impe que o banho de fuso permita uma velocidade de
soldadura elevada. J no ltimo, torna-se necessria uma boa penetrao face junta apresentada. NaFigura 2, pode-se avaliar quais os requisitos mais influentes em funo do tipo de junta de soldadura.
Fig. 2: Necessidades em funo do tipo de junta de soldadura
Fonte: The Procedure Handbook of Arc Welding. The Lincoln Electric Company, 1994
Apesar disso, por vezes, no fcil optar por um tipo de junta de soldadura em detrimento de
outro. Nessas situaes, o peso do material depositado deve ser tido em considerao e actuar como
desempate. Exceptua-se o caso em que se necessita de um rpido arrefecimento, que um factor
prevalecente, sem discusses, sobre todos os outros.
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ADEQUAR A JUNTA AO PROCESSO DE SOLDADURA
Normalmente, a documentao tcnica dos fabricantes de equipamentos de soldadura d-nos
informao respeitante aos processos e juntas mais adequados. Apesar disso, a tarefa de escolha do
processo mais vivel no nada fcil. Nesta fase, recorrer a algum experiente poder ser bastante til.Mas no s; avaliar valncias do equipamento e diversidade de opes, bem como as qualificaes
necessrias para os operadores de soldadura, no devero ser esquecidos.
LISTA DE VERIFICAES
Os tpicos a seguir abordados podem ter menor ou maior importncia em funo do ramo de
actividade em que se insere a empresa. Apesar disso, todos devem ser verificados:
O volume da produo justificando o custo da implementao do processo de soldadura;
Especificaes e requisitos da soldadura necessrios e adequados empresa; Aquisio de conhecimentos por parte dos operadores de soldadura sobre tcnicas
operatrias;
Necessidade, ou no, de equipamentos ou dispositivos auxiliares ao equipamento base (caso
da potncia elctrica instalada na empresa);
Condies usuais e/ou necessrias do metal base (presena de leos, por exemplo);
Visibilidade do arco elctrico desejvel/indesejvel;
Requisitos necessrios de posicionamento e maneabilidade do equipamento;
Entraves produo, pois, equipamentos muito sofisticados, que necessitem de mo-de-obra
muito especializada para efectuar reparaes, transportam elevados custos e quebras no
processo produtivo.
ESCLARECIMENTOS COM FABRICANTES
primeira vista, poder-se- considerar este tpico como redundante face aos anteriores. No
entanto, apesar de o representante da empresa compradora ser quem melhor conhece as suas
necessidades, recorrer aos aprofundados conhecimentos do fabricante do equipamento poder ajudar a
dissipar algumas dvidas, ou at aclarar algumas ideias.
Assim, os pontos atrs sucintamente descritos auxiliam a deciso de implementao de
qualquer processo de soldadura.
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1.1 CONTEXTO ECONMICO E DELIMITAES DO ESTUDO
Numa empresa do ramo da metalomecnica, os custos envolvidos na soldadura so,
basicamente, os montantes combinados do material e da laborao. Os primeiros apresentam uma fatiabastante pequena (cerca de 20% a 30%) do total. Aqui so englobados o consumvel de soldadura, o
gs de proteco, caso se utilize, e outros consumveis, tais como discos de rebarbar. Por sua vez, os
custos traduzidos pela laborao so a fatia de leo dos encargos relacionados com a soldadura.
Constituem os custos envolvidos com a mo-de-obra, seja ela operacional ou de superviso,
amortizao do equipamento de soldadura e suas reparaes, manuteno das instalaes, ou at
mesmo iluminao e/ou aquecimento.
Sendo a soldadura numa empresa da rea um tema bastante abrangente e de crucial importncia,
tornar-se-ia bastante moroso e de difcil concluso e anlise efectuar este trabalho sem balizar e centrarestudos a efectuar.
A indstria metalomecnica mdia/pesada utiliza, maioritariamente, aos ao carbono de
construo de espessuras considerveis (acima de 6 mm), recorrendo a processos de soldadura
mecanizados ou semi-automticos, utilizando posies de soldadura o mais estveis possvel, com
facilidade de execuo sem necessitar de movimentar as peas a soldar, geralmente, de grandes
dimenses e peso. Partindo deste princpio, optou-se por realizar esta investigao focalizada em:
provetes de espessura de 20 mm, na qualidade S 355 JR, formando uma junta de canto na posio ao
baixo, de forma a executar-se uma soldadura com fio consumvel contnuo recorrendo a uma mquina
semi-automtica, com as variantes de o consumvel ser slido ou fluxado.
Pretende-se, com este estudo, desenvolver com bons resultados um mtodo, embora no linear,
de seleco do melhor processo de soldadura sob o ponto de vista econmico-produtivo, utilizando
consumvel contnuo para efectuar determinado trabalho. No entanto, diversos parmetros devem ser
tidos simultaneamente em considerao.
Como atrs foi focado, a soldadura e os seus custos so parte importante nos gastos de uma
empresa do ramo da metalomecnica. Embora esse montante possa ser reduzido usando-se tcnicas e
processos de fabrico actualizados, ter de haver sempre um compromisso estreito entre investimento e
rentabilidade. No caso concreto do tema deste trabalho, sendo evidentes as diferenas de preo entre os
consumveis slidos e os consumveis fluxados, em que estes podem ser 2 a 3 vezes mais caros, numa
primeira anlise no se dever decidir o uso deste ou daquele processo de soldadura apenas e s pelo
custo do consumvel de soldadura.
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2. METODOLOGIA
Ao realizarem-se os ensaios recorrendo aos dois processos de soldadura j mencionados
(GMAW e FCAW), a Tabela 1 sintetiza o estudo desenvolvido.
Passe Simples Passe Mltiplo
FCAW
1,6
FCAW
1,2
GMAW
1,2
FCAW 1,2 GMAW 1,2
1 2 3 4 1 2 3 4
Passes:1 passe de raiz
2, 3, 4 passes de enchimento
Tab. 1: Resumo dos testes realizados
No decorrer de cada soldadura, diversos parmetros foram registados, tais como:
Tenso (v);
Intensidade de corrente (A);
Tempo de execuo da soldadura (min.seg.cent);
Caudal de gs (l/min);
Cateto do cordo efectuado (mm).
Em todos os ensaios efectuaram-se cordes com um comprimento de 1 m, para mais facilmentese estabelecerem comparaes e retirarem concluses atravs dos resultados apurados.
2.1 TCNICAS E MEIOS UTILIZADOS
Neste captulo, abordar-se-, de forma sucinta, os dois processos envolvidos no mbito deste
trabalho, bem como as tcnicas operatrias de execuo, preparao da soldadura e equipamento
utilizado. No se pretendendo efectuar um estudo exaustivo dos processos de soldadura, as suas
principais caractersticas, vantagens e desvantagens e esquema elucidativo vo ser mencionados por
meio de tpicos para uma mais fcil compreenso e comparao.
PROCESSO GMAW
Soldadura semi-automtica, vulgarmente designada por soldadura MIG, recorrendo ao uso de
gases inertes como o rgon, ou por soldadura MAG, utilizando gases activos como proteco, caso do
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dixido de carbono (Figura 3). Este processo de soldadura poder tambm assumir uma designao
escala global de GMAW (Gas Metal Arc Welding).
Tem como principal caracterstica o desenvolvimento do arco elctrico atravs da energia
elctrica, sendo um processo por fuso com proteco por gs activo ou inerte.
Fig. 3: Esquema de soldadura do processo GMAW
Adaptado de: Welding Processes - Arc and Gas Welding, Cutting, and Brazing,
Vol 2. In Welding Handbook, 7th Edition. American Welding Society
A proteco inteiramente conseguida atravs de um gs, ou mistura de vrios gases,
protegendo o banho de fuso de eventuais oxidaes e/ou contaminaes pela atmosfera circundante.
No incio do seu desenvolvimento, este processo de soldadura assentava fundamentalmente
numa alta intensidade de corrente elctrica e pequeno dimetro do elctrodo consumvel (1-2 mm),
sendo a proteco efectuada por um gs inerte. Desde ento, pesquisas e avanos tecnolgicos foram
desenvolvidos e associados s necessidades em causa. Exemplo disso a operao a baixa intensidade
de corrente, ocorrendo transferncia de metal apenas durante curto-circuitos ou recorrendo a impulsos
directos de corrente.
Tipos de Transferncias
O uso de gases inertes como proteco permite a utilizao de uma alta intensidade de corrente
e polaridade inversa, isto , ligao ao terminal positivo, bem como a utilizao de fio consumvel de
alumnio, conduzindo estabilizao do arco elctrico. Ao mesmo tempo, a transferncia de metal
tende a ser como um sprayde pequenas gotas de metal fundido e vapor (transferncia em chuveiro)
(Figura 4).
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Fig. 4: Transferncia em chuveiro
Adaptado de: Welding Processes - Arc and Gas Welding, Cutting, and Brazing,
Vol 2. In Welding Handbook, 7th Edition. American Welding Society
Este tipo de transferncia caracterizado por um arco abrangente e bem definido,
incandescente e cnico. A transferncia de metal influenciada, principalmente, pelas foras
electromagnticas verificadas no fio elctrodo fundido e no arco. As ocorridas neste ltimo originam a
vaporizao do metal na extremidade do elctrodo. Verifica-se um fenmeno de estrico por aco da
alta intensidade de corrente em jogo, originando o chuveiro do metal fundido. o tipo de
transferncia aconselhado para soldaduras que requeiram altas taxas de depsito, caso das soldaduras
ao baixo.
J no caso da transferncia globular, associada a baixa intensidade de corrente, as gotas
tendem a transformar-se em grandes glbulos, movimentando-se desordenadamente e conduzindo a
uma menor penetrao (Figura 5).
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Fig. 5: Transferncia globular
Adaptado de: Welding Processes - Arc and Gas Welding, Cutting, and Brazing,
Vol 2. In Welding Handbook, 7th Edition. American Welding Society
Devido a fenmenos de tenses superficiais, o glbulo mantm-se junto extremidade do fio,
aumentando gradualmente o seu tamanho devido fuso do elctrodo, caindo por aco da gravidade
quando atinge determinado volume. H instabilidade do arco quando a gota se destaca, originando
salpicos apreciveis. Conseguem-se menores taxas de depsito que no caso anterior, embora seja mais
aconselhvel o seu uso em soldaduras na posio vertical descendente.
A transferncia em chuveiro est mais bem adaptada soldadura de peas com alguma
espessura, enquanto a transferncia por curto-circuito aconselhada na soldadura de peas de baixa
espessura ou posio (ao tecto). No entanto, a transferncia em chuveiro com polaridade directa,
aplicada a soldaduras semelhantes s anteriores, consegue resultados razoveis.
Na transferncia por curto-circuito (Figura 6) verifica-se uma diminuio do arco elctrico,
consequncia do aumento da dimenso da gota. Com o aumento da gota, o contacto com o metal base
ocorre, originando um aumento da intensidade de corrente e verificando-se a sua estrico e respectivo
desprendimento.
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Fig. 6: Transferncia por curto-circuito
Adaptado de: Welding Processes - Arc and Gas Welding, Cutting, and Brazing,
Vol 2. In Welding Handbook, 7th Edition. American Welding Society
um tipo de transferncia que poder originar colagens na junta soldada, fruto da diminuio
de calor desenvolvido durante a interrupo do arco.
J no caso da transferncia por arco pulsado (Figura 7), atravs de impulsos na intensidade
de corrente, d-se a estrico destacando-se a gota. A intensidade mdia de corrente registada mais
baixa, conduzindo a menores rendimentos, mas, em contrapartida, consegue-se um melhor controlo da
soldadura. H uma maior estabilidade do arco, originando menor necessidade de limpeza e,consequentemente, havendo menor probabilidade de defeitos.
Fig. 7: Transferncia por arco pulsado
Adaptado de: Welding Processes - Arc and Gas Welding, Cutting, and Brazing,
Vol 2. In Welding Handbook, 7th Edition. American Welding Society
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Em suma, o metal pode ser transferido do elctrodo para o metal base de duas formas: na forma
de gotas destacadas do fio atravs do arco elctrico (transferncia em chuveiro, globular e por arco
pulsado), ou quando o elctrodo toca o metal base (transferncia por curto-circuito).
A forma, tamanho e movimento das gotas entre o elctrodo e o metal base so determinadospor diversos factores:
Tipo de corrente elctrica (contnua ou alternada);
Intensidade da corrente elctrica;
Composio do elctrodo;
Comprimento do elctrodo entre o contacto elctrico e a descarga do arco;
Presena de vrios materiais na superfcie do elctrodo;
Composio do gs de proteco.
Do mesmo modo, a transferncia por curto-circuito influenciada por diversos parmetros,
entre eles:
Caractersticas do equipamento de soldadura, muito especialmente a sua capacidade de
resposta a variaes de intensidade de corrente;
A intensidade de corrente;
Comprimento, composio e dimetro do elctrodo;
Composio do gs de proteco.
Fontes de Potncia
Trs tipos de fontes de potncia podem ser usados na soldadura GMAW: tenso decrescente,
tenso constante e tenso crescente. Distinguem-se entre si pela relao intensidade de corrente/tenso.
No primeiro caso, tenso decrescente, como o prprio nome indica, a tenso decresce com o aumento
da intensidade de corrente. O tipo tenso constantecaracteriza-se pela manuteno/ligeiro decrscimo
da tenso medida que a intensidade aumenta. Por ltimo, o tipo tenso crescenteassenta no aumento
da tenso medida que a intensidade tambm aumenta.
No entanto, os dois primeiros tipos so os mais comuns, representados, respectivamente, porcurvas tombantes e planas, caractersticas do equipamento de soldadura. As ltimas so preferveis,
pois conduzem a uma auto-regulao da mquina, isto , verifica-se uma tendncia para a regulao do
comprimento do arco pr-estabelecido, em funo da variao da distncia entre o elctrodo e o metal
base. O equipamento de soldadura cujo funcionamento caracterizado por curva plana aconselhado
para processos de soldadura manual, conferindo maior liberdade ao operador de soldadura aquando do
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posicionamento do elctrodo. No entanto, a auto-regulao pode originar colagens quando o arco
elctrico no acompanha o banho de fuso, verificando-se um atraso ou avano do mesmo.
Gases de ProtecoAlm das funes atrs descritas, diversos outros factores afectam a escolha do gs de
proteco:
Caractersticas do arco e da transferncia de metal durante a soldadura;
Penetrao, largura e forma do cordo de soldadura;
Velocidade de soldadura.
Em geral, misturas de rgon com dixido de carbono em diferentes propores so usadas na
soldadura de aos ao carbono. Por outro lado, na soldadura de aos inoxidveis, utiliza-se o rgon
juntamente com o oxignio. Por sua vez, o hlio est associado soldadura do alumnio e suas ligas,bem como ao cobre e suas ligas. Outros gases, como o nitrognio, podem ser usados em diversos tipos
de soldadura, mas os mais usuais so os anteriormente mencionados.
O rgon, o hlio, ou misturas de ambos, sendo gases inertes, so usados geralmente na
soldadura de materiais no ferrosos. No entanto, devido s suas propriedades, diversas variveis de
soldadura so afectadas com a sua utilizao.
O hlio tem uma superior condutividade trmica comparativamente ao rgon. Conforme ilustra
a Figura 8, para o mesmo comprimento de arco e intensidade de corrente elctrica, a tenso superior
com o uso do hlio em vez do rgon como gs de proteco.
Fig. 8: Caractersticas do arco em funo do gs de proteco
Fonte: Phillips, AL (Ed.). Welding Processes: Gas, Arc and Resistance,
Section 2. In Welding Handbook, 6th Edition. American Welding Society
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Consequentemente, maior calor desenvolvido com a utilizao de hlio em vez de rgon.
Assim, o primeiro prefervel aquando da realizao de soldaduras de peas com espessura
considervel, ou quando a sua condutividade trmica elevada, caso do alumnio, cobre e suas ligas.
Contrariamente, no caso de soldaduras de metais com baixa condutividade trmica, ou na posio aobaixo, o rgon mais vantajoso devido a uma menor concentrao de calor.
Apesar disso, o uso de rgon, hlio, ou misturas de ambos, como gases de proteco na
soldadura de metais ferrosos, conduz a uma deficiente transferncia de metal e os salpicos tornam-se
mais evidentes. Assim, a adio de oxignio ou dixido de carbono estabiliza o arco, melhora a
transferncia de metal e reduz os salpicos, embora a percentagem de adio deva ser cuidada, pois os
factores benficos atrs mencionados podem perder-se, acentuando-se os seus efeitos negativos na
soldadura. Em suma, o volume de cada um deve ser tido em conta em funo da geometria da junta,
posio de soldadura, composio do metal base ou da tcnica de soldadura (ver Captulo 3.1. Gs deProteco).
Ficou demonstrado que a escolha de um gs de proteco na soldadura com proteco gasosa
(GMAW) depende do metal a ser soldado, sua espessura, requisitos de qualidade e metalrgicos, e
custo. Na Tabela 2 est sintetizada a seleco de um gs de proteco para o caso de uma transferncia
em chuveiro numa soldadura com proteco gasosa.
Tab. 2: Seleco do gs de proteco no caso da transferncia em chuveiro
Fonte: Phillips, AL (Ed.). Welding Processes: Gas, Arc and Resistance,
Section 2. In Welding Handbook, 6th Edition. American Welding Society
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Elctrodos
Os elctrodos usados na soldadura GMAW (Tabela 3) so de pequeno dimetro,
comparativamente aos usados noutros processos de soldadura. Fruto do seu pequeno dimetro e das
considerveis intensidades de corrente em jogo neste processo de soldadura, a sua fuso d-se combastante rapidez. Assim, os elctrodos usados neste processo de soldadura devem ser longos e
contnuos e ter alguma rigidez, para permitir o seu fcil e rpido percurso atravs do equipamento de
soldadura.
Tab. 3: Consumveis recomendados para a soldadura GMAW
Fonte: Phillips, AL (Ed.). Welding Processes: Gas, Arc and Resistance,
Section 2. In Welding Handbook, 6th Edition. American Welding Society
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Devido ao seu pequeno dimetro, o elctrodo tem uma elevada relao superfcie-
-volume. Desta forma, a mais pequena presena de sujidade ou impurezas na superfcie do metal base
ser bastante superior ao dimetro do prprio elctrodo. A sua baixa resistncia contaminao
condiciona, algumas vezes, a utilizao deste processo de soldadura.Hoje em dia, a sua produo j consegue, com resultados satisfatrios, diminuir os efeitos da
contaminao. O uso de uma fina camada de cobre na cobertura exterior do elctrodo melhora o
contacto elctrico e a resistncia corroso.
Em concluso, as caractersticas mecnicas e propriedades metalrgicas dos elctrodos devem
ser, em geral, semelhantes s do metal base, podendo ser-lhes adicionado algum elemento para
melhorar diversas caractersticas. No entanto, as caractersticas da junta de soldadura devem ser tidas
em considerao aps combinao do elctrodo com o metal base. Devem ser sempre protegidos e
mantidos limpos.
Vantagens e Desvantagens
O processo GMAW apresenta como vantagens o facto de ser um processo de soldadura semi-
-automtico e de maior produtividade, quando comparado com o processo de soldadura por elctrodos
revestidos. Tem uma alimentao contnua de consumvel, sendo facilmente automatizado.
No entanto, tem como desvantagens a limitada utilizao quando se est na presena de vento,
baixa tolerncia contaminao e necessita de equipamentos demasiado volumosos e de difcil
mobilidade.
PROCESSO FCAW
Soldadura por fios fluxados, tambm designada por FCAW (Flux Cored Arc Welding) (Figura
9).
Este processo foi desenvolvido para a soldadura de materiais ferrosos, sendo uma das suas
principais caractersticas o desenvolvimento do arco elctrico atravs da energia elctrica,
semelhana do processo GMAW. tambm um processo por fuso, com proteco por fluxo colocado
no interior do arame consumvel e/ou gs ou mistura de gases.
O fluxo origina uma cobertura de escria de proteco aps fuso, semelhana do processo de
soldadura por elctrodos revestidos (SMAW), desoxida e limpa o metal a soldar, melhorando, assim, o
depsito e a estabilizao do arco.
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Fig. 9: Esquema de soldadura do processo FCAWAdaptado de: Welding, Cutting and Related Processes, Section 3B.
In Welding Handbook, 6th Edition. American Welding Society
Metalurgia do processo de soldadura por fios fluxados
Uma parte do fluxo auxilia a desoxidao, pois os seus elementos combinados com o oxignio
existente na soldadura formam componentes que se vo alojar na superfcie da soldadura, fazendo
parte da escria. O uso de elementos desnitrificantes no fluxo conduz remoo de nitrognio e
nitritos indesejveis na soldadura.A desoxidao e a associao de elementos tm uma grande influncia na estrutura
metalrgica e nas propriedades mecnicas do metal soldado.
Classificao dos elctrodos fluxados
O sistema de classificao dos elctrodos fluxados (Tabela 4 e 5) segue, de uma forma geral, o
mtodo usado com qualquer outra classificao de consumveis AWS(American Welding Society).
Como exemplo, uma designao tpica e usual de um elctrodo E70T-1, significa:
E: o consumvel um elctrodo;
70: a tenso de rotura da soldadura ser de 70 psi (483 MPa);
T: construo tubular do elctrodo;
1: o metal depositado ter uma composio qumica determinada de acordo com o grupo 1.
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Tab. 4: Composio qumica dos consumveis fluxados
Fonte: Welding, Cutting and Related Processes, Section 3B.
In Welding Handbook, 6th Edition. American Welding Society
Tab. 5: Propriedades mecnicas e testes aos consumveis fluxados
Fonte: Welding, Cutting and Related Processes, Section 3B.
In Welding Handbook, 6th Edition. American Welding Society
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As propriedades das soldaduras realizadas com elctrodos fluxados iro variar
consideravelmente, dependendo da dimenso e composio do elctrodo, parmetros de soldadura
utilizados, espessura do material base, geometria da junta, pr-aquecimento e temperatura entre passes,
estado da superfcie do material base e sua composio, e o uso, ou no, de gs de proteco.
Equipamento de soldadura
O equipamento para operar com o processo de soldadura com fios fluxados com ou sem
proteco gasosa semelhante, apenas sendo necessrio, no primeiro caso, o dispositivo para fornecer
e dosear o gs de proteco.
A fonte de potncia recomendada de corrente contnua (DC) de tenso constante. No entanto,
um equipamento usado na soldadura GMAW poder ser usado na soldadura FCAW.
Variveis do processo
A taxa de depsito, geralmente expressa em quilogramas de material depositado na soldadura
por hora, depende essencialmente do dimetro do elctrodo, sua composio, intensidade da corrente
elctrica (Figura 10) e da distncia entre a extremidade do bocal da tocha de soldadura e a extremidade
do fio consumvel (stickout).
Pela anlise do grfico seguinte, pode ser concludo que os elctrodos de dimetro superior a
3/32 (2,4 mm) esto limitados ao uso de posies ao baixo ou na horizontal. Por sua vez, elctrodos
de dimetro inferior a 5/64 (2 mm) podero operar com bons resultados a baixas intensidades de
corrente e posio.
A eficincia do depsito, definida como a taxa de metal depositado em funo dos quilogramas
de elctrodo consumido, para o caso da soldadura com fios fluxados com proteco gasosa oscila entre
80% e 90%.
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Fig. 10: Taxa de depsito vs. intensidade de corrente elctrodo fluxado E70T-1
Fonte: Welding, Cutting and Related Processes, Section 3B.
In Welding Handbook, 6th Edition. American Welding Society
Controlo do processo
A aparncia do cordo de soldadura efectuado com fios fluxados com proteco gasosa
depende da tenso do arco. Uma alta tenso do arco, isto , grande comprimento do arco, resulta num
cordo de soldadura bastante esbatido, com excessivos salpicos e aparncia irregular. Em oposio,
uma baixa tenso do arco, ou seja, reduzido comprimento do arco, origina um cordo de soldadura
estreito, excessivos salpicos mas tambm uma deficiente penetrao.
A intensidade da corrente elctrica proporcional alimentao do fio consumvel, para um
determinado dimetro de elctrodo, composio e stickout.
Uma fonte de potncia de tenso constante fornece a intensidade de corrente necessria para
fundir o elctrodo velocidade de alimentao requerida (Figura 11), mantendo a tenso e,
consequentemente, o comprimento do arco.
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Fig. 11: Velocidade de alimentao do arame vs. intensidade de corrente elctrodo fluxado E70T-1
Fonte: Welding, Cutting and Related Processes, Section 3B.
In Welding Handbook, 6th Edition. American Welding Society
A penetrao varia com a intensidade de corrente para um determinado dimetro do elctrodo.
Desta forma, a taxa de depsito funo da velocidade de alimentao do fio consumvel.
Para uma dada velocidade de alimentao do fio consumvel, a intensidade de corrente varia
inversamente com a variao do stickout.
Um ngulo entre 2 e 15 a partir da vertical (Figura 12) e na direco da soldadura o mais
aconselhado para um elctrodo para a soldadura com fios fluxados com proteco gasosa. Isto torna-se
excepo quando desejvel reduzir a penetrao, para o caso de baixas espessuras do metal base.
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Fig. 12: ngulo do elctrodo
Fonte: Welding, Cutting and Related Processes, Section 3B.
In Welding Handbook, 6th Edition. American Welding Society
O dbito de gs tambm uma varivel a ter em conta na qualidade da soldadura. Dbito
inadequado ir originar uma deficiente proteco do arco e do banho de fuso, facilitando o
aparecimento de poros. Quando o dbito de gs demasiado elevado, poder ocorrer turbulncia no
arco, porosidade e bordos irregulares.
Um dbito de gs correcto depende, essencialmente, do dimetro do bocal, da distncia entre
este e a pea a soldar, e da circulao de ar exterior soldadura nas suas imediaes.
Assim, o dbito de gs aconselhado para uma soldadura com fios fluxados com proteco
gasosa deve oscilar entre 10-21 l/min.
Geometria da junta
O uso de elctrodos com dimetros reduzidos, produzindo finas camadas de escria, conduz a
uma seleco da geometria da junta de soldadura (Tabela 6) baseada nos conceitos de profundidade de
penetrao, ou alto depsito. No entanto, a junta deve assentar nos seguintes pressupostos:
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Um constante stickoutdeve ser mantido desde o primeiro ao ltimo passes, no caso do uso
de mltiplos passes;
Deve permitir um fcil acesso do elctrodo raiz da junta.
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Tab. 6: Propriedades da junta na soldadura FCAW elctrodo E70T-1
Fonte: Welding, Cutting and Related Processes, Section 3B.
In Welding Handbook, 6th Edition. American Welding Society
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Vantagens
Alta taxa de depsito, alta eficincia do depsito e alto factor do operador;
Visibilidade do arco;
Instrues bsicas do operador de soldadura e tempo de treino; Versatilidade do processo, adaptvel a processos semi ou totalmente automticos;
Benefcio de custos de laborao comparativamente ao processo de soldadura com
elctrodos revestidos (SMAW) ou ao processo de soldadura por arco submerso (SAW);
Facilmente reproduzido atravs de radiografia;
Alta ductilidade e alta tenacidade no caso de soldaduras de aos ligados ou de baixa liga;
Baixo custo do dixido de carbono usado como proteco;
A sua capacidade de penetrao pode ser usada com considerveis redues no tamanho das
soldaduras;
Boa estabilidade do arco e transferncia de elementos de liga numa vasta gama de condies
de soldadura;
Relativa gama de variaes da tenso sem perda da capacidade de evitar salpicos;
Facilidade na remoo da escria, apresentando uma boa aparncia do cordo;
Elctrodos de pequeno dimetro aptos para soldaduras em todas as posies;
Processo de soldadura semi-automtico com alimentao contnua de consumvel.
Desvantagens
As suas desvantagens so, essencialmente, a necessidade de equipamentos de exausto de
fumos mais complexos e caros, pois, durante a execuo da soldadura, h grande libertao de fumos.
O equipamento utilizado bastante complexo, aliando a isso uma baixa mobilidade e maneabilidade.
TCNICAS OPERATRIAS DE EXECUO
Executaram-se soldaduras nos diversos ensaios na posio ao baixo, pretendendo-se a ligao
de uma junta de canto sem penetrao total (Figura 13).Devido s espessuras e catetos envolvidos, optou-se por realizar cordes de soldadura atravs
de passes mltiplos, mas tambm atravs de passe simples, para melhor comparao e anlise de
resultados.
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Fig. 13: Juntas de canto com e sem penetrao
Fonte: Manual de Soldadura Elctrica. Pltano Edies Tcnicas
PREPARAO DA SOLDADURA
Os provetes foram retirados da mesma chapa, apresentando as mesmas caractersticas
mecnicas e de composio qumica. As peas em questo foram cortadas atravs de um processo de
corte trmico designado por corte oxigs, recorrendo ao oxignio e acetileno. Aps o corte, procedeu-
-se preparao da junta atravs da rebarbagem da superfcie de corte, de forma a retirar alguma
imperfeio, mas tambm a remover a fina pelcula de material ligeiramente endurecido pelo processo
de corte.
Fig. 14: Posies de soldadura
Fonte: Norma NP EN 287-1: 2004
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Por sua vez, as peas foram pingadas entre si, formando a junta pretendida, sendo colocadas na
bancada de trabalho na posio desejada (Figura 14), onde posteriormente se iriam desenvolver os
ensaios.
a:125 mm
b:250 mmc:1000 mm
t1, t2:20 mm
Fig. 15: Dimenses dos provetes
Fonte: Norma EN ISO 15614-1: 2004
Fig. 16: Provetes dos ensaios
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EQUIPAMENTO DE SOLDADURA
Uma vez que na empresa onde o estudo foi efectuado se dispe de mquinas de 400 A de
intensidade de corrente, optou-se por realizar todos os ensaios com a mesma mquina, por facilidade
na recolha de valores e consequente comparao de resultados. Assim, utilizou-se uma fonte depotncia de 400 A com unidade de refrigerao da fonte de potncia e tocha, com porta-arame em
separado (Figura 17). Como gs de proteco usou-se uma mistura de 80% de rgon e 20% de dixido
de carbono.
Fig. 17: Equipamento de soldadura usado nos ensaios
Fonte: Kemppi Product Catalogue 2006/2007
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3. FUNDAMENTO TERICO DA PESQUISA
semelhana do j abordado neste trabalho, a realizao de uma soldadura engloba diversos
parmetros a ter em linha de conta. Entre eles se destacam a intensidade de corrente e tenso sada doequipamento de soldadura, o tempo de execuo da soldadura, o caudal de gs de proteco e custo
envolvido, a geometria da junta a soldar, o consumvel a utilizar, dimetro em causa, preo e taxa de
depsito. Aliado a isso, no poder ser esquecida a taxa horria da empresa, valor esse constitudo
pelos valores da mo-de-obra e os demais custos relacionados. Alguns dos parmetros atrs
mencionados podem ser facilmente retirados de tabelas, bacos ou prerios, e outros devem ser
mensurados durante a execuo de cada ensaio. No entanto, haver ainda outros que, apesar de estarem
tabelados, assentar na experincia da pessoa que realiza o estudo assumir os valores mais correctos.
3.1 DEFINIO DOS TERMOS E INDICADORES
INTENSIDADE DE CORRENTE E TENSO
Em funo do equipamento de soldadura a utilizar, conseguem-se variadas gamas de
intensidade e tenso sada. No entanto, existe um outro factor a considerar, que ser o tempo/perodo
durante o qual se pretende estar a soldar ininterruptamente, sem quebra das funcionalidades da
mquina e da qualidade da soldadura efectuada. Isto , se se pretende que a mquina opere, sem
paragens, durante o seu perodo normal de laborao (8 horas dirias), neste caso, exigindo-se uma
disponibilidade de 100%; ou se, alternativamente, satisfaz uma mquina com uma utilizao de 60%
do total das horas de laborao. O segundo caso o mais consensual, pois o preo do equipamento
mais acessvel, no pondo em causa a normal laborao associada aos inevitveis perodos de paragem
ou inactividade.
De um modo geral, baixa tenso associada a alta intensidade de corrente conduz a uma maior
penetrao do cordo de soldadura. Contrariamente, baixa intensidade aliada a uma elevada tenso
levam a cordes mais abrangentes e esbatidos. Isto , ambas as situaes para iguais condies de
soldadura.
TEMPO DE EXECUO DA SOLDADURA
O tempo envolvido na execuo do cordo de soldadura, aferido atravs do uso de um
cronmetro, de crucial importncia, pois traduz a maior percentagem dos custos relacionados com a
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soldadura. A correcta, real e, acima de tudo, imparcial determinao do tempo envolvido factor de
capital deciso no uso de um ou outro processo de soldadura.
GS DE PROTECOA sua composio e o seu dbito traduzem-se num factor de grande influncia na geometria do
cordo, necessidade de limpeza aps execuo da soldadura, e at mesmo no seu custo. O rgon
puro conduz a cordes de soldadura mais esbeltos e com menos penetrao, com reduzida
necessidade de limpeza devido aos salpicos provenientes da soldadura, mas com um custo bastante
assinalvel. Por sua vez, o dixido de carbono, puro ou associado a outros gases, origina cordes
com maior penetrao (Figura 18), sendo o seu custo bastante mais razovel. No entanto, a
necessidade de limpeza torna-se necessria, devido presena considervel de salpicos.
Fig. 18: Influncia do gs de proteco na geometria do cordo
Adaptado de: Phillips, AL (Ed.). Welding Processes: Gas, Arc and Resistance,
Section 2. In Welding Handbook, 6th Edition. American Welding Society
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GEOMETRIA DA JUNTA A SOLDAR
A forma e dimenso da junta de soldadura (Figura 19) englobam uma srie de conceitos e
pressupostos.
Fig. 19: Tipos de juntas de soldadura
Fonte: Manual de Soldadura Elctrica. Pltano Edies Tcnicas
Como todas as ligaes soldadas tm como objectivo primordial dar continuidade s
caractersticas (mecnicas e composio qumica) do metal de base, este intuito tem de ser
salvaguardado. Em funo do tipo de material a soldar, sua soldabilidade, espessura e dimenso, assim
se adequa a junta. Por sua vez, associado geometria da junta estar tambm o equipamento de
soldadura, pois a acessibilidade da mesma poder condicionar o uso deste ou daquele processo. No se
poderia dissociar deste parmetro um outro de grande importncia e intimamente relacionado, a taxade depsito.
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TAXA DE DEPSITO
Totalmente condicionado pelo processo de soldadura em causa e pela geometria da junta a
soldar, este parmetro traduz-se, de uma forma sucinta, pelo volume de metal de adio depositado
num determinado perodo de tempo.
EFICINCIA DO DEPSITO
Um dos benefcios da robotizao a preciso com que o equipamento repete cada operao. A
intensidade da corrente e tenso, bem como a velocidade de soldadura, podem ser reguladas,
permitindo, assim, realizar um cordo de soldadura exactamente com a configurao definida a priori.
Mesmo com a alternncia entre processos de soldadura, a robotizao conduz a significativas
melhorias na eficincia do depsito.
Durante a execuo de uma soldadura, excepto na soldadura por arco submerso, parte doconsumvel perder-se-, no sendo depositado na sua totalidade. Atravs de salpicos, vaporizao,
consumo durante o arco elctrico e at mesmo pela prpria escria, uma parte do consumvel de
soldadura consumido. Consequentemente, o peso de material consumvel necessrio realizao de
determinada soldadura ser substancialmente superior ao material efectivamente depositado. Da o
facto da existncia de um parmetro designado como eficincia do depsito. Expresso em
percentagem, traduz a maior ou menor quantidade de material depositado face ao dispendido.
sempre um valor inferior unidade, excepto no caso da soldadura por arco submerso, em que igual
unidade.
Valores tpicos para este factor em funo do processo de soldadura:
SMAW: 65%;
GMAW: 92%;
FCAW: 82%;
SAW: 100%.
Mais frente neste estudo poder ser verificado que, para o caso do processo GMAW, a
eficincia do depsito ser ligeiramente superior registada no FCAW, pois, neste ltimo, regista-se
uma maior libertao de fumos, logo, desperdiando-se mais material consumvel.
TIPO DE CONSUMVEL
O preo do consumvel de soldadura, numa primeira abordagem, poder ser factor decisivo
para o uso deste em detrimento daquele. Mas no isso que se pretende. Outros factores tero de ser
tidos em considerao para permitir uma anlise cuidada e da retirar as concluses mais acertadas.
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Comparativamente, os consumveis slidos so mais baratos que os consumveis fluxados,
considerando dimetros iguais. Mas como o tipo de consumvel condiciona o uso desde ou daquele
processo de soldadura, logo, diversos parmetros sero automaticamente afectados.
TAXA HORRIA
Geralmente, as empresas estabelecem um custo a imputar a cada trabalho em funo das horas
dispendidas na sua execuo, o qual medido recorrendo a clculos contabilsticos especficos. Uma
ponderao dos diferentes constituintes considerada, sendo, por sua vez, adicionada e/ou
multiplicada por um ou outro factor previamente definidos. Ter de se ter em considerao, entre
outros, a taxa horria do executante ou a mdia dos diversos executantes, bem como a taxa horria do
pessoal de superviso, chefia e todos os funcionrios no produtivos da empresa. Por sua vez, os
montantes envolvidos com a manuteno e conservao de todas as instalaes, eventuais rendas ououtro tipo de despesas associadas, aquisio, amortizao e reparao de equipamentos novos ou
usados, devem ser igualmente tidos em conta. Os gastos relativos a iluminao e, eventualmente,
aquecimento, bem como os custos relacionados com os gastos energticos devem tambm ser
contemplados. Em suma, a taxa horria um valor quantitativo, bem definido e prprio de cada
empresa, o qual determinante numa anlise de custos envolvidos na soldadura.
FACTOR DO OPERADOR
Melhorias significativas neste parmetro podem ser conseguidas com a robotizao (Figura 20).
Mtodo de Soldadura Factor do Operador (%)
Manual
Semi-Automtica
Mecanizada
Robotizada
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Fig. 20: Factor do operador
Adaptado de: The Procedure Handbook of Arc Welding. The Lincoln Electric Company, 1994
No entanto, os seus resultados dependem do volume de produo. Quando elevados depsitos
de soldadura so requeridos num nico elemento a soldar, significa que h necessidade de soldadura
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contnua considervel. Por vezes, a utilizao de equipamentos robotizados possuindo mais do que
uma tocha de soldadura traduz-se em considerveis aumentos de produtividade. Em resumo, este
indicador elucida a relao entre o tempo dispendido efectivamente a soldar pelo operador de
soldadura e o tempo total de laborao. Este ltimo, engloba paragens para abastecer o equipamentocom consumvel, reposicionamento da pea a soldar e/ou do prprio operador de soldadura, eventuais
inspeces necessrias no decorrer do trabalho, pausas determinadas durante o normal perodo de
funcionamento e outras que no consideradas como trabalho efectivo. Desta forma, quanto maior(es)
o(s) perodo(s) de produo efectiva, mais elevado ser tambm o factor do operador, diminuindo-se
substancialmente os custos totais envolvidos na soldadura.
Assim, uma automatizao e robotizao dos processos de soldadura conduzem a uma reduo
dos custos da soldadura para uma empresa. No entanto, ter de haver uma anlise cuidada entre
investimento e respectivo retorno de capital, no se tornando, assim, um estudo linear e objectivo.No caso concreto deste estudo, o parmetro factor do operador igual em ambos os processos
(GMAW e FCAW). Isto deve-se ao facto de utilizarem tcnicas operatrias muito semelhantes: a
alimentao do arame consumvel faz-se da mesma forma, o equipamento poder ser (ser) o mesmo,
so utilizados a mesma tocha e gs de proteco. Excepo o caso dos roletes por onde se faz
deslizar o arame, tendo de ser adaptados ao seu dimetro, bem como o bico da tocha de soldadura.
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4. APRESENTAO DOS DADOS E SUA ANLISE
No ponto anterior definiram-se os principais indicadores envolvidos numa soldadura. No actual,
pretende-se ilustrar os resultados dos ensaios realizados e efectuar um comentrio, incluindo razes eprincipais diferenas verificadas.
GMAW VS. FCAW PASSE SIMPLES (TABELA 7)
Passe Simples
FCAW1,2
GMAW1,2
Tenso (v) 25,6 28,5
Intensidade (A) 250 240
Tempo de execuo (min.seg.cent) 06.59.54 07.00.04
Caudal de gs (l/min) 12 12
Cateto do cordo de soldadura (mm) 10 10Tab. 7: FCAW 1,2 vs. GMAW 1,2 - passe simples
Fig. 21: GMAW 1,2 - passe simples
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Fig. 22: FCAW 1,2 - passe simples
Neste caso, pode-se verificar que todos os parmetros registados esto bastante prximos uns
dos outros, para ambas as situaes, GMAW e FCAW, observando-se uma ligeira diferena na
aparncia do cordo realizado em cada um dos processos de soldadura (Figura 21 e 22). No entanto,
poder-se- reter o seguinte:
Aspecto visual do cordo muito semelhante em ambos os processos, embora na soldaduraFCAW se verifique uma escama mais uniforme. Isto deve-se, essencialmente, melhor
capacidade e adaptabilidade do arame fluxado de operar a elevadas intensidades, para o
dimetro em causa, impondo-se uma velocidade de progresso de soldadura bastante baixa,
permitindo assim a execuo do cordo num s passe;
Verifica-se a presena de mais salpicos na soldadura GMAW, logo, impondo um cuidado
mais atento limpeza da pea aps execuo da soldadura. Como j foi mencionado, os ensaios
foram realizados recorrendo ao uso de uma mistura de rgon com dixido de carbono nas
propores de 20% e 80%, respectivamente. O uso de dixido de carbono como gs deproteco conduz ao aparecimento de salpicos, os quais so directamente proporcionais
percentagem do gs, de um modo geral. No entanto, e no obstante este facto, verificando-se o
uso de um arame com parmetros de soldadura um pouco acima dos recomendados, observa-se
tambm este aparecimento indesejado;
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Deve-se evitar o uso de arames com caractersticas pouco adaptadas a mdias/altas
intensidades de corrente, pretendendo-se efectuar um cordo num s passe ou com uma
dimenso considervel. Nesse caso, ser prefervel o uso de arame de um dimetro superior, ou,
caso seja possvel, efectuar o cordo mediante a tcnica de passe mltiplo. Alm disso, fruto daelevada entrega trmica verificada nestes ensaios, as prprias caractersticas do metal fundido,
bem como do material base, podem ficar seriamente afectadas. Da mesma forma, alguns
defeitos de soldadura podem manifestar-se, como o caso de bordos queimados.
FCAW VS. FCAW-PASSE SIMPLES (TABELA 8)
Passe Simples
FCAW 1,6 FCAW 1,2
Tenso (v) 30,9 25,6
Intensidade (A) 340 250
Tempo de execuo (min.seg.cent) 04.40.78 06.59.54
Caudal de gs (l/min) 12 12
Cateto do cordo de soldadura (mm) 10 10Tab. 8: FCAW 1,6 vs. FCAW 1,2 - passe simples
Fig. 22: FCAW 1,2 - passe simples
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Fig. 23: FCAW 1,6 - passe simples
Aqui, os parmetros registados j apresentam diferenas significativas, fruto, essencialmente,
da desigualdade entre dimetros do consumvel utilizado.
Apesar disso, deve destacar-se que, devido ao rendimento do arame em causa (1,6), verifica-se
que o tempo dispendido na execuo do cordo de soldadura substancialmente inferior. No entanto, a
mquina usada para realizao de ambos os ensaios apresenta uma limitao ao nvel da intensidade decorrente (400 A, no mximo). Aqui, essa intensidade apenas pode ser utilizada num curto perodo de
tempo. Fora desse tempo, haver srios riscos quer para o equipamento quer para o operador, pois o
aquecimento desenvolvido durante a operao bastante elevado. Da a disponibilidade requerida
aquando da sua compra. Ento, deve sempre adaptar-se o dimetro do arame ao equipamento de
soldadura e intensidade de corrente a usar, para que este opere num regime de exerccio estvel,
sensivelmente a meio da sua curva de funcionamento. Ser aconselhvel tambm o uso de tochas
refrigeradas e bocais cermicos devido ao calor desenvolvido.
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GMAW VS. FCAW-PASSES MLTIPLOS (TABELA 9)
Passes Mltiplos
FCAW 1,2 GMAW 1,2Passe (1:raz;
2, 3, 4:enchimento) 1 2 3 4 1 2 3 4
Tenso (v) 25,9 25,9 25,9 25,9 27,5 27,6 27,7 27,7
Intensidade (A) 255 250 270 285 235 245 250 250Tempo de execuo
(min.seg.cent) 02.18.82 02.09.82 01.57.02 01.40.04 02.04.82 02.18.10 02.02.06 01.42.40Caudal de gs
(l/min) 12 12 12 12 12 12 12 12Cateto do cordo
de soldadura (mm) 10 10Tab. 9: FCAW 1,2 vs. GMAW 1,2 - passes mltiplos
Fig. 24: GMAW 1,2 - passes mltiplos
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Fig. 25: FCAW 1,2 - passes mltiplos
J nesta ocorrncia, denota-se alguma diferena ao nvel das intensidades registadas, mas
tambm ao nvel dos salpicos produzidos. bem visvel a diferena entre o tipo de cordo efectuado
com passes mltiplos e os anteriores com passe simples (Figura 24 e 25). Poder realar-se:
A diferena na quantidade de salpicos j foi anteriormente abordada;
As intensidades registadas no so evidncia de diferenas ao nvel do processo de
soldadura. No caso concreto deste ensaio, teve nica e exclusivamente que ver com a regulao
previamente dada e acertada pelo operador de soldadura. As intensidades de corrente poderiam
ser sensivelmente iguais quer para o processo GMAW quer para o FCAW, sendo que os
resultados no iriam sofrer alteraes significativas;
Quanto s diferenas significativas de tenso, na nossa opinio, devem-se, essencialmente,
maior distncia entre a ponta do arame e a pea a soldar, verificando-se um maior comprimento
do arco elctrico. Da tambm o resultado de se verificar, para o caso do processo GMAW, um
cordo mais esbatido e abrangente. Convm no confundir com a menos conseguidainterseco entre os ltimos passes, tornando-se bastante evidente nesse processo;
Para as espessuras envolvidas (20 mm), pensamos que a tcnica mais vantajosa ser a de
passe mltiplo, independentemente do processo a utilizar. A deciso de optar por um ou outro
processo s poder (tentar) ser feita aps anlise de todos os custos envolvidos, tema esse a
ser debatido num captulo mais frente deste trabalho. Para dimetros de arame at 1,2 mm,
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ser aquela que der mais garantias de qualidade da soldadura, com menos riscos de defeitos. No
entanto, os respectivos cuidados de limpeza entre passes e adequao dos parmetros de
soldadura devem ser respeitados, isto , utilizando o equipamento disponibilizado. Optando-se
por tcnicas de passe simples, ter-se-ia toda a vantagem em preferir dimetros de aramesuperiores, embora o equipamento tivesse de ser adaptado para tal, razo dada atrs pelas
limitaes apontadas.
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5. CONFRONTAO E ANLISE DOS VALORES TABELADOS
FACE AOS ENSAIOS REALIZADOS
Com o intuito da utilizao de valores o mais reais possvel nos clculos a efectuar, obtidos
aps testes prprios e to precisos quanto possvel, seguidamente, apresentar-se-o os resultados
dessas provas. Existem diversos valores tabelados, tais como a taxa de depsito (kg/h), eficincia do
depsito (%) e depsito de soldadura (kg/m), indicados, de forma genrica, independentemente do
dimetro do arame consumvel, intensidade de corrente ou tenso. Assim, atravs dos ensaios
realizados definiu-se, com maior particularidade, todos esses parmetros ilustrados na Tabela 10.
ProcessoSoldadura
Parmetros de Soldadura
Peso Consumvel (kg) Peso Provete (kg)Tabelados (anexo 1, 2, 5, 6)
Tipo
arame(mm)
I (A)Tx.
Dep.(kg/h)
Efic.Dep.(%)
Dep.Sold.(kg/m)
AntesEnsaio
DepoisEnsaio
GastoAntesEnsaio
DepoisEnsaio
Dep.Sold.
FCAW
FCAW
GMAW
Parmetros de Soldadura Outras Informaes
Aps Ensaio
Cateto(mm)
Cordo(m)
Tempo SoldaduraCaudal
Gs(l/min)I (A) U (v)
Vel.Arame(m/min)
Tx.Dep.(kg/h)
Efic.Dep.(%)
Dep.Sold.(kg/m)
min. seg. cent. horas
3 53 17 0,0648
0,0550
0,0669
0,0672
Tab. 10: Comparao de valores tabelados vs. ensaiados
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Os parmetros atrs mencionados foram calculados da seguinte forma:
Taxa de depsito (kg/h): Consumvel gasto (kg) / Tempo de soldadura (h);
Eficincia do depsito (%): Depsito de soldadura (kg) / Consumvel gasto (kg) x 100;
Depsito de soldadura (kg/m): Depsito de soldadura (kg) / Comprimento da soldadura (m).Pela anlise dos valores poder-se- concluir que o depsito de soldadura tabelado muito
semelhante ao obtido aps os ensaios. Verifica-se apenas alguma diferena para o caso do processo
FCAW com arame dimetro 1,2 mm, devendo-se isso obteno de um cordo com um cateto um
pouco abaixo dos 8 mm. Apesar disso, os valores da taxa de depsito e da eficincia do depsito no
sero falseados, pois, para um maior depsito de soldadura, mais consumvel se teria gasto,
consequentemente, num tempo superior, mas manter-se-iam as relaes entre os diversos parmetros.
As intensidades de corrente tabeladas so muito prximas dos valores aferidos durante os
ensaios e as eficincias do depsito esto bastante mais melhoradas, em confrontao com os valorespr-estabelecidos. Quanto s taxas de depsito verificadas aps os ensaios, para o caso do processo
GMAW e FCAW com o mesmo dimetro de arame, apresentam valores bastante prximos (Tabela 11),
contrariamente ao indicado pelas tabelas consultadas. Pensamos que isso dever-se- utilizao de
intensidades de corrente muito prximas.
Assim, no captulo seguinte iro utilizar-se os valores obtidos com a realizao dos testes, isto
, para o caso da taxa de depsito e eficincia do depsito, independentemente da diferena de
espessuras em causa. No caso dos restantes parmetros, intensidade de corrente, tenso, depsito de
soldadura e velocidade do arame, sero em funo de cada soldadura em particular.
Processo de
Soldadura
Arame
(mm)
Tx. Depsito (kg/h) Eficincia do Depsito (%)
Seg. teste Seg. tabela Seg. teste Seg. tabela
GMAW 1,2 4,8 3,8 94 90
FCAW 1,2 4,7 5 90 80
FCAW 1,6 5,4 6,8 89 80
Tab. 11: Resumo de valores tabelados vs. ensaiados
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6. CUSTOS VERIFICADOS -INTERPRETAO DE RESULTADOS
Neste captulo iro mostrar-se os diferentes custos envolvidos em cada operao de soldadura,
considerando-se ambos os processos atrs comparados.
GMAW VS. FCAW- PASSE SIMPLES (TABELA 12)
Passe Simples
GMAW FCAWDados Unidades Smbolo Clculo
Arame mm Certificado 1,2 1,2
Taxa horria TH Empresa 18,00 18,00
Intensidade de corrente A I Registos 240 250Taxa de depsito kg/h TD Ensaios 4,8 4,7
Factor do operador % FO Anexo 3 60 60
Preo do consumvel /kg PC Empresa 1,1 2,4
Eficincia do depsito % ED Ensaios 94 90
Preo do gs /l PG Empresa 0,006 0,006
Dbito do gs l/min DG Registos 12 12
Consumo de gs l/kg soldadura CG 60xDG/TDxFO 250,00 255,32
Gastos com gs /kg soldadura GG PGxCG 1,50 1,53Gastos com soldadura /kg soldadura GS PC/ED 1,17 2,67
Custos de produo /kg soldadura CP TH/TDxFO 6,25 6,38
Custos totais /kg soldadura CT(kg) GG+GS+CP 8,92 10,58
Depsito de soldadura kg/m DS Anexo 1 0,40 0,40
Custos totais /m soldadura CT(m) CT(kg)xDS 3,57 4,23
Tab. 12: GMAW 1,2 vs. FCAW 1,2 - passe simples - custos
Fig. 26: GMAW 1,2 vs. FCAW 1,2 - passe simples - custos
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A partir da anlise deste ensaio, verifica-se que o processo GMAW prefervel face ao processo
FCAW (Figura 26). No entanto, salienta-se que os valores da taxa de depsito e da eficincia do
depsito usados so os aferidos em testes e no os tabelados. Para o mesmo ensaio, entrando nos
clculos com os valores tabelados, os custos totais para o processo GMAW seriam de 11,01 /kg desoldadurae de 4,40 /m de soldadura, sendo para o processo FCAW de 10,44 /kg de soldadurae
de 4,18 /m de soldadura. Neste caso, o processo FCAW j seria prefervel ao processo GMAW.
Embora, com o uso de valores tabelados, as diferenas entre custos no sejam to significativas. O
parmetro desequilibrador a taxa de depsito. As despesas parcelares, respeitantes aos gastos com
gs e custos de produo so fortemente afectadas pela variao da taxa de depsito. Da a variao
verificada nos custos finais. No entanto, a variao da eficincia do depsito apenas entra no clculo
dos gastos com soldadura, sendo sempre favorvel ao processo GMAW, devido grande diferena no
preo do consumvel. Em concluso, a taxa de depsito dever ser bem definida, para melhor decidir oprocesso de soldadura a utilizar. Se possvel, conveniente realizar ensaios que melhor possam
quantificar esse parmetro.
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FCAW VS. FCAW-PASSE SIMPLES (TABELA 13)
Passe Simples
FCAW FCAW
Dados Unidades Smbolo Clculo
Arame mm Certificado 1,2 1,6
Taxa horria TH Empresa 18,00 18,00
Intensidade de corrente A I Registos 250 340
Taxa de depsito kg/h TD Ensaios 4,7 5,4
Factor do operador % FO Anexo 3 60 60
Preo do consumvel /kg PC Empresa 2,4 1,9
Eficincia do depsito % ED Ensaios 90 89
Preo do gs
/l PG Empresa 0,006 0,006Dbito do gs l/min DG Registos 12 12
Consumo de gs l/kg soldadura CG 60xDG/TDxFO 255,32 222,22
Gastos com gs /kg soldadura GG PGxCG 1,53 1,33
Gastos com soldadura /kg soldadura GS PC/ED 2,67 2,13
Custos de produo /kg soldadura CP TH/TDxFO 6,38 5,56
Custos totais /kg soldadura CT(Kg) GG+GS+CP 10,58 9,02
Depsito de soldadura kg/m DS Anexo 1 0,40 0,40
Custos totais /m soldadura CT(m) CT(kg)xDS 4,23 3,61
Tab. 13: FCAW 1,2 vs. FCAW 1,6 - passe simples custos
Fig. 27: FCAW 1,2 vs. FCAW 1,6 - passe simples custos
Nesta situao, a diferena substancial entre as taxas de depsito utilizadas, independentemente
dos valores tabelados ou de teste, traduz-se num ganho substancial nos custos, para o caso da
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utilizao de arame de dimetro 1,6 mm (Figura 27). No entanto, devido s implicaes e
inconvenientes que o uso deste consumvel acarreta, a diferena de valores no pode ser analisada sem
mais paralelismos.
GMAW VS. FCAW-PASSES MLTIPLOS
Passe Mltiplo
GMAW FCAWDados Unidades Smbolo Clculo
Arame mm Certificado 1,2 1,2
Taxa horria TH Empresa 18,00 18,00
Intensidade de corrente A I Registos 245,00 265,00
Taxa de depsito kg/h TD Ensaios 4,8 4,7Factor do operador % FO Anexo 3 60 60
Preo do consumvel /kg PC Empresa 1,1 2,4
Eficincia do depsito % ED Ensaios 94 90
Preo do gs /l PG Empresa 0,006 0,006
Dbito do gs l/min DG Registos 12 12
Consumo de gs l/kg soldadura CG 60xDG/TDxFO 250,00 255,32
Gastos com gs /kg soldadura GG PGxCG 1,50 1,53
Gastos com soldadura /kg soldadura GS PC/ED 1,17 2,67
Custos de produo /kg soldadura CP TH/TDxFO 6,25 6,38
Custos totais /kg soldadura CT(kg) GG+GS+CP 8,92 10,58
Depsito de soldadura kg/m DS Anexo 1 0,40 0,40
Custos totais /m soldadura CT(m) CT(kg)xDS 3,57 4,23
Tab. 14: GMAW 1,2 vs. FCAW 1,2 - passes mltiplos custos, 1 anlise
O que j foi dito no primeiro exemplo poder ser transposto para este (Tabela 14). Apesar disso,
a tarefa de optar por este processo em substituio do outro est longe de estar terminada. Como atrs
foi mencionado, a experincia e o testar dos equipamentos podero fazer pender a deciso para um ou
outro lado. Infelizmente, estes parmetros so difceis de quantificar em nmeros ou valores concretos.
Seguidamente, ser evidenciado que mesmo alterando algum(ns) dos parmetros usados,
embora dentro dos intervalos permitidos, os custos poucas oscilaes sofrero.
Iremos utilizar os valores tabelados para a taxa de depsito e para a eficincia de depsito para
ambos os processos (Tabela 15).
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Pode-se verificar que o valor global dos custos para o processo FCAW teve pouca oscilao, ou
seja, passaram de 4,23euros por metro de soldadurapara 4,18euros por metro de soldadura. Isto
deve-se ao facto de a eficincia do depsito e da taxa de depsito terem sofrido uma oscilao pequena.
J no caso do processo GMAW, a considervel diferena na taxa de depsito traduz-se emsignificativas diferenas nos custos totais (Figura 28).
Embora no fazendo parte do mbito deste estudo, na Tabela 16 so comparados os processos
de soldadura SMAWeGMAW. Assim, elucida-se melhor o efeito da taxa de depsito e do factor do
operador no clculo dos custos envolvidos com a soldadura.
Pretende-se unir, por meio de soldadura atravs de uma junta de canto com cerca 900 mm de
comprimento total por pea, 100 conjuntos de peas metlicas de ao ao carbono com 8 mm de
espessura.
Tendo como base os dados atrs descritos, pode-se acrescentar o seguinte:
Chapas de espessura 8 mm 0,7 x menor espessura = 6 mm de cateto;
0,9 m de soldadura /pea 0,9 x 100 = 90 m de soldadura no total;
Elctrodos com revestimento bsico E7018, 3,25 mm e uma intensidade de corrente de
200 A;
Arame de 1,2 mm ER 70 S-6 e uma intensidade de corrente de 250 A.
HORAS DE TRABALHO REQUERIDAS
SMAW GMAWDados Unidades Fonte Clculo
Dimenso do cordo mm 6 6 Dados do problema \Comprimento do
cordo m 90 90 Dados do problema \
Depsito de soldadura kg 16,2 16,2 Anexo 1 a)
Taxa de depsito kg/h 2,2 3,8 Anexo 5 e 7 \
Factor do operador % 40 50 Anexo 3 b)
Dbito de gs m3/h f) 0,72 Dados do problema c)
Gs requerido m3 f) 3,07 \ d)
Horas de trabalho h 18,4 8,5 \ d)Tab. 16: SMAW vs. GMAW passe simples - custos
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a) Segundo a tabela, a um cordo de canto com 6 mm corresponde um depsito de 0,18 kg/m.0,18 kg/m x 90 m = 16,2 kg de soldadura depositada;
b) Considera-se um factor do operador intermdio para o caso do processo SMAW;
c) 12 l/min = 0,72 m3/h;
d) Considerando um dbito de gs de aproximadamente 0,72 m3/h, tem-se:
tempo de soldadura (h) = depsito de soldadura/taxa de depsito = 16,2 kg / 3,8 kg/h = 4,26 h
gs requerido (m3) = dbito de gs x tempo de soldadura = 0,72 m3/h x 4,26 h = 3,07 m3;
e) Horas de trabalho requeridas = tempo de soldadura/factor do operador;
f) Neste caso, o clculo no aplicvel, pois o processo SMAW no utiliza gs de proteco.
Sendo os custos relativos laborao parte importante nos gastos com a soldadura, torna-se
bastante evidente que, de uma forma geral, o processo GMAW prefervel ao processo SMAW.
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7. CONCLUSES
No decorrer deste trabalho, foram mencionados diversos parmetros e consideraes a ter em
conta quando se deseja determinar os custos envolvidos numa determinada soldadura e respectivoprocesso. Por vezes, certas comparaes pretendidas no necessitam de pesquisa cuidada (caso disso
ser o exemplo representado no final do ponto anterior), sendo satisfatria a anlise das horas de
trabalho requeridas para o trabalho e os gastos com consumveis.
Sendo necessrio um estudo mais cuidado, entrando por reas que, por vezes, no so do
domnio dos responsveis pela soldadura numa empresa, haver outros dados a analisar de forma mais
cuidada. Entre eles se destacam: preo do equipamento e acessrios, a sua vida til e os encargos
mensais com o equipamento. Todos estes factores so prprios do equipamento de soldadura, mas sem
os quais no se poder decidir conscientemente por um determinado investimento.
Seguidamente, tentar-se- mostrar de que forma eles podem influenciar uma deciso, dando
como exemplo um caso real e previamente observado.
Pretende-se efectuar a soldadura de 30 peas em ao carbono de 30 mm de espessura,
realizando um cordo de canto sem penetrao total.
DADOS
Parte-se da mesma comparao entre o processo GMAW e o processo FCAW, utilizando
dimetros de 1,2 mm;
Tcnica de passe mltiplo em funo das espessuras envolvidas para a soldadura do exterior,
e tcnica de passe simples para a soldadura de selagem pelo interior da pea;
Intensidade de corrente, tenso e velocidade do arame em tudo semelhantes aos valores
utilizados nos ensaios;
Cada pea engloba 4 m + 4 m de soldadura, ou seja, cada 4 m pelo interior e exterior de cada
pea. Assim, s 30 peas correspondem 120 m + 120 m de soldadura;
Dado que, pelo exterior, as espessuras a ligar tero de ser totalmente cobertas pelo cordo de
soldadura, encontrando-se a junta de canto a unir as extremidades das espessuras, teremos um
cateto com 30 mm. Pelo interior ser apenas um cordo de 8 mm para selagem do cordo
exterior;
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Aps clculo, determina-se o depsito de soldadura como sendo de 3,5 kg/m para o tipo de
soldadura exterior em causa, ou seja, a rea de um tringulo rectngulo com 30 mm em ambos
os lados. Para o interior tomado o valor de 0,28 kg/m de acordo com tabelas;
Valores para equipamentos e acessrios em tudo semelhantes aos utilizados na realizaodeste relatrio;
Vida til do equipamento de acordo com informaes do fabricante;
As horas anuais de laborao pressupem 8 h/dia, 22 dias/ms e 11 meses/ano, totalizando
1936 horas;
Valores de manuteno e peas de substituio tendo como base o histrico de
equipamentos semelhantes;
Efectuou-se um pr-ensaio para verificao de diversos dados, de acordo com o seguinte:
o Soldadura de duas peas, uma atravs do processo GMAW e outra atravs do processo
FCAW;
o Verificao dos gastos com consumveis, traduzindo-se em 15,5 kg de arame slido e
20,5 kg de arame fluxado;
o Verificao dos tempos dispendidos com a soldadura utilizando ambos os processos, 7,5
h e 6 h, respectivamente, com o processo GMAW e FCAW;
o Factor do operador aconselhado de 60% para o processo GMAW e de 70% para o
processo FCAW, fruto da maior necessidade de limpeza entre passes utilizando o primeiro
processo de soldadura, considerando iguais paragens para mudana de bobine de consumvel;
o Taxa de depsito calculada da seguinte forma: gastos com consumvel (Kg) / [tempo de
soldadura (h) x factor do operador];
o Devido grande dimenso e peso unitrio das peas, sendo uma tarefa bastante difcil a
pesagem das peas antes e aps soldadura, aferindo assim o depsito real de soldadura e
consequentemente determinando a eficincia do depsito, utilizar-se-o os valores para as
eficincias do depsito avaliadas nos testes e tabelados.
Restantes dados e clculos de acordo com a Tabela 17.
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ANLISE DO CORDO DE SOLDADURA DO EXTERIOR
GMAW FCAWDados diversos Unidades Simbolo Clculo/informao
Preo do equipamento PE Fabricante 2751,24 2751,24Preo dos acessrios PA Fabricante 2768,31 2768,31
Investimento total IT PE+PA 5519,55 5519,55
Vida til Anos VU Fabricante 8 8
Horas anuais de funcionamento h HAF Empresa 1936 1936
Factor do operador % FO Anexo 3 60 70Horas efectivas de
funcionamento h HEF HAFxFO 1161,6 1355,2
Taxa horria /h TH Empresa 18,00 18,00
Encargos mensais comaquisio EMA Empresa 460 460
Despesas anuais cominvestimento DAI EMAx12 5520 5520
Manuteno e peas desubstituio
MPS Empresa 400 400
Custos da mquina por hora /h CMH (DAI+MPS)/HEF 5,10 4,37
Taxa de depsito kg/h TD Clculos 3,44 4,88
Eficincia do depsito % ED Anexo 2 90 80
Depsito de soldadura kg/m DS Anexo 1 3,50 3,50ml soldadura m MS Dados 4,0 4,0
Peso gasto de consumvel kg PGC (DSxMS)/ED 15,6 17,5
Tempo gasto com a soldadura h TS (DSxMS)/TD 4,1 2,9
Custos de produo CP (THxTS)+(CMHxTS) 94,00 64,17
Preo do consumvel /kg PC Empresa 1,10 2,40
Custos com consumveis CC PGCxPC 17,11 42,00
Dbito de gs l/min DG Registos 12 12
Consumo de gs
l/kg
soldadura CG (60xDG)/(TDxFO) 348,84 210,77Preo do gs /l PG Empresa 0,006 0,006
Gastos com gs GG (CGxPG)x(PGCxED) 29,30 17,70
Custo global CG CP+CC+GG 140,41 123,88
Tab. 17: Soldadura pelo exterior da pea - custos
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7/21/2019 MAG welding
66/113
ISEL-INSTITUTO SUPERIO