Seu parceiro em Soldagem e Corte

ARAMES TUBULARES OK

NDICE

INTRODUO .......................................................................................... 1 O PROCESSO DE FABRICAO DOS ARAMES TUBULARES OK ..................... 4 TIPOS DE ARAMES TUBULARES OK ........................................................... 9 O PROCESSO DE SOLDAGEM COM ARAMES TUBULARES OK ..................... 26 MODOS DE TRANSFERNCIA DO METAL DE SOLDA .................................... 30 APLICAES DE ROBTICA .................................................................... 37 QUALIDADE DO METAL DE SOLDA ............................................................ 43 DICAS OPERACIONAIS ............................................................................ 52 TCNICAS DE SOLDAGEM ....................................................................... 71 RECOMENDAES ................................................................................ 79 DEFEITOS NA SOLDAGEM CAUSAS E SOLUES .................................... 81 DADOS PRTICOS DE SOLDAGEM ........................................................... 84 ESPECIFICAES ASME / AWS ............................................................ 90 BIBLIOGRAFIA ..................................................................................... 101

Elaborado, traduzido (parte) e adaptado por Cleber Fortes Engenheiro Metalrgico, M.Sc. Assistncia Tcnica Consumveis ESAB BR Revisado por Welerson Arajo Engenheiro Metalurgista, M.Sc. Desenvolvimento e Pesquisa ESAB BR ltima reviso em 7 de maio de 2004

ARAMES TUBULARES OK

Introduo

Os arames tubulares OK foram desenvolvidos principalmente para atender necessidade de as empresas manterem sua competitividade, atravs do aumento da produtividade e da reduo de custos. Arames tubulares com gs de proteo para a soldagem de aos carbono foram desenvolvidos no incio da dcada de 50, e tornaramse comercialmente disponveis em 1957. Nas dcadas de 60 e 70 foi observado um substancial crescimento desse processo nos Estados Unidos, o mesmo ocorrendo no Japo na dcada de 80. Em 1991 a ESAB Brasil incorporou em sua fbrica uma unidade de produo de arames tubulares OK, e em 2003 foi instalada sua terceira unidade. Esse processo foi desenvolvido para combinar as melhores caractersticas da soldagem por arco submerso e a soldagem empregando o dixido de carbono (CO2) como gs de proteo. A combinao dos ingredientes do fluxo no ncleo do arame tubular aliada proteo externa proporcionada pelo CO2 produz soldas de alta qualidade e um arco estvel com um baixo nvel de respingos. Inicialmente esses arames estavam disponveis somente em grandes dimetros (2,0 mm a 4,0 mm) e eram empregados nas posies plana e horizontal na soldagem de peas pesadas. Em 1972 foram desenvolvidos arames tubulares de pequeno dimetro, constitudos de fluxo no metlico (flux-cored wires), para a soldagem em todas as posies, e isso aumentou sobremaneira o campo de aplicaes para os arames tubulares. Arames tubulares autoprotegidos (self-shielded wires) tornaramse disponveis logo aps a introduo dos arames tubulares com gs 1

ARAMES TUBULARES OK de proteo externa, e ambos ganharam larga aceitao para aplicaes especficas na indstria. Na soldagem com arames tubulares so empregados invlucros metlicos com um p em seu interior em vez de arames slidos para unir metais ferrosos. O fluxo em seu interior pode conter minerais, ferros-liga e materiais que forneam gases de proteo, desoxidantes e materiais formadores de escria. Os ingredientes do fluxo promovem estabilidade ao arco, influenciando nas propriedades mecnicas do metal de solda, bem como no perfil da solda. Muitos arames tubulares so desenvolvidos para serem usados com uma proteo externa adicional. Os gases ricos em CO2 so os mais comuns. O metal de solda pode ser depositado a taxas de deposio maiores, e os cordes de solda podem ser mais largos e com melhor perfil do que os produzidos com arames slidos, mesmo tendo como gs de proteo o CO2. O processo de soldagem empregando arames tubulares OK Tubrod com gs de proteo externa utilizado principalmente na soldagem de aos carbono e de baixa liga, produzindo altas taxas de deposio, alta eficincia de deposio e altos fatores operacionais. Juntas soldadas com qualidade radiogrfica so facilmente produzidas e o metal de solda, tanto para aos carbono, de baixa liga ou inoxidveis, apresenta boa ductilidade e tenacidade. Esse processo de soldagem adequado a uma grande variedade de juntas e para todas as posies de soldagem. Outra famlia de arames tubulares OK a autoprotegida. Esses arames foram desenvolvidos para gerar gases de proteo a partir de adies no fluxo, de modo similar aos eletrodos revestidos. Arames tubulares OK autoprotegidos no exigem proteo gasosa externa e podem ser aplicados tanto com corrente contnua eletrodo positivo (CC+) como com corrente contnua eletrodo negativo (CC-). Arames tubulares OK autoprotegidos podem ser empregados sob ventos moderados com perturbaes mnimas na atmosfera protetora em torno do arco. Tambm esto disponveis arames tubulares OK Tubrodur 2

ARAMES TUBULARES OK para placagem, recuperao de equipamentos rodantes e manuteno de equipamentos. Adicionalmente, os arames tubulares OK mais modernos apresentam um teor de hidrognio difusvel muito baixo e uma alta resistncia reabsoro de umidade, reduzindo, com isso, os custos com ressecagem. Os fabricantes que utilizam arame slido cobreado necessitam de argumentos mais convincentes, j que se concentram basicamente no maior preo do arame tubular. No entanto, empregando-se programas mais avanados e modernos de clculo dos custos da soldagem, freqentemente prova-se que a diferena de preo do consumvel mais do que compensada pelos ganhos de produtividade, especialmente quando predomina a soldagem nas posies plana e horizontal. Outros argumentos que suportam o uso de arames tubulares OK em substituio a arames slidos so o risco reduzido de defeitos de falta de fuso lateral, maior penetrao, menos respingos e uma menor probabilidade de ocorrncia de porosidade.

3

ARAMES TUBULARES OK Captulo 1

O processo de fabricao dos arames tubulares OK

A matria prima empregada para a fabricao dos arames tubulares OK constitui-se de uma fita metlica enrolada na forma de uma bobina e de um p com formulaes especficas, denominado fluxo. A fita metlica alimentada continuamente, sendo deformada por roletes, fazendo com que sua seo reta tome o formato de uma canaleta ("U") para receber a adio do fluxo atravs de um silo de alimentao. Aps a adio do fluxo, a fita passa pelos roletes de fechamento, onde a seo reta toma o formato de um tubo, com o fluxo em seu interior (veja a Figura 1). O material da fita no precisa reproduzir exatamente a composio requerida para o metal de solda, j que os elementos de liga podem ser adicionados ao fluxo do arame tubular conforme a convenincia. Quando o teor total de elementos de liga for alto, entretanto, restries de espao no tubo podem obrigar ao uso de uma fita ligada. A fabricao de arames tubulares requer controles precisos. Como o metal de solda uma combinao da fita metlica e dos componentes do fluxo, ambos devem ser cuidadosamente verificados quanto s dimenses e composio qumica antes do incio da fabricao. Como o espao no interior do arame tubular limitado, a granulometria dos componentes do fluxo torna-se muito importante, de tal modo que as partculas de p se acomodem entre si. Os ingredientes 4

ARAMES TUBULARES OK do fluxo devem ser bem misturados para evitar segregao dos componentes antes da fabricao.

Figura 1 - Processo de fabricao de arames tubulares OK

Aps passar pelas etapas iniciais de adio do fluxo e fechamento do tubo, o arame tubular OK levado at sua dimenso final por meio de um processo mecnico de reduo de dimetro, ou seja, por laminao ou por trefilao (veja a Figura 2). Arames tubulares OK trefilados requerem lubrificao de sua superfcie, porm o lubrificante residual deve ser removido atravs de secagem num forno. O efeito colateral da secagem o aparecimento de uma camada de xido de colorao escura. Por sua vez, arames tubulares OK laminados necessitam de uma quantidade mnima de lubrificante, de modo que no h necessidade de uma secagem posterior. Esses arames podem ter um aspecto superficial escuro ou brilhante, conforme tenham ou no sido secados no forno.

5

ARAMES TUBULARES OK

Figura 2 - Processos de conformao final de arames tubulares OK

Dessa forma, os arames tubulares OK podem ter um aspecto superficial brilhante ou escuro, conforme seu processo de fabricao. importante destacar que a qualidade do metal depositado independe do aspecto superficial do arame tubular OK. Durante a fabricao dos arames tubulares OK realizado um controle preciso para assegurar que no ocorrero espaos vazios ao longo de seu ncleo. Alm disso, a superfcie dos arames tubulares OK lisa e livre de contaminantes que possam causar efeitos deletrios na alimentao do arame e na passagem da corrente eltrica para o arame tubular durante a soldagem. Os arames tubulares OK so tambm cuidadosamente enrolados em carretis ou barricas para que no ocorram excentricidades ou dobras. Os carretis so normalmente embalados em sacos plsticos com um material dessecante para absorver a umidade que porventura possa estar no interior da embalagem. Esse conjunto ento colocado em uma caixa de papelo para proteo durante o transporte e para facilitar o empilhamento. 6

ARAMES TUBULARES OK

Sees transversais dos arames tubulares OKFechamento de topoEste tipo de fechamento predomina na linha de arames tubulares OK Tubrod para aos carbono e aos de baixa liga, com percentuais de fluxo variando entre 18% e 33%, dependendo do dimetro do arame tubular (veja a Figura 3).

Figura 3 - Fechamento de topo

Fechamento por sobreposioEste tipo de fechamento predomina na linha de arames tubulares OK Tubrod para aos inoxidveis e OK Tubrodur para revestimento duro, com percentuais de fluxo variando entre 30% e 50%, dependendo do dimetro do arame tubular, sendo o fluxo constitudo principalmente por agentes formadores de escria, gases e elementos de liga (veja a Figura 4). 7

ARAMES TUBULARES OK A parede mais fina da fita de metal tem a vantagem de apresentar densidades de corrente maiores e portanto maiores taxas de deposio.

Figura 4 - Fechamento por sobreposio

8

ARAMES TUBULARES OK Captulo 2

Tipos de arames tubulares OK

Na soldagem com gs de proteo empregando arames tubulares com fluxo no metlico (flux-cored wires), os agentes do fluxo ou formadores de escria que constituem a parte no metlica do p tm que desempenhar diversas funes. Tem sido difundido que o fluxo proporciona uma proteo secundria adicionalmente do gs de proteo. Na realidade, essa assertiva foi exagerada para materiais ferrticos, como mostram os mais recentes desenvolvimentos dos arames tubulares metlicos (metal-cored wires). O que o fluxo pode fazer controlar ou ajustar o teor de oxignio do metal de solda, aumentando-o ou diminuindo-o conforme as necessidades de cada aplicao. Da mesma forma que nas escrias resultantes da fabricao dos aos, algumas escrias de solda so capazes de remover certas impurezas como o enxofre do metal fundido, porm com a boa qualidade dos aos modernos essa capacidade tem sido menos necessria do que no passado. Mais importantes so as caractersticas da escria, que pode moldar e suportar o metal de solda ou ajud-lo a molhar o metal de base. Dizemos que um consumvel apresenta uma boa molhabilidade quando ele capaz de se misturar facilmente parcela do metal de base fundido, aumentando a diluio. Alguns componentes no metlicos do p no so formadores de escria, contudo servem para estabilizar o arco ou para controlar as caractersticas de queima do arame. Tais ingredientes podem estar presentes mesmo nos arame tubulares metlicos. Nos arames tubulares com fluxo no metlico os componentes estabilizadores do arco 9

ARAMES TUBULARES OK devem ser selecionados de tal modo que os resduos remanescentes no prejudiquem a formao da escria.

Funes dos componentes do fluxoCada fabricante de arames tubulares possui suas frmulas prprias para os componentes do fluxo. A composio do fluxo pode ser variada para proporcionar arames tubulares para aplicaes especficas. As funes bsicas dos componentes do fluxo so: desoxidante e formador de nitretos como o nitrognio e o oxignio podem causar porosidade e fragilidade, so adicionados desoxidantes como o mangans e o silcio. No caso de arames tubulares OK autoprotegidos, so adicionados formadores de nitretos como o alumnio. Ambos auxiliam na purificao do metal de solda; formadores de escria compostos formadores de escria como xidos de clcio, potssio, silcio, ou sdio, so adicionados para proteger a poa de fuso da atmosfera. A escria ajuda a melhorar o perfil do cordo de solda, e escrias de rpida solidificao ajudam a suportar a poa de fuso na soldagem fora de posio. A escria tambm reduz a taxa de resfriamento, ao especialmente importante quando se soldam aos de baixa liga; estabilizadores do arco elementos como o potssio e o sdio auxiliam na obteno de um arco suave e reduzem a quantidade de respingos; elementos de liga elementos de liga como o molibdnio, cromo, carbono, mangans, nquel e vandio so empregados para aumentar a resistncia, a ductilidade, a dureza e a tenacidade; 10

ARAMES TUBULARES OK geradores de gases minerais como a fluorita e o calcrio so normalmente usados para formar uma atmosfera protetora nos arames tubulares OK autoprotegidos.

Tipos de escriaOs componentes do fluxo determinam a soldabilidade do arame tubular OK e as propriedades mecnicas do metal de solda. Arames tubulares OK que tenham uma preponderncia de componentes do fluxo de natureza cida produzem uma escria do tipo cido. Analogamente, arames tubulares OK que sejam constitudos de grandes quantidades de componentes de natureza bsica produzem uma escria do tipo bsico. Arames tubulares OK produzidos com um tipo cido de escria possuem excelente soldabilidade. Isso significa que o arco suave e a transferncia do tipo aerossol (veja detalhes desse modo de transferncia na pgina 34) com muito poucos respingos, e esses arames tubulares possuem timos recursos operacionais. As propriedades mecnicas so boas e atendem ou excedem as especificaes AWS. Arames tubulares OK que geram um tipo bsico de escria produzem um metal de solda com excelente ductilidade e tenacidade. A soldabilidade no to boa quanto a dos arames tubulares OK com escria do tipo cido. O modo de transferncia mais globular (veja detalhes desse modo de transferncia na pgina 33), resultando em um pouco mais de respingos. Alguns arames tubulares OK para a soldagem de aos de baixa liga so produzidos empregando um outro conceito de tipo de escria, que combina a excelente soldabilidade dos tipos de escria cida 11

ARAMES TUBULARES OK com as excepcionais propriedades mecnicas dos tipos de escria bsica. A ESAB produz arames tubulares OK rutlicos, bsicos e metlicos. Para a fabricao em geral, o arame tubular OK metlico pode atender maioria das aplicaes e portanto a necessidade de trs tipos pode ser questionada. H uma srie de fatores a serem considerados, que so expostos a seguir: arames tubulares OK Tubrod rutlicos (com fluxo no metlico flux-cored wires) so fceis de usar, com uma ao de arco suave, dando excelente aparncia ao cordo de solda, com fcil destacamento da escria; quando aplicados com misturas ricas em Argnio, aplica-se na soldagem o modo de transferncia por aerossol, sendo altamente atrativo para o operador; arames tubulares OK Tubrod bsicos (com fluxo no metlico flux-cored wires) produzem um metal de solda com propriedades mecnicas em um nvel melhor e mais consistente; tambm produzem depsitos de solda de padro radiogrfico com facilidade, quando comparados aos arames tubulares OK Tubrod rutlicos e metlicos; arames tubulares OK Tubrod metlicos (com fluxo metlico metal-cored wire), quando aplicados em peas com boa qualidade de limpeza, produzem muito pouca escria vtrea, similar dos arames slidos.

Arames tubulares OK Tubrod rutlicosO rutilo, uma forma de dixido de titnio (TiO2), tornou-se a base mais empregada nos eletrodos revestidos nos idos de 1930. Ele per12

ARAMES TUBULARES OK mitiu que o ponto de fuso e a viscosidade da escria fossem controlados por uma faixa muito mais larga que a disponvel com escrias bsicas, de tal modo que fosse possvel fabricar eletrodos com escrias consistentes para a soldagem na posio vertical ou escrias fluidas para a soldagem a altas velocidades na posio plana. Adicionalmente, o titnio um bom estabilizador do arco e freqentemente adicionado a sistemas bsicos, na forma metlica ou mineral, para resultar num arco mais suave. As mesmas vantagens so observadas quando o rutilo empregado em arames tubulares OK Tubrod rutlicos, que so formados por um fluxo no metlico. O dixido de titnio um componente muito estvel que contribui com pouco oxignio para a solda, de tal modo que, quando combinado com componentes bsicos, o produto resultante conserva muitas das caractersticas de um sistema completamente bsico. Infelizmente essas caractersticas podem incluir fluidez excessiva e uma tendncia transferncia globular, o que significa que arames tubulares hbridos rutlico-bsicos devem ser testados com muita cautela. Para maiores detalhes sobre os modos de transferncia, veja o Captulo 4 na pgina 30. Para uma melhor soldabilidade, a presena de componentes base de silcio pode ser de grande valia. Para se atingir uma transferncia estvel do metal de solda como na transferncia por aerossol em gotculas bem finas, a energia superficial das gotculas deve ser mantida baixa. O modo mais fcil de se conseguir isso permitir alguma oxidao da superfcie das gotculas, e ento os componentes bsicos inibem a transferncia do oxignio da escria enquanto os componentes cidos, principalmente a slica (SiO2), favorecem a transferncia do oxignio. Os usurios de arames tubulares rutlicos acostumaram-se fato de que o modo de transferncia por aerossol ser alcanado para uma larga faixa de condies operacionais, e por isso o pessoal de desenvolvimento fica relutante em usar sistemas de escria que reduzam os teores de oxignio para valores muito abaixo de 650 ppm. Alcanar nveis de tena13

ARAMES TUBULARES OK cidade adequados s aplicaes offshore com essa restrio foi um desafio que levou alguns anos para ser solucionado. O rutilo funde entre 1700C e 1800C, e por isso necessria a adio de alguns agentes ao fluxo para abaixar o ponto de fuso at valores abaixo de 1200C, que um valor mais adequado para a escria de solda. Isso por si s no constitui um problema, j que muitos minerais formaro com o rutilo eutticos de baixo ponto de fuso. A dificuldade para o pessoal de desenvolvimento recai no curto espao de tempo disponvel para os ps fundirem. Por exemplo, se a distncia da ponta do bico de contato poa de fuso extenso do eletrodo ou stickout for de 20 mm, e se o arame for alimentado a uma velocidade de 6 m/min (=100 mm/s), um ponto no arame levar apenas cerca de 0,2 s para percorrer a extenso do eletrodo. Durante esse intervalo de tempo o calor est sendo gerado pelo aquecimento resistivo na fita metlica apenas, e deve ser conduzido ao ncleo, idealmente no perodo de tempo em que o ncleo e o invlucro metlico possam se fundir quase simultaneamente. Fotografias de alta velocidade mostram que, quando isso acontece, a escria pode envolver as gotculas de metal. Quando o ncleo no se funde em tempo, um cone de p pode ser observado caindo da ponta do arame como cinza de cigarro, evitando a transferncia axial das gotculas. Minerais slidos na forma de ps no so bons condutores de calor. Por isso, se o ncleo consistir inteiramente de materiais com altos pontos de fuso, pode no ser suficiente para uma boa soldabilidade o fato de, depois de fundida, a mistura solidificar-se a uma temperatura relativamente baixa. A soluo incluir entre os ps pelo menos um com ponto de fuso abaixo do da fita metlica, que pode ajudar a conduzir o calor pelo ncleo e dissolver o rutilo e outros minerais de alto ponto de fuso. Os arames tubulares OK Tubrod rutlicos podem ser subdivididos em dois tipos: E70T-1 para altas taxas de deposio e EX1T-1 para soldagem em todas as posies. 14

ARAMES TUBULARES OK

Arame tubular OK Tubrod rutlico E70T-1gs de proteo: CO2; disponvel no dimetro de 2,4 mm; excepcionalmente suave quando operado com altas correntes, produzindo poucos respingos e uma aparncia regular do cordo de solda; taxas de deposio muito altas. A remoo da escria se d sem esforo, sendo autodestacvel em juntas em ngulo; ideal para soldagem de produo de equipamentos pesados para uma grande variedade de aos de baixa e mdia resistncia; opera com corrente contnua positiva.

Arames tubulares OK Tubrod rutlicos EX1T-1 para soldagem em todas as posiesArames tubulares OK Tubrod para soldagem em todas as posies contm ingredientes no fluxo que produzem uma escria de rpida solidificao, e a fluidez adequada da poa de fuso para a soldagem fora de posio. Como a escria ajuda a suportar a poa de fuso, a tenso do arco e a corrente de soldagem podem ser relativamente altas, resultando em altas taxas de deposio. A alta penetrao desses arames tubulares limita a espessura mnima a 4,0 mm na posio vertical e 6,0 mm nas posies plana ou horizontal. Esses arames tubulares possuem as seguintes caractersticas: gs de proteo: CO2, podendo tambm, em alguns casos ser aplicada uma mistura Ar + CO2; disponveis nos dimetros 1,2 mm e 1,6 mm; metal de solda de boa qualidade com baixo nvel de hidrognio difusvel; 15

ARAMES TUBULARES OK cordo de solda com aparncia regular e suave, com um mnimo de respingos; excelente remoo de escria; modo de transferncia por aerossol em qualquer posio com altas taxas de deposio; capacidade de ser operado com um ajuste de corrente em qualquer posio, se requerido; ideal para juntas de topo com abertura na raiz e com o auxlio de cobre-juntas cermicos.

Arames tubulares OK Tubrod bsicosInicialmente os arames tubulares com fluxo no metlico foram produzidos pelo pessoal de desenvolvimento cuja experincia era principalmente em eletrodos revestidos, e ento era natural que eles usassem sistemas de escria j aprovados na soldagem com eletrodos revestidos. As escrias mais antigas eram do tipo bsico, e o pensamento era que essa tecnologia poderia ser transferida com pequenas modificaes para os arames tubulares. Eletrodos revestidos devem produzir sua prpria atmosfera protetora, e para isso o calcrio e outras formas de carbonato de clcio (CaCO3) foram adicionados ao revestimento para liberar dixido de carbono (CO2) no arco. Para aderir o p ao ncleo do arame tubular, solues de silicatos foram usadas, e seu resduo facilitou a fuso do xido de clcio (CaO) residual, reduzindo seu ponto de fuso. Como fundente adicional, foi empregado o fluoreto de clcio (CaF2) na forma de fluorita. Dessa forma o ponto de fuso da escria foi ajustado para um valor logo abaixo do metal de solda, de modo que ela no fique aprisionada medida que a solda se solidifica. O fluoreto de clcio tambm se volatilizava no arco, proporcionando uma proteo efetiva contra os gases atmosfricos. 16

ARAMES TUBULARES OK Estudos mostram a diminuio dos teores de oxignio medida que a razo de basicidade[1]CaO + CaF2 SiO 2

na escria aumenta para um valor de cerca de 2. O oxignio relativamente insolvel no ao de modo que, quando o metal de solda est em processo de solidificao, ele sai de soluo e precipita na forma de pequenas incluses esfricas de xidos. Os teores de oxignio costumam ser maiores nos metais de solda do que nos metais de base porque a rpida solidificao no deixa s incluses tempo suficiente para flutuar at a superfcie como ocorre nas panelas ou nos lingotes numa siderrgica. Incluses tm um efeito adverso na tenacidade da solda, e ainda mais na presena de elementos de liga adicionados para aumentar a resistncia trao dos aos. Adicionalmente aos baixos nveis de oxignio proporcionados pelas escrias bsicas, ocorre tambm a dessulfurao do metal de solda, assim como nas siderrgicas. Os depsitos de solda muito limpos assim obtidos do ao pessoal de desenvolvimento de consumveis a mxima flexibilidade para alcanar combinaes timas de resistncia e tenacidade. Quando os aos tinham maiores nveis de impurezas que tm hoje, as trincas de solidificao do metal de solda, conhecidas tambm por trincas a quente, eram temidas pelos engenheiros de solda que descobriram que a capacidade de as escrias bsicas poderem lidar com o enxofre deu a eles uma arma contra esse defeito. O fsforo, o outro elemento principal responsvel pelas trincas de solidificao, no pode ser removido pelas escrias de soldagem j que essas no proporcionam um ambiente suficientemente oxidante. Atualmente as trincas de solidificao em aos estruturais raramente constituem um problema embora o emprego de consumveis bsicos seja aconselhvel quando se reparam estruturas antigas ou quando se unem 17

ARAMES TUBULARES OK aos que no foram projetados tendo a soldabilidade como o principal objetivo. Na soldagem com eletrodos revestidos, depsitos de solda com nveis baixos de hidrognio efetivamente requerem o uso de eletrodos bsicos. Outros tipos de eletrodo freqentemente precisam de umidade no revestimento para melhorar suas caractersticas de desempenho e para proporcionar um grau de proteo contra o nitrognio da atmosfera, porm tanto o calcrio quanto a fluorita de maneiras diferentes no s protegem o arco da atmosfera mas tambm inibem a captura de hidrognio. O mesmo se aplica aos arames tubulares com fluxo no metlico, que no so formulados para terem umidade deliberadamente presente; por isso, normal para todos esses arames tubulares satisfazerem ao critrio de 15 mg/100 ml, usual para um eletrodo revestido de "hidrognio controlado", porm a presena de fluorita, em particular no ncleo, d solda um grau de tolerncia ao hidrognio proveniente do arco eltrico, no importando se ele vem de resduos do processo de produo ou de contaminao da pea por leo ou de qualquer outro material orgnico. A soldagem com a maioria dos arames tubulares OK Tubrod bsicos resulta num depsito de solda com nveis de hidrognio abaixo de 5 ml/100 g. Uma vantagem eventual do emprego de arames tubulares OK Tubrod bsicos sua capacidade de soldar melhor sobre tintas de fundo que os outros tipos de arames tubulares. Isso provm principalmente da fluidez das escrias bsicas, que permitem que os gases desenvolvidos durante a soldagem atravessem a escria, e no formem bolhas na interface metal-escria. O nvel relativamente alto de desoxidao dos arames tubulares OK Tubrod bsicos tambm ajuda quando a tinta de fundo do tipo xido de ferro, e a capacidade de a escria remover enxofre til em tintas de fundo que empregam compostos sulfurosos. Na soldagem fora de posio, os arames tubulares OK Tubrod bsicos so aplicados no modo de transferncia por curto-circuito (veja esse modo de transferncia na pgina 31), e funcionam melhor 18

ARAMES TUBULARES OK nesse modo com corrente contnua eletrodo negativo (CC-), que reduz o tamanho das gotas e minimiza o embotamento na ponta do arame. Os arames tubulares OK Tubrod bsicos oferecem ento uma excelente combinao de boas propriedades mecnicas, baixos teores de hidrognio e tolerncia s condies das peas, mesmo incluindo superfcies com tintas de fundo. Como restrio, sua escria fluida e a dificuldade em atingir o modo de transferncia por aerossol significam que a soldagem fora de posio tradicionalmente tem sido realizada no modo de transferncia por curto-circuito, com a presena de alguns respingos. As principais caractersticas dos arames tubulares OK Tubrod bsicos so as seguintes:

gs de proteo: CO2, podendo ser usados tambm com misturas Ar + CO2; disponveis nos dimetros 1,2 mm e 1,4 mm; excepcional eficincia de deposio (at 90%) em correntes otimizadas, produzindo taxas de deposio mais altas que outros arames tubulares com fluxo no metlico; fina camada de escria, facilmente destacvel, portanto reduzindo a possibilidade da ocorrncia de incluses de escria; operam preferencialmente com corrente contnua negativa; o dimetro de 1,2 mm excelente para soldagem em todas as posies empregando o modo de transferncia por curto-circuito; os nveis de hidrognio difusvel so mais baixos que 5 ml/100 g; recomendados para soldagem monopasse ou multipasse de sees espessas sob condies de restrio.

19

ARAMES TUBULARES OK

Arames tubulares OK Tubrod autoprotegidosArames tubulares desenvolvidos para aplicao sem gs de proteo arames tubulares autoprotegidos (self-shielded wires) podem conter outros constituintes para proteger o metal de solda da contaminao atmosfrica. Esses constituintes incluem metais e minerais volteis e materiais que se decompem para produzir gases protetores, bem como desoxidantes e formadores de nitretos destinados a capturar o oxignio e o nitrognio (provenientes do gs atmosfrico) que conseguirem penetrar na atmosfera protetora. Arames tubulares OK Tubrod autoprotegidos dependem somente dos componentes do fluxo para proteger o arco da atmosfera, purificando o metal de solda e proporcionando os compostos formadores de escria necessrios para proteger a poa de fuso contra a reoxidao. Esses arames tubulares no dependem de um gs de proteo externo e portanto podem funcionar mais efetivamente em ambientes exteriores sem a necessidade de cabines de proteo contra correntes de ar. Arames tubulares OK Tubrod autoprotegidos so consideravelmente usados na soldagem de aos de baixo carbono. Esto dispon veis alguns arames tubulares OK Tubrod autoprotegidos contendo 1% de nquel para obteno de melhores propriedades de resistncia e impacto. Sendo um processo de soldagem contnuo, os arames tubulares OK Tubrod autoprotegidos so capazes de atingir maiores taxas de deposio que os eletrodos revestidos, e so desenvolvidos para aplicaes de soldagem em geral e aplicaes especficas como reparos, soldagem fora de posio e soldagem de alta deposio. Al guns arames tubulares OK Tubrod autoprotegidos so especificamente desenvolvidos para a soldagem de chapas finas a altas velocidades de soldagem.

20

ARAMES TUBULARES OK Arames tubulares OK Tubrod autoprotegidos utilizam uma ex tenso do eletrodo maior que os arames tubulares OK Tubrod com gs de proteo externo. A extenso do eletrodo pode variar de 12,5 mm a 95 mm dependendo do tipo de arame tubular OK Tubrod autoprotegido e da aplicao. Um comprimento maior de arame alm do bico de contato faz a tenso do arco diminuir, j que o arame adicional atua como uma resistncia. Isso faz com que o arame aquea e a corrente diminua, resultando num cordo de solda estreito e raso, que no dilui muito material de base, permitindo que o processo seja aplicado na soldagem de materiais finos em peas de difcil ajuste. Se a corrente e a tenso aumentarem, a taxa de deposio aumentar, e tambm a penetrao a um grau menor. importante que sejam seguidas as recomendaes de soldagem da ESAB para cada tipo e dimetro de arame tubular OK Tubrod autoprotegido. Arames tubulares OK Tubrod autoprotegidos para a soldagem em todas as posies empregam corrente contnua eletrodo negativo. A penetrao baixa, tornando-o adequado para fechar aberturas excessivas em peas com ajuste deficiente. A regulagem tima da tenso e da corrente de soldagem mais baixa que os valores nor malmente obtidos para os arames tubulares OK Tubrod com gs de proteo externa. Os dimetros 1,6 mm e 2,0 mm so os mais comuns para a soldagem fora de posio, embora o dimetro 2,4 mm possa ser empregado em alguns casos. Extenses de eletrodo entre 12,5 mm e 25 mm so as recomendadas para esses arames. Os tipos de arames tubulares OK Tubrod autoprotegidos para altas taxas de deposio utilizam uma extenso de eletrodo longa (38 mm a 95 mm), e a maioria deles usa polaridade reversa (eletrodo positivo). Desenvolvidos para uso somente nas posies plana e horizontal, esto normalmente disponveis nos dimetros 2,0 mm, 2,4 mm, 2,8 mm e 3,0 mm.

21

ARAMES TUBULARES OK Resumindo, os arames tubulares OK Tubrod possuem as seguintes caractersticas:

autoprotegidos

desenvolvidos para uso no campo para a soldagem de aos carbono em todas as posies e tambm para altas taxas de deposio; taxas de deposio maiores que a soldagem manual com eletrodos revestidos; no necessitam de equipamentos de solda especiais; boa aparncia da solda, com aspecto limpo e escria facilmente removvel; para uso na maioria dos aos estruturais com resistncia mecnica da ordem de 510 MPa; sero brevemente incorporados linha de produtos OK Tubrod no Brasil.

Arames tubulares OK Tubrod metlicosArames tubulares OK Tubrod metlicos possuem como componente principal do fluxo o p de ferro, que serve para aumentar a eficincia de deposio. Os componentes formadores de escria no perfazem mais que 5% do depsito. Essa caracterstica proporciona ao usurio a capacidade de soldagem multipasses sem a necessidade de remover a escria. Os arames tubulares cujo ncleo consistia somente de componentes metlicos, sem compostos minerais, foram empregados inicialmente em revestimento duro. Nessa poca havia, para juntas de unio, o sentimento de que era necessria a formao da escria para melhorar a soldabilidade e proteger a poa de fuso. Entretanto, com as melhorias realizadas nos arames tubulares com fluxo no metlico, mais a possibilidade de se desenvolverem arames tubulares metlicos com arco mais estvel que arames sli22

ARAMES TUBULARES OK dos, e com a constatao de se evitar a penetrao dediforme quando se usavam misturas ricas em argnio, comeou a haver uma grande procura pelos arames tubulares metlicos. Para maiores detalhes sobre penetrao dediforme, veja o Captulo 6 e a Figura 15 na pgina 45. Mesmo quando componentes bsicos no esto presentes nos arames tubulares OK Tubrod metlicos, muitos so capazes de se igualar aos arames tubulares OK Tubrod bsicos em termos de nveis de hidrognio no metal de solda. Por essa razo, alguns dos primeiros arames tubulares com alta resistncia foram do tipo metli co. Outros tipos de arames tubulares OK Tubrod metlicos ligados incluem aqueles com base em nquel para aplicaes onde exigida tenacidade a baixas temperaturas, arames tubulares OK Tubrod metlicos ao cromo-molibdnio para aplicaes de resistncia flu ncia e tambm arames tubulares OK Tubrod metlicos com adio de cobre para aplicaes de resistncia corroso atmosfrica. Os arames tubulares OK Tubrod metlicos possuem as seguintes caractersticas: uma grande variedade de arames tubulares OK Tubrod metlicos est disponvel para se adequar a vrias aplicaes com o objetivo de se alcanar altas velocidades de soldagem com requisitos de tenacidade a baixas temperaturas e alta resistncia; os arames tubulares OK Tubrod metlicos possuem alta eficincia de deposio (aproximadamente 95%); aplicado com misturas Ar + CO2 ricas em Argnio, conseguem-se facilmente cordes de solda de acabamento suave e consistente, com um mnimo de respingos e de escria. a quantidade de fumos gerados significativamente menor que a gerada pelos arames tubulares com fluxo no metlico, sendo a emisso de fumos cerca de 50% menor que a quantidade emitida por eletrodos de altssimo rendimento revestidos com p de ferro; 23

ARAMES TUBULARES OK pode-se conseguir uma economia de at 30% em soldas de filete monopasse atravs de uma profunda penetrao, que aumenta a espessura da garganta efetiva, com uma reduo correspondente na dimenso da perna de at 20%; uma economia adicional pode ser conseguida pela reduo da quantidade de metal de solda depositado por meio de menores ngulos de chanfro; todos os arames tubulares OK Tubrod metlicos produzem um metal de solda de baixo hidrognio difusvel, tipicamente menor que 4 ml/100 g; arames tubulares OK Tubrod metlicos apresentam a vantagem de satisfazer maioria das aplicaes na vertical descendente com um nico ajuste de corrente. A nica variao necessria na velocidade de soldagem, que determinar o volume do material de solda depositado.

Arames tubulares OK Tubrod metlicos para arco submersoArames tubulares OK Tubrod metlicos, mesmo em sua forma padro, podem ser empregados na soldagem por arco submerso com fluxo e equipamento adequados e, com algumas modificaes, eles podem ter um desempenho ainda melhor. Os arames tubulares OK Tubrod metlicos para arco submerso possuem as seguintes caractersticas: os arames tubulares OK Tubrod metlicos para arco submerso representam a maneira mais econmica de se produzir um metal de solda com composio complexa comparados com os arames slidos, que podem no estar disponveis, ser muito caros ou mesmo ser impossveis de se fabricar;

24

ARAMES TUBULARES OK os arames tubulares OK Tubrod para uso em revestimentos duros so um exemplo tpico desse caso, tendo ainda a vantagem de se obter uma produtividade maior.

25

ARAMES TUBULARES OK Captulo 3

O processo de soldagem com arames tubulares OK

Caractersticas principaisBasicamente o processo de soldagem com arames tubulares OK o mesmo que o MIG/MAG e utiliza os mesmos equipamentos do arame slido, embora requeira equipamentos de maior capacidade em alguns casos (veja a Figura 5). A diferena mais importante entre a soldagem MIG/MAG com arame slido e a com arame tubular OK o seu desempenho em termos de produtividade, caractersticas de soldagem e integridade do metal de solda. Mudanas para adequao a alguma aplicao particular ou a algum requisito especial so mais facilmente obtidas com arames tubulares OK que com arames slidos. Isso envolve alteraes na formulao e no percentual de fluxo, de um modo similar ao dos eletrodos revestidos: a formulao e a espessura do revestimento podem ter um efeito significativo, ao passo que pouco pode ser feito com a alma do eletrodo para melhorar seu desempenho. Por sua vez, os arames tubulares OK autoprotegidos produzem seu prprio gs de proteo atravs da decomposio, no arco, de vrios elementos do fluxo. Dessa forma, arames tubulares OK autoprotegidos no exigem proteo gasosa externa, podendo ser empre26

ARAMES TUBULARES OK gados sob ventos moderados com perturbaes mnimas da atmosfera protetora em torno do arco (veja a Figura 6).

Figura 5 -

O processo de soldagem com arames tubulares OK com gs de proteo

A economia do processoEmbora existam processos de soldagem de maior produtividade disponveis, tais como arco submerso e processos robotizados, o arame tubular OK oferece ao usurio um processo mais flexvel com aumentos reais em produtividade com um mnimo de capital investido. 27

ARAMES TUBULARES OK

Figura 6 - O processo de soldagem com arames tubulares OK autoprotegidos

Onde o arame slido j est em uso, a migrao para arame tubular OK pode envolver apenas a troca de alguns acessrios como roldanas e alguns materiais consumveis da tocha. A migrao de eletrodo revestido para arame tubular OK requer obviamente a aquisio de novos equipamentos, porm o indiscutvel aumento em produtividade garantir um retorno do capital investido em menos de um ano. Um bom conhecimento do processo, bem como a conscincia do campo de excelncia de cada tipo de arame tubular OK pode ajudar os profissionais da rea de soldagem a identificar "nichos" de fabricao onde os arames tubulares OK possam trazer economia ou melhorias na qualidade. Diferentemente dos arames slidos, a formulao do fluxo pode ser utilizada para dar aos arames tubulares OK a combinao tima de propriedades mecnicas, soldabilidade e produtividade para uma srie de aplicaes. 28

ARAMES TUBULARES OK O maior preo dos consumveis geralmente compensado por uma economia muito maior no processo de soldagem como um todo. A qualidade e a produtividade dos arames tubulares OK garantem essa economia global.

Taxa de deposioA maior taxa de deposio proveniente do arame tubular OK relativamente ao arame slido vem do efeito de Joule (RI), que maior no arame tubular OK que no arame slido, a uma dada corrente. Na soldagem com arame slido, toda a seo transversal conduz a corrente, mas com o arame tubular OK metlico a corrente conduzida parcialmente pelo ncleo e, no caso de arame tubular OK com fluxo no metlico, toda a corrente conduzida pelo invlucro tubular metlico. Ento, a densidade de corrente e o efeito Joule garantem uma taxa de fuso maior para arames tubulares OK (veja a Figura 7).

Arame Slido

Arame Tubular com Fluxo Metlico

Arame Tubular com Fluxo No Metlico

Figura 7 -

Seo reta do arame cobreado e dos arames tubulares OK com fluxo metlico e no metlico

29

ARAMES TUBULARES OK Captulo 4

Modos de transferncia do metal de solda

As vantagens econmicas provenientes do emprego de arames tubulares OK so claras, porm devem ser feitas algumas consideraes quanto aos modos de transferncia do metal de solda para que sejam alcanados os melhores resultados, especialmente quando no so necessariamente aplicveis comparaes diretas com arames slidos. A escolha do consumvel e do dimetro relativamente aplicao proposta so importantes aspectos a serem considerados ao se explorarem as vantagens do processo. Na soldagem com arames tubulares OK as variaes comuns dos gases de proteo, fontes de energia e tipos de arames tm efeitos significativos que podem produzir basicamente trs diferentes modos de transferncia de metal atravs do arco: aerossol, globular e curto-circuito. A transferncia por aerossol e a globular requerem correntes relativamente altas, enquanto que a transferncia por curtocircuito usa normalmente correntes mdias e baixas. Cada modo de transferncia de metal de solda tem suas limitaes e vantagens especficas. Arames tubulares OK metlicos comportam-se de forma similar aos arames slidos relativamente aos modos de transferncia. Arames tubulares OK rutlicos apresentam, em funo da corrente, os modos de transferncia por aerossol para altas correntes e um misto de aerossol e globular (pode ser chamado de falso aerossol) para baixas correntes, enquanto que arames tubulares OK bsicos operam 30

ARAMES TUBULARES OK normalmente com transferncia globular a correntes elevadas e curtocircuito para correntes mais baixas.

Modo de transferncia por curto-circuitoQuando se usam fontes de tenso constante, o modo de transferncia por curto-circuito ocorrer somente para correntes geralmente abaixo de 200 A, embora esse valor possa variar em funo do dimetro do arame e dos parmetros escolhidos. Esse modo de transferncia funciona atravs de uma srie de curtos-circuitos onde o arame realmente toca a poa de fuso e, conseqentemente, a corrente aumenta e funde a ponta do arame (veja a Figura 8).

Figura 8 - Transferncia por curto-circuito

A necessidade de correntes relativamente altas com os modos de transferncia por aerossol e globular limita sua aplicabilidade. Estes modos de transferncia no so recomendados para a soldagem de sees de pequena espessura porque a penetrao na junta e as taxas de deposio so excessivamente altas, resultando em perfurao ou em deposio excessiva. Entretanto, com a transferncia por curto-circuito, a corrente mdia e as taxas de deposio podem ser 31

ARAMES TUBULARES OK limitadas empregando-se fontes de soldagem que permitam ao metal de solda ser transferido atravs do arco somente durante os intervalos de curtos-circuitos controlados ocorrendo a taxas um pouco maiores do que cinqenta por segundo. Aplicar uma indutncia menos agressiva a prtica mais usual que pode ser utilizada para variar o aumento de corrente de tal maneira que as erupes que ocorrem imediatamente aps o curto-circuito no causem respingos excessivos. O modo de transferncia por curto-circuito caracterizado por um arco frio e por isso ideal para chapas finas, passes de raiz em juntas com abertura e especialmente para a soldagem fora de posio em peas de pequena espessura. Esse modo de transferncia tem a vantagem de ser muito fcil de usar. No entanto, a falta de fuso lateral pode ser um problema quando se soldam peas mais espessas que 6,0 mm porque o aporte trmico baixo. Por isso, uma boa tcnica de soldagem muito importante quando se soldam peas espessas, devendo ser dispensada uma ateno especial tcnica de soldagem do operador para garantir fuso adequada durante a soldagem fora de posio em peas mais espessas. Arames tubulares OK Tubrod rutlicos do tipo E70T-1 e E71T-1 apresentam desempenho inferior na transferncia por curto-circuito e por isso devem, sempre que possvel, permanecer na transferncia por aerossol. Exceto para a posio sobrecabea, o arame slido est restrito transferncia por curto-circuito para a soldagem fora de posio que, comparativamente, lenta e propensa a gerar defeitos de falta de fuso, a menos que a tcnica do operador seja adequada. O arame tubular metlico OK Tubrod 90 MC (E80C-G) e o bsi co OK Tubrod 75 (E71T-5) de dimetro 1,2 mm podem ser soldados fora de posio, porm restritos ao modo de transferncia por curtocircuito.

32

ARAMES TUBULARES OK

Modo de transferncia globularAumentando-se a corrente para acima de 200 A, dependendo do dimetro do arame, haver uma transio para o modo de transferncia globular, onde os curtos-circuitos no acontecem a uma freqncia regular (veja a Figura 9).

Figura 9 - Transferncia globular

No modo de transferncia globular, os gases ricos em CO2 so usados para proteger o arco e a regio de soldagem. O arame se aquecer demasiadamente e formar-se-o grandes gotas de metal fundido, que ser transferido atravs do arco em glbulos impulsionados pela fora do arco. Nem sempre as gotas sero direcionadas poa de fuso e por isso haver excessivos respingos no impacto com o material de base ou com a poa de fuso. Por isso esse tipo de transferncia deve ser evitado tanto para arames slidos quanto para arames tubulares OK.

33

ARAMES TUBULARES OK

Modo de transferncia por aerossolO modo de transferncia por aerossol estabelecido quando mantido um comprimento constante do arco, de modo que gotas extremamente finas sejam projetadas atravs do arco em queda livre.

Figura 10 - Transferncia por aerossol

Esse modo de transferncia consiste em uma transferncia axial de vrias centenas de pequenas gotas de metal de solda por segundo. necessrio o argnio ou misturas de gases ricas em argnio para proteger o arco. O eletrodo positivo com corrente contnua (CC+) quase sempre empregado e a corrente tem que estar acima de um valor crtico relacionado com o dimetro do arame. A transferncia do metal de solda muito estvel, direcional e essencialmente livre de respingos. A aparncia da solda muito boa, sendo que aporte trmico e fora do arco superiores asseguram excelente fuso lateral e penetrao com uma reduzida incidncia de defeitos. Esse modo habitualmente empregado em situaes onde so possveis e desejveis taxas de deposio mximas. No h restries relativamente ao uso de quaisquer arames tubulares OK com esse modo de transferncia.

34

ARAMES TUBULARES OK A transferncia por aerossol em arco pode ser subdividida em dois diferentes tipos. Quando o gs de proteo o argnio ou uma mistura de argnio e oxignio, as gotas no aerossol so muito finas e nunca causam curto-circuito do arco. Quando usado o dixido de carbono (CO2) ou uma mistura Ar + CO2, tende a se formar um glbulo fundido na extremidade do arame, que pode crescer em tamanho at que seu dimetro seja maior que o dimetro do arame. Essas gotas, maiores em tamanho, podem causar curtos-circuitos, sendo esse modo conhecido como modo de transferncia por falso aerossol ou quase globular.

Modo de transferncia por arco pulsadoA Figura 11 mostra uma forma de onda tpica com uma vista esquemtica dos eventos na ponta do arame em cada ciclo. Durante os intervalos entre os pulsos, uma corrente de fundo mantm o arco aberto, mas nesta etapa no ocorre transferncia de metal. Dessa forma, a transferncia de metal ocorre a altas correntes, mas a corrente mdia permanece baixa e por isso o aporte de calor e a deposio so mais facilmente controlados do que na transferncia por curto-circuito. A soldagem por arco pulsado um modo de transferncia por aerossol que permite a projeo de gotas atravs do arco a uma freqncia regular. A freqncia pode ser variada na fonte de soldagem para adequ-la a uma aplicao, tipo e dimetro de arame particular. Em equipamentos mais sofisticados, podem ser ajustados os valores mximo e mnimo da corrente e a durao do ciclo. No h vantagem no uso de arames tubulares OK rutlicos com MIG pulsado, mas esse processo permite o emprego de arames tubulares OK metlicos com dimetros maiores a correntes mais baixas 35

ARAMES TUBULARES OK que no caso de equipamentos convencionais. Os maiores benefcios so encontrados na aplicao de arames slidos e, particularmente, em aos inoxidveis e alumnio.

Figura 11 - Transferncia por arco pulsado

36

ARAMES TUBULARES OK Captulo 5

Aplicaes de robticaArames tubulares OK Tubrod metlicosTradicionalmente os robs oferecem um aumento no ciclo de trabalho, porm no um aumento na velocidade de soldagem. O arame slido foi universalmente aceito por economia, capacidade de reabertura de arco e assim por diante, mas o tempo real de arco aberto permaneceu o mesmo que o da soldagem semiautomtica MIG/MAG. A introduo dos arames tubulares OK Tubrod metlicos apresentou ao usurio de robs uma oportunidade de ter um retorno maior e mais rpido dos custos de investimento comparativamente altos. O aumento de produtividade proporcionado pelos arames tubulares OK Tubrod metlicos no fica restrito aos equipamentos de soldagem semiautomtica, e esses arames tubulares podem ser prontamente adaptados aos robs sem modificaes. Entretanto, como algumas aplicaes podem se beneficiar do uso de um dimetro maior que 1,2 mm, o dimetro mais popular, pode ser necessrio o emprego de tochas refrigeradas a gua. O mesmo pode aplicar-se ao dimetro 1,6 mm em circunstncias onde sejam previstas correntes maiores que aquelas empregadas com arames slidos de mesmo dimetro.

37

ARAMES TUBULARES OK

Figura 12 - Rob para soldagem com arames tubulares

Ciclo de trabalho e produtividadeUma reduo de 1% no tempo de ciclo total pode fazer uma diferena enorme nos nmeros de produo anual e normalmente resulta em meia semana extra de volume de produo. Uma vez que o rob esteja instalado seria difcil fazer uma reduo no tempo de manuseio, isto , o posicionamento da pea e a velocidade de deslocamento entre passes. Por isso qualquer aumento na velocidade de soldagem vital, visto que na maioria dos casos o tempo de soldagem repre38

ARAMES TUBULARES OK senta pelo menos 60% do tempo de ciclo total. Por exemplo, se um componente tem um comprimento de 3.200 mm de uma junta em ngulo de garganta 4 mm, e consegue-se atingir uma velocidade de soldagem de 60 cm/min com um arame slido de 1,2 mm, ento o tempo de arco aberto efetivo de 5,3 min. Uma mudana para um arame tubular metlico de dimetro 1,6 mm pode levar a velocidades de soldagem de 84 cm/min para o mesmo tamanho de filete, o que reduzir o tempo de arco aberto para 3,8 min, e portanto o tempo total de ciclo de 6,0 min para 4,5 min. Isso representa uma economia de 25% e um ganho terico de 12 semanas de produo num ano (veja a Tabela I). Analisando de outra forma, a questo pode ser vista em termos de metros de solda por ano. Um arame slido de dimetro 1,2 mm com um tempo de arco aberto de 1,6 min/m e operando com um ciclo de trabalho de 60% para um tempo corrido de 1.800 h/ano produzir 40.500 m de junta em T de garganta 4 mm. Esses valores podem ser comparados com 54.450 m para o arame tubular metlico OK Tubrod 70 MC de dimetro 1,6 mm a uma velocidade de soldagem de 1,19 m/min, isto , 13.950 m adicionais por ano (veja a Tabela I).OK Tubrod 70 MC 1,6 mm 84 3,8 4,5 54.450

Arame Velocidade de soldagem (cm/min) Tempo de arco aberto (min) Tempo total de ciclo (min) Metros de solda por ano

Slido 1,2 mm 60 5,3 6,0 40.500

Tabela I - Sumrio - junta em T de garganta 4 mm

39

ARAMES TUBULARES OK

Avaliao de velocidade de soldagem e taxa de deposio

Garganta Perna (mm) (mm) (mm) 1,2 1,2 1,2 2,5 4,0 5,5 4,0 6,0 8,0

I (A)

V (V)

Vel. Vel. Taxa Tempo sold. arame dep. arco (cm/min) (cm/min) (Kg/h) (min/m) 50 60 30 440 1210 1100 2,15 5,90 5,40 2,0 1,6 3,3

200 26 290 30 280 30

Tabela II - Arame slido ER70S-6

Garganta Perna (mm) (mm) (mm) 1,2 1,2 1,2 1,6 1,6 1,6 2,5 4,0 5,5 2,5 4,0 5,5 4,0 6,0 8,0 4,0 6,0 8,0

I (A)

V (V)

Vel. Vel. Taxa Tempo sold. arame dep. arco (cm/min) (cm/min) (Kg/h) (min/m) 110 80 42 120 84 38 1000 1680 1515 690 840 780

250 28 360 32 350 32 330 30 390 30 375 32

4,69 7,88 7,09 5,33 6,50 6,04

0,90 1,25 2,38 0,83 1,19 2,63

Tabela III - Arame tubular OK Tubrod 70 MC

40

ARAMES TUBULARES OK

O caso em questo30% de aumento na velocidade de soldagem taxas de queima maiores que as do arame slido maiores velocidades de soldagem maior retorno do investimento Acabamento superior obtido do modo de transferncia por aerossol mxima tolerncia s condies das peas variando de polaridade positiva para negativa excelente fuso e molhabilidade minimizam os defeitos e o risco de mordedura, mesmo sob altas velocidades de soldagem misturas de gs ricas em argnio minimizam os respingos e proporcionam tima aparncia do depsito de solda Sem problemas de reabertura de arco com arames tubulares OK Tubrod metlicos no h problemas de reabertura de arco, com a ponta do arame quente ou fria serve para aplicaes monopasse ou multipasses Tolerncia a variaes maior flexibilidade que o arame slido: um ajuste de corrente pode ser empregado para uma variedade maior de tamanhos de cordo de solda / velocidades de soldagem maior tolerncia a diferenas de ajuste que o arame slido, que pode ser crtico quando se deseja evitar defeitos de solda Maior economia maior penetrao permite uma reduo no tamanho do filete para uma dada espessura de material, levando a vantagens adicionais no custo global. 41

ARAMES TUBULARES OK

Figura 13 - Junta em ngulo monopasse - arame slido de dimetro 1,6 mm, 8 mm de profundidade de garganta. Velocidade de soldagem 40 cm/min.

Figura 14 - Junta em ngulo - arame tubular OK Tubrod 70 MC de dimetro 1,6 mm, profundidade de garganta de 3 mm. Velocidade de soldagem - 120 cm/min.

42

ARAMES TUBULARES OK Captulo 6

Qualidade do metal de solda

Uma diferena essencial entre os arames slidos e os arames tubulares OK para soldagem com gs de proteo o modo de transferncia do metal de solda em uma soldagem ao arco aberto. Arames slidos, que necessitam de misturas Ar + CO2 para a soldagem ao arco aberto, produzem um arco pequeno e uma transferncia de metal muito localizada. As gotas atravessam o arco ao longo de uma linha de centro, uma aps outra a uma alta freqncia, sendo que isso pode ser visto no cone caracterstico do arco. Por causa dessa transferncia axial, as gotas penetram na poa de fuso dentro de uma rea de projeo relativamente pequena. Conseqentemente, toda a energia contida nas gotas fica concentrada nessa rea. Arames tubulares OK possuem um arco mais largo. As gotas espalham-se e criam uma rea de projeo maior, distribuindo, portanto, toda a energia de soldagem mais uniformemente. Essa diferena nas caractersticas do arco entre os arames slidos e os arames tubulares OK tem um efeito significativo na qualidade do metal de solda. Tipicamente, a penetrao de arames slidos pequena e estreita, ou seja, uma penetrao caracterstica no formato dediforme fingerform (veja a Figura 15). Embora o arco do arame slido tenda a escavar profundamente o metal de base, h um risco de defeitos de falta de fuso por causa da penetrao em forma de dedo. O menor desalinhamento da tocha pode causar uma falta de fuso lateral para uma junta em ngulo. A penetrao dos arames tubulares OK tem uma forma mais rasa, porm mais larga, possibilitando uma tolerncia 43

ARAMES TUBULARES OK muito maior para desalinhamentos da tocha e, adicionalmente, reduzindo os riscos de defeitos de falta de fuso. Esse efeito ainda mais pronunciado quando o CO2 usado como gs de proteo em vez de misturas Ar + CO2. J que o CO2 tem uma condutibilidade trmica maior, a energia trmica do arco espalha-se sobre uma rea maior, o que favorece uma penetrao na forma circular (veja a Figura 15). Algumas diferenas adicionais so encontradas na aparncia do cordo, especialmente a correntes de soldagem maiores, onde a transferncia axial de gotas dos arames slidos cria uma poa de fuso turbulenta e ondulada. Como resultado, os cordes de solda podem no ser planos, podendo exibir um aspecto rugoso e uma molhabilidade irregular nas laterais. O arco mais largo dos arames tubulares OK produz uma poa de fuso calma e plana que forma um cordo de solda de aspecto liso e com boa molhabilidade. Uma quantidade reduzida de respingos outra vantagem freqentemente oferecida pelos arames tubulares OK. Por exemplo, os arames tubulares OK rutlicos so praticamente livres de respingos no modo de transferncia por aerossol, especialmente quando soldados com mistura como gs de proteo. Arames slidos produzem nveis de respingos significativamente maiores, especialmente quando soldados no modo de transferncia por curto-circuito ou globular. Arames tubulares OK oferecem maior facilidade de evitar o modo de transferncia globular atravs de um aumento da tenso do arco.

44

ARAMES TUBULARES OK

Figura 15 - Diferenas entre os arames slidos e os arames tubulares OK na qualidade do metal de solda depositado

45

ARAMES TUBULARES OK

Propriedades mecnicasPor uma srie de razes, os fabricantes de componentes so obrigados a atender a valores de tenacidade ao impacto cada vez maiores em juntas soldadas empregando metal de solda de ao C-Mn a temperaturas na faixa de -30 C. Os consumveis de solda tm um papel significativo na produo de um metal de solda de alta pureza com nveis de enxofre (S) e fsforo (P) controlados porm, a menos que haja um controle no aporte trmico e no procedimento de soldagem, os resultados desejados no sero alcanados. A dureza da zona termicamente afetada (ZTA) tambm ter influncia, embora os problemas nessa propriedade no possam ser atribudos ao consumvel de soldagem. Altas durezas na ZTA obviamente reduzem a ductilidade mas, sob a influncia do hidrognio, o qual pode ser originado do consumvel, pode haver falha prematura.

Aporte trmicoO aporte trmico expresso em quilojoules por milmetro (KJ/mm) e til na previso dos parmetros de soldagem que podem ser requeridos. A frmula usada para estabelecer o valor do aporte trmico [2] Aporte trmico (KJ/mm) = Tenso do arco (V) Corrente (A) 60 Velocidade de soldagem (mm/min) 1000

Resolvendo para as constantes, podemos obter uma equao simplificada na forma[3] Aporte Trmico (KJ/mm) = 0,06 Tenso do arco (V) Corrente (A) Velocidade de soldagem (mm/min)

46

ARAMES TUBULARES OK No caso de um metal de solda ao C-Mn, a faixa recomendada de aporte trmico fica na faixa de 1,0 - 2,0 KJ/mm. A partir da, portanto, o dimetro do arame pode ser estimado juntamente com a tenso, a corrente e a velocidade de soldagem. Normalmente, a temperatura de transio de metais de solda ao C-Mn fica situada em torno de -30C. O uso de aporte trmico excessivamente alto atravs da aplicao de altas correntes e de baixas velocidades de soldagem produz largos cordes de solda que, certamente, enchem rapidamente a junta. No entanto, as juntas soldadas apresentaro estruturas dendrticas grosseiras caracterizadas por baixa ductilidade e, portanto, valores deficientes de tenacidade a baixas temperaturas.

A zona termicamente afetadaA dureza da zona termicamente afetada (ZTA), que a regio adjacente zona de fuso, no diretamente atribuda ao consumvel, mas a operao de soldagem influi na temperatura entrepasses e, portanto, na dureza. Por exemplo, pode ser que a soldagem esteja ocorrendo dentro das recomendaes de um procedimento relativamente seqncia de passes e ao aporte trmico (KJ/mm), mas a espessura da chapa e o comprimento da junta podem ser tais que, mesmo que a chapa tenha sido pr-aquecida, o calor esteja se dissipando mais rapidamente do que o calor fornecido pelo arco eltrico. Esse resfriamento pode levar a um endurecimento inesperado e indesejvel da ZTA, de tal modo que, embora a tenacidade do metal de solda seja satisfatria, a ZTA ser comparativamente frgil. Nesses casos, possvel rever os parmetros de soldagem ou utilizar um dispositivo para manter o pr-aquecimento. Da mesma forma, se o aporte trmico causar um aumento progressivo na temperatura entrepasses, a soldagem deve ser interrompida periodicamente 47

ARAMES TUBULARES OK para se manter dentro dos limites definidos. A maioria dos aos C-Mn de alto limite de escoamento com espessura acima de 25 mm requer uma temperatura de pr-aquecimento mnima de 150C com uma temperatura mxima entrepasses de 250C para assegurar resultados satisfatrios. Os nveis de pr-aquecimento podem freqentemente ser mais baixos com arames tubulares OK, desde que sejam aplicados com valores de aporte trmico maiores que os comumente aplicados aos arames slidos ou aos eletrodos revestidos.

Hidrognio difusvelNo o objetivo desse texto apresentar um estudo profundo do efeito do hidrognio difusvel na ZTA, visto que j existe farta documentao sobre o assunto, porm devem ser tecidos alguns comentrios a respeito de arames tubulares OK. Eletrodos revestidos bsicos possuem uma predisposio absoro de umidade, sendo freqentemente necessria uma ressecagem antes do uso. No entanto, alguns avanos nas formulaes dos revestimentos melhoraram sensivelmente sua tolerncia. Os eletrodos revestidos rutlicos no podem ser utilizados para soldas de alta responsabilidade porque, pela natureza de seu revestimento, possuem componentes que contm gua, porm so essenciais a um desempenho satisfatrio. Os arames tubulares OK no so to susceptveis absoro de umidade, j que o ncleo contendo o fluxo plenamente envolvido pela fita de ao, eliminando, assim, a necessidade de ressecagem antes do uso. Os arames tubulares OK bsicos produzem menos que 5 ml de hidrognio difusvel por 100 g de metal depositado (< 5 ml/100 g), sendo os teores habitualmente menores que 3 ml/100 g quando retirados da caixa. Por sua vez, arames tubulares OK metlicos apresentam tipicamente valores abaixo de 4 ml/100 g. Arames tubulares OK rutlicos produzem nveis aceitveis de hidrognio difusvel menores 48

ARAMES TUBULARES OK que os eletrodos revestidos rutlicos equivalentes, apresentando valores tipicamente menores que 8 ml/100 g. Existe uma conscincia crescente de que um nico nmero ou classe de hidrognio difusvel no basta, como nos eletrodos revestidos, para se obter uma compreenso da atuao do hidrognio nos arames tubulares OK. Diferentemente dos eletrodos revestidos, um arame tubular OK de dimetro 1,2 mm, por exemplo, possui uma faixa de corrente recomendvel de 150 a 300 A, sendo que a extenso do eletrodo pode variar entre 10 e 25 mm. Sabe-se que esses parmetros tm um efeito predominante no nvel de hidrognio difusvel no metal de solda.Arames tubulares Dimetro Corrente Hidrognio difusvel OK (mm) (A) (ml/100 g) Bsicos Metlicos 1,2 Rutlicos 1,2 1,6 < 200 200 - 280 160 - 350 < 3 ml/100 g < 4 ml/100 g < 5 ml/100 g 4 - 7 ml/100 g < 8 ml/100 g

Tabela IV - Teor de hidrognio difusvel nos arames tubulares OK

Permanecer abaixo de H5 (< 5 ml/100 g) dentro de toda a faixa recomendvel de parmetros de soldagem no problema para a maioria dos arames tubulares OK metlicos e bsicos. Esses arames geralmente apresentam um teor inicial de hidrognio difusvel muito baixo e uma sensibilidade relativamente baixa aos parmetros de soldagem. No caso de arames tubulares OK rutlicos, o teor de hidrognio difusvel fortemente dependente do processo de fabricao e da formulao do fluxo, de modo que os fluxos so desenvolvidos para atingirem baixos nveis de hidrognio difusvel. 49

ARAMES TUBULARES OK

Arames de baixa ligaArames tubulares OK so largamente empregados para a soldagem de aos de alta resistncia e baixa liga. Esto disponveis para a soldagem de aos ao molibdnio, ao cromo-molibdnio, ao nquel, ao mangans-molibdnio e aos temperados e revenidos. A combinao de um gs de proteo externo com os componentes do fluxo produz um metal de solda de alta pureza. Por exemplo, para temperaturas de teste abaixo de -30C, necessrio o emprego de arames de baixa liga, geralmente ligados ao nquel (Ni) para melhorar a tenacidade ou ao molibdnio (Mo) para melhorar a resistncia trao ou uma combinao de ambos. Em arames tubulares OK do tipo 1% Ni e para temperaturas na faixa de -20C, podem ser alcanados aumentos na produtividade atravs de aumentos no aporte trmico e na taxa de deposio. Nesse caso, a queda na tenacidade que ocorreria nos metais de solda de ao C-Mn compensada pelo teor de 1% Ni.

Procedimentos de soldagemEm qualquer procedimento de soldagem onde seja requerida tenacidade a baixas temperaturas, a seqncia de passes decidir o refino da estrutura produzida sem necessariamente afetar a produtividade de forma negativa. Cordes largos e oscilao excessiva devem ser evitados, e por isso a tcnica de vrios passes por camada (filetado) aps o passe de raiz deve ser adotada o mais cedo possvel (veja a Figura 16a). Essa tcnica assegura o mximo refino dos gros. Embora a seqncia de passes da Figura 16b possa ser descrita como inadequada, pode ser aplicada se for inevitvel, mas as camadas depositadas com a tcnica de oscilao larga (tranado) devem ser as mais finas possveis. Na soldagem na progresso ascendente, a velocidade de soldagem pequena, e existe a 50 tendncia a produzir cordes de solda mais largos com aportes

ARAMES TUBULARES OK cordes de solda mais largos com aportes trmicos concomitantemente maiores que nas outras posies. particularmente importante restringir a largura dos cordes (veja a Figura 16c), j que os valores de impacto atingidos na posio vertical so geralmente mais baixos que nas posies plana ou horizontal.

Figura 16 - Seqncias de soldagem

Para ilustrar melhor a importncia de uma seqncia de passes e de uma tcnica de soldagem adequada, podemos observar os valores de impacto representando a tenacidade de duas juntas soldadas na posio plana (1G) e na vertical ascendente (3G) Tabela V.Propriedades mecnicas V Ch V (J) @ 0C Ch V (J) @ -20C Dobr. face Visual da raiz

Preparao e Passe A Posio seqncia de (mm) passes 1,2 Plana (1G) 1,6 1,6 Vertical asc. (3G) 1,2 1,2 1,2 1 2

93 75 105 67 116 71 3-10 350 31 md 105 md 71 200 25 1 2 3-6 140 20 180 21 66 39 76 43 85 39 200 22 md 76 md 40

180 23

Aprov.

Aprov.

Aprov.

Aprov.

Tabela V -

Influncia da seqncia de passes e da tcnica de soldagem nas propriedades mecnicas da junta soldada

No Captulo 13 podem ser vistos diversos procedimentos aplic veis aos vrios arames tubulares OK Tubrod . 51

ARAMES TUBULARES OK Captulo 7

Dicas operacionais

Condies operacionaisPolaridadeCC+ recomendada para arames tubulares OK rutlicos visto que a aplicao de polaridade negativa produz caractersticas operacionais inferiores e pode eventualmente causar porosidade. Alguns arames tubulares OK metlicos funcionam bem em CC+ e em CC-, enquanto que outros arames desse mesmo tipo e os bsicos operam melhor com CC-, resultando em uma ao mais efetiva do arco e em um acabamento do cordo de solda com quantidade reduzida de respingos.

TensoA tenso do arco tem uma influncia direta no comprimento do arco que controla o perfil do cordo, a profundidade da penetrao e a quantidade de respingos. medida que a tenso do arco reduzida, a penetrao aumenta, sendo particularmente importante em juntas de topo em V. Um aumento na tenso resultar em um comprimento de arco tambm longo, aumentando a probabilidade de ocorrncia de porosidade e de mordeduras. 52

ARAMES TUBULARES OK Quando se opera em modo de transferncia por curto-circuito em soldagem fora de posio a baixas correntes, a tenso do arco deve ser mantida no maior valor possvel para garantir uma fuso lateral adequada.

CorrenteEm fontes de tenso constante, a corrente de soldagem est diretamente relacionada velocidade de alimentao do arame. Quanto maior for a velocidade de alimentao, maior ser a corrente fornecida pela fonte de modo a fundir o arame alimentado poa de fuso. Com arames tubulares OK com fluxo no metlico, a corrente aplicada deve permanecer preferencialmente na metade superior da faixa recomendada para um determinado dimetro, exceto para soldagem fora de posio nos dimetros 1,2 mm e 1,4 mm e quando for empregado o modo de transferncia por curto-circuito a correntes abaixo de 220 A. Arames tubulares OK metlicos dispensam a necessidade de variaes da corrente relativamente espessura das peas, j que um ajuste de corrente para um dado dimetro de arame ir atender a 90% das aplicaes nas posies plana e horizontal em ngulo. A seo reta do cordo de solda controlada pela velocidade de soldagem, enquanto que arames slidos exigiriam ajustes considerveis para alcanar a mesma flexibilidade.

Preparao de peasDevido a uma fuso lateral superior obtida especificamente de arames tubulares OK metlicos, os ngulos dos chanfros podem ser geralmente reduzidos. Por exemplo, uma junta de topo em V que normalmente teria um ngulo de chanfro de 60 para soldagem ma53

ARAMES TUBULARES OK nual pode ter uma reduo para 45, reduzindo com isso o desbaste do metal de base e tambm a quantidade de metal de solda necessria para encher a junta (veja a Figura 17).

Figura 17 - ngulos de preparao de chanfros

O maior nvel de desoxidantes e uma maior densidade de corrente disponvel com arames tubulares OK permite que eles sejam usados em peas onde tem que existir uma tolerncia para tintas de fundo e carepa. Arames tubulares OK metlicos e arames tubulares OK bsicos operam bem dessa forma, o mesmo no acontecendo com arames tubulares OK rutlicos. No entanto, no caso de tintas de fundo, o grau de tolerncia depende do tipo de tinta e da espessura da pelcula, porm a aplicao de arames tubulares OK bsicos resulta em cordes de solda sem porosidade a velocidades de soldagem 45% maiores que arames slidos, enquanto que arames tubulares OK metlicos so aproximadamente 35% mais velozes. Recentes avanos no desenvolvimento de arames tubulares OK rutlicos soldveis em todas as posies tm dado resultados satisfatrios em peas com tinta de fundo, principalmente com o uso de CO2 como gs de proteo. Para a obteno de boas radiografias com arames tubulares OK com fluxo no metlico, deve ser removido por esmerilhamento o 54

ARAMES TUBULARES OK excesso de carepa e de xidos, o que tambm servir para reduzir a formao de escria a uma quantidade mnima quando se aplicarem arames tubulares OK metlicos. Em juntas em ngulo monopasses, pode ser alcanada uma economia adicional pela reduo na quantidade de metal de solda requerido. A penetrao normalmente maior dos arames tubulares pode aumentar a profundidade efetiva da garganta e, conseqentemente, permitir uma reduo no comprimento da perna em at 20%. A economia de consumvel considervel, sendo que algumas entidades normativas chegam a permitir uma reduo de at 50% nas dimenses do cordo para juntas em ngulo monopasses, quando produzido por soldagem automtica (veja a Figura 18).

Figura 18 - Economia adicional de arames tubulares em relao aos arames slidos

55

ARAMES TUBULARES OK

Soldagem fora de posioA maioria dos arames tubulares OK pode ser soldada fora de posio para dimetros menores. Contudo, deve ser tomado um cuidado especial na escolha do consumvel em relao aplicao proposta porque, dependendo do dimetro, so requeridas tcnicas de manipulao bem diferentes para se obter resultados timos.

Arames tubulares OK rutlicosEsse tipo de arame tubular permite o uso do modo de transferncia por aerossol em todas as posies, inclusive a sobrecabea, proporcionando altas taxas de deposio. Adicionalmente, as excepcionais caractersticas de fuso resultantes tm um efeito significativo na produo de soldas sem defeito. Isso particularmente relevante quando comparado ao arame slido que, necessariamente, s pode ser empregado fora de posio no modo de transferncia por curtocircuito. A menor penetrao desse modo de transferncia e a maior habilidade e concentrao requeridas aumentam o risco de ocorrncia de defeitos de falta de fuso. Os arames tubulares OK rutlicos podem alcanar taxas de deposio maiores que 3 Kg/h na posio vertical, comparados com 1 Kg/h dos eletrodos revestidos e aproximadamente 2 Kg/h dos arames slidos. As tcnicas de soldagem requeridas para a vertical ascendente so quase idnticas s empregadas na soldagem manual tanto para juntas de topo quanto para juntas em ngulo. Entretanto, passes de raiz em juntas de topo com abertura na raiz, onde so necessrios cordes de solda com penetrao uniforme, no so recomendados, devido alta energia do arco e fluidez da poa de fuso, bem como por causa da necessidade de se preparar as juntas com alta preciso, o que no considerado muito prtico. Nesses casos, recomenda-se 56

ARAMES TUBULARES OK o uso de cobre-juntas no consumveis (cermicos ou de cobre), sendo esse tipo de arames tubulares adequado ao uso com esses materiais, aplicando-se velocidades de soldagem significativamente maiores.

Arames tubulares OK metlicos e bsicosEsses dois grupos podem ser tratados como apenas um no que diz respeito s tcnicas de soldagem fora de posio. Para manter um bom controle da soldagem, os dimetros dos arames tubulares OK ficam restritos aos dimetros de 1,2 mm e 1,4 mm, sendo o modo de transferncia por curto-circuito, onde se exige maior habilidade. A manipulao requerida similar aplicada aos arames slidos, onde se utiliza, nos passes iniciais na posio vertical, a oscilao triangular, garantindo que o perfil do cordo de solda permanea plano e sem cristas, que poderia levar a possveis defeitos de falta de fuso nas laterais do chanfro nos passes subseqentes, como o caso em juntas multipasses. A oscilao convencional retilnea pode ser empregada, porm somente em circunstncias onde o passe anterior seja largo o suficiente para que o efeito de contrao mantenha automaticamente um perfil plano. Enquanto o modo de transferncia por curto-circuito lento e requer maior concentrao do operador, a energia do arco com arames tubulares OK maior que com arames slidos e a possibilidade de defeitos, especialmente colagem, substancialmente reduzida. O passe de raiz em uma junta de topo com abertura na raiz, onde requerida a penetrao total com acesso por um s lado, sempre o mais difcil, independentemente do processo ou da posio de soldagem. No entanto, empregando arames tubulares OK metlicos ou bsicos, no modo de transferncia por curto-circuito e na progresso de soldagem descendente, podem-se obter boas vantagens. Excelentes 57

ARAMES TUBULARES OK resultados podem ser alcanados mais facilmente, pois a velocidade de soldagem maior e os custos de preparao da chapa podem ser reduzidos dispensando-se a preparao do nariz de solda. Juntas em ngulo podem ser soldadas aplicando-se as progresses de soldagem ascendente ou descendente. A escolha depender da espessura do material e do grau de penetrao desejado na raiz. Juntas multipasses devem ser preenchidas de um modo similar ao de juntas de topo usando a tcnica de progresso de soldagem ascendente.

Extenso do eletrodoEsse termo descreve a distncia entre o bico de contato da tocha e a pea, chamado tambm de stickout. As condies de corrente devem ser ajustadas no boto de controle, mas durante a soldagem pode ser necessrio reduzir a quantidade de calor na poa de fuso para acomodar uma montagem deficiente ou uma soldagem fora de posio. Um aumento na extenso do eletrodo e a resistncia eltrica adicional resultante produziro uma poa de fuso mais fria e menos fluida. Da mesma forma, qualquer reduo na extenso do eletrodo ter o efeito de aumentar a corrente de soldagem, podendo trazer algum benefcio no controle da penetrao, especialmente onde houver alguma montagem inconsistente. Em alguns casos especiais, onde houver dificuldade de acesso ou em chanfros estreitos, pode ser aplicada uma montagem em que o bico de contato fique protuberante em relao ao bocal, mas deve ser tomado um cuidado especial para garantir uma ao efetiva do gs de proteo (veja a Figura 19).

58

ARAMES TUBULARES OK

Figura 19 - Configuraes especiais para o bico de contato

Quando se opera no modo de transferncia por curto-circuito, uma extenso do eletrodo de 12 mm ser suficiente para a maioria das aplicaes, enquanto que a transferncia por aerossol produz uma quantidade maior de calor irradiado e deve ter uma extenso do eletrodo de aproximadamente 20 - 30 mm. Durante a soldagem pro59

ARAMES TUBULARES OK priamente dita, qualquer grande variao produzir um depsito de solda inconsistente, sendo que uma extenso do eletrodo excessivamente grande reduzir a eficincia da proteo do gs. Para uma dada taxa de alimentao de arame, qualquer aumento na extenso do eletrodo tem o efeito de reduzir a corrente fornecida pela fonte. Aumentando-se a velocidade de alimentao do arame para compensar a queda de corrente resultar em um significativo aumento na taxa de deposio do metal de solda (veja a Figura 20).

Figura 20 - Extenso do eletrodo e taxa de deposio

Gases de proteoAs funes principais do gs de proteo so proteger a poa de fuso, o arame tubular OK e o arco eltrico contra a ao dos gases atmosfricos, principalmente o oxignio, e promover uma atmosfera conveniente e ionizvel para o arco eltrico. Caso haja contato de ar atmosfrico com o metal aquecido em processo de solidificao, mui60

ARAMES TUBULARES OK tas descontinuidades sero geradas, prejudicando a integridade e as propriedades mecnicas da junta soldada. O gs de proteo afeta o modo de transferncia do metal atravs do arco eltrico, a velocidade de soldagem, as propriedades qumicas e mecnicas e o aspecto do cordo de solda. Ele pode ser inerte (MIG - Metal Inert Gas) ou ativo (MAG - Metal Active Gas). A adio de dixido de carbono (CO2) aumenta a penetrao, sendo que a maior penetrao ocorrer com 100% CO2. Outra considerao a atividade na zona do arco. O dixido de carbono (CO2) quebrar-se- em oxignio (O2) e monxido de carbono (CO), alterando elementos como o silcio (Si) e o mangans (Mn) e provocando alteraes nas propriedades mecnicas (veja a Tabela VI). Normalmente, para a soldagem de aos carbono e de aos de baixa e mdia liga, so empregados como gs de proteo o dixido de carbono (CO2) ou misturas de argnio e dixido de Carbono (Ar + CO2).OK Tubrod 71 Ultra C Composio qumica tpica (%) Mn Si Propriedades mecnicas tpicas (MPa) L.E. L.R.

75Ar/25CO2 100% CO2 0,055 1,50 0,60 630 670 55

0,040 1,30 0,50 580 600 60

Propriedades de impacto tpicas -29C (J)

Tabela VI - Propriedades tpicas do arame tubular OK Tubrod 71 Ultra

61

ARAMES TUBULARES OK

CO2Esse gs normalmente citado como um gs ativo, visto que ele no quimicamente inerte. o gs mais econmico, mas possui algumas desvantagens quando comparado a misturas ricas em Argnio. Vantagens econmico baixo calor irradiado razo profundidade / largura do cordo superior menores nveis de hidrognio difusvel no metal de solda A maioria dos arames tubulares OK com fluxo no metlico pode ser aplicada apenas com CO2, produzindo bons resultados. Arames tubulares OK bsicos tambm produzem caractersticas fsicas superiores quando utilizados com CO2. Desvantagens maior quantidade de respingos banda de tenso estreita a regulagem da mquina crtica

Misturas Argnio / CO2A mistura mais empregada tanto para arames tubulares OK quanto para arames slidos a Ar + 15 - 25% CO2 que, embora mais cara, traz vantagens que certamente justificam seu uso. Vantagens: quantidade reduzida de respingos pela ao de um arco mais suave menor gerao de fumos acabamento e perfil do cordo de solda superiores 62

ARAMES TUBULARES OK capacidade de suportar uma larga faixa de tenso a regulagem da mquina menos crtica penetrao consistente e mais favorvel, especialmente com arames tubulares OK maiores velocidades de soldagem Desvantagens: maior calor irradiado algumas vezes podem ser requeridos sistemas de refrigerao essencial que os arames tubulares OK metlicos sejam aplicados com misturas ricas em argnio (Ar), visto que o uso de CO2 resultar em uma sria deteriorao da aparncia do cordo de solda, com nveis inaceitveis de fumos e de respingos. Alguns arames tubulares OK com fluxo no metlico podem ser empregados com misturas Ar + CO2 para melhorar a capacidade operacional, com reduzidos nveis de fumos e de respingos, mas a penetrao lateral diminuir nesse caso.

Vazo do gs de proteo

Vazo do gs de proteo Arames tubulares OK com fluxo no metlico Arames tubulares OK com fluxo metlico 15 - 20 l/min 18 - 20 l/min

Esses valores podem ser modificados em funo de condies externas especiais. Tabela VII - Vazo de gs de proteo para os arames tubulares OK

O fluxo de gs deve ser ajustado no regulador do cilindro, mas a medio da vazo do gs de proteo deve ser sempre medida no 63

ARAMES TUBULARES OK bocal da tocha com um medidor de vazo (fluxmetro). No deve haver vazamentos nas mangueiras nem nas conexes. Os vazamentos podem ser verificados comparando-se a vazo medida no regulador com a medida no fluxmetro. Cada regulador serve para um tipo especfico de gs e deve ser usado apenas com o gs apropriado. Caso contrrio, a leitura de fluxo de gs ser incorreta.

Efeito no perfil do cordo de solda

Figura 21 - Efeito do gs de proteo no perfil do cordo de solda

Soldagem unilateral e cobre-juntas cermicosPasses de raiz em juntas de topo com abertura sempre apresentam fatores de restrio, tanto em termos de qualidade da solda quanto de produtividade. So necessrias a habilidade e a experincia dos soldadores para permanecer na estreita faixa entre uma penetrao suficiente na raiz e excesso de penetrao ou mesmo uma perfurao da raiz. Em um processo produtivo de alta qualidade, a limpeza para a contra-solda e o passe de selagem so muitas vezes requisitos dos procedimentos de soldagem para assegurar a boa qualidade do pas64

ARAMES TUBULARES OK se de raiz. Geralmente os passes de raiz, executados sem qualquer suporte de metal de solda, apresentam baixas taxas de deposio. A combinao das altas taxas de deposio dos arames tubulares OK com o emprego de cobre-juntas cermicos para permitir a soldagem unilateral pode resultar em considerveis aumentos de produtividade. Os custos da mo de obra decorrentes da aplicao e remoo dos cobre-juntas so mais do que recuperados graas s velocidades de soldagem consideravelmente maiores que, por exemplo, as alcanadas pelos eletrodos revestidos. Existe uma grande variedade de formatos e tipos disponveis e que podem ser utilizados com a maioria dos arames tubulares OK para soldagem em todas as posies. A penetrao controlada pelo cobre-juntas e no pela corrente e, portanto, podem ser aplicadas maiores correntes para maximizar a velocidade e a deposio. Consegue-se uma raiz com um perfil suave e com fuso completa sem grande dificuldade, eliminando, portanto, a necessidade de goivagem e de passes de selagem. A montagem das peas e a preparao do chanfro no so to crticas. possvel tambm a simplificao do projeto da junta, conseguindo-se economias adicionais como, por exemplo, eliminao da preparao do nariz para juntas de topo. Alm disso, a tcnica to fcil de se aprender que os soldadores logo produzem razes de boa qualidade, no sendo necessria grande habilidade nem tampouco muita experincia. Cobre-juntas cermicos absorvem muito pouco a umidade e por isso asseguram metais de solda com baixo hidrognio. Alm disso, podem ser ressecados se necessrio. Existem cobre-juntas para os projetos mais comuns de juntas, podendo tambm ser aplicados com adesivos ou com prendedores magnticos. Para alcanar penetrao total em juntas de topo com abertura na raiz na posio plana e sem cobre-juntas necessrio fazer uso do modo de transferncia por curto-circuito combinado com um alto 65

ARAMES TUBULARES OK grau de ateno por parte do operador. A transferncia por curtocircuito tambm restringe a escolha dos arames tubulares OK a bsicos ou metlicos, j que os rutlicos s operam eficientemente no modo de transferncia por aerossol. O emprego de cobre-juntas cermico elimina esse problema, removendo a restrio de escolha e permitindo o uso do modo de transferncia por aerossol. A raiz pode, portanto, ser concluda em apenas uma frao do tempo normal e com um mnimo de fadiga para o operador. No que diz respeito soldagem fora de posio, particularmente a vertical, arames tubulares OK bsicos e metlicos esto limitados ao modo de transferncia por curto-circuito ao longo da junta. O cobre-juntas pouco pode fazer para aumentar a velocidade de soldagem no passe de raiz, j que ambos os tipos de arame so capazes de preencher satisfatoriamente um passe de raiz com penetrao total sem o uso de cobre-juntas nas progresses vertical ascendente e descendente. Contudo, embora os arames tubulares OK Tubrod rutlicos do tipo E71T-1 faam uso do modo de transferncia por aerossol, so muito fluidos para um controle adequado em casos de juntas de topo com abertura de raiz sem qualquer suporte. O emprego de cobre-juntas cermicos supera essa dificuldade e permite um controle perfeito a taxas de deposio muito altas, como, por exemplo, 3 Kg/h a 180 A. Taxas de deposio de 3 - 4 Kg/h nas posies 1G e 2G so perfeitamente viveis com arames tubulares OK Tubrod bsicos de dimetro 1,6 mm, enquanto que razes na posio 3G podem ser soldadas a 2 - 2,5 Kg/h com arames tubulares OK Tubrod rutlicos de dimetro 1,2 mm. A soldagem unilateral pode ser aplicada a chapas com espessura a partir de 4,0 mm. A maior energia do arco disponvel com os arames tubulares OK tambm garante que a reabertura do arco e a re-fuso de quaisquer defeitos de cratera sejam facilmente alcanados. No necessrio nenhum dispositivo de partida a quente (hot start).

66

ARAMES TUBULARES OK

Figura 22 - Uso de cobre-juntas cermicos

A mecnica de alimentao dos arames tubulares OKA principal diferena entre os arames tubulares OK e os arames slidos, como resultado de sua estrutura, que aqueles so menos resistentes e podem se deformar e sofrer danos mais facilmente que esses. Por isso, deve ser dada uma ateno especial ao sistema de alimentao.

RoldanasRoldanas de grande dimetro geralmente produzem melhor alimentao que roldanas pequenas. A razo para isso, evidentemente, que uma parte mais longa do arame entra em contato com o entalhe da roldana e que a fora de alimentao que aplicada pode ser aumentada sem causar aumento na deformao do arame. O nmero de roldanas, o perfil do entalhe da roldana, o projeto do dispositivo de

67

ARAMES TUBULARES OK presso nas roldanas e as caractersticas de superfcie das roldanas tm um efeito decisivo na alimentao do arame. Empregar quatro roldanas em vez de duas apresenta a vantagem imediata de dobrar a superfcie de contato das roldanas com o arame. Desse modo, uma presso menor com quatro roldanas exerce a mesma fora de tracionamento no arame que um par de roldanas com uma presso maior. Conseqentemente, possvel evitar a deformao indesejvel do arame tubular OK empregando um sistema de alimentao com quatro roldanas. Roldanas com entalhe em "V" pressionadas contra roldanas planas e lisas so uma combinao usual para arames slidos. Nesse caso, as roldanas fazem contato com o arame em trs pontos. A geometria do entalhe em "V" produz a distribuio de foras reativas presso aplicada no ponto entre a roldana plana e o arame, tendo-se o efeito de uma cunha, de modo que a fora de alimentao no arame obtida nas superfcies laterais de contato do entalhe em "V". Arames tubulares OK so melhor tracionados com roldanas ranhuradas, que podem ser operadas com presses menores. sempre importante tomar cuidado para no aplicar uma presso excessiva, pois isso aumenta o risco de causar danos ao arame tubular OK. Alm disso, se as ranhuras das roldanas estiverem marcando a superfcie do arame tubular OK, ele pode agir como uma lima e, por sua vez, danificar o bico de contato. Qualquer que seja o tipo de roldanas utilizadas, o mais importante para o ajuste adequado da presso de contato no aplicar uma presso maior que a necessria para produzir um tracionamento confivel, consistente e livre de deslizamento. Definitivamente, no adequado ajustar a presso para o mximo, de tal modo que o arame "tracione bem". Se a presso de ajuste for muito baixa, deve ser aumentada gradualmente para evitar que ocorra deslizamento do arame durante a soldagem.

68

ARAMES TUBULARES OK Se houver falha de alimentao do arame tubular OK com a presso normal, no necessariamente um problema com as roldanas, pode haver outra causa de falha no sistema de alimentao.

O freioO freio existente no sistema tracionador deve ser ajustado de modo que o arame pare no exato momento em que a alimentao seja interrompida. Se o torque no freio for muito alto, ser necessrio aplicar uma alta presso nas roldanas para garantir um tracionamento sem falhas. Por outro lado, se o torque no freio for muito baixo, o arame poder se emaranhar quando a alimentao for interrompida.

A tochaEm princpio, pode ser utilizada uma tocha MIG comum com capacidade suficiente para a tarefa a ser executada. O condute deve ser de ao espiral com o dimetro correto para atuar como guia da melhor forma possvel. A mangueira deve ser mantida a mais retilnea possvel, sem curvas e sem estar emaranhada. Como os arames tubulares OK so relativamente macios, desejvel que o bocal de sada do alimentador esteja o