İnsan Sağlığı ve Çevre İçin Riskli ve Tehlikeli Olan Faaliyetler

As características econômicas são de grande importância no processo de soldagem, pois, estão diretamente ligadas aos custos do processo. Estas características são avaliadas pela:

• Taxa de fusão de arame (TF) que significa a quantidade de arame que foi fundida, na qual pode ser calculada pela Equação 1;

�� = 3,6 � �����_� ���

Onde,

- ρa é a densidade linear do arame (g/m) - La é o comprimento do arame consumido (m) - t é o tempo de soldagem (s)

• Taxa de deposição (TD) significa a quantidade de material fundido que foi depositado no corpo de prova, onde pode ser calculada pela Equação 2:

�� = 3,6 � (��− ��_� ) ���

ℎ� (Equação 2)

Onde,

- Mi é peso inicial da chapa (g) - Mf é peso final da chapa (g) - t é o tempo de soldagem (s)

• Eficiência de deposição (ED) significa a relação entre a quantidade de material fundido e a quantidade de material depositado, conforme Equação 3;

_{�� =}��

��� 100 [%] (Equação 3)

3.4.2. Características geométricas do cordão de solda

A geometria do cordão de solda é de fundamental importância para soldagem de revestimentos, pois ela apresenta influência sobre as propriedades mecânicas. No caso do TIG com alimentação automática de arame frio, vários fatores influenciam na geometria do cordão de solda, como velocidade de soldagem, corrente, tipo de onda, posição de alimentação de arame, entre outros. A largura (b), o reforço (r), e a penetração (p) medidos a partir da seção transversal da solda, definem as características geométricas do cordão de solda conforme a Figura 6.

Motta (1998) mostrou que ao aumentar corrente de soldagem a largura, reforço e penetração também aumentam. A largura do cordão de solda é diretamente proporcional à tensão do arco e ao diâmetro do consumível e é inversamente proporcional à velocidade de soldagem. Já a penetração é diretamente proporcional à concentração de energia e à ação de escavação do arco voltaico ao material de base. A concentração de energia é função direta da corrente e/ou da redução da velocidade de soldagem, e função inversa do diâmetro do arco voltaico, do seu comprimento e do diâmetro consumível (Ziedas et al., 1997).

O processo de fusão do metal de base e, conseqüentemente, o controle de quantidade de metal fundido, são influenciados, principalmente, pelo calor gerado nas zonas de queda do catodo ou do anodo, pelo calor gerado na coluna do arco e pelo superaquecimento das gotas metálicas durante a transferência através do arco.

A penetração da solda é determinada diretamente pela concentração de energia, que é função do diâmetro do arco, e é tanto menor quanto for seu comprimento, tanto menor o diâmetro do eletrodo, e tanto maior a sua condutividade térmica, e pela intensidade de energia, que aumenta proporcionalmente com o aumento de corrente e a redução da velocidade de soldagem para a mesma atmosfera do arco.

 Diluição

Na soldagem por fusão chama-se diluição a parcela de metal de base que entra na composição da zona fundida (metal de solda). Para a maioria das aplicações (em aços de baixo carbono) a diluição apresenta pequena importância no que diz respeito ao comportamento da junta em serviço, porém em algumas aplicações "especiais" como a soldagem de revestimentos esta característica pode ser determinante na performance do componente, podendo inclusive favorecer falhas durante a operação do equipamento quando se tem elevada diluição.

A zona fundida é formada por contribuições do metal base e do metal de adição, que são misturados, no estado líquido, na poça de fusão. Define-se como coeficiente de diluição (δ), ou simplesmente diluição, a proporção com que o metal base participa da zona fundida, conforme Equação 4:

δ = Massa fundida do metal de base_{Massa total do cordão de solda} x 100 (%) (Equação 4)

O controle da diluição é importante na soldagem de metais dissimilares, na deposição de revestimentos especiais sobre uma superfície metálica, na soldagem de metais de composição química. Valores baixos de diluição são desejáveis para manter a

composição química do metal de adição e, conseqüentemente sua resistência a corrosão (Dupont et. al., 1995).

A diluição pode ser obtida pela medida, em uma macrografia da seção transversal da solda, das áreas proporcionais às quantidades de metal base (B) e de adição (A) fundidos (Figura 7). Na soldagem multipasse, a diluição assim obtida é apenas um valor médio, pois a diluição varia com os passes, tendendo a ser maior no passe de raiz e menor nos passes de acabamento.

O coeficiente de diluição pode variar entre 100% (soldagem autógena) e 0% (brasagem) e o seu valor depende, além do processo de soldagem, das condições de operação, da espessura de peça e do tipo de junta (Figura 8).

Figura 7: Medida da diluição na seção transversal de um cordão de (a) um cordão e (b) uma solda de topo (Modenesi, 2005).

Figura 8: Influência de diferentes fatores na diluição: (a) soldas de topo, com penetração total e sem chanfro apresentam alta diluição; (b) e (c) soldas em juntas chanfradas e com vários passes apresentam menor diluição (_{δ ≅ 20%); (d) e (e) juntas idênticas soldadas por} processos ou condições de soldagem diferentes e (f) e (g) soldas realizadas em condições idênticas mas em chapas de espessuras diferentes (Modenesi, 2005).

O conceito de diluição é importante quando se deseja controlar a participação do metal base na formação da solda como, por exemplo, na soldagem de metais dissimilares, em processos de recobrimento por soldagem e na soldagem de um metal base cuja composição seja desconhecida ou apresente elevados teores de impurezas ou elementos prejudiciais à solda (Modenesi, 2005). Como exemplo de um destes elementos prejudiciais, podemos citar o Ferro (Fe), uma quantidade excessiva deste elemento diluído no revestimento, reduz a resistência a corrosão. Baseado nisso o teor de ferro permitido no revestimento é de 5 a 10 % de sua composição química (ISSO 10423, 2003).

Algumas aplicações óbvias de soldagem dissimilar são os revestimentos contra corrosão. No caso da soldagem de revestimentos o consumível é quase sempre de composição diferente do metal de base e os elementos de liga presentes são bem balanceados para garantir o efeito desejado. Considerando que o metal de base normalmente é de aço ao carbono (cujo elemento em abundância é o ferro) fica claro que se houver uma diluição elevada do metal de base o depósito pode não favorecer a resistência necessária.

Na soldagem de ligas de níquel tipo AWS E Ni-Cr-Mo, sobre equipamentos de aço ao carbono para trabalho em meios agressivos é necessário obter a composição do metal de solda igual à composição do consumível, ou seja, sem que possa haver elevada diluição com o ferro do substrato. Isto raramente é obtido na primeira camada de revestimento, sendo usual qualificar na segunda camada, se os níveis de diluição tiverem sido adequados. O problema é que nem sempre os fabricantes conferem se o equipamento se apresenta com espessuras de revestimento superiores às qualificadas após a usinagem final, e caso isto não ocorra pode-se esperar corrosão no revestimento, pois sua composição está muito diluída com o ferro (Zeemann, 2003).

A potência do arco e a velocidade de alimentação têm influência direta sobre a diluição resultante do metal de solda. Alterar estes parâmetros de soldagem levam a mudanças nas taxas de fusão do metal de adição e do substrato, resultando em diferentes níveis de diluição. Os níveis de diluição diminuem com a diminuição da potência do arco e/ou com aumento da velocidade de alimentação (Banovic, 2001).

3.5. Método Taguchi