MANUFATURA MECÂNICA: SOLDAGEM U3

MANUFATURA MECÂNICA: SOLDAGEM U3 - SEÇÃO 1 U3 S1 - ATIVIDADE DIAGNÓSTICA

1) A Soldagem a Arco Gás-Metal (Gas Metal Arc Welding - GMAW) é um processo de soldagem a arco que produz a união dos metais pelo seu aquecimento com um arco elétrico estabelecido entre um eletrodo metálico contínuo (e consumível) e a peça, conforme representado na figura abaixo.

A proteção do arco e poça de fusão é obtida por um gás ou mistura de gases. Se este gás é inerte (Ar/He), o processo é também chamado MIG (Metal Inert Gas). Por outro lado, se o gás for ativo(CO2 ou misturas Ar/O2/CO2), o processo é chamado MAG (Metal Active Gas). Gases inertes puros são, em geral, usados na soldagem de metais e ligas não ferrosas, misturas de gases inertes com pequenas quantidade de gases ativos são usadas, em geral, com aços ligados, enquanto que misturas mais ricas em gases ativos ou CO2 puro são usados na soldagem de aços carbono.

Com base nas informações do texto e seus conhecimentos, complete as lacunas:

O processo é normalmente operado de forma _____________, podendo ser, também, ___________ ou ___________. Trabalha com um arame(s) contínuo(s), o que permite um alto fator de ocupação, com elevadas _____________ no eletrodo (elevada taxa de deposição) e, assim, tende a apresentar uma elevada produtividade. Estes aspectos têm levado a uma utilização crescente deste processo, onde o decréscimo do número de soldadores e a necessidade de maior produtividade causaram a substituição da soldagem com ____________em várias aplicações.

Assinale a alternativa que completa corretamente as lacunas.
Escolha uma:

 MANUFATURA MECÂNICA: SOLDAGEM U3 - SEÇÃO 1 U3 S1 - ATIVIDADE DE APRENDIZAGEM

1) No processo de soldagem GMAW, a forma como o metal de adição se transfere do eletrodo para a poça de fusão ocorre por três mecanismos: aerossol (spray), globular e curto-circuito, dependendo de parâmetros operacionais, tais como o nível de corrente, sua polaridade, diâmetro e composição do eletrodo e a composição do gás de proteção. Uma quarta forma de transferência (pulsada) é possível com equipamento especiais.

Modenesi, P. J.; Marques, P. V. Soldagem - Introdução aos Processos de Soldagem. UFMG, Belo Horizonte, dezembro de 2005.

Sobre os modos de transferência metálica, julgue as afirmativas a seguir em (V) Verdadeiras ou (F) Falsas.

( ) A forma de transferência do metal do arame para a poça de fusão depende das seguintes variáveis: corrente de soldagem; diâmetro do arame; comprimento do arco elétrico (tensão); características da fonte (corrente constante ou tensão constante); tipo de gás de proteção.

( ) Na transferência por spray, o metal se transfere como finas gotas sob a ação de forças eletromagnéticas do arco e independentemente da ação da gravidade. Esta forma de transferência ocorre na soldagem com misturas de proteção ricas em argônio e com valores elevados de corrente. Ela é muito estável e livre de respingos. Infelizmente, a necessidade de correntes elevadas torna difícil, ou impossível, a sua aplicação na soldagem fora da posição plana (a poça de fusão tende a ser muito grande e de difícil controle) ou de peças de pequena espessura (excesso de penetração).

( ) Na transferência globular, o metal de adição se destaca do eletrodo basicamente por ação de seu peso (gravidade), sendo, portanto, similar a uma torneira gotejando. É típica da soldagem com proteção de CO2 para tensões mais elevadas e uma ampla faixa de correntes. Na soldagem com misturas ricas em Ar, a transferência globular ocorre com corrente baixa e tensão elevada. Com esta forma de transferência, um elevado nível de respingos e grande flutuação da corrente e tensão de soldagem são comuns e a operação está restrita à posição plana.

( ) Na transferência por curto circuito, o eletrodo toca a poça de fusão periodicamente (de 20 a 200 vezes por segundo), ocorrendo a transferência de metal de adição durante estes curtos por ação da tensão superficial e das forças eletromagnéticas. É a forma de transferência mais usada na soldagem de aços (particularmente com proteção de CO2) fora da posição plana e de peças de pequena espessura (até 6 mm) devido às pequenas correntes de operação e à sua independência da ação da gravidade. Elevado nível de respingos e uma tendência à falta de fusão da junta (principalmente para juntas de grande espessura) são problemas típicos desta forma de operação.

( ) A transferência pulsada é conseguida com fontes especiais que impõem uma forma especial à corrente de soldagem, caracterizada por pulsos periódicos de alta corrente. Esta pulsação permite uma transferência spray com valores médios de corrente inferiores aos valores nos quais esta forma de transferência ocorre normalmente. Assim, obtém-se as vantagens desta transferência com baixos valores de corrente o que permite a sua aplicação na soldagem de juntas de pequena espessura e, também, fora da posição plana. As maiores limitações desta forma de operação são a sua maior complexidade de operação e a necessidade de equipamentos especiais (de maior custo e mais complexos).

Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA.
Escolha uma:

3) A Soldagem a Arco Gás-Tungstênio (Gas Tungsten Arc Welding - GTAW) ou, como é mais conhecida no Brasil, TIG (Tungsten Inert Gas) é um processo no qual a união é obtida pelo aquecimento dos materiais por um arco estabelecido entre um eletrodo não consumível de tungstênio e a peça. A proteção do eletrodo e da zona da solda é feita por um gás inerte, normalmente o argônio, ou mistura de gases inertes (Ar e He). Metal de adição pode ser utilizado ou não. A figura abaixo mostra esquematicamente o processo.

Soldagem GTAW: (a) Detalhe da região do arco, (b) montagem usual.

A soldagem GTAW pode ser usada na forma manual ou mecanizada e é considerada como um dos processos de soldagem a arco que permite um melhor controle das condições operacionais. Permite a execução de soldas de alta qualidade e excelente acabamento, particularmente em juntas de pequena espessura (inferior a 10mm e mais comumente entre 0,2 e 3mm). Seções de maior espessura podem ser soldadas, mas, neste caso, considerações econômicas tendem a favorecer processos com eletrodo consumível. A soldagem GTAW é mais utilizada para aços ligados, aços inoxidáveis e ligas não ferrosas. Um uso comum, para aços estruturais, é a execução de passes de raiz na soldagem de tubulações, com os outros passes sendo realizados com outro processo (SMAW ou GMAW).

Em relação às vantagens do processo de soldagem GTAW (TIG), julgue as afirmativas a seguir em (V) Verdadeiras ou (F) Falsas.

( ) Excelente controle da poça de fusão. Permite soldagem sem o uso de metal de adição.

( ) Usado para soldar a maioria dos metais. Produz soldas de alta qualidade e excelente acabamento.

( ) Gera pouco ou nenhum respingo. Exige pouca ou nenhuma limpeza após a soldagem.

( ) Produtividade relativamente baixa. Custo de consumíveis e equipamento é relativamente elevado.

( ) Permite a soldagem em qualquer posição. Soldagem de ligas especiais, não ferrosas e materiais exóticos.

Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA.
Escolha uma:

 MANUFATURA MECÂNICA: SOLDAGEM U3 - SEÇÃO 2 U3 S2 - ATIVIDADE DIAGNÓSTICA

1) A soldagem oxiacetilênica é um processo no qual a união das peças é obtida pela fusão localizada do metal por uma chama gerada pela reação entre o oxigênio e o acetileno. Pode ser utilizado para operação de corte, porém para a soldagem é necessário a utilização de material de adição, que em forma de arames (vareta) é aplicado pelo soldador de forma manual, é um processo que não apresenta possibilidade de automatização, quando aplicado para a união ou reparação de peças. A proteção do metal fundido é proporcionada pelos gases resultantes da queima primária em uma chama corretamente ajustada.

Nesse contexto, é correto afirmar sobre as características da Soldagem Oxiacetilênica:
Escolha uma:

 MANUFATURA MECÂNICA: SOLDAGEM U3 - SEÇÃO 2 U3 S2 - ATIVIDADE DE APRENDIZAGEM

1) O processo de soldagem oxiacetilênica utiliza o calor gerado por uma chama de um gás combustível e o oxigênio para fundir o metal-base e o metal de adição. A temperatura obtida através da chama é de aproximadamente 3000°C. Este processo é bastante utilizado para a soldagem de chapas finas, tubos de pequeno diâmetro e soldagem de reparo. Este processo utiliza equipamento de baixo custo e portátil (cilindros,reguladores de pressão, válvulas de segurança, mangueiras e maçarico). Permite soldar a maioria das ligas ferrosas e não-ferrosas (aço, ferro fundido, níquel, alumínio, cobre e suas ligas, entre outros). Apresenta ainda como característica ser mais econômico para soldagem de chapas finas, porém sua execução é lenta. Como todo processo este apresenta problemas de continuidade, tais como apresentado na tabela.

As características do processo MIG/MAG também são definidas pelos tipos de transferências metálicas que por sua vez são determinadas por diversos fatores, tais como: corrente elétrica, tensão elétrica, diâmetro do arame, comprimento do arco, gás de proteção e pelos equipamentos utilizados.

A alternativa que corresponde corretamente a influência do modo de transferência metálica é:
Escolha uma:

1) Em cordões de solda de aços carbono e carbono-manganês os grãos colunares são circundados pela ferrita e frequentemente existem plaquetas de ferrita crescendo a partir dos contornos de grão. Esse tipo de microestrutura apresenta baixa tenacidade, e se for necessário modificá-la o método usual é o tratamento térmico de normalização. Entretanto, numa soldagem multipasses cada cordão de solda é tratado termicamente pelo cordão subsequente. O metal que é aquecido acima da faixa de temperatura de transformação recristaliza-se em grãos equiaxiais de menor tamanho. No processo multipasse (deposição de cordões sucessivos) ocorre o reaquecimento e refina a microestrutura nas partes adjacentes da zona termicamente afetada. Uma região crítica na qual a tenacidade é desejável é o topo da solda, visto que a última camada a ser depositada em uma solda multipasses, conforme figura, pode não receber o beneficiamento do tratamento da recristalização. É preciso um planejamento cuidadoso do cordão final (ou dos cordões finais) para assegurar que ocorra o refino dos grãos onde for necessário.

Disponível em: http://www.esab.com.br/br/pt/education/apostilas/upload/apostilametalurgiasoldagem.pdf. Acesso em 18/07/2018.

Disponível em: http://www3.fsa.br/mecanica/arquivos/07%20Soldagem%20Uni%C3%B5es.pdf. Acesso em 18/07/2018

De acordo com a afirmação acima é correto afirmar que:
Escolha uma:

2) O arranjo geral dos grãos, contornos de grão e fases presentes numa liga metálica é chamado de microestrutura da liga. A microestrutura é fortemente responsável pelas propriedades físicas e mecânicas do metal. Ela é afetada pela composição química, tratamento térmico e histórico mecânico do metal. A microestrutura é afetada pela soldagem por causa de seus efeitos térmicos ou mecânicos, ou ambos, mas as alterações ficam confinadas à região da solda. As alterações metalúrgicas na região local do metal de base (chamada de zona termicamente afetada) podem ter um profundo efeito no desempenho em serviço de uma junta soldada. Com o surgimento de tensões residuais provenientes da operação de soldagem, resultantes do processo da dilatação térmica é diretamente proporcional à variação de temperatura. Uma das maneiras de reduzir as tensões de contração e expansão as quais a peça está submetida, é pela utilização do tratamento térmico de alívio de tensões (TTAT) que, consiste na operação de aquecimento da peça de trabalho após a operação de soldagem para restruturação metalúrgica.

Em relação ao contexto apresentado, julgue as afirmativas a seguir em (V) Verdadeiras ou (F) Falsas, a respeito dos principais objetivos do TTAT.

( ) Aumento da ductilidade.

( ) Aumento da dureza tanto da zona fundida quanto da zona termicamente afetada.

( ) Redução de empeno.

( ) Aumento da resistência à fadiga.

Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA.
Escolha uma:

3) O processo de avaliação por macrografia despensa o uso de microscópios para avaliar uma superfície preparada adequadamente seguindo etapas de corte, lixamento e ataque químico por uma substância que reage revela detalhes macrográficos da estrutura do material ou da junta soldada ensaiada. A macrografia pode apresentar resultados do elemento avaliado, bem como contribuir para a elaboração de documentos gerados a partir dele, tais como fotografia, impressões, e tem como principais finalidades: análise da forma geométrica da solda; avaliação da deposição da solda multipasse; avaliação de possíveis defeitos possíveis. As propriedades de macro e microestruturas das soldas por fusão influenciam as propriedades das juntas soldadas.

A partir do contexto apresentado, é correto dizer que
Escolha uma:

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 MANUFATURA MECÂNICA: SOLDAGEM U3 - SEÇÃO 3 U3 S3 - ATIVIDADE DE APRENDIZAGEM

 

1) A soldagem envolve muitos fenômenos metalúrgicos como, por exemplo, fusão, solidificação, transformações no estado sólido, deformações causadas pelo calor e tensões de contração. Após o processo de soldagem, à medida que o metal é resfriado até seu ponto de solidificação, um pequeno agrupamento de átomos começa a se arranjar numa estrutura cristalina. Esses pequenos cristais espalhados no meio líquido encontram-se orientados em todas as direções e, à medida que a solidificação continua, mais cristais se formam a partir do metal líquido circundante. Normalmente os cristais assumem a forma de dendritas, ou de uma estrutura em forma de árvore. Com a continuação do processo de solidificação os cristais começam a se tocar, dificultando sua liberdade de crescimento, de modo que o líquido remanescente se solidifica na forma de cristais adjacentes até o término da solidificação. Agora o sólido compõe-se de cristais individuais usualmente em orientações diferentes.

Sobre o processo de solidificação é correto afirmar que:
Escolha uma:

2) O uso do tratamento térmico pós soldagem tem como finalidade reduzir as tensões residuais formados durante a soldagem, bem como restaurar a microestrutura do aço. A medida que o grau de exigência do produto final aumenta, tornasse obrigatório os fabricantes realizarem rigorosamente os requisitos da TTAT (Tratamento Térmico pós soldagem para Alivio de Tensão) para evitar falhas de componentes. Este tratamento tornasse necessário de modo a garantir uma adequada integridade do processo de soldagem ou evitar características indesejáveis na solda, sendo que este tornasse obrigatório, sobretudo para aços de baixa liga de elevada espessura, noutras situações, a sua aplicação é inerente à precaução contra a possível ocorrência de falhas em serviço.

 

Associe os Tratamentos Térmicos, relacionados na coluna I, com suas características, apresentadas na coluna II.

Tratamentos Térmicos

Características dos TT

I – Recozimento II - Revenimento III – Normalização IV - Solubilização V - Têmpera VI – Alívio de Tensões

A – redução do grau de encruamento e, consequentemente, diminuição da dureza da solda, resulta em uma microestrutura com percentuais elevados de ferrita e perlita.   B – visa diminuir os efeitos da martensita, causada pelo resfriamento brusco, que provoca elevada dureza (nem sempre desejada) na solda.   C – promove um cordão de solda uniforme sem apresentar tensões residuais.   D - tende a eliminar precipitados do cordão de solda, elevando a qualidade da solda.   E - tende a manter a microestrutura com predomínio de martensita, e também recomendado para aumentar a resistência mecânica, ao desgaste e escoamento.   F - indicado para aumentar a ductilidade, diminuir a dureza e melhorar as condições metalúrgicas da zona afetada pelo calor.

Assinale a alternativa que relaciona de forma correta os tratamentos térmicos de com suas respectivas características.

Escolha uma:

3)Tratamento térmico pode ser definido como o aquecimento ou resfriamento controlado dos metais feito com a finalidade de alterar suas propriedades físicas e mecânicas, sem alterar a forma do produto final. O processo de soldagem de estruturas de aço, submetem estas peças a elevadas temperaturas e apresentam como consequências a têmpera e fragilização, na zona termicamente afetada (ZTA), comprometendo a tenacidade da estrutura como um todo. Com isso o uso do tratamento térmico se faz necessário uma vez que, trata-se de uma operação que controla a temperatura de aquecimento, o tempo e o modo de resfriamento, de modo a obter microestruturas que proporcionem propriedades mecânicas desejadas.

Sobre o tratamento térmico de têmpera é correto afirmar que:
Escolha uma:

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 MANUFATURA MECÂNICA: SOLDAGEM U3 - SEÇÃO 3 U3 - AVALIAÇÃO DA UNIDADE

1) A soldagem a gás é um processo através do qual os metais são soldados por meio de aquecimento com uma chama de um gás combustível e oxigênio. Isso produz uma chama concentrada de alta temperatura que funde o metal base e o metal de adição, quando for usado. Embora esse processo gere temperaturas elevadas, estas ainda são baixas se comparadas com as geradas pelo arco elétrico.

Referente a informação anterior, assinale a alternativa que lista, corretamente, o equipamento necessário para a soldagem a gás.
Escolha uma:

2) O uso de aços de alta resistência e baixa liga tem exigido novas metodologias para obtenção de soldas de qualidade, sendo que o problema associado ao utilizar este tipo de aço é o de manter sua alta resistência sem o prejuízo de sua tenacidade em relação às juntas soldadas, onde esta propriedade é bastante exigida. Para manter as propriedades citadas, que geralmente se contrapõe, o teor de carbono é reduzido, pois a sua presença em concentrações acima de 0,5%, torna a soldabilidade do aço extremamente baixa. Isso porque concentrações de carbono acima de 0,5% favorecem a formação de martensita na região aquecida do metal base e a junta soldada torna-se dura e quebradiça, sendo assim frágil. Desse modo, a desejada combinação de resistência mecânica e tenacidade das soldas são possíveis de ser obter com a adição de elementos de liga, tais como: molibdênio, níquel, cromo, vanádio entre outros, com isso, sua temperabilidade é elevada.

A respeito das características apresentadas pela junta soldada é correto afirmar que:
Escolha uma:

3) O arranjo atômico é utilizado para definir as propriedades dos materiais. É utilizado para explicar a diferença significativa nas propriedades de materiais cristalinos e não cristalinos de mesma composição. Os materiais sólidos, assim como os aços podem ser classificados de acordo com a regularidade na qual os átomos se dispõem em relação aos seus vizinhos. Material cristalino é aquele no qual os átomos encontram-se ordenados sobre longas distâncias atômicas formando uma estrutura tridimensional que se chama de rede cristalina. Como a ligação metálica é não-direcional não há restrições quanto ao número e posição dos vizinhos mais próximos. Três são as estruturas cristalinas mais comuns em metais: Cúbica de corpo centrado, cúbica de face centrada e hexagonal compacta.

Em relação as três estruturas cristalinas mais comuns em metais, é correto afirmar que:
Escolha uma:

4) As microestruturas que são resultados de um arranjo atômico decorrente do processo de solidificação apresentadas pelos materiais metálicos principalmente pelos aços definem suas propriedades mecânicas. Para os aços com baixo teor de carbono e baixa liga, a poça de fusão solidifica-se inicialmente como ferrita, podendo sofrer uma reação peritética com a formação de austenita. Durante o resfriamento, a ferrita remanescente transforma-se em austenita. Esta, em função das elevadas temperaturas, sofre um grande crescimento de grão, tendendo a apresentar uma estrutura de grãos colunares e grosseiros, similar à estrutura original de fusão da zona fundida (ZF). A soldagem por fusão, como é caso do processo MIG/MAG, causa mudanças microestruturais, alterando as propriedades mecânicas dos materiais devido às altas temperaturas atingidas na região de solda. Isso porque nenhuma solda por fusão pode ser realizada sem acumular um gradiente térmico no metal de base. A difusão de calor para o metal de base é fortemente influenciada pela temperatura da poça de fusão e pela velocidade de soldagem. Soldagens com alta potência e alta velocidade reduzem esse gradiente térmico.

A microestrutura da zona termicamente afetada resulta das transformações estruturais do metal base associada com os ciclos térmicos e deformações durante a soldagem. Uma das regiões constituintes da ZTA à medida que se afasta do cordão de solda é composta de granulação grosseira, correspondente a porções do metal base aquecidas acima de sua temperatura de crescimento de grão, tendo uma microestrutura caracterizada por um elevado tamanho de grão austenítico e sua microestrutura final resultante da decomposição da austenita.

É correto afirmar sobre granulação grosseira:
Escolha uma:

5) A soldagem a gás é um processo de soldagem por fusão a gás no qual a união das peças é obtida pela fusão localizada do metal por uma chama gerada pela reação entre o oxigênio e o acetileno. Este processo utiliza um gás combustível que é misturado ao oxigênio e, pela queima da mistura assim formada, consegue-se coalescer o metal base e o metal de adição.

Os gases mais empregados são:
Escolha uma: