SOLDAGEM A ARCO SUBMERSO: ESSENCIAL PARA A PRODUTIVIDADE

SOLDAGEM A ARCO SUBMERSO

A soldagem a Arco Submerso é um processo de soldagem muito utilizado na indústria, principalmente quando se precisa de grande produtividade e boa uniformidade do cordão de solda. No artigo de hoje você vai entender melhor como funciona a soldagem de arco submerso, suas aplicações, etc.

HISTÓRICO DA SOLDAGEM A ARCO SUBMERSO

O processo de Soldagem a arco submerso foi desenvolvido nos Estados Unidos em 1935 para atender a necessidade de maior produtividade e qualidade da indústria naval. As características da soldagem a arco submerso diferem de outros processos, como a soldagem a arco de argônio. Na década de 1940, foram utilizadas extensões de processo, mantendo suas características básicas de operação, mas com modificações projetadas para atender aos requisitos de novos materiais e aplicações.

A soldagem a arco submerso (SAW) foi uma das técnicas de soldagem mais amplamente utilizadas nos Estados Unidos durante a Segunda Guerra Mundial. A SAW permitiu a produção em massa de equipamentos militares e navais, incluindo navios de guerra, submarinos, aviões e veículos militares.

A técnica de SAW foi amplamente utilizada em estaleiros, onde as chapas de aço eram soldadas para construir navios de guerra e submarinos. A SAW permitiu que os estaleiros produzissem grandes quantidades de equipamentos de forma rápida e eficiente.

A técnica de SAW também foi utilizada na construção de pontes, usinas de energia e outros projetos de infraestrutura críticos durante a guerra. A SAW permitiu que os projetos fossem concluídos mais rapidamente do que as técnicas de soldagem convencionais.

Além disso, a SAW também foi usada na fabricação de armas e munições. A técnica permitiu que as armas fossem fabricadas com mais rapidez e precisão, garantindo que as forças armadas dos Estados Unidos tivessem um suprimento constante de armas e munições.

Em resumo, a soldagem a arco submerso foi uma técnica de soldagem essencial durante a Segunda Guerra Mundial nos Estados Unidos, permitindo a produção em massa de equipamentos militares, navais e outras estruturas críticas.

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A TECNOLOGIA DA SOLDAGEM A ARCO SUBMERSO

A soldagem a arco submerso é particularmente eficaz e econômica em chapas grossas e soldas longas. Devido às grandes propriedades de fusão alcançadas pela soldagem UP, é usado principalmente na construção da indústria naval, indústria ferroviária e sistemas de turbinas eólicas. 

Na soldagem a arco submerso, um arco elétrico é usado para soldar as peças. A peculiaridade desse processo é a formação de pó, adicionado automaticamente ao processo. Este pó é aplicado por fusão de arco elétrico. A escória líquida forma uma camada sobre o metal líquido, protegendo-o dos efeitos nocivos da atmosfera.

SOLDAGEM A ARCO SUBMERSO AUTOMATIZADA

Ao longo dos anos, integramos a soldagem a arco submerso em todos os tipos de fabricação – de veículos ferroviários a diferentes aplicações na indústria siderúrgica, tanques e veículos utilitários. Com base no perfil de necessidades, selecionamos a variante certa para você. Quer se trate de soldagem de fio simples ou duplo, ou soldagem em tandem.

APLICAÇÕES DA SOLDAGEM A ARCO SUBMERSO

Na soldagem por arco submerso um arco é formado entre a peça de trabalho e o final do consumível, onde ambos estão cobertos por uma camada de fluxo granular (daí o nome arco submerso). O arco fica, portanto, escondido para se proteger da atmosfera. Parte do fluxo é fundida gerando uma capa protetora sobre a poça de fusão da solda. O restante que não é fundido é recolhido para a reutilização.

Os eletrodos são mantidos a uma curta distância acima da poça de fusão onde o arco é gerado. À medida que o eletrodo é deslocado ao longo da junta, o fluxo fundido transborda e se separa do metal de solda líquido na forma de escória. O metal de solda com um ponto de fusão mais alto que a escória solidificará e a escória permanecerá derretida por um longo período de tempo.

A escória também protege o metal de solda recém solidificado, pois sua alta temperatura ainda reage com nitrogênio e oxigênio na atmosfera, formando facilmente óxidos e nitretos que alteram as propriedades da junta soldada. Durante o pós-resfriamento, o fluxo não fundido (reutilizável) é removido por sucção mecânica ou manualmente, e a escória relativamente espessa é vítrea e densa, e geralmente cai facilmente.

O fluxo é distribuído por gravidade. Está separado do arco, ligeiramente anterior ou concêntrico com o eletrodo. Essa independência do par fluxo-eletrodo é outra característica do processo que diferencia os processos eletrodo revestido, MIG-MAG e arame tubular.

Na soldagem a arco submerso, esta separação permitirá a utilização de diferentes composições de arame, possibilitando a seleção de combinações particularmente adequadas para um determinado tipo de junta.

A Soldagem a Arco Submerso se aplica especialmente em:

• Fabricação de vasos de pressão, navios e barcos, plataformas e tubos;
• Revestimento e recuperação de peças assim como cilindros de laminação, rolos de lingotamento contínuo, cones de alto-fornos, material rodante, dentre outras.

COMPONENTES BÁSICOS DE SOLDAGEM A ARCO SUBMERSO

O processo pode ser semiautomático, com a pistola operada pelo operador. No entanto, não é assim que o processo proporciona produtividade máxima. Isso é feito arrastando o cabeçote de soldagem com o dispositivo para automatizar o processo. Outra característica do processo de soldagem a arco submerso é o seu desempenho, uma vez que praticamente não se pode dizer que há perda de material por saliências (respingos).

O consumível utilizado é quase sempre um arame sólido, mas recentemente arames tubulares foram introduzidos. A soldagem por Arco Submerso é geralmente realizada com equipamentos automáticos, embora existam pistolas de soldagem manuais para o processo. Para aumentar a produtividade, um arranjo com vários consumíveis pode ser introduzido.

Devido à sua elevada taxa de deposição de metal, é um processo particularmente adequado para longas articulações retas de boa qualidade na posição plana. É amplamente utilizado na fabricação de vasos de pressão, em plantas químicas, em estruturas pesadas, em reparação e na indústria de construção naval.

A maior limitação deste processo de soldagem é que ele não permite soldagem em outras posições que não seja plana ou horizontal. Ainda assim, a soldagem na posição horizontal só é possível com um suporte de fluxo.

EXECUÇÃO

A soldagem a arco submerso (SAW) é um processo de soldagem por fusão que utiliza um arco elétrico entre um arame de solda e o material de base, enquanto um fluxo granulado é utilizado para proteger o arco e a poça de fusão da atmosfera. O processo é executado da seguinte maneira:

1. Preparação da junta: A junta é preparada para a soldagem, ou seja, as peças que serão unidas são posicionadas e fixadas na posição correta, de acordo com a geometria da junta.
2. Posicionamento do equipamento: O equipamento de soldagem é posicionado ao longo da junta e ajustado de acordo com as especificações de soldagem.
3. Alimentação do arame de solda: O arame de solda é alimentado através do equipamento de soldagem e posicionado na junta.
4. Aplicação do fluxo: O fluxo granulado é aplicado ao redor da junta, cobrindo a região que será soldada e criando uma proteção atmosférica para o arco elétrico e a poça de fusão.
5. Início do arco elétrico: O arco elétrico é iniciado entre o arame de solda e o material de base. A corrente elétrica derrete o arame de solda e o material de base, formando uma poça de fusão.
6. Movimentação do arame e da tocha: A tocha de soldagem é movimentada ao longo da junta, enquanto o arame de solda é continuamente alimentado, depositando metal fundido na poça de fusão.
7. Formação da escória: O fluxo granulado funde-se e solidifica-se na superfície da solda, formando uma camada de escória. A escória protege a solda e a poça de fusão de contaminação atmosférica e também ajuda a resfriar a solda de forma mais uniforme.
8. Finalização da solda: Quando a junta é totalmente soldada, o arco elétrico é desligado e a solda é deixada esfriar sob a proteção da escória.

A soldagem a arco submerso é um processo de alta produtividade e qualidade, que é frequentemente utilizado em aplicações que exigem soldas de alta resistência e qualidade, tais como construções navais, tubulações, vasos de pressão, entre outros.

VANTAGENS

• Altas velocidades de soldagem;
• Altas taxas de deposição;
• Boa integridade do metal de solda;
• Processo de fácil uso;
• Melhor ambiente de trabalho e maior segurança para o operador uma vez que o arco está protegido pelo fluxo.

LIMITAÇÕES

• Limitação de soldagem nas posições plana e horizontal;
• Chapas de elevada espessura;
• Normalmente limitado a juntas em linha.

CONSUMÍVEIS DE SOLDAGEM A ARCO SUBMERSO

Os consumíveis de soldagem a arco submerso são materiais utilizados para realizar a soldagem desse processo, que utiliza um arco elétrico e um fluxo de pó mineral para proteger o arco e o metal fundido. Os principais consumíveis de soldagem a arco submerso incluem:

1. Arame: O arame de soldagem é o material que é depositado na junta a ser soldada e fundido para formar a união. Os arames de soldagem para o processo de arco submerso são geralmente revestidos com fluxo.
2. Fluxo: O fluxo é um material granulado que é colocado em torno da junta a ser soldada e é usado para proteger o arco elétrico e o metal fundido da contaminação do ar. O fluxo também ajuda a estabilizar a poça de fusão e a formar uma escória protetora na superfície da solda.
3. Eletrodo de tungstênio: Em alguns casos, o arco submerso pode ser usado com um eletrodo de tungstênio para soldar materiais de alta liga, como aços inoxidáveis. O eletrodo de tungstênio é uma haste que é usada para criar o arco elétrico, em vez de um arame de soldagem.
4. Arame de enchimento: O arame de enchimento é usado para preencher espaços entre as soldas e para construir uma espessura adicional na junta a ser soldada. Ele é frequentemente usado para aumentar a resistência da solda e criar uma geometria de junta mais adequada.
5. Escória: A escória é o material que é formado na superfície da solda durante o processo de arco submerso. Ela ajuda a proteger a solda e a poça de fusão de contaminação do ar e também pode ajudar a resfriar a solda de forma mais uniforme.

FLUXOS

Os Fluxos para soldagem por arco submerso são compostos minerais granulares e fusíveis que cobrem o arco e produzem proteção, limpeza, controle da geometria do cordão de solda e adição de elementos de liga (em alguns casos). Eles influenciam fortemente a usabilidade e as propriedades mecânicas do metal de solda. Os fluxos mais utilizados são os chamados fluxos aglomerados.

Os fluxos aglomerados são fabricados através da mistura seca de seus ingredientes, que são aglomerados com uma solução aquosa de silicato de sódio e/ou de potássio. A massa resultante é pelotizada, seca e reduzida mecanicamente a partículas que são peneiradas e classificadas para se obter a faixa granulométrica adequada. As principais características dos fluxos aglomerados são:

• Melhor desempenho na remoção de óxidos e carepa;
• Menor consumo de fluxo, 30 a 40% menor que fluxos fundidos;
• Baixo custo de fabricação;
• Bom desempenho sobre uma gama de aplicações com uma única distribuição granulométrica;
• Podem ser ligados;
• Soldas livres de porosidade mesmo com óxidos e carepa.

Os dois principais fatores que influenciam a escolha do fluxo são: Características de desempenho e propriedades mecânicas. Para muitas soldas, as características de desempenho ditam que fluxos podem ser empregados. As características de desempenho incluem facilidade de remoção da escória, capacidade de remoção de óxidos e carepa, capacidade de condução de corrente elétrica, possibilidade de uso de vários arames, possibilidade de aplicação de corrente alternada, a velocidade de soldagem, a espessura da chapa e o número de passes.

RESSECAGEM

A ressecagem é um processo importante na soldagem a arco submerso (SAW), pois o fluxo granulado utilizado para proteger a solda durante a soldagem é altamente higroscópico, o que significa que absorve facilmente a umidade do ar. O fluxo úmido pode afetar negativamente a qualidade da solda, causando porosidade, trincas e outros defeitos. Por isso, é necessário fazer a ressecagem do fluxo antes da soldagem.

A ressecagem do fluxo envolve a remoção da umidade do fluxo granulado para garantir que ele esteja seco o suficiente para proteger a solda adequadamente durante a soldagem. A ressecagem é geralmente feita em fornos especiais de ressecagem, que são projetados especificamente para esse fim.

O processo de ressecagem é feito da seguinte forma:

1. Preparação do fluxo: O fluxo granulado é colocado em uma bandeja ou recipiente adequado para ser ressecado.
2. Aquecimento: O recipiente com o fluxo é colocado em um forno de ressecagem e aquecido gradualmente até atingir a temperatura recomendada para o tipo de fluxo utilizado. A temperatura pode variar de acordo com o tipo de fluxo e o fabricante.
3. Manutenção da temperatura: O fluxo é mantido a essa temperatura por um período de tempo específico, geralmente entre 2 e 8 horas, para permitir a remoção da umidade.
4. Resfriamento: Após o período de ressecagem, o fluxo é deixado esfriar lentamente dentro do forno até atingir a temperatura ambiente.
5. Armazenamento: O fluxo ressecado é armazenado em um recipiente fechado para evitar a absorção de umidade do ambiente.

A ressecagem adequada do fluxo granulado é um passo crítico na soldagem a arco submerso para garantir que a solda tenha uma qualidade adequada e livre de defeitos.

Para melhor desempenho dos fluxos aglomerados durante a soldagem, recomenda-se sua ressecagem.
Volume: Compatível com o consumo diário;
Faixa da temperatura efetiva uniforme no fluxo: 250 – 300 ºC;
Duração de tratamento: 2 -3 horas na temperatura efetiva / patamar.

ARAME ELETRODO

A soldagem a arco submerso (SAW) é um processo de soldagem por fusão que utiliza um arame de solda como eletrodo. O arame de solda é alimentado continuamente através do equipamento de soldagem e posicionado na junta que será soldada.

Existem vários tipos de arames de solda disponíveis para uso na soldagem a arco submerso, cada um projetado para atender a requisitos específicos de soldagem, tais como resistência mecânica, resistência à corrosão e outras propriedades. Alguns dos tipos mais comuns de arames de solda utilizados na SAW são:

1. Arames de solda sólidos: Esses arames são fabricados a partir do material de base a ser soldado e são utilizados em aplicações que requerem uma solda de alta qualidade e resistência mecânica, tais como construção naval, tubulações e vasos de pressão.
2. Arames tubulares: Esses arames são preenchidos com um fluxo granulado no centro e são utilizados em aplicações que requerem uma proteção atmosférica mais efetiva durante a soldagem. Eles podem ser classificados como arames tubulares autoprotegidos (sem a necessidade de um fluxo externo) ou arames tubulares com fluxo externo.
3. Arames revestidos: Esses arames são revestidos com um material de fluxo em pó que é derretido durante a soldagem para proteger a solda da atmosfera. Eles são frequentemente utilizados em aplicações de alta produtividade, como a fabricação de vigas de aço e outros componentes estruturais.
4. Arames de solda de ligas: Esses arames são fabricados a partir de ligas especiais, como aço inoxidável ou níquel, e são utilizados em aplicações que requerem alta resistência à corrosão e/ou alta resistência mecânica.
5. Arames de solda para reparo: Esses arames são utilizados para reparar soldas defeituosas ou danificadas em componentes existentes, e geralmente são fabricados a partir do mesmo material que a solda original.

A escolha do tipo de arame de solda depende das características da junta a ser soldada e das especificações de soldagem exigidas. É importante selecionar o tipo correto de arame de solda para garantir uma solda de alta qualidade e resistência.

No processo são usados tanto arames sólidos quanto arames tubulares, os quais atuam como eletrodo, estabelecendo o arco elétrico com a peça de trabalho. Arames para soldagem ao arco submerso são escolhidos primeiramente por sua influência nas propriedades mecânicas e/ou na composição química requerida para o metal depositado, ou seja, cada arame eletrodo é desenvolvida a sua composição em função do trabalho que será feito. Cada processo de soldagem tem a sua particularidade.

Como as propriedades do metal de solda depositado são afetadas pelo tipo de fluxo empregado, é necessário aplicar uma classificação separada para cada combinação arame-fluxo.

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