faculdade pitágoras núcleo de engenharias … · seguranÇa em soldagem incêndios tetraedro do...

SOLDAGEM Aula 02

Faculdade Pitágoras – Núcleo de Engenharias

Engenharia Mecânica 9º Período

Agosto 2016

SEGURANÇA EM SOLDAGEM

A soldagem representa uma tecnologia agressiva ao ambiente e ao homem tendo particularidades entre processos, ambientes e locais de aplicação.


Como outras atividades a operação de soldagem envolve situação de risco podendo gerar danos as pessoas envolvidas, terceiros, às instalações e equipamentos.

Deve-se utilizar sempre materiais e equipamentos de boa qualidade e em bom estado de conservação.

As instruções de segurança dos fabricantes, da CIPA devem ser sempre observadas e atendidas.


Incêndios

Os incêndios são provocados pela participação simultânea de três elementos: Combustível + Oxigênio + Calor


Incêndios

Tetraedro do fogo


Incêndios

Tetraedro do fogo

• Para que ocorra o fogo é necessário quatro coisas:

• Combustível - material que será oxidado (papel, madeira etc), ou seja, é tudo aquilo que pega fogo

• Comburente - material que será reduzido (oxigênio)

• Ignição - geralmente uma fonte de calor, para iniciar o processo de combustão, pode ser um atrito, chama ou outra reação química que produza um calor inicial para começar o processo

• Reação em cadeira - após iniciado o processo, parte do calor liberado é usado para dar continuidade ao processo de combustão


Soldagem Incêndios

Os combustíveis estão: nos sólidos, líquidos ou gasosos gases industriais, materiais de limpeza

e inspeção como panos, solventes,

papel, etc.

Oxigênio: Cilindro e no ar

Fontes de Calor: arco, chama, peças aquecidas, respingos, conexões elétricas precárias, etc.


Soldagem Incêndios

São imprescindíveis a limpeza e organização na área de soldagem, além de atitudes seguras do pessoal envolvido no processo e da condição dos equipamentos


Soldagem Explosões

Cuidados com recipientes de combustíveis e gases pressurizados:

-Trabalhar na posição vertical;

-Fixá-lo com corrente;

-Utilizar capacete de proteção na parte superior do recipiente;

-Prevenir aquecimento excessivo.

- Proibido uso de graxa em cilindros!!!!!


Soldagem Explosões

Combustão espontânea de graxas e óleos quando em contato com O2 puro sob pressão;

Jamais lubrificar reguladores de pressão e manômetro.


SoldagemEPI’s

• 1.Avental;

• 2.Mangotes;

• 3.Luvas de proteção;

• 4.Perneiras;

• 5.Sapato de segurança;

• 6.Óculos de proteção;

• 7.Óculos de segurança;

• 8.Ombreira.


• Soldagem Queimaduras

Causas principais: respingos, chapa e metal aquecido;

Acesso restrito às áreas de soldagem. Uso de sinalização e biombos;

Uso de roupas adequadas, limpa e isenta de graxas e óleo;

Uso dos EPI’s

Trabalhar com atenção


Choque elétrico

A gravidade do choque é proporcional à corrente e não à tensão causadora, local e tempo de circulação no organismo humano.


• Choque elétrico

• Aterrar equipamento;

• Trabalhar em ambiente seco;

• Usar roupas e calçados secos;

• Manter conexões elétricas em bom estado;

• Usar cabos e dimensões (diâmetros e comprimento) corretas

SEGURANÇA EM SOLDAGEM Gases e fumos nocivos

• Durante a soldagem pode ser gerados gases e vapores nocivos

• Esses gases podem causar dores de cabeça, febre, intoxicação e até a morte;

• Gases: Argônio e CO2 –Asfixia Acetileno –Anestésico e explosivo

• Ou seja, trabalhar em local aberto e ventilado, usar máscara contra gases, ventiladores e exaustores se for o caso.

SEGURANÇA EM SOLDAGEM Radiação

• Arco: radiação visível, infravermelho e ultravioleta de alta intensidade;

• Visível: Ofuscamento, cansaço e fadiga visual;

• Infravermelho: Queimaduras, dor de cabeça, lesão aos olhos;

• Ultravioleta: Queimaduras severas, câncer de pele, conjuntivite, cegueira;

• Então, use roupas e óculos adequados. O grau de escurecimento da lente varia com a corrente e o processo de soldagem.

SEGURANÇA EM SOLDAGEM Outros riscos:

• Queda pessoal

• Queda de equipamento e ferramentas;

• Atos inseguros;

• Condições inseguras

SEGURANÇA EM SOLDAGEM MEDIDAS PARA PREVENÇÃO DE INCÊNDIOS EM SERVIÇOS DE CORTE, SOLDA E SIMILARES

• Só executar o serviço mediante prévia autorização “PERMISSÃOPARA TRABALHOS DE CORTE, SOLDA E SIMILARES”

• Certifique-se que os equipamentos para corte e solda estão em perfeitas condições de funcionamento.

• Certifique-se que não existe material combustível ou líquido inflamável num raio de 12 m, em torno da área onde será executado o serviço. Se os materiais não puderem ser removidos proteja-os com lonas incombustíveis, biombos metálicos ou outro meio adequado.

• Certifique-se que não existe acúmulo de gases inflamáveis na área onde será executado o serviço ou nas redondezas.

SEGURANÇA EM SOLDAGEM Princípios de Segurança em Soldagem

• Antes de iniciar as operações certifique-se que as fagulhas não irão atingir outros locais através de janelas, portas, frestas, buracos, sistemas de ventilação, etc.

• Mantenha no local meios adequados para a extinção de incêndios.

• No local devem existir suportes adequados para apoio dos maçaricos, para que não provoquem superaquecimentos e conseqüentemente incêndios.

SEGURANÇA EM SOLDAGEM Princípios de Segurança em Soldagem

• Se o trabalho for executado em paredes ou coberturas, certifique-se que a construção é incombustível e que não existem revestimento se outros materiais combustíveis.

• Se o trabalho for executado em compartimentos fechados, todos os elementos combustíveis devem ser retirados.

• Manter operário ou vigilante de prontidão com equipamentos de proteção contra incêndios (extintores, mangueiras, etc.) durante o trabalho e meia hora após o término do mesmo.


• Desidratação e excesso de calor;

• Aparelhos e acessórios utilizados no corpo humano;

• Uso de lentes de contato!!!

Exercícios

1) Que equipamentos de proteção individual são recomendados para a segurança de soldadores e operadores de soldagem?

2) Cite medidas de segurança para a proteção de instalações e equipamentos de soldagem.

3) Qual a diferença entre segurança pessoal e de terceiros?

4) Por que a segurança é uma tarefa coletiva?

5) Por que esforços individuais são pouco efetivos na prevenção de acidentes?

Índice

• Introdução

• Definição

• Características do arco

• Fenômenos na soldagem a arco elétrico

• Parâmetros do arco elétrico de soldagem

Introdução

Os processos de soldagem apresentam intensidades de fontes térmicas e níveis de aplicação de pressão variados que são adequados a várias situações, tornando amplamente versátil, compreendendo desde fabricação e manutenção de componentes.

Introdução

O modo de soldagem pode ser através de energia térmica criadas através de fontes naturais ou a partir de fenômenos elétricos, físicos e químicos.

Fontes de energia mecânica são utilizadas para soldagem de aplicação de pressão à junta.

Introdução

Processos que promovem a união por fusão localizada

Soldagem a arco elétrico

Soldagem a plasma

Soldagem por eletro escória

Soldagem a chama

Soldagem por bombeamento de elétrons

Soldagem por eletrogás

Soldagem por laser

Soldagem por Hidrogênio Atômico

Introdução

Soldagem que promovem união por aplicação de pressão no estado sólido

Soldagem por resistência

Soldagem por Explosão

Soldagem por Difusão

Soldagem por Atrito

Soldagem por Ultra-som

Soldagem por Pressão

DEFINIÇÃO

AW – ARC WELDING

Categoria de processos que usam o calor de um arco elétrico como fonte térmica para promover a fusão e união do material.

Segundo C. Jakson

“Consiste em uma descarga elétrica sustentada através de um plasma, estabelecido de tal maneira, que produza energia térmica suficiente para ser útil na junção de metais.”

DEFINIÇÃO AW – ARC WELDING

Em soldagem, o arco, em geral, opera entre um eletrodo plano, ou aproximadamente plano (a peça), e outro que se localiza na extremidade de um cilindro (arame, vareta ou eletrodo), com área menor do que o primeiro.

DEFINIÇÃO AW – ARC WELDING

Isso dá características do arco um formato cônico ou de sino com área junto a peça maior que essa seção próxima ao eletrodo.

CARACTERÍSTICAS DO ARCO

AW – ARC WELDING

Um exemplo de processo de soldagem a arco elétrico é o GMAW – (Gas Metal Arc Welding)

Processo de soldagem de metal através de um gás de proteção gasosa

CARACTERÍSTICAS DO ARCO - Alta eficiência na transformação da energia elétrica em

energia calorífica - Potência específica alta e resulta em um calor

concentrado em uma pequena área; - Condutor elétrico flexível, sujeito a interferências externas

(campos magnéticos) - Subsiste em qualquer atmosfera gasosa; - Emite radiação não ionizante de alta intensidade (espectros visíveis e não visíveis). Segurança!!

FENÔMENOS NA SOLDAGEM A ARCO ELÉTRICO

AW – ARC WELDING

A diferença de potencial entre as extremidades do arco, varia com:

a distância dos eletrodos (comprimento de arco (Ia), com forma tamanho e material dos eletrodos, composição e pressão do gás na coluna do plasma corrente que atravessa o arco entre outros fatores.

SOLDAGEM A ARCO ELÉTRICO AW – ARC WELDING

Por outro lado a parte visível e brilhante do arco constitui a coluna de plasma, que representa gradientes térmicos e elétricos bem mais baixos.

de 103 ºC/mm e de V/mm.

Distribuição potencial de um arco e suas regiões: (a) zona de Queda Catódica, (b) coluna do arco, (C) Zona de Queda Anódica (equemático ) Fonte: Mondenesi


AW – ARC WELDING

O arco elétrico e a gota metálica fundida se comportam como condutores flexíveis podendo sofrer ações devido a campos magnéticos e/ ou efeitos físicos. Isto trás consequências positivas e negativos como veremos a seguir


1 – FORÇA DE ARRASTE

Forças radiais atuam no arco , devido a um campo magnético gerando gradiente de pressão “jato de plasma” em direção a peça.

Comprimento do Jato de Plasma Fonte: Lemen



O efeito independe da polaridade e do meio onde ocorre o processo, e explica a deposição regular da solda em qualquer posição, com corrente apropriada ao diâmetro do eletrodo e do metal de base.

Jato de Plasma – Fonte: Marques

F=BIL Força do campo B= Campo magnético I = Intensidade de corrente L= Comprimento do arco

P1>P2 devido à menor área na coluna onde atua f1. Força de arraste (F) no sentido da maior pressão para menor pressão.



Influências:

• Aplicação em qualquer posição de soldagem*

• Colabora na penetração da solda

• Influencia no modo de transferência de soldagem.


2 – Efeito Constrição do Arco Plasma

A) Constrição devido a força de Lorentz

B) Constrição devido a um bocal

devidamente dimensionado


3 – Efeito de estrangulamento da Gota de solda (Pinch)

Devido a força atuante próximo a base do eletrodo sofre um estrangulamento , apertando a gota formada facilitando a transferência do metal de adição para o metal de base. Não depende da polaridade.


4 – Sopro magnético

A) Natural

Desvio que ocorre do arco elétrico no processo de soldagem. O arco desvia de sua posição em função de um campo magnético em outro ponto. Ocorre em muitos casos um formato irregular de solda e/ ou excesso de respingos.



B) Forçado

As causas são devido a arcos próximos com soldagem que utilizam dois cabeçotes, o metal de base apresentar magnetismo residual, ou local de trabalho está com campos magnéticos devido a fatores externos (aparelhos etc).



Soluções para eliminar ou minimizar o sopro magnético:

• Para arcos de comprimento próximos, se possível utilizar corrente alternada;

• Procurar distancias otimizadas

para cabeçote;

• Desmagnetizar o material ou

aquecer acima da temperatura

de 768º (curie)

• Verificar campos magnéticos no ambiente.

PARÂMETROS DO ARCO ELÉTRICO DE SOLDAGEM

A – INTESIDADE DA CORENTE

Associados a diâmetro do eletrodo e espessura da junta de soldagem e também a

relação de soldagem

com metal de adição

ou autógena.


B – POLARIDADE

Define o sentido da corrente no circuito elétrico de soldagem em corrente contínua, conforme convenção:

CC – Polaridade Direta


B – POLARIDADE


CC + Polaridade Inversa


B – POLARIDADE


CA - Alternada


C – TENSÃO DO ARCO

Diferença de potencial (tensão) entre a extremidade do eletrodo e a superfície da junta/ peça, estando associado ao comprimento do arco. Influencia o formato do cordão de soldo e o modo de transferência da solda na junta.


D – ENERGIA DE SOLDAGEM

Aporte calor ou calor aportado (head input), traduz a energia gerada por comprimento de solda depositada ou executada, dimensiona o grau de “agressão” térmica à junta.

Importante destacar que a potência dissipada do arco não é totalmente adicionada na junta e existe perdas térmicas durante operação.

𝑬 𝑱𝒐𝒖𝒍𝒆

𝒄𝒎=

𝑰𝒏𝒕𝒆𝒏𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅𝒆 𝒅𝒆 𝑪𝒐𝒓𝒓𝒆𝒏𝒕𝒆 𝑨 𝑿 𝑻𝒆𝒏𝒔ã𝒐 𝒅𝒐 𝑨𝒓𝒄𝒐 (𝑽) 𝒙𝟔𝟎

𝑽𝒆𝒍𝒐𝒄𝒊𝒅𝒂𝒅𝒆 𝒅𝒆 𝒔𝒐𝒍𝒅𝒂𝒈𝒆𝒎 (𝒄𝒎

𝒎𝒊𝒏𝒖𝒕𝒐)

𝑬 𝒍í𝒒𝒖𝒊𝒅𝒂 = 𝜼 ∗ 𝑬



E = Energia total do arco e é o rendimento do processo de soldagem.

𝑬 𝒍í𝒒𝒖𝒊𝒅𝒂 = 𝜼 ∗ 𝑬


E– REGULAGEM DOS PARÂMETROS DE SOLDAGEM

Devem ter como objetivos gerais:

Estabilidade do arco durante a soldagem;

Calor suficiente para adequada fusão do

eletrodo e penetração da junta;

Deposição homogênea e contínua da solda.

Exercícios

1) Quanto ao aporte térmico (“heat input”) produzido durante a

soldagem, pode-se afirmar que:

(a) O aporte térmico que se introduz em uma junta é cada vez maior, quando os valores de corrente e tensão do arco são cada vez menores, se mantendo a velocidade de soldagem constante.

(b) O aporte térmico é diretamente proporcional aos valores da corrente elétrica e tensão, e inversamente proporcional à velocidade de soldagem.

(c) O aporte térmico é diretamente proporcional à velocidade de soldagem, e inversamente proporcional aos valores da corrente elétrica e tensão.

(d) O aporte térmico é uma variável que depende diretamente das propriedades física e mecânica do metal de base que será soldado.

Exercícios

2) Calcule a energia de soldagem e a energia líquida de soldagem (considere o rendimento médio de cada processo) para as seguintes condições de soldagem (aço baixo carbono):

a) Processo TIG, I=100 A, U=11V, e v=20cm/min

b) Processo MIG, I=300 A, U=29V, e v=60cm/min

c) Processo SAW, I=420 A,U=34V, e v=60cm/min

Discuta os resultados obtidos.

Exercícios de fixação

3) Por que o arco elétrico é a fonte de calor mais usada,

hoje em dia, para soldagem por fusão?

4) Como é possível determinar experimentalmente a soma das quedas de potencial nas regiões anódicas e catódicas?

5) Por que a corrente de soldagem é transportada principalmente por elétrons?

6) Que proporção da corrente elétrica no arco é transportada por elétrons? E íons positivos?

SOLDAGEM

Dúvidas?

Bibliografia Machado, Ivan Guerra Soldagem e técnicas conexas: processos. 1 ed. UFRGS Rio Grande do Sul 1996. 477 p.: il CDU621.791 Marques, Paulo Villani Soldagem: Fundamentos e tecnologia / PauloVillani Marques, Paulo José Modenesi, Alexandre Queiroz Bracarense 3. ed. UFMG Belo Horizonte 2009. 363 p. IBSN 978-85-7041-748-0 http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0104-92242012000400006&script=sci_arttext#fig05 http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0104-92242013000200011&script=sci_arttext

http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0104-92242012000400006&script=sci_arttext#fig05















http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0104-92242013000200011&script=sci_arttext














Desenvolvido por Julio Cesar de Jesus

faculdade pitágoras núcleo de engenharias … · seguranÇa em soldagem incêndios tetraedro do...

Documents