Dominar o SMAW: Selecionar os parâmetros de soldadura correctos

Para obter bons resultados de soldadura, é necessário escolher parâmetros de soldadura razoáveis. Os principais parâmetros para a soldadura por arco de metal blindado incluem o tipo e a polaridade da corrente de soldadura, o diâmetro do elétrodo, a corrente de soldadura, a tensão do arco, a velocidade de soldadura e o número de camadas de soldadura. Estruturalmente, também inclui a ranhura da peça de trabalho e questões relacionadas com o antes e o depois da soldadura.

1. Seleção do tipo de corrente e da polaridade

A seleção do tipo de corrente de soldadura depende principalmente do tipo de revestimento do elétrodo, como os eléctrodos de sódio com baixo teor de hidrogénio que utilizam a polaridade inversa da corrente contínua; os eléctrodos de potássio com baixo teor de hidrogénio e os eléctrodos ácidos requerem tanto a corrente contínua como a corrente alternada, utilizando geralmente a corrente alternada.

A polaridade refere-se ao método de ligação dos terminais positivo e negativo da saída da máquina de soldadura de corrente contínua. A ligação da peça de trabalho ao terminal positivo (pinça de soldadura, elétrodo ao terminal negativo) é designada por ligação direta; a ligação ao terminal negativo é designada por ligação inversa, os eléctrodos de sódio e potássio com baixo teor de hidrogénio utilizam a ligação inversa. Os eléctrodos ácidos podem utilizar tanto corrente alternada como corrente contínua, ligação direta ou inversa; quando se utiliza uma máquina de soldar por corrente contínua, utilizar a ligação direta para placas grossas e a ligação inversa para placas finas.

2. Seleção do diâmetro do elétrodo

(1) Selecionar de acordo com a espessura da peça de trabalho

A relação entre o diâmetro do elétrodo e a espessura da peça de trabalho é apresentada na Tabela 5-8. Para a primeira camada de soldadura multicamada com uma ranhura e para soldaduras em posições diferentes da soldadura plana, deve ser utilizado um diâmetro de elétrodo mais pequeno do que o utilizado para soldaduras planas.

Tabela 5-8 Relação entre o diâmetro do elétrodo e a espessura da peça de trabalho

(2) Selecionar de acordo com a posição de soldadura

Para obter uma maior poça de fusão durante o processo de soldadura e reduzir o gotejamento de metal fundido, o diâmetro do elétrodo utilizado nas posições de soldadura plana é maior do que o utilizado noutras posições de soldadura com a mesma espessura de peça de trabalho. O diâmetro máximo do elétrodo para posições de soldadura verticais não deve exceder 5 mm, e o diâmetro do elétrodo utilizado para soldadura horizontal e suspensa não deve exceder 4 mm.

3. Seleção da corrente de soldadura

(1) Selecionar de acordo com o diâmetro do elétrodo

O método consiste em consultar uma tabela ou calcular.

1) Consultar a tabela. A Tabela 5-9 fornece valores de referência para correntes de soldadura adequadas a eléctrodos de vários diâmetros.

Tabela 5-9 Valores de referência da corrente de soldadura para eléctrodos de vários diâmetros

2) Calcular utilizando a seguinte fórmula empírica:

I=(30 ~50)d

Onde:

• d - diâmetro do elétrodo, mm;
• I - corrente de soldadura, A.

(2) Selecionar de acordo com a posição de soldadura.

Para a soldadura plana, pode ser escolhida uma corrente maior para a soldadura. Para a soldadura horizontal, vertical e suspensa, a corrente de soldadura deve ser 10%~20% inferior à das posições de soldadura plana.

(3) Selecionar em função do número de camadas de soldadura.

Para os passes de raiz, especialmente para a soldadura de uma face com formação de duas faces, deve ser escolhida uma corrente de soldadura mais pequena; para os passes de enchimento, pode ser utilizada uma corrente de soldadura maior, e para os passes de cobertura, a corrente utilizada deve ser ligeiramente menor.

Existem vários métodos para determinar se a corrente selecionada é adequada:

1) Observar os salpicos.

Quando a corrente é demasiado elevada, grandes partículas de metal líquido salpicam para fora da poça de fusão com sons altos de estalos; quando a corrente é demasiado baixa, é difícil distinguir entre escória e metal líquido.

2) Observar a formação da soldadura.

Quando a corrente é demasiado elevada, a penetração é profunda, a soldadura afunda-se e os lados da soldadura são propensos a subcotação; quando a corrente é demasiado baixa, a soldadura é estreita e alta, com uma fusão deficiente nos lados com o material de base.

3) Observar o estado de fusão do elétrodo.

Quando a corrente é demasiado elevada, o elétrodo derrete e fica vermelho prematuramente; quando a corrente é demasiado baixa, o arco é instável e o elétrodo tende a aderir à peça de trabalho.

4. Seleção da tensão do arco

A tensão do arco é determinada principalmente pelo comprimento do arco. Geralmente, o comprimento do arco é de 0,5 a 1 vezes o diâmetro do elétrodo, com uma tensão de arco correspondente de 16 a 25V. Para os eléctrodos básicos, o comprimento do arco deve ser metade do diâmetro do elétrodo e para os eléctrodos ácidos, o comprimento do arco deve ser igual ao diâmetro do elétrodo.

5. Seleção da velocidade de soldadura

O velocidade de soldadura pode ser controlada de forma flexível pelo soldador de acordo com a situação específica, com o princípio de assegurar que o cordão de soldadura tem as dimensões externas necessárias e garantir uma boa fusão. Ao soldar materiais que têm requisitos rigorosos em termos de entrada de calor de soldadura, a velocidade de soldadura deve ser controlada conforme especificado nos documentos do processo. Durante o processo de soldadura, o soldador deve ajustar a velocidade de soldadura em qualquer altura para garantir a consistência da altura e da largura da costura de soldadura.

Se a velocidade de soldadura for demasiado lenta, o cordão de soldadura será demasiado alto ou demasiado estreito, e a forma será irregular; ao soldar chapas finas, pode mesmo queimar; se a velocidade de soldadura for demasiado rápida, o cordão de soldadura será estreito, resultando em defeitos de penetração incompleta.

6. Seleção do número de camadas de soldadura

O princípio para determinar o número de camadas de soldadura é garantir que o metal de solda tenha plasticidade suficiente. Sob a condição de garantir a qualidade da soldadura, utilizar eléctrodos de grande diâmetro e corrente elevada para soldar para melhorar a produtividade do trabalho.

Como mostrado na Figura 5-13, ao realizar a soldadura multi-camadas e multi-passos em aço de baixo carbono e aços estruturais comuns de baixa liga, tais como Q345 (16Mn), o número de camadas de soldadura tem pouco impacto na qualidade da junta, mas se o número de camadas for muito pequeno e cada camada de espessura de solda for muito grande, terá um certo impacto na plasticidade do metal de solda. Para outros tipos de aço, deve ser utilizada a soldadura multi-camadas e multi-passos, e a espessura de cada camada de soldadura deve ser geralmente ≤4mm.

a) Soldadura multicamada
b) Soldadura multipasse multicamada
1 ~ 12-Números de passes de soldadura

7. Seleção do aporte térmico de soldadura

A entrada de calor de soldadura refere-se à entrada de energia térmica para a unidade de comprimento da soldadura pela fonte de energia de soldadura durante a soldadura por fusão, e a sua fórmula de cálculo é a seguinte:

Na fórmula, q é a entrada de calor por unidade de comprimento da soldadura (J/mm); I é a corrente de soldadura (A); U é a tensão do arco (V); v é a velocidade de soldadura (mm/s); 𝜂 é a eficiência térmica (para a soldadura por arco de metal blindado 𝜂 é 0,7~0,8; para soldadura por arco submerso 𝜂 é de 0,8~0,95; para TIG 𝜂 é de 0,5).

Exemplo: Ao soldar o aço Q345 (16Mn), a entrada de calor de soldadura necessária não deve exceder 28kJ/cm. Se for escolhida uma corrente de soldadura de 180A e uma tensão de arco de 28V, qual deve ser a velocidade de soldadura?

Resolver I=180A; q=28kJ/cm; U=28V

Tomemos 𝜂=0,7

De:

É sabido:

Por conseguinte:

A velocidade de soldadura a utilizar deve ser de 0,126 cm/s.

O aporte térmico tem pouco efeito no desempenho das juntas soldadas de aço de baixo carbono, pelo que, para a soldadura por arco com metal blindado de aço de baixo carbono, o aporte térmico não é geralmente especificado. Para os aços de baixa liga e os aços inoxidáveis, um aporte térmico excessivo afectará o desempenho das juntas soldadas; um aporte térmico demasiado pequeno pode causar defeitos de fissuração em alguns aços durante o processo de soldadura, pelo que o processo de soldadura destes aços deve especificar o aporte térmico.

8. Seleção da forma e do tamanho da ranhura

No processo de soldadura por arco de metal blindado, devido a diferentes formas estruturais de soldadura, diferentes espessuras das peças de trabalho e diferentes requisitos de qualidade de soldadura, as formas de junta e as formas de ranhura também variam. As formas comuns de junta incluem junta de topo, junta sobreposta, junta de canto, junta em T e junta de extremidade. As formas e tamanhos de ranhuras de soldadura comuns são mostrados na Figura 5-14.

9. Parâmetros de soldadura por arco com elétrodo habitualmente utilizados

Ver Tabela 5-10 para os parâmetros de soldadura por arco de elétrodo em diferentes estados.

Tabela 5-10 Parâmetros de soldadura por arco com elétrodo em diferentes estados

Posição espacial do cordão de soldadura	Forma da secção transversal do cordão de soldadura	Espessura da peça de trabalho ou da soldadura Dimensão da perna /mm	Primeira camada de soldadura		Outras camadas de soldadura		Cordão de soldadura de apoio
			Diâmetro do elétrodo /mm	Corrente de soldadura /A	Diâmetro do elétrodo /mm	Corrente de soldadura /A	Diâmetro do elétrodo /mm	Corrente de soldadura /A
Soldadura de topo plana		2	2	55~60	-	-	2	55~60
		2.5~3.5	3.2	90 ~120	-	-	3.2	90 ~120
		4 ～5	3.2	100~130	-	-	3.2	100 ~130
			4	160 ~200	-	-	4	160 ~210
			5	200 ~260	-	-	5	220~250
		5 ～6	4	160 ～210	-	-	3.2	100 ~130
							4	180 ~210
		≥8	4	160 ～210	4	160 ~210	4	180 ~210
					5	220 ~280	5	220~260
		≥12	4	160 ～210	4	160 ~210	-	-
					5	220 ~280	-	-
Soldadura de topo vertical		2	2	50~55	-	-	2	50~55
		2.5~4	3.2	80 ~110	-	-	3.2	80 ~110
		5~6	3.2	90 ~120	-	-	3.2	90 ~120
		7 ～10	3.2	90 ~120	4	120 ～160	3.2	90 ~120
			4	120 ~160			3.2	90 ~120
		≥11	3.2	90 ~120	4	120 ～160	3.2	90 ～120
			4	120 ~160	5	160 ～200
		12 ～18	3.2	90 ~120	4	120 ～160	-	-
			4	120 ~160
		≥19	3.2	90 ~120	4	120 ～160	-	-
			4	120 ~160	5	160 ～200
Solda de topo horizontal		2	2	50~55	-	-	2	50~55
		2.5	3.2	80 ~110	-	-	3.2	80 ~110
		3 ～4	3.2	90 ~120	-	-	3.2	90~120
			4	120 ~160	-	-	4	120 ~160
		5 ～8	3.2	90 ～120	3.2	90 ~ 120	3.2	90 ~ 120
					4	140 ~ 160	4	120 ~160
		≥9	3.2	90 ~120	4	140 ~ 160	3.2	90~120
			4	140 ~160			4	120 ~160
		14 ～18	3.2	90 ~120	4	140 ~ 160	-	-
			4	140 ~160
		≥19	4	140 ~160	4	140 ~ 160	-	-
Soldadura topo a topo		2	-	-	-	-	2	50 ~ 65
		2.5	-	-	-	-	3.2	80 ~110
		3 ～5	-	-	-	-	3.2	90 ~110
							4	120 ~160
		5 ～8	3. 2	90 ~ 120	3.2	90 ~ 120	-	-
					4	140 ~ 160
		≥9	3. 2	90 ~ 120	4	140 ~ 160	-	-
			4	140 ~160
		12 ～18	3.2	90 ~120	4	140 ~ 160	-	-
			4	140 ~ 160
		≥19	4	140 ~160	4	140 ~ 160	-	-
Soldadura topo a topo de ângulo plano		2	2	55~65	-	-	-	-
		3	3.2	100 ~120	-	-	-	-
		4	3.2	100~120	-	-	-	-
			4	160 ~200	-	-	-	-
		5 ～6	4	160 ~200	-	-	-	-
			5	220~280	-	-	-	-
		≥7	4	160~200	5	220~230	-	-
			5	220~280	5	220 ~230	-	-
		-	4	160 ～200	4	160 ~200	4	160 ~220
					5	220 ~280
Soldadura topo a topo em ângulo vertical		2	2	50 ~ 60	-	-	-	-
		3 ～4	3.2	90 ~120
		5 ～8	3.2	90 ~120	-	-	-	-
			4	120 ~160
		9 ～12	3.2	90 ~120	4	120 ～160	-	-
			4	120~160
Soldadura topo a topo em ângulo vertical		-	3.2	90 ~120	4	120 ～160	3.2	90 ～120
			4	120 ~160
Soldadura topo a topo de ângulo		2	2	50 ~60	-	-	-	-
		3 ~4	3.2	90 ~120	-	-	-	-
		5~6	4	120 ~ 160	-	-	-	-
		≥7	4	140 ~160	4	140 ～160	-	-
		-	3.2	90 ~120	4	140 ～160	3.2	90 ~ 120
			4	140 ~ 160			4	140 ~160