ESTUDO DE CASO DA IMPLANTAÇÃO DO CONTROLE DE QUALIDADE NA FABRICAÇÃO E SOLDAGEM DE ESTRUTURAS METÁLICAS EM AÇO CARBONO

Centro Paula Souza COMPETENCIA EM EDUCACAO PUBLICA PROFISSIONAL
Centro Estadual de Educacao Tecnologica Paula Souza
GOVERNO DO ESTADO DE SAO PAULO
ETEC PHILADELPO GOUVEA NETTO
ESTUDO DE CASO DA IMPLANTACAO DO CONTROLE DE QUALIDADE NA FABRICACAO E SOLDAGEM DE ESTRUTURAS METALICAS EM ACO CARBONO
SAO JOSE DO RIO PRETO

2º SEMESTRE DE 2010
Centro Paula Souza COMPETENCIA EM EDUCACAO PUBLICA PROFISSIONAL
Centro Estadual de Educacao Tecnologica Paula Souza
GOVERNO DO ESTADO DE SAO PAULO
ETEC PHILADELPO GOUVEA NETTO
HENRIQUE ALEXANDRE INACIO DA SILVA
JEFERSON RIOS MOTA
JOSE LUIS GONCALVES
JOSE LUIZ DA SILVA
ESTUDO DE CASO DA IMPLANTACAO DO CONTROLE DE QUALIDADE NA FABRICACAO E SOLDAGEM DE ESTRUTURAS METALICAS EM ACO CARBONO
Trabalho de conclusao de curso apresentado a Escola Tecnica Philadelpo Gouvea Netto, como parte dos requisitos de conclusao do curso de Tecnico em Mecanica sob orientacao do professor Rubens Barreto Alvarenga.
SAO JOSE DO RIO PRETO

2ºSEMESTRE DE 2010
HENRIQUE ALEXANDRE INACIO DA SILVA
JEFERSON RIOS MOTA
JOSE LUIS GONCALVES
JOSE LUIZ DA SILVA
Estudo de Caso da Implantacao do Controle de Qualidade da Fabricacao e Soldagem de Estruturas Metalicas em Aco Carbono.
Trabalho de Conclusao de Curso apresentado a Escola Tecnica Philadelpo Gouvea Netto como requisito da graduacao de Tecnico em Mecanica.
Aprovado em ___/___/___
Rubens Barreto Alvarenga
Professor Orientador Tecnico
Giuseppe Ricardo Passarini
Professor Orientador do TCC
Wellington Coelho
Professor Orientador do TCC
SAO JOSE DO RIO PRETO

2º SEMESTRE DE 2010
DEDICATORIA
Dedicamos este trabalho aos nossos familiares e a todos que colaboraram de maneira efetiva para a execucao deste projeto.

AGRADECIMENTO
Agradecemos a DEUS em primeiro lugar por tudo que aconteceu em nossas vidas, pela formacao, criacao do projeto e aos orientadores tecnicos: Giuseppe Ricardo Passarini e Wellington Coelho na construtividade e desenvolvimento do projeto.
Ao professor orientador do TCC Professor Rubens Barreto Alvarenga pela orientacao e ajuda na elaboracao deste trabalho.
1
RESUMO
O trabalho em questao trata do controle de qualidade na fabricacao e soldagem de estruturas metalicas de aco carbono via processo de soldagem MIG/MAG. E explicado de forma simples o processo de soldagem MIG/MAG e seus principais defeitos/descontinuidades, bem como, de forma detalhada suas as causas e solucoes.
Uma tabela e apresentada das porcentagens de defeitos/descontinuidades encontradas antes e depois da implementacao do controle de qualidade. Ao final concluimos a importancia desta ferramenta de gestao para a elaboracao do plano de acao para diminuir ou eliminar estes defeitos.

SUMARIO
Resumo.........................................................................................................................
06
Introducao.....................................................................................................................
07
Justificativa..................................................................................................................
07
Objetivo.......................................................................................................................
08
Historico......................................................................................................................
08
Fundamentacao teorica.................................................................................................
09
Desenvolvimento..........................................................................................................
25
Aco carbono.................................................................................................................
25
Acos Liga.....................................................................................................................
26
Processo de soldagem MIG/MAG...............................................................................
27
Controle de qualidade na fabricacao de estruturas metalicas.......................................
32
Defeitos mais comuns encontrados na fabricacao de estruturas metalicas de aco carbono atraves da soldagem MIG/MAG....................................................................
34
Conclusao.....................................................................................................................
45
Bibliografias.................................................................................................................
45

INTRODUCAO
JUSTIFICATIVA
Como primeira justificativa tem-se a exigencia de apresentacao de um trabalho de conclusao de curso (TCC) para a obtencao do titulo de Tecnico em Mecanica pela Escola Tecnica Estadual Philadelpho G. Netto de Sao Jose do Rio Preto . SP. Em seguida existe a necessidade de integracao das diversas disciplinas e conceitos aprendidos durante o referido curso, dentre elas: Tecnologia de Projetos, Tecnologia de Automacao, Tecnologia de Fabricacao, Tecnologia de Elementos de Maquinas, Tecnologia Mecanica, Eletroeletronica, Representacao Digital de Componentes de Mecanica, Representacao Grafica e Componentes de Mecanica, Aplicativos Informatizados em Mecanica, Linguagem, Trabalho e Tecnologia, Tecnologia Industrial, Tecnologia de CNC, Etica, Cidadania e Gestao Ambiental.
O projeto justifica-se tambem pela busca de aumento de produtividade, garantia da qualidade e da competitividade pelas diversas organizacoes presentes no parque industrial de Sao Jose do Rio Preto . SP. Na busca por manter ou mesmo superar sua posicao no mercado consumidor, as empresas devem estar cientes da necessidade de implantacao de sistemas padronizados e continuos para sua gestao, buscando a garantia da qualidade de seus produtos e da produtividade de seus processos produtivos. O Controle de qualidade na fabricacao e soldagem de estruturas metalicas de aco carbono vem como uma ferramenta para atingir estas metas.
O projeto justifica-se principalmente pela busca continua na melhoria educacional, conceito que todo ser humano deve ter, a fim de propiciar a alavancagem da vida social, economica, cultural e politica. Neste sentido, o projeto em tela, e o corolario de uma jornada de 14 anos estudando, desde a 1? serie do Ensino Fundamental passando pelo Ensino Medio e finalizando com o Ensino Tecnico, uma luta com a participacao efetiva da familia e amigos.

OBJETIVO
O TCC no curso Tecnico em Mecanica tem como proposito colocarmos em pratica todo o aprendizado adquirido durante o curso na area mecanico-industrial.
O objetivo deste projeto e demonstrar que o controle de qualidade na fabricacao e soldagem de estruturas metalicas em aco carbono e uma ferramenta fundamental de Gestao de Processos para planejar, controlar, acompanhar e avaliar a producao de equipamento a fim de entregar para o cliente final um equipamento que respeite todas as normas e requisitos de qualidade nacionais e internacionais.
Isto posto, analisaremos o controle de qualidade na fabricacao e soldagem de estruturas metalicas em aco carbono atraves do processo de soldagem MIG/MAG utilizando a ferramenta de controle de qualidade de Ensaio Visual e Dimensional de Solda com enfase na qualidade versus quantidade de solda aprovadas e reprovadas.
HISTORICO
O trabalho direcionou-se para a fabricacao e soldagem de estruturas metalicas em aco carbono via processo de soldagem MIG/MAG, uma vez que os alunos, em sua maioria, tem experiencia na area metalurgica de fabricacao e construcao de estruturas metalicas e tem como maior preocupacao o controle de qualidade e o atendimento as normas e requisitos de fabricacao.
Existe a necessidade de entregar para o cliente final um produto/equipamento que tenha qualidade e que esteja em conformidade com as Normas e Requisitos de fabricacao reconhecidos nacionalmente e internacionalmente a fim de garantir a seguranca e confiabilidade do produto.
Tanto as normas nacionais, por exemplo, PETROBRAS e ABNT, como as internacionais, AWS, ASME e DIN, exigem para cada produto, no caso de Estrutura Metalica, uma serie de caracteristicas e requisitos de soldagem para sua aprovacao.

Uma vez que as normas consideram a soldagem como um processo especial e que devem ser levados em consideracao todos os parametros e suas caracteristicas, ha a necessidade de um controle rigido e sistematico destes parametros.
FUNDAMENTACAO TEORICA
A soldagem e considerada, para o Controle de Qualidade em Soldagem na fabricacao de estruturas metalicas de aco carbono, como uma fase especial, envolvendo profissionais qualificados, ou seja, suas soldas foram submetidas a testes, de acordo com a norma de cada equipamento, a fim de comprovar o atendimento a requisitos pre-estabelecidos.
Para um Controle de Qualidade com eficiencia e eficacia todas as fases do processo de producao sao inspecionadas/controladas, via o CQ (Controle de Qualidade), desde: Recebimento do Metal Base, Montagem, Soldagem, Acabamento, Embalagem e Transporte.
Neste sentido, e fundamental para alcancar a eficiencia e eficacia na qualidade do equipamento soldado um Controle de Qualidade desde o recebimento da materia prima (Metal de Base) ao transporte do equipamento.
A soldagem e um processo ja em desenvolvimento desde a antiguidade. Segundo Fernando Laureti Thomaz da Silva (Colecao Tecnologia SENAI, 1997, pag. 13) estudos levam a crer que a origem dos metais tenha coincidido com a do fogo, tido como descoberto por volta do ano 8000 a.C.
Nestes termos a soldagem e entendida, segundo Fernando Laureti Thomaz da Silva (Colecao Tecnologia SENAI, 1997, pag. 13) como a tecnica de unir duas ou mais partes, assegurando entre elas a continuidade e as caracteristicas mecanicas e quimicas do material.
A serie de Normas NBR ISO 9000 para Sistemas de Qualidade considera a soldagem como processo especial que, dependendo da complexidade da construcao soldada, requer metodos de controle que podem abranger as atividades de projeto, de selecao de materiais, de fabricacao e de inspecao a fim de garantir que a qualidade especificada seja alcancada.

No que concerne a atividade de inspecao de soldagem e importante que esta atividade seja desenvolvida por profissional devidamente qualificada e certificado, cuja sistematica encontra-se na Norma Brasileira ABNT NBR-14.842. E ela que estabelece criterios e a sistematica para a qualificacao e certificacao de inspetores de soldagem, e descreve as atribuicoes e responsabilidades para os niveis de qualificacao estabelecidos.
Varios sao os fatores que deves ser levados em consideracao para atender as normas e requisitos de fabricacao de Estruturas Metalicas em Aco Carbono atraves do processo de soldagem MIG/MAG. Tais fatores contribuem de maneira significativa para a qualidade do produto, como: normas do projeto, metalurgia dos acos carbonos, soldabilidade, velocidade de aquecimento, velocidade de resfriamento, diluicao, contracao, dilatacao, reparticao termica, profissionais, local de soldagem, posicao, inspecao, seguranca, qualificacao dos profissionais, instrumentos de medicao, controle de deformacoes, ensaios nao destrutivos, consumiveis, simbologia de soldagem e fatores externos.
E neste amaranhado de fatores que contribuem de maneira significativa na qualidade da soldagem que se encontra o Controle de Qualidade. E ele quem, atraves das Normas e Requisitos do produto, ira controlar a eficiencia e eficacia no que tange ao atendimento das normas, ou seja, assegurar que o produto nao tenha descontinuidades e defeitos nao permitidos pela norma.
Segundo a Apostila de Inspetor de Soldagem do Instituto Santista de Qualidade Industrial (pag. 36), descontinuidade e a interrupcao das estruturas tipicas de uma peca, no que se refere a homogeneidade de caracteristicas fisicas, mecanicas e metalurgicas. Nao e necessariamente um defeito. A descontinuidade se deve ser considerada defeito, quando, por sua natureza, dimensoes ou efeito acumulado, tornar a peca inaceitavel, por nao satisfazer os requisitos minimos da norma tecnica aplicavel.
As descontinuidades que podem ser encontradas no processo de soldagem MIG/MAG e sao definidas na Norma PETROBRAS N- 1738 e estao elencadas na Apostila de Inspetor de Soldagem do Instituto Santista de Qualidade Industrial:
1. Abertura de arco - Imperfeicao local na superficie do metal de base resultante da abertura do arco eletrico.

2. Angulo excessivo de reforco . Angulo excessivo entre o plano da superficie do metal de base e o plano tangente ao reforco de solda tracado a partir da margem da solda.
Ilustracao 1 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)
3. Cavidade alongada . Vazio nao arredondado com a maior dimensao paralela ao eixo da solda, podendo estar localizado:
(a) na solda . situada ao longo do centro do cordao (Figura A)
(b) na raiz da solda (Figura B)
Ilustracao 2 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)
4. Concavidade . Reentrancia na raiz da solda, podendo ser:
(a) central . situada ao longo do centro do cordao (Figura A)
(b) lateral - situada nas laterais do cordao (Figura B)
Ilustracao 3 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

5. Concavidade excessiva . Solda em angulo com a face excessivamente concava.
Ilustracao 4 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)
6. Convexidade excessiva - Solda em angulo com a face excessivamente convexa.
Ilustracao 5 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)
7. Deformacao angular . Distorcao angular da junta soldada em relacao a configuracao de projeto exceto para junta soldada de topo.
Ilustracao 6 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

8. Deposicao insuficiente . insuficiencia de metal na face da solda.
Ilustracao 7 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)
9. Desalinhamento . Junta soldada de topo, cujas superficies das pecas, embora paralelas, apresentam-se desalinhadas, excedendo a configuracao de projeto.
Ilustracao 8 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)
10. Embicamento . Deformacao angular da junta soldada de topo.
Ilustracao 9 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)
11. Falta de Fusao . Fusao incompleta entre a zona fundida e o metal de base, ou entre passes da zona fundida, podendo estar localizada:
(a) na zona de ligacao (Figura A)
(b) entre os passes (Figura B)
(c) na raiz da solda (Figura C e D)

Ilustracao 30 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)
12. Falta de Penetracao . Insuficiencia de metal na raiz da solda.
Ilustracao 41 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)
13. Inclusao de escoria . Material solido nao metalico retido no metal de solda ou entre o metal de solda e o metal de base podendo ser:
(a) alinhada (Figura A e B)
(b) isolada (Figura C)
(c) agrupada (Figura D)
Ilustracao 52 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

14. Inclusao metalica . Metal estranho retido na zona fundida
15. Micro-trinca . Trinca com dimensoes microscopicas
16. Mordedura . Depressao sob a forma de entalhe, no metal de base acompanhando a margem da solda.
Ilustracao 63 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)
17. Mordedura na raiz . Mordedura localizada ma margem da raiz da solda.
Ilustracao 74 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

18. Penetracao excessiva . Metal da zona fundida em excesso na raiz da solda.
Ilustracao 85 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)
19. Perfuracao . Furo na solda ou penetracao excessiva localizada resultante de perfuracao do banho de fusao durante a soldagem.
Ilustracao 96 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)
20. Poro . Vazio arredondado, isolado e interno a solda.
21. Poro superficial . Poro que emerge a superficie da solda.
22. Porosidade . Conjunto de poros distribuidos de maneira uniforme, entretanto nao alinhado.
Ilustracao 107 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

23. Porosidade Agrupada . Conjunto de poros agrupados.
Ilustracao 118 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)
24. Porosidade alinhada . Conjunto de poros dispostos em linha, segundo uma direcao paralela ao eixo longitudinal da solda.
Ilustracao 129 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)
25. Porosidade vermiforme . Conjunto de poros alongados ou em forma de espinha de peixe situados na zona fundida.
Ilustracao 20 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)
26. Rachadura . ver termo preferencial: trinca.

27. Rechupe de cratera . Falta de metal resultante da contracao da zona fundida, localizada na cratera do cordao de solda (Figura A 21).
Ilustracao 213 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)
28. Rechupe interdendritico . Vazio alongado situado entre dendritas da zona fundida.
29. Reforco Excessivo . Excesso de metal da zona fundida, localizado na face da solda.
Ilustracao 22 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)
30. Respingos . Globulos de metal de adicao transferidos durante a soldagem e aderidos a superficie do metal de base ou a zona fundida ja solidificada.
31. Sobreposicao . Excesso de metal da zona fundida sobreposta ao metal de base na margem da solda, sem estar fundido ao metal de base.
Ilustracao 23 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)

32. Solda em angulo assimetrico . Solda em angulo, cujas pernas sao significativamente desiguais em desacordo com a configuracao de projeto.
Ilustracao 24 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)
33. Trinca . Tipo de descontinuidade planar caracterizada por uma ponta aguda e uma alta razao comprimento e largura.
34. Trinca de Cratera . Trinca localizada na cratera do cordao de solda, podendo ser:
(a) longitudinal (Figura A)
(b) transversal (Figura B)
(c) em estrela (Figura C)
Ilustracao 25 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)
35. Trinca em estrela . Trinca irradiante de tamanho inferior a largura de um passe da solda considerada.

36. Trinca interlamelar . Trinca em forma de degraus, situados em planos paralelos a direcao de laminacao, localizada no metal de base proxima a zona fundida.
Ilustracao 26 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)
37. Trinca irradiante . Conjunto de trincas que partem de um mesmo ponto, podendo estar localizada:
(a) na zona fundida (Figura A)
(b) na zona afetada termicamente (Figura B)
(c) no metal de base (Figura C)
Ilustracao 27 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)
38. Trinca longitudinal . Trinca com direcao aproximadamente paralela ao eixo longitudinal do cordao de solda, podendo esta localizada:
(a) na zona fundida (Figura A)
(b) na zona de ligacao (Figura B)
(c) na zona afetada termicamente (Figura C)

(d) no metal de base (Figura D)
Ilustracao 28 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)
39. Trinca na margem . Trinca que se inicia na margem da solda, localizada geralmente na zona afetada termicamente.
Ilustracao 29 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)
40. Trinca na raiz . Trinca que se inicia na raiz da solda, podendo estar localizada:
(a) na zona fundida (Figura A)
(b) na zona afetada termicamente (Figura B)

Ilustracao 30 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)
41. Trinca ramificada . Conjunto de trincas que partem de uma trinca, podendo estar localizada:
(a) na zona fundida (Figura A)
(b) na zona afetada termicamente (Figura B)
(c) no metal de base (Figura C)
Ilustracao 314 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)
42. Trinca sob cordao . Trinca localizada na zona afetada termicamente nao se estendendo a superficie da peca (Figura A) .

Ilustracao 32 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)
43. Trinca transversal . Trinca com direcao aproximadamente perpendicular ao eixo longitudinal do cordao de solda, podendo estar localizada:
(a) na zona fundida (Figura A)
(b) na zona afetada termicamente (Figura B)
(c) no metal de base (Figura C)
Ilustracao 33 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (Fonte: Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem, 1996)
Varias sao as ferramentas lancadas pelo Controle de Qualidade no que tange a Fabricacao de Estruturas Metalicas em Aco Carbono, via processo de soldagem MIG/MAG com o objetivo de atender as normas e os requisitos do produto, dentre elas podemos citar: Ensaio Visual e Dimensional de Soldas, Ensaio Macrografico, Ensaio de Dureza, Ensaio de Dobramento,

Ensaio de Tracao, Ensaio de Fratura, Ensaio de Impacto, Ensaio de Liquido Penetrante, Ensaio de Particulas Magneticas, Ensaio de Ultrassom e por fim Ensaio de Radiografia.
Para o Ensaio Visual e Dimensional de Soldas em juntas soldadas e usado a Norma PR-059/2004, que tem como criterios de aceitacao:
1. Junta de topo, considerar inaceitavel: Trinca, Falta de fusao, Falta de Penetracao, Concavidade com profundidade maior que 2mm, Deposicao Insuficiente, Poro Isolado, Porosidade Agrupada, Mordedura na face ou raiz com profundidade maior que 1mm, Sobreposicao, Abertura de Arco, Respingo, Desalinha mento superior a 2mm, Embicamento ou pre-deformacao superior a 5?, Perfuracao, Altura do reforco da face e da penetracao da raiz acima do especificado na tabela a seguir:
Tabela de especificacao da altura do reforco da face e da penetracao da raiz
Espessura nominal do metal de base
Altura maxima
e . 6,4mm
1,6mm
6,4mm < e . 12,7mm
2,4mm
12,7mm < e . 25,4mm
4,0mm
e > 25,4mm
4,8mm
2. Juntas de angulo considerar inaceitavel: Diferenca entre pernas maior que 3,2mm, Dimensoes de pernas abaixo do valor minimo indicado na tabela abaixo:
Tabela de especificacao de diferenca de pernas
Espessura nominal da alma
Valor minimo da perna
e . 9,5mm
9,5mm
9,5mm < e . 12,7mm
12,5mm
12,7mm < e < 15,9mm
16,0mm
e > 15,9mm
22,0mm

DESENVOLVIMENTO
1. Aco Carbono
A soldagem e normalmente realizada com a aplicacao localizada de calor e/ou deformacao plastica na junta a ser soldada. Como resultado, temos alteracoes significativas nas propriedades do metal base. Essas alteracoes dependem das reacoes ocorridas durante o aquecimento/resfriamento da poca de fusao. Isto posto, e de grande importancia para os profissionais que atuarao na construcao e fabricacao do projeto o conhecimento dos materiais de base utilizados para a construcao/fabricacao.
O aco e uma liga ferro-carbono que contem geralmente entre 0,008% ate 2,11% de carbono, alem de outros elementos que resultam dos processos de fabricacao. E obtido a partir do ferro gusa liquido que e produzido nos altos fornos das usinas siderurgicas no setor da aciaria.
Na aciaria temos o processo de descarbonetacao, ou seja, remocao de parte do carbono existente no gusa. Outros elementos sao reduzidos a quantidades minimas: Enxofre (S), fosforo (P), Silicio (Si) e o Manganes (Mn). Tais elementos tem influencia direta nas propriedades mecanicas do aco e devem ser controlados:
. Manganes . Em acos com pouco carbono torna o aco mais ductil e maleavel. Em acos com muito carbono endurece e aumenta a resistencia aos choques;
. Silicio . Contribui para o aumento da dureza e tenacidade. Evita porosidade.
. Fosforo . Em teores elevados torna o aco fragil e quebradico.
. Enxofre . Torna o aco granuloso e aspero. Enfraquece a resistencia.
Segundo a Apostila de Tecnologia Aplicada I . Caminhao Betoneira . SENAI, pag. 85, os acos carbonos sao especificados dependendo do teor de carbono em tres classes:
. Acos com baixos teores de carbono: entre 0,008% a 0,3%;
. Acos com medios teores de carbono: entre 0,3% a 0,7%;
. Acos com altos teores de carbono: entre 0,7% a 2,11%.

A logica aplicada ao aco carbono e a de que a quantidade de carbono influencia diretamente nas propriedades mecanicas dos acos quanto a dureza, tenacidade, resistencia a tracao, maleabilidade, ou seja, quanto mais carbono o aco contiver, mais duro ele sera. A logica vale tambem para o contrario, ou seja, quanto menos carbono ele contiver, menos duro ele sera.
2. Acos Liga
Conforme o teor de elementos de liga, ou seja, elementos adicionados de maneira intencional para conferir aos acos propriedades especiais, os acos podem ser subdivididos em:
. Aco de Baixa Liga ( soma dos teores de liga inferior a 5%);
. Acos de Media Liga (elementos de liga entre 5 e 10%); e
. Aco de Alta Liga (com mais de 10% de elementos de liga).
Os principais elementos de liga adicionados ao aco carbono sao:
. Aluminio - Al;
. Manganes - Mn;
. Niquel - Ni;
. Cromo . Cr;
. Molibdenio - Mo;
. Vanadio .V;
. Silicio . Si;
. Cobre . Cu;
. Cobalto . Co; e
. Tungstenio . W.
A adicao de elementos de liga tem por objetivo obter ligas, ou metais de base, com diferentes finalidades e propriedades mecanicas, tais como:
. Alterar as propriedades mecanicas;
. Aumentar a usinabilidade;
. Aumentar a temperabilidade;
. Conferir dureza a quente;
. Aumentar a capacidade de corte;
. Conferir resistencia ao desgaste;

. Conferir resistencia a corrosao;
. Conferir resistencia a oxidacao . calor;
. Modificar as caracteristicas eletricas e magneticas.
Titulo de elementos de liga e suas funcoes
Elementos de liga
Influencia na estrutura
Influencia nas propriedades
Aplicacoes
Produtos
Niquel
Refina o grao. Diminui a velocidade de transformacao na estrutura do aco
Aumento da resistencia a tracao.
Alta ductibilidade.
Aco para construcao mecanica.
Aco Inoxidavel.
Aco resistente a altas temperaturas.
Pecas para automoveis. Utensilios domesticos. Caixas para tratamento termico.
Manganes
Estabiliza os carbonetos. Ajuda a criar microestrutura dura por meio de tempera. Diminui a velocidade de resfriamento.
Aumento da resistencia mecanica e temperabilidade da peca. Resistencia ao choque.
Aco para construcao mecanica
Pecas para automoveis e pecas para uso geral em engenharia mecanica
Cromo
Forma carbonetos. Acelera o crescimento de graos.
Aumento da resistencia a corrosao e a oxidacao e altas temperaturas
Acos para construcao mecanica. Acos ferramenta. Acos Inoxidaveis.
Produtos para a industria quimica: talheres, valvulas e pecas para fornos.
Molibdenio
Influencia na estabilizacao do carboneto
Aumento de resistencia a tracao
Aco ferramenta. Aco cromo-niquel.
Ferramentas de corte
Silicio
Auxilia na desoxidacao e fluidez.
Aumento da resistencia a oxidacao em temperaturas elevadas.
Acos com alto teor de carbono.
Pecas fundidas.
Tabela - Fonte: Tabela dos efeitos dos elementos de liga mais comuns
Tecnologia Aplicada I .2005.
3. Processo de soldagem MIG/MAG
3.1 Fundamentos
Segundo a Norma ASME . Sec. IX a sigla do processo e GMAW . Gas Metal Arc Welding. Marques, Modenesi e Bracarense entendem que a soldagem GMAW onde a uniao de pecas metalicas e estabelecida entre um eletrodo metalico nu, consumivel, e a peca de trabalho. Para a protecao da poca de fusao e usado um gas ou uma mistura de gases que podem ser ativos ou inertes. No Brasil o processo e popularmente e comercialmente conhecido como

MIG (Metal Inerte Gas) quando o gas para protecao usado e inerte ou MAG (Metal Ativo Gas) quando o gas para protecao usado e ativo.
3.2 Aplicacao
O processo GMAW e utilizado em diversas aplicacoes uma vez que pode ser utilizado em todas as posicoes, ou seja: plana, horizontal, vertical e sobrecabeca. Sao indicados para a soldagem de estruturas metalicas, tanques, reconstrucao de pecas desgastadas . amantegamento, vigas e outras. Podem ser usados para a soldagem de materiais ferrosos e nao ferrosos, como aluminio, magnesio, cobre aco carbono e inoxidavel. Como nao e utilizado fluxo, a possibilidade de inclusao de escoria e minima, mas pode ocorrer em funcao do silicio do arame eletrodo. Tem uma taxa de deposicao de aproximadamente de 15 kg/h.
3.3 Parametros de Soldagem
Os parametros de soldagem influenciam diretamente na qualidade do cordao de solda. Sao eles: intensidade de corrente (amperagem), tensao (voltagem), velocidade de soldagem, comprimento do arco (stick-out), gases de protecao, diametro do arame eletrodo, posicao de soldagem, polaridade, modo de transferencia.
. Intensidade de Corrente
. Tensao e comprimento do arco
A tensao depende diretamente do comprimento do arco e do diametro do eletrodo, do gas de protecao e do modo de transferencia. Com a constancia destas variaveis o aumento da tensao provocara uma largura maior e altura menor do cordao de solda. Melhor molhagem e reducao da penetracao. Tensoes elevadas provocam porosidade, respingos e mordeduras no cordao.
. Velocidade de Soldagem
A velocidade de soldagem esta ligada a quantidade de energia liberada na soldagem. Assim, quanto maior e a velocidade de soldagem menor e a quantidade de calor desprendida no cordao de solda. Velocidades excessivas provocam menor penetracao e velocidades baixas provocam alteracoes estruturais.
. Gases de Protecao
Os gases de protecao influem diretamente na soldagem de diversas maneiras: na protecao do cordao de solda da contaminacao atmosferica, no tipo de transferencia, profundidade e formato do cordao de solda.

Os gases mais utilizados no processo de soldagem GMAW sao o Argonio, CO2, Helio e misturas destes. Sao divididos em dois tipos: Gases Inertes (Argonio, Helio e suas misturas) e Gases Ativos (CO2, Oxigenio e Nitrogenio). Cada tipo de gas e misturas tem objetivos diferentes e deve ser levadas em consideracao pelo projeto.
Tabela de comparacao das caracteristicas de soldagem com os gases helio e argonio puro.
Caracteristica
Argonio
Helio
Condutividade Termica
Baixa
Elevada
Tensao do Arco
Menor
Maior
Calor gerado no arco
Menor
Maior
Aplicacoes
Chapas finas e Metais de baixa condutividade termica
Chapas grossas e metais de alta condutividade termica
Penetracao central
Maior que nas laterais
Menor
Largura do cordao
Mais estreito
Mais largo
Transferencia metalica
Todos os tipos
Globular ou curto circuito
Estabilidade do arco
Boa
Instavel
Velocidade de soldagem
Menor
Maior
Efeito de limpeza na soldagem de aluminio e suas ligas
Maior
Menor
Custo/volume de gas
Menor
Maior
Peso em relacao ao ar
38%
14% do ar
Tabela - Fonte: Tabela de comparacao das caracteristicas de soldagem com os gases helio e argonio puro. Emilio, 1992.
Segundo Wainer, Brandi e Mello, as misturas gasosas visam obter caracteristicas intermediarias, ja que a adicao de helio ao argonio melhora o contorno do cordao. Com a adicao de gases ativos (CO2 e/ou oxigenio) aos gases inertes visam melhorar a estabilidade do arco voltaico, porem neste caso o processo de soldagem e MAG.
O processo de soldagem e considerado MAG, utilizado em soldagem de aco carbono e suas ligas, quando na mistura tiver mais que 3% de um gas ativo (CO2, Oxigenio e Nitrogenio). Quando na mistura tiver ate 3% de um gas ativo o processo e considerado MIG e e utilizado em soldagem de aluminio e suas ligas.
. Diametro do arame eletrodo
O diametro do eletrodo esta ligado diretamente com a intensidade de corrente, ou seja, quanto menor o diametro do eletrodo menor sera a intensidade de corrente.

. Sentido de Soldagem
O sentido de soldagem diz respeito ao angulo e direcao da tocha. Considerando um sentido de soldagem da direita para a esquerda (Empurrando) temos menor penetracao e maior largura do cordao de solda. Ja um sentido de soldagem esquerda para a direita, com o mesmo grau de inclinacao da tocha, conforme abaixo, temos uma maior penetracao, menor largura e maior altura do cordao de solda.
Fonte: Apostila SENAI: Processo de Soldagem MIG/MAG, Julho de 2003.
. Polaridade
Temos dois tipos de polaridade: direta e inversa. A polaridade direta e o tipo de ligacao para soldagem em corrente continua, onde os eletrons deslocam-se do eletrodo para a peca. A peca e considerada como polo positivo e o eletrodo como polo negativo. A polaridade inversa e o tipo de ligacao para soldagem com corrente continua, onde os eletrons deslocam-se da peca para o eletrodo. A peca e considerada como polo negativo e o eletrodo como polo positivo.
Fonte: Apostila SENAI: Processo de Soldagem MIG/MAG, Julho de 2003.

. Modos de Transferencias
Para a soldagem do processo GMAW e fundamental conhecer os modos de transferencia, ou seja, a forma como a gota se desprende do eletrodo para a poca de fusao. Sao eles:
. Transferencia por curto circuito
Segundo Quites, este modulo de transferencia ocorre quando a tensao e a corrente de soldagem sao baixas. Em geral, e usado na soldagem fora de posicao ou na soldagem de chapas finas, quando estes baixos valores sao necessarios. Uma gota de material se forma na ponta do eletrodo e vai aumentando de tamanho ate tocar na poca de fusao. O arco se apaga momentaneamente e a gota e rapidamente atraida para a poca de fusao.
Fonte: Apostila SENAI: Processo de Soldagem MIG/MAG, Julho de 2003.
. Transferencia globular
Segundo Quites, este tipo de transferencia ocorre para valores mais altos de tensao. Neste caso as gotas de metal se transferem para a poca de fusao antes que ocorra o curto circuito. O diametro medio das gotas transferidas varia com a corrente e sao geralmente maior que o diametro do eletrodo.
Fonte: Apostila SENAI: Processo de Soldagem MIG/MAG, Julho de 2003.

. Transferencia por gsprayh
A transferencia por gsprayh ocorre quando temo elevadas amperagens e tensoes. A taxa de deposicao e cerca de 10 kg/h e e utilizada somente nas posicoes plana e horizontal. As goticulas sao extremamente pequenas.
Fonte: Apostila SENAI: Processo de Soldagem MIG/MAG, Julho de 2003.
. Consumiveis
Os consumiveis para a soldagem pelo processo GMAW sao especificados pela Norma AWS A5.18 e prescreve os requerimentos para a classificacao de eletrodos solidos ou compostos e varetas na soldagem de aco carbono. Sao escolhidos de acordo com o metal base a ser soldado.
4. Controle de qualidade na fabricacao de estruturas metalicas . Ensaio Visual e Dimensional de Solda
O ensaio visual e dimensional de solda e um ensaio nao destrutivo basico. Qualquer ensaio de soldagem deve vir precedido de uma avaliacao visual. E utilizado para controlar, durante e apos a fabricacao, os varios aspectos que poderao interferir na qualidade da solda desejada.
. Procedimentos para o Ensaio
Segundo a Colecao Tecnologia SENAI de Soldagem, o local para a realizacao do ensaio deve estar limpo, bem iluminado e deve ser feita em tres etapas:
1 Verificacao antes da soldagem
E a verificacao documental, ou seja, a qualificacao dos procedimentos de soldagem, o certificado de qualificacao do soldador, a validade das amostras de producao e os certificados de materiais envolvidos quanto materiais base quanto consumiveis.

Apos a verificacao documental e feita a inspecao visual e dimensional das areas a serem soldadas. Nesta fase procura-se detectar descontinuidades que possam causar defeitos no cordao de solda. Uma atencao especial a limpeza e feita nesta etapa. Nao deve haver impurezas como graxas, oleos.
E feita a verificacao dos consumiveis e certificados de qualificacao. Por ultimo inspecao dimensional das juntas a serem soldadas e parametros de soldagem de acordo com a IEIS . Instrucao e Execucao de Inspecao de Soldagem.
2. Verificacao durante a soldagem
Apos a inspecao das condicoes antes da soldagem e feita a inspecao durante a soldagem. Esta etapa, assim como as outras, e de fundamental importancia, pois e nela que verificaremos se as condicoes pre-estabelecidas estao sendo cumpridas pelos profissionais envolvidos no processo de soldagem. Nesta etapa verificamos os parametros de soldagem como: intensidade de corrente, tensao, polaridade, velocidade de soldagem, vazao do gas de protecao, controle de temperatura interpasse e limpeza.
3. Verificacao apos a soldagem
A verificacao apos a soldagem e feita mediante os criterios de aceitacao do projeto/norma do produto. Nesta etapa sao verificados as descontinuidades e defeitos existentes no cordao de solda em comparacao com o criterio de aceitacao da norma. Para o Ensaio Visual e Dimensional de Soldas em juntas soldadas e usado a Norma PR-059/2004, que tem como criterios de aceitacao:
1. Junta de topo, considerar inaceitavel: Trinca, Falta de fusao, Falta de Penetracao, Concavidade com profundidade maior que 2mm, Deposicao Insuficiente, Poro Isolado, Porosidade Agrupada, Mordedura na face ou raiz com profundidade maior que 1mm, Sobreposicao, Abertura de Arco, Respingo, Desalinhamento superior a 2mm, Embicamento ou pre-deformacao superior a 5?, Perfuracao, Altura do reforco da face e da penetracao da raiz acima do especificado na tabela a seguir:

Tabela de especificacao da altura do reforco da face e da penetracao da raiz
Espessura nominal do metal de base
Altura maxima
e . 6,4mm
1,6mm
6,4mm < e . 12,7mm
2,4mm
12,7mm < e . 25,4mm
4,0mm
e > 25,4mm
4,8mm
2. Juntas de angulo considerar inaceitavel: Diferenca entre pernas maior que 3,2mm, Dimensoes de pernas abaixo do valor minimo indicado na tabela abaixo:
Tabela de especificacao de diferenca de pernas
Espessura nominal da alma
Valor minimo da perna
e . 9,5mm
9,5mm
9,5mm < e . 12,7mm
12,5mm
12,7mm < e < 15,9mm
16,0mm
e > 15,9mm
22,0mm
5. Defeitos mais comuns encontrados na fabricacao de estruturas metalicas de aco carbono atraves da soldagem MIG/MAG.
A definicao de descontinuidade/defeito, segundo a Apostila de Inspetor de Soldagem do Instituto Santista de Qualidade Industrial (pag. 36), descontinuidade e a interrupcao das estruturas tipicas de uma peca, no que se refere a homogeneidade de caracteristicas fisicas, mecanicas e metalurgicas. Nao e necessariamente um defeito. A descontinuidade se deve ser considerada defeito, quando, por sua natureza, dimensoes ou efeito acumulado, tornar a peca inaceitavel, por nao satisfazer os requisitos minimos da norma tecnica aplicavel.

1. Abertura de arco.
Ilustracao 34 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. Abertura de Arco de uma junta soldada. (www.google.com.br).
2. Convexidade excessiva.
Ilustracao 35 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (www.google.com.br).

3. Deposicao insuficiente.
Ilustracao 36 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (www.google.com.br).
4. Falta de Fusao.
Ilustracao 37 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (www.google.com.br).

5. Falta de Penetracao.
Ilustracao 38 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (www.google.com.br).
6. Mordedura.
Ilustracao 39 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (www.google.com.br).

7. Penetracao excessiva.
Ilustracao 40 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (www.google.com.br).
8. Porosidade.
Ilustracao 41 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (www.google.com.br).

9. Reforco Excessivo.
Ilustracao 42 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (www.google.com.br).
10. Respingos.
Ilustracao 43 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (www.google.com.br).

11. Sobreposicao.
Ilustracao 44 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (www.google.com.br).
12. Solda em angulo assimetrico.
Ilustracao 45 - Exemplos de descontinuidade em soldagem.

13. Trinca de Cratera
Ilustracao 46 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (www.google.com.br).
14. Trinca longitudinal.
Ilustracao 47 - Exemplos de descontinuidade em soldagem. (www.google.com.br).

Tabela de porcentagens de defeitos
Defeito
Origem do defeito
Correcao
Porcentagens de defeitos anteriores
Porcentagem de Defeitos atuais
Porosidade
Oleo, oxidacao grosseira, carepa.
Corrente de ar, bocal obstruido ou pequeno.
Vazao de gas excessiva.
Falha na remocao da escoria vitrea entre os passes de solda.
Limpeza do metal base
Protecao do ambiente de solda.
Adequar a vazao do gas
Limpeza da escoria do cordao de solda
22%
4%
Falta de
penetracao
Junta de solda muito estreita.
Corrente de soldagem muito baixa;
Extensao do eletrodo muito grande.
Aumentar a junta.
Aumentar a corrente.
Diminuir a extensao do eletrodo
12%
3%
Falta de fusao.
Tensao e/ou corrente de soldagem muito baixa.
Polaridade errada;
Velocidade de soldagem muito baixa.
Soldagem sobre um cordao convexo.
Oscilacao da tocha muito larga ou muito estreita.
Aumentar a corrente.
Usar CC+.
Diminuir a velocidade.
Eliminar a convexidade do cordao anterior.
Diminuir a oscilacao da tocha.
13%
3%
Mordedura
Velocidade de soldagem muito alta.
Diminuir a velocidade.
18%
8%
48
Tensao de soldagem muito alta.
Corrente de soldagem excessiva.
Parada insuficiente as margens do cordao de solda.
Diminuir a tensao.
Diminuir a corrente de soldagem.
Para ma margem para preenchimento do cordao.
Trincas.
Composicao quimica incorreta do arame de solda.
Cordao de solda muito pequeno.
Ma qualidade do material de base sendo soldado
Adequar a composicao quimica do arame eletrodo.
Aumentar a largura do cordao.
Substituir o metal base.
7%
2%
Respingos
excessivos
Uso de CO2
Tensao do arco muito baixa.
Indutancia Baixa.
Use misturas Ar-CO2 ou Ar-O2 no lugar de CO2.
Aumentar a tensao do arco.
Aumente a indutancia.
35%
15%
Convexidade Excessiva
Tensao do arco ou corrente de soldagem muito baixa.
Extensao do eletrodo excessiva.
Indutancia Baixa.
Polaridade errada.
Aumentar a tensao.
Diminuir a extensao do eletrodo.
Aumente a indutancia.
Polaridade CC+
15%
6%
Furo da raiz
Corrente de soldagem muito alta.
Diminuir a corrente de solda.
5%
1%

Velocidade de soldagem muito baixa.
Aumentar a velocidade.
Trinca longitudinal
Composicao quimica incorreta do arame de solda.
Cordao de solda muito pequeno.
Ma qualidade do material de base sendo soldado
Adequar a composicao quimica do arame eletrodo.
Aumentar a largura do cordao.
Substituir o metal base.
6%
2%
Solda em angulo assimetrico
Angulo incorreto de soldagem.
Mao de obra desqualificada.
Corrigir o angulo de soldagem.
Treinamento da mao de obra.
36%
12%
Sobreposicao
Corrente de soldagem alta.
Diminuir a corrente de soldagem.
18%
8%
Reforco Excessivo
Velocidade de soldagem baixa.
Tensao de soldagem baixa.
Aumentar a velocidade de soldagem.
Aumentar a tensao de soldagem.
26%
12%
Embicamento
Montagem inadequada.
Corrente de soldagem alta.
Adequar a montagem.
Diminuir a corrente de soldagem.
16%
2%
Desalinhamento
Montagem inadequada.
Corrente de soldagem alta.
Adequar a montagem.
Diminuir a corrente de soldagem.
16%
5%
Deposicao Insuficiente
Velocidade de soldagem alta.
Mao de obra desqualificada.
Diminuir a velocidade.
Treinamento da mao de obra.
22%
2%

CONCLUSAO
Sendo a soldagem reconhecida, pelo fabricante de estruturas metalicas, como um processo especial, que deve ser levado em consideracao desde a compra de produtos de qualidade a certificacao e qualificacao dos profissionais envolvidos na producao, faz-se necessario um controle da qualidade na fabricacao e soldagem de estruturas metalicas em aco carbono a fim de controlar os processos com o objetivo de entregar para o cliente final um equipamento que atenda as normas de projeto e produto.
Atraves do mapeamento das descontinuidades/defeitos nas soldagens foi elaborado um plano de acao com o objetivo de diminuir ou eliminar os defeitos/descontinuidades encontrados processos. O plano de acao da empresa consistia basicamente de alguns pontos: qualificacao da mao de obra, conscientizacao da qualidade do produto, controle e inspecao (inicial e final) das soldagens.
Desta forma concluimos que foi possivel demonstrar que o controle de qualidade e uma ferramenta de gestao de processos uma vez que fez o mapeamento dos defeitos e descontinuidades existentes e indicou um Plano de Acao com o objetivo de diminuir ou, em alguns casos, eliminar os defeitos e descontinuidades encontradas nos processos de soldagem.

BIBLIOGRAFIAS
1. Colecao Tecnologia SENAI: Soldagem, Varios autores. Sao Paulo, 1997.
2. Fundacao Brasileira de Tecnologia da Soldagem. Inspetor de Soldagem. Rio de Janeiro: FBTS, 1996.
3. Instituto Santista de Qualidade Industrial. Inspetor de Soldagem. Sao Jose dos Campos: ISQI, 2005.
4. Marques, Paulo Villani. Soldagem: Fundamentos e Tecnologia. 2? ed. Belo Horizonte: UFMG, 2007.
5. NBR-14.842: Criterios para a qualificacao e certificacao de inspetores de soldagem. ABNT. Rio de Janeiro, 2003.
6. Quites, Almir Monteiro. Introducao a soldagem a arco eletrico. Florianopolis: Soldasoft, 2002.
7. Wainer, Emilio. Soldagem: processos e metalurgia. 2? ed. Sao Paulo: Blucher, 1992.
8. Tecnologia Aplicada I: Caminhao Betoneira Cara Chata. 2? ed. Sao Paulo: SENAI, 2005.
Autor: Jose Luiz Da Silva

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