Soldagem

Soldagem , técnica utilizada para unir peças metálicas geralmente por meio da aplicação de calor. Esta técnica foi descoberta durante os esforços para manipular ferro em formas úteis. As lâminas soldadas foram desenvolvidas no primeiro milênioesta, sendo os mais famosos os produzidos por armeiros árabes em Damasco, na Síria. O processo de carburação do ferro para produzir materiais duros aço era conhecido na época, mas o aço resultante era muito frágil. A técnica de soldagem - que envolveu o entrelaçamento de ferro relativamente macio e duro com material de alto carbono, seguido pelo forjamento com martelo - produziu uma lâmina forte e resistente.

países que começam com a letra u
soldagem a arco

soldadura por arco Soldadura por arco de metal blindado. marinha dos Estados Unidos



Nos tempos modernos, o aprimoramento das técnicas de fabricação do ferro, principalmente a introdução do ferro fundido, restringiu a soldagem ao ferreiro e o joalheiro. Outras técnicas de união, como a fixação por parafusos ou rebites, foram amplamente aplicadas em novos produtos, desde pontes e motores ferroviários até utensílios de cozinha.



Os processos modernos de soldagem por fusão são uma conseqüência da necessidade de obter uma junta contínua em grandes placas de aço. Foi demonstrado que a rebitagem tem desvantagens, especialmente para um recipiente fechado, como uma caldeira. A soldagem a gás, a soldagem a arco e a soldagem por resistência surgiram no final do século XIX. A primeira tentativa real de adotar processos de soldagem em larga escala foi feita durante a Primeira Guerra Mundial. Em 1916, o processo de oxiacetileno estava bem desenvolvido e as técnicas de soldagem então empregadas ainda são utilizadas. As principais melhorias desde então foram em equipamentos e segurança. A soldagem a arco, usando um eletrodo consumível, também foi introduzida neste período, mas os fios desencapados inicialmente usados ​​produziam soldas quebradiças. Uma solução foi encontrada envolvendo o fio com amianto e um fio de alumínio entrelaçado. O eletrodo moderno, introduzido em 1907, consiste em um fio desencapado com um revestimento complexo de minerais e metais. A soldagem a arco não era universalmente usada até a Segunda Guerra Mundial, quando a necessidade urgente de meios rápidos de construção para navegação, usinas de energia, transporte e estruturas estimulou o trabalho de desenvolvimento necessário.

A soldagem por resistência, inventada em 1877 por Elihu Thomson, foi aceita muito antes da soldagem a arco para junção por pontos e costura de chapas. A soldagem de topo para fazer correntes e unir barras e hastes foi desenvolvida durante a década de 1920. Na década de 1940, o processo de gás inerte de tungstênio, usando um eletrodo de tungstênio não consumível para realizar soldas de fusão, foi introduzido. Em 1948, um novo processo blindado com gás utilizou um eletrodo de arame que foi consumido na solda. Mais recentemente, soldagem por feixe de elétrons, laser soldagem e vários processos de fase sólida, como difusão colagem, soldagem por fricção e junção ultrassônica foram desenvolvidas.



Princípios básicos de soldagem

Uma solda pode ser definida como uma coalescência de metais produzida por aquecimento a uma temperatura adequada com ou sem aplicação de pressão, e com ou sem o uso de um material de enchimento.

Na soldagem por fusão, uma fonte de calor gera calor suficiente para criar e manter uma poça fundida de metal do tamanho necessário. O calor pode ser fornecido por eletricidade ou por chama de gás. A soldagem por resistência elétrica pode ser considerada soldagem por fusão porque algum metal fundido é formado.

Os processos de fase sólida produzem soldas sem derreter o material de base e sem a adição de um metal de adição. A pressão é sempre empregada e geralmente algum calor é fornecido. O calor de fricção é desenvolvido na união ultrassônica e por fricção, e o aquecimento do forno geralmente é empregado na união por difusão.



O arco elétrico usado na soldagem é uma descarga de alta corrente e baixa tensão, geralmente na faixa de 10–2.000 amperes a 10–50 volts. Uma coluna de arco é complexa, mas, em termos gerais, consiste em um cátodo que emite elétrons, um plasma de gás para a condução de corrente e uma região do ânodo que se torna comparativamente mais quente do que o cátodo devido ao bombardeio de elétrons. Um arco de corrente contínua (DC) é normalmente usado, mas arcos de corrente alternada (AC) podem ser empregados.

Total energia O insumo em todos os processos de soldagem excede o necessário para produzir uma junta, porque nem todo o calor gerado pode ser utilizado de forma eficaz. Eficiências variam de 60 a 90 por cento, dependendo do processo; alguns processos especiais divergem amplamente desta figura. O calor é perdido por condução através do metal base e por radiação para as redondezas.

A maioria dos metais, quando aquecidos, reage com a atmosfera ou outros metais próximos. Essas reações podem ser extremamente prejudicial às propriedades de uma junta soldada. A maioria dos metais, por exemplo, oxida rapidamente quando derretidos. Uma camada de óxido pode impedir a adesão adequada do metal. Gotículas de metal fundido revestidas com óxido ficam presas na solda e tornam a junta quebradiça. Alguns materiais valiosos adicionados para propriedades específicas reagem tão rapidamente à exposição ao ar que o metal depositado não tem o mesmo composição como tinha inicialmente. Esses problemas levaram ao uso de fluxos e atmosferas inertes.



Na soldagem por fusão, o fluxo tem um papel protetor na facilitando uma reação controlada do metal e, em seguida, evitando a oxidação, formando uma manta sobre o material fundido. Os fluxos podem ser ativos e auxiliar no processo ou inativos e simplesmente proteger as superfícies durante a união.

o que é um metal na química

Atmosferas inertes desempenham um papel protetor semelhante ao dos fluxos. Em arco de metal com proteção de gás e soldagem de arco de tungstênio com proteção de gás um gás inerte - geralmente argônio —Fluxos de um anel ao redor da tocha em um fluxo contínuo, deslocando o ar ao redor do arco. O gás não reage quimicamente com o metal, mas simplesmente o protege do contato com o oxigênio no ar.



A metalurgia da junção de metal é importante para as capacidades funcionais da junta. A solda a arco ilustra todas as características básicas de uma junta. Três zonas resultam da passagem de um arco de soldagem: (1) o metal de solda, ou zona de fusão, (2) a zona afetada pelo calor e (3) a zona não afetada. O metal de solda é a parte da junta que foi derretida durante a soldagem. A zona afetada pelo calor é uma região adjacente ao metal de solda que não foi soldado, mas sofreu uma alteração na microestrutura ou nas propriedades mecânicas devido ao calor da soldagem. O material não afetado é aquele que não foi aquecido o suficiente para alterar suas propriedades.

A composição do metal de solda e as condições sob as quais congela (solidifica) afetam significativamente a capacidade da junta de atender aos requisitos de serviço. Na soldagem a arco, o metal de solda compreende material de enchimento mais o metal base que derreteu. Após a passagem do arco, ocorre o rápido resfriamento do metal de solda. Uma solda de uma passagem tem uma estrutura fundida com grãos colunares que se estendem da borda da poça de fusão até o centro da solda. Em uma solda multipasse, essa estrutura fundida pode ser modificada, dependendo do metal específico que está sendo soldado.

O metal de base adjacente à solda, ou a zona afetada pelo calor, está sujeito a uma gama de ciclos de temperatura e sua mudança na estrutura está diretamente relacionada à temperatura de pico em qualquer ponto, o tempo de exposição e as taxas de resfriamento . Os tipos de metal básico são muito numerosos para serem discutidos aqui, mas podem ser agrupados em três classes: (1) materiais não afetados pelo calor de soldagem, (2) materiais endurecidos por mudanças estruturais, (3) materiais endurecidos por processos de precipitação.

A soldagem produz tensões nos materiais. Essas forças são induzidas pela contração do metal de solda e pela expansão e contração da zona afetada pelo calor. O metal não aquecido impõe uma restrição sobre o anterior e, como a contração predomina, o metal de solda não pode se contrair livremente e uma tensão é formada na junta. Isso geralmente é conhecido como tensão residual e, para algumas aplicações críticas, deve ser removido por tratamento térmico de toda a fabricação. A tensão residual é inevitável em todas as estruturas soldadas e, se não for controlada, ocorrerá arqueamento ou distorção da soldagem. O controle é exercido por técnica de soldagem, gabaritos e acessórios, procedimentos de fabricação e tratamento térmico final.

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Existe uma grande variedade de processos de soldagem. Vários dos mais importantes são discutidos abaixo.

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