Introdução:
Todos os metais e ligas comercialmente conhecidas fundem em temperaturas abaixo dos 4000ºC, e especialmente as ligas de aço, que são a maior utilização do processo oxi-acetilênico, na faixa de 1500ºC. Assim, mostrou-se viável a execução de soldagens através das temperaturas e poder calorífico desenvolvidos pela combustão dos diversos gases.
O processo de soldagem oxi-gás é um dos mais antigos processos de fusão. Em termos industriais, pode-se apontar os períodos e responsáveis pelos desenvolvimentos mais significativos:
- 1837 - Desbassyns de Richamond descobre a chama aero-hídrica
- 1893 - Linde obtém Oxigênio da liquefação do ar
- 1894 - Jottrand executa a primeira soldagem industrial com a chama oxi-hídrica
- 1895 - Le Chatelier inventa o maçarico oxi-acetileno
- 1903 - Fouché e Picard desenvolvem a tocha de
soldagem
Atualmente, outros processos de soldagem são apresentados como alternativa ao processo oxi-acetilênico, e se este perde em competitividade nas faixas de grande espessura, continua a ser em alguns casos, ainda o método mais adequado para soldar tubos e chapas de aço de estruturas finas, além de outras técnicas entre as quais podemos destacar: revestimento superficial, corte térmico e seus derivados, metalização, desempeno à chama e aquecimento localizado.
O equipamento utilizado na soldagem oxi-acetilênica tem um custo relativamente baixo, é normalmente portátil e tem a vantagem de poder ser utilizado como equipamento auxiliar em outros processos de solda, especialmente para pré-aquecimento nos processos eletrodo revestido e arco-submerso, sendo assim extremamente versátil.
Fundamentos do processo:
O processo baseia-se na fusão do(s) metal(is) de base e eventualmente a fusão de um material de adição que é adicionado na junta que esta sendo soldada, com a utilização de uma chama proveniente da queima de uma mistura de gases. Estes gases passam por um dispositivo cuja função é dosa-los na proporção exata para a combustão e leva-los até a extremidade onde ocorre a chama. Este dispositivo, chamado maçarico, deve ainda possibilitar que se produza diferentes tipos de misturas necessários para se obter os diferentes tipos de chama, de acordo com o tipo de chama necessária para a soldagem dos diferentes materiais.
As superfícies dos chanfros dos metais de base e o material de adição quando presente, fundirão em conjunto formando uma poça de fusão única que após o resfriamento se comportará como um único material.
A chama oxi-acetilênica:
Sempre que se realiza uma reação química entre gases com aparecimento de luz e calor, a zona em que se processa esta reação é denominada chama.
Os fatores, dentro de um mesmo maçarico, que controlam a chama, são o tamanho e a forma longitudinal do orifício. As pressões do Acetileno e do Oxigênio, são as quantidades relativas na mistura destes dois gases que se queimam no bico do maçarico.
Reações químicas na chama
oxi-acetilênica:
Quando há queima completa do acetileno no ar, o Oxigênio do ar combina-se como Acetileno formando o gás carbônico e o vapor d'água.
- 2 C2H2 + 5 O2 = 4 CO2 + 2 H2O + calor
Como se pode verificar, para haver a queima completa de acetileno, são necessários 2,5 volumes de Oxigênio para 1 volume de Acetileno.
No ar atmosférico tem-se 4 vezes mais Nitrogênio do que Oxigênio e ainda outros gases em pequenos percentuais. Desde que estes gases não entrem na reação, apenas serão aquecidos por ela, o que causará uma diminuição na temperatura da chama.
Se se fornecesse Oxigênio puro e num volume 2,5 vezes maior, como seria o ideal para a chama de solda, se obteria uma chama de temperatura mais elevada, porém, este tipo de chama comercialmente é inviável. O tipo de chama que se emprega é a que se alimenta com 1 volume de Oxigênio para cada volume de Acetileno, deixando os outros 1½ volumes para serem fornecidos pelo próprio ar atmosférico que envolverá a chama. A chama então se produz em duas reações: a reação primária e a secundária.
A reação primária é a de maior temperatura e é representada na chama pelo cone interno. É a reação que se processa com os gases fornecidos pelos cilindros de Oxigênio e Acetileno.
A reação secundária é a representada pela parte externa da chama, também conhecida como envoltório, que é a reação do monóxido de carbono resultante da reação primária com o hidrogênio também resultante da reação primária na presença do Oxigênio do ar.
- 2 CO + O2 = 2 CO2
- 2 H2 + O2 = 2 H2O
Tipos de chamas:
Os tipos de chamas variam em conseqüência das proporções de Oxigênio e Acetileno que produzem. Basicamente existem 3 tipos: neutra, carburante ou redutora ou oxidante. Estes tipos bem como as zonas definidas nas chamas podem ser vistas na figura
abaixo:
Na figura são observadas as colorações típicas das diferentes zonas para cada tipo de chama. Estas diferentes zonas são definidas pela intensidade e coloração da luz.
Chama neutra ou normal:
É a chama de maior utilização para o processo de soldagem oxi-acetilênico. Esta chama é resultante da mistura de Acetileno e Oxigênio em partes iguais, daí o seu nome de "neutra". Apresenta duas zonas bem definidas que são o cone e o envoltório.
A chama neutra é de particular importância para o soldador, não só por seu uso em soldas e cortes, como também por fornecer uma base para regulagem de outros tipos de chamas. Esta chama poderá atingir temperaturas da ordem de 3100ºC.
É utilizada para soldas de ferros fundidos, aços, alguns bronzes, cobre, latão, níquel, metal monel, enchimentos e revestimentos com bronze.
Chama redutora ou carburante:
É a chama resultante da mistura de Acetileno com Oxigênio com um excesso de Acetileno. Nesta chama as três regiões apresentam-se bem distintas: cone, envoltório e o véu. O véu apresenta-se muito brilhante e este brilho é devido a partículas de carbono incandescentes em alta temperatura. O comprimento da "franja" determinará a quantidade em excesso de Acetileno na chama.
Esta chama é utilizada para solda de aços liga ao cromo e ao níquel, alumínio e magnésio. Atinge a temperatura de 3020ºC, e pode ser também empregada para depósitos de materiais duros como "Stellite". Esta chama não é recomendada para a soldagem de aços carbono pois causará juntas porosas e quebradiças.
Chama oxidante:
É a chama resultante da mistura de Acetileno com Oxigênio com um excesso de Oxigênio. esta chama pode atingir temperatura na ordem de 3150ºC. Apresenta em seu visual duas zonas bem distintas que são o cone e o envoltório.
Uma outra característica deste tipo de chama é o som sibilante emitido pelo bico.
É utilizada principalmente para soldagem de materiais que contenham zinco em sua composição química como por exemplo o latão. Na soldagem deste material, o zinco é oxidado na superfície da poça, onde a camada de óxido resultante vai inibir posteriores reações. Com a chama normal, o zinco se volatiliza continuamente, sendo oxidado na atmosfera.
|
