Este artigo tem por finalidade demonstrar a influência dos diversos parâmetros e variáveis dos processos de soldagem aplicados na manutenção de ferramentas de forjar e de corte nas forjarias. Para tal finalidade, exemplificamos com diversos casos práticos os cuidados necessários para uma boa execução da solda de manutenção em ferramentas
Em termos gerais, toda e qualquer solda é boa desde que tenha aparência aceitável e que apresente na sua continuidade um aspecto satisfatório. As soldas indicadas em condições de trabalhos severos ou críticos, assim como as que são controladas por códigos, requerem cuidados especiais. A comprovação da qualidade da mesma pode ser constatada mediante métodos de ensaios não destrutivos. É nosso principal objetivo alertar a todos que estão envolvidos com a qualidade da solda como especificar as condições de execução dos serviços no que se refere a materiais, procedimentos, mão de obra, insumos, máquinas e equipamentos.
Torna-se fundamental, portanto, observar e avaliar tudo que envolve um projeto, construção, operação, manutenção e até mesmo o reparo de uma determinada ferramenta de conformação.
Procedimentos de Soldagem
Determine a causa de falha
A fim de que seja realizada a manutenção corretiva no elemento de forma mais efetiva, avalie a causa da trinca ou fratura ocorrida. Algumas tendências de trincas ocorridas influenciam diretamente o material de adição (solda) a ser aplicado no reparo, assim como as condições posteriores de tratamento térmico da peça.
Identifique o material base
Neste procedimento toda decisão envolvida está diretamente relacionada com a correta identificação do material base, seja a análise química, assim como a avaliação metalúrgica. Normalmente buscamos nas normas DIN, SAE as especificações técnicas relacionadas.
Preparação para soldagem
Todos os soldadores bem qualificados possuem uma característica em comum, pois eles entendem o significado de solda bem aplicada em matrizes e elementos de forjaria devido à responsabilidade envolvida. Os fundamentos de uma boa preparação estão diretamente relacionados à maior parte do sucesso da aplicação e dos resultados da solda executada. A preparação adequada é consequência imediata de uma boa experiência anterior na excução de trabalhos semelhantes, assim como uma compreensão das características mecânicas dos esforços de solicitação em serviço. Técnicas de boa preparação podem ser listadas abaixo:
• Remova sempre todas as áreas trincadas;
• Nunca promova cavidades ou juntas com ângulos de 90º;
• Secções fraturadas devem ser ponteadas de forma moderada e suave em função da massa da peça;
• Não deixe que dispositivos ou outros elementos de fixação impeçam a visão do soldador do arco diretamente e de forma constante;
• Limpe a área a ser soldada com máquinas desincrustadoras pneumáticas;
• Permita a abertura das cavidades de forma suficiente a penetrar a tocha MIG ou o eletrodo de maior diâmetro com folga suficiente;
• Utilize estruturas robustas para se evitar empenamentos;
• Posicione a peça onde o soldador se sinta de forma confortável do início ao fim dos trabalhos;
• Mantenha a área sempre limpa e martele a solda sempre que possível;
• Verifique a conexão terra da máquina.
Selecione o processo de soldagem
Cada processo possui as suas vantagens. Poucos são os trabalhos em que é possível se ter claramente a melhor opção de execução da soldagem. Operações de soldagem que não requeiram muito volume de solda, mas que necessitem de maior qualidade possível, devem ser feitas com processo TIG. Soldas que necessitem de maior volume de solda devem ser feitas com processos MIG / MAG, assim como arco-submerso, sendo estes em função da forma geométrica da peça sendo recuperada. Os processos com eletrodo revestido implicam em taxas de deposição moderadas maiores que TIG e menores que MIG.
Selecione o metal de adição de solda
seleção correta do metal de adição requer algum conhecimento sobre as modificações que os fabricantes de insumos de solda promovem sobre os seus produtos a fim de serem obtidos melhores resultados. Isto implica dizer que, muitas vezes, materiais de fornecedores diferentes, mas com a mesma norma de fabricação, podem levar a resultados práticos distintos. Vale aqui a regra principalmente para as matrizes, facas e punções e as soldas de revestimento. No ambiente de forjaria, especialmente as matrizes, estas estão sujeitas a um amplo espectro de forças, impacto, abrasão térmica, tensões compressivas e resfriamento rápido, só para elucidarmos algumas das condições. As ligas modernas de adição de solda são formuladas especificamente para aumentarem a resistência a estas forças e, quando aplicadas corretamente, agem como barreiras efetivas à propagação de trincas. Os elementos de liga como cromo, tungstênio, cobalto e molibdênio são balanceados de forma adequada com carbono a fim de maximizar a formação de carbonetos e aumentar a dureza a quente dos materiais. Metais de adição para aços de trabalho a quente normalmente apresentam uma faixa maior de temperaturas de resposta à têmpera do que o próprio material base – matriz ou ferramenta em que são aplicados. A experimentação baseada nos dados de falhas anteriores é um método excelente de seleção apropriada do metal de adição ou de solda para determinada aplicação.
Pré-aquecimento
Aqui o principal problema não é que soldadores e engenheiros de processos saibam qual é a temperatura crítica de determinado material, mas sim de que as condições de realização do tratamento e da operação em si variam de local para local. Por exemplo, poderemos considerar que para aquecermos uma mesa porta-ferramentas de 10 ton a 550º C necessitemos de tempos diferentes em função das condições locais de cada operação fabril para que haja o total aquecimento da peça. Isto equivale a dizer que as condições de controle e de execução deste tratamento variam muito nos diversos processos de soldagem de manutenção em forjarias. Normalmente, a tendência é de se subestimar a temperatura e o tempo necessário para o correto tratamento.
Técnicas de soldagem
A aplicação da solda está diretamente relacionada à cavidade originada na preparação e aqui vale a experiência do soldador na manipulação da tocha e do eletrodo envolvido no processo. Desta forma, serão evitados descontinuidades e defeitos de solda, tais como falta de penetração, mordeduras, falta de fusão, trincas a frio e a quente, poros e inclusões de escória, entre outros. O soldador deve possuir o controle das variáveis principais para a manutenção sendo executadas, tais como eletrodos secos e quentes, arames sem umidade, gases na vazão correta, corrente e tensão de soldagem de acordo com as especificações, peças sem golpe de ar na maioria dos casos e controle do processo quanto à sequência de aplicação para se evitar o mínimo de distorções. A limpeza da solda é fundamental para se obter ao final cordões consistentes e bem estruturados.
Relaxamento de cordões de solda
O chamado “peening” adquire fundamental importância no processo de soldagem de manutenção em forjaria devido às qualidades dos materiais envolvidos. As funções básicas do martelamento são alívio das tensões originadas durante a solidificação do metal líquido na soldagem, retardamento da taxa de contração do metal de solda forçando o mesmo em direção contrária e finalmente este incrementa o depósito do metal de solda quanto às propriedades mecânicas, atuando como um processo de forjamento. Normalmente, o martelamento é realizado com um martelo de peso controlado em função do volume depositado de solda – em média equivale a um martelo de bola de 300 gr. O ponto exato de execução é mandatório para se obter as melhores propriedades mecânicas do elemento sendo soldado e deve ser feito com muito cuidado, pois pode induzir microfissuras no metal de solda.
Temperatura de entrepasses
Aqui deve ser dada atenção especial à temperatura aplicada e às formas de controle e de execução. Normalmente, os elementos de máquinas são aços que respondem ao tratamento térmico e principalmente matrizes de aços ferramentas e exigem cuidados e equipamentos especiais de manutenção de temperatura de soldagem. Caso sejam ultrapassadas as temperaturas de revenimento do metal base, a dureza do mesmo cairá abruptamente de acordo com as curvas de resfriamento e temperatura dos materiais. Portanto, a faixa de manutenção das temperaturas de operação durante a soldagem implica diretamente nos resultados opercionais dos elementos.
Tratamentos térmicos posteriores
Após a soldagem, normalmente aplicamos dois tipos diferentes de pós-aquecimento de soldagem, assim chamados de alívio de tensões e de “soaking” (eliminação de hidrogênio). Estes tratamentos devem ser normalmente aplicados em todos os aços. Alguns aços requerem somente o tratamento térmico de alívio de tensões enquanto outros exigem pós-aquecimento e nova têmpera como tratamento térmico efetivo, principalmente matrizes. O revenimento de um aço ferramenta determina a sua dureza final assim como a estrutura metalúrgica resultante. Dependendo da análise química do material, a dureza pode ser incrementada suavemente ou reduzida substancialmente por intermédio do processo de revenimento. O tratamento de alívio de tensões por outro lado está relacionado com uma faixa de temperatura próxima do metal de solda e deve ser experimentado na aplicação ou, em outros casos anteriores, medidos e testados.
Exemplos de Ferramentas Recuperadas com Soldas
As figuras deste artigo ilustram alguns tipos de ferramentas que foram recuperadas com solda.
Figura 1: mostra uma sequência de fabricação de peças vazadas a partir de billet maciço. Figura 2: mostra solda de rabo de andorinha (ferramentas de martelos). Figura 3: demonstra guias e castelos fraturados, recuperados com o processo de solda. Figura 4: solda de recuperação da gravura total. Figura 5: mostra o detalhe de uma ferramenta com trinca na área de corte. Figura 6: demonstra uma ferramenta que apresentou diversas trincas. Figura 7: aplicação final de solda fina com liga especial. Figura 8: aplicação de solda na empresa SANTEC.
Conclusão
Nosso objetivo é demonstrar a viabilidade técnica de aplicação de solda em forjarias, apesar de muitos casos de insucessos ocorridos no segmento. O fator primordial é a segurança envolvida com o pessoal e a operação destas máquinas.
Os conceitos aqui elucidados têm sido demonstrados e aplicados pelo autor em dezenas de peças e casos de soldas de manutenção, especialmente em forjarias. Portanto, toda solda executada com critério e de forma consciente conduz ao pleno sucesso operacional da máquina e da situação emergencial que se apresentar.
Considerando-se os custos da matéria-prima, energia, insumos e mão de obra envolvida, a solda de manutenção pode trazer muitos benefícios às forjarias na redução de custos operacionais.
