A soldagem de pinos, conhecida em inglês pelo nome de “Stud Welding” (SW), é um processo de soldagem a arco elétrico que une pinos ou peças semelhantes por meio de aquecimento e fusão do metal de base a partir da ponta do pino, seguido de imediata pressão, para melhor união e solidificação. Energia elétrica e força são transmitidas através de um porta-pinos colocado num dispositivo de elevação envolto por um anel de cerâmica, com as funções de proteger contra respingos e contaminação atmosférica, e de conter o metal líquido.
O arco elétrico é obtido através da operação de toque e retração de pino. Depois de um determinado tempo, em que o pino é submerso na poça de fusão, o anel de cerâmica concentra o arco voltaico, protege contra a atmosfera e limita a poça de fusão. Durante a soldagem, o anel de cerâmica e o pino são colocados manualmente no equipamento apropriado, conhecido como tocha para “stud”, e o processo de soldagem é executado pelos comandos existentes.
O tempo de duração é da ordem de milissegundos, relativamente curto se comparado com os processos a arco convencionais; devido ao fato de o ciclo de trabalho ser muito curto, a zona afetada pelo calor (ZAC) é muito estreita. Solda-se em ciclos de 10 pinos/min; sistemas automáticos soldam até 20 pinos/min.
sequencia de soldagem
A soldagem inicia com o gatilho da tocha de soldagem, que força o pino a encostar na peça, promovendo o curto-circuito; imediatamente ocorre o arco elétrico, fundindo parte do pino e a face do metal de base; em seguida, é aplicada uma pressão ao pino para promover a solidificação e a tocha e o anel de cerâmica são retirados.
pino
O pino pode ser de aço ABNT 1030, de aço de baixa liga com CrMo, de aço inox com alta liga, de alumínio com 99,5% de pureza e de ligas de alumínio. No caso de pinos de alumínio, é necessário proteger a poça de fusão com gás argônio. Quando se soldam materiais não similares, usam-se pinos de aço inoxidável, como no caso de material refratário para válvulas siderúrgicas.
Existem pinos especiais com um ressalto na extremidade para facilitar a ignição do arco, pois neste processo as dimensões da ponta do pino determinam a soldagem. O arco surge imediatamente, dentro de 0,5 até 4ms, por meio de uma descarga de condensadores, com corrente de até 8000 ampères. Este tipo de pino é apropriado para pequenos esforços mecânicos, para chapas finas ou chapas com revestimento de material sintético de um lado.
Também existem pinos de dimensões maiores, com pontas de alumínio, com a função de desoxidar a poça de fusão e melhorar a qualidade da solda. Estes pinos são indicados principalmente para chapas com oxidação e sujeira, em que o esmerilhamento ou escovamento das áreas é de difícil acesso, como por exemplo na soldagem de campo. As superfícies que estão em contato com o pino devem estar isentas de óleo, umidade, sujeira e carepa. O pino não poderá ser soldado sobre superfícies pintadas e zincadas. As superfícies devem ser limpas por escovamento, lixamento e decapagem.
Aplicação
O processo de soldagem de pinos é aplicado na colocação de pinos em tubos de trocadores de calor e fixação de ancoragem para isolamento na área de caldeiraria, fornos e chaminés; na fixação de buchas e ancoramento de concreto nos trabalhos com estruturas metálicas e concreto armado; substitui uniões roscadas complicadas e pequenas peças de fixação na construção elétrica; fixadores para mantas isolantes e fixadores de cabos na construção naval; e na fixação de armações, revestimentos, parafusos e porcas na indústria automobilística.
Equipamento
O equipamento para soldagem de pinos consiste de fontes de energia, sistemas de alimentação, tocha de soldagem e unidades de controle.
fonte de energia
A fonte de energia empregada é semelhante à usada no processo com eletrodo revestido, isto é, gerador ou retificador, com os pinos ligados ao polo positivo. Recomenda-se o uso de fontes com potência acima de 400 ampères e tensões em vazio de no mínimo 70 volts. Caso haja a exigência de correntes mais elevadas, pode- se ligar as fontes em paralelo ou utilizar fontes desenvolvidas para goivagem a grafite, que normalmente são projetadas para correntes de até 1600 ampères. Pode-se utilizar também uma fonte com descarga capacitiva, derivada de um banco de capacitores de alta potência.
O quadro mostra os parâmetros de soldagem com descarga capacitiva.
sistema de alimentação
O sistema automático de alimentação é indicado para alta produção e pode ser adaptado às tochas por meio de tubos flexíveis; a fonte de energia para deslocamento dos pinos do reservatório à tocha é o ar comprimido; neste caso, os anéis de cerâmica de proteção não são usados, porque o diâmetro dos pinos e os tempos de soldagem são menores.
tocha de soldagem
A tocha de soldagem tem por finalidade segurar e movimentar o pino; contém um gatilho com a função de liberar a corrente de soldagem e transmiti-la para a ponta do pino, que apresenta uma espécie de encaixe; este encaixe pode ter diferentes geometrias e espessuras, compatíveis com o pino a fixar. A tocha também fornece pressão e alívio ao sistema, através de uma mola controlada por uma válvula solenóide.
unidades de controle
As unidades de controle, ligadas às fontes e à tocha de soldagem, são basicamente circuitos temporizadores para aplicação do tempo de soldagem e do tempo de pressão. Os controladores podem ser integrados às fontes de energia ou separados delas.
