5 de fevereiro de 2024
Descubra a história dos tipos de solda ao longo dos séculos, desde os primórdios do arco elétrico até as inovações modernas, destacando marcos cruciais, técnicas revolucionárias e o papel fundamental da American Welding Society (AWS) no avanço dessa arte essencial para a indústria.
Sumário
O estudo sobre os tipos de solda em metais apresentou uma crescente após a primeira revolução industrial. Abaixo temos algumas datas que nos apresentam os principais marcos.
No início do século XIX, em 1800, Sir Humphry Davy criou um arco elétrico entre dois eletrodos de carbono ligados a uma bateria. Mais tarde, em 1836, Edmund Davy descobriu o acetileno na Inglaterra. Durante o século XIX, o surgimento do gerador elétrico impulsionou a popularização da iluminação a arco. O primeiro gerador eletromagnético, conhecido como disco de Faraday, foi inventado em 1831 pelo cientista britânico Michael Faraday. Os geradores passaram a fornecer a maior parte da energia para as redes elétricas.
No final do século XIX, foram desenvolvidos tipos de solda e corte a gás. A solda utilizando arco elétrico, com eletrodos de carbono e metal, foi aperfeiçoada, e esse processo se tornou mais utilizado.
Em 1881, Auguste De Meritens, utilizou o calor gerado em um arco elétrico para unir placas de chumbo em baterias de armazenamento. Seu aluno, o russo Nikolai Benardos, que trabalhava no mesmo local que Meritns, conseguiu duas patentes para a solda, junto com o russo Stanislaus Olszewski, uma britânica em 1885 e uma americana em 1887.
O início da soldagem a arco elétrico com o uso de eletrodo de carbono e as patentes foram marcos importante na história. Bernados dedicou seus esforços ao desenvolvimento desse processo de soldagem, demonstrando sua habilidade em unir metais como ferro e chumbo. Ao longo do tempo, a soldagem a arco elétrico com eletrodo de carbono conquistou uma crescente popularidade, especialmente no final do século XIX e no início do século XX.
Em 1890, C. L. Coffin de Detroit obteve a primeira patente nos Estados Unidos para um processo revolucionário: a soldagem a arco elétrico utilizando um eletrodo de metal. Essa conquista representou um marco na história, pois foi a primeira vez que o metal fundido do eletrodo foi transportado através do arco para depositar o metal de adição na junta, resultando na formação de uma solda. Quase simultaneamente, N.G. Slavianoff, um russo, apresentou uma ideia semelhante de transferir metal por meio de um arco, porém fundindo o metal em um molde. Esses avanços pioneiros foram fundamentais para o desenvolvimento posterior da soldagem a arco elétrico e estabeleceram as bases para as técnicas modernas de soldagem.
Por volta de 1900, Strohmenger introduziu na Grã-Bretanha um eletrodo de metal revestido com uma fina camada de argila ou cal, o que proporcionava um arco mais estável. Entre 1907 e 1914, Oscar Kjellberg, da Suécia, inventou o eletrodo coberto ou revestido, mergulhando pequenos comprimentos de fio de ferro em misturas espessas de carbonatos e silicatos e permitindo que o revestimento secasse.
Nesse período, também foram desenvolvidos os tipos de solda por resistência, tais como:
Elihu Thompson, um notável pioneiro, desempenhou um papel fundamental no avanço do processo de solda por resistência, obtendo diversas patentes entre 1885 e 1900. Sua dedicação e contribuições foram fundamentais para o desenvolvimento dessa técnica. Em 1903, foi a vez de um inventor alemão chamado Goldschmidt fazer história ao inventar a soldagem Thermite.
Essa inovação revolucionária encontrou sua primeira aplicação da solda em trilhos ferroviários, abrindo caminho para uma nova era na indústria ferroviária e além dela. A soldagem Thermite demonstrou-se uma técnica valiosa e versátil, com amplas aplicações em diferentes setores industriais.
Nesse período, tanto a soldagem quanto o corte a gás passaram por avanços significativos. O desenvolvimento da produção de oxigênio e a subsequente liquefação do ar, aliados à introdução do maçarico em 1887, desempenharam um papel fundamental no aperfeiçoamento desses processos. Inicialmente, antes de 1900, a soldagem e o corte eram realizados com hidrogênio e gás de carvão em combinação com o oxigênio.
No entanto, por volta de 1900, uma tocha especialmente projetada para o uso de acetileno de baixa pressão foi desenvolvida, tornando-se a escolha preferencial. Essa inovação trouxe maior segurança e eficiência aos processos de soldagem e corte a gás, expandindo suas aplicações em diversos setores industriais.
A eclosão da Primeira Guerra Mundial resultou em uma demanda sem precedentes pela produção de armamentos, o que gerou um aumento significativo na necessidade de soldagem. Em resposta a essa demanda crescente, várias empresas surgiram tanto nos Estados Unidos quanto na Europa, dedicadas à fabricação de máquinas de solda e eletrodos, a fim de suprir esses requisitos emergenciais. Essas empresas se empenharam em fornecer soluções inovadoras e eficientes para atender às demandas da guerra, impulsionando ainda mais o desenvolvimento e a adoção da soldagem em larga escala.
Logo após o término da guerra, em 1919, Comfort Avery Adams liderou um grupo de 20 membros do Comitê de Soldagem em Tempo de Guerra da Emergency Fleet Corporation, estabelecendo a American Welding Society (AWS) como uma organização sem fins lucrativos. A fundação da AWS marcou uma etapa significativa, pois teve como objetivo central impulsionar o avanço do processo de solda e dos processos relacionados. Desde então, a AWS tem desempenhado um papel fundamental como uma instituição dedicada à promoção do conhecimento, pesquisa e desenvolvimento de tipos de solda. Além disso, ela tem servido como uma plataforma essencial para profissionais compartilharem informações e experiências valiosas na indústria, fortalecendo a colaboração e a troca de ideias entre especialistas.
Na década de 1920, ocorreram avanços significativos no campo da solda, P.O. Nobel, da General Electric Company, fez uma importante invenção: a soldagem automática. Essa técnica revolucionária envolvia o uso de fio de eletrodo sem revestimento operado em corrente contínua, com a tensão do arco controlando a taxa de alimentação. Esse desenvolvimento trouxe maior eficiência e precisão aos tipos de soldagem, impulsionando a indústria e abrindo novas possibilidades.
Já na década de 1930, soldadores do New York Navy Yard desenvolveram uma técnica inovadora: a soldagem de pinos. Essa técnica consistia em fixar decks de madeira em superfícies de metal, sendo amplamente popular nas indústrias naval e de construção. A soldagem de pinos permitia a união de diferentes materiais de forma segura e duradoura, proporcionando maior resistência e estabilidade nas estruturas construídas.
No mesmo período, o processo de soldagem por arco submerso, conhecido como arco abafado ou soldagem sob pó, ganhou destaque. A National Tube Company desenvolveu esse processo em sua fábrica de tubos em McKeesport, Pensilvânia. Inicialmente projetado para realizar emendas longitudinais em tubos, o processo foi patenteado por Robinoff em 1930. Posteriormente, a Linde Air Products Company adquiriu a patente e o renomeou como soldagem Unionmelt. Essa técnica revolucionária trouxe grandes avanços na eficiência e qualidade das soldas, sendo amplamente adotada em diversas indústrias para a união de materiais com alta confiabilidade e desempenho.
Durante o desenvolvimento da defesa em 1938, estaleiros e fábricas de material bélico adotaram a soldagem por arco submerso, um processo altamente produtivo que se mantém popular até os dias atuais. Essa técnica se estabeleceu como um dos principais métodos de solda utilizados na indústria, graças à sua eficiência e versatilidade. Com a soldagem por arco submerso, é possível realizar soldas de alta qualidade em um ritmo acelerado, atendendo às demandas exigentes de produção. Essa técnica continua a desempenhar um papel crucial em diversos setores, impulsionando a eficiência e a confiabilidade na união de materiais.
Na década de 1940, marcou-se o início da soldagem a arco de gás tungstênio TIG (ou GTAW – Gas Tungsten Arc Welding). A ideia original foi patenteada por C.L. Coffin em 1890, propondo a soldagem em uma atmosfera de gás não oxidante. Posteriormente, H.M. Hobart e P.K. Devers refinaram o conceito, utilizando hélio e argônio como gases de proteção, respectivamente. Em 1941, o processo foi aperfeiçoado e patenteado por Meredith, recebendo o nome de soldagem Heliarc. Desde então, a soldagem a arco de gás tungstênio se consolidou como um dos métodos mais importantes na indústria de soldagem, sendo amplamente utilizado em diversas aplicações. Sua capacidade de fornecer soldas de alta qualidade, com controle preciso do calor e mínima contaminação, faz com que o processo TIG seja valorizado por sua versatilidade e excelência.
Em 1948, o Battelle Memorial Institute, com o patrocínio da Air Reduction Company, obteve sucesso no desenvolvimento do processo de soldagem a arco elétrico com metal a gás (GMAW – Gas Metal Arc Welding). Essa inovação envolveu a utilização de um arco de proteção de gás semelhante ao da soldagem a arco de gás tungstênio, porém substituindo o eletrodo de tungstênio por um fio de eletrodo alimentado continuamente. Essa mudança proporcionou várias melhorias, tornando o processo mais prático e viável.
Uma das principais melhorias foi a introdução de fios de eletrodo de pequeno diâmetro, o que permitiu maior precisão e controle durante o processo de solda. Além disso, o uso de fontes de energia de tensão constante contribuiu para um desempenho mais estável e confiável do processo. Inicialmente, a soldagem GMAW era principalmente aplicada na solda de metais não ferrosos, mas sua alta taxa de deposição incentivou os usuários a experimentarem o processo também em aço.
Com o tempo, as economias de custo tornaram-se disponíveis, superando o custo inicial do gás inerte utilizado no processo. Isso permitiu uma maior adoção da soldagem GMAW em diversas indústrias, impulsionando a eficiência e qualidade das soldas em materiais ferrosos e não ferrosos. A soldagem GMAW, também conhecida como soldagem MIG (Metal Inert Gas), tornou-se um método amplamente utilizado e valorizado por sua versatilidade, produtividade e resultados de alta qualidade.
Em 1953, Lyubavskii e Novoshilov introduziram o uso da soldagem com eletrodos consumíveis em uma atmosfera de gás dióxido de carbono (CO2). Esse processo revolucionário ganhou rápida popularidade, pois aproveitava os equipamentos desenvolvidos para soldagem a arco de metal com gás inerte, porém permitindo uma abordagem mais econômica na soldagem de aços.
Com a introdução de fios de eletrodos de diâmetro menor e fontes de alimentação mais refinadas, surgiu uma variação conhecida como soldagem por microwire, arco curto ou transferência por imersão. Essa variação proporcionou a capacidade de realizar o processo de solda em todas as posições, especialmente em materiais finos. Rapidamente, essa técnica se tornou a variação mais popular do processo de solda a arco de metal a gás, devido à sua versatilidade, eficiência e custo relativamente baixo.
A soldagem por microwire, arco curto ou transferência por imersão trouxe inúmeras vantagens para a indústria, permitindo a união de materiais com precisão e qualidade, independentemente de sua espessura. Sua versatilidade e capacidade de adaptação a diferentes aplicações a tornaram amplamente adotada em diversos setores, impulsionando a eficiência dos processos de fabricação e promovendo avanços significativos na indústria da soldagem.
Nos primeiros anos da década de 1960, uma variante da soldagem com gás inerte emergiu, envolvendo a adição de pequenas quantidades de oxigênio para promover a transferência do arco no modo de pulverização, conhecida como transferência por spray. Essa técnica trouxe avanços significativos, permitindo a soldagem eficiente de materiais de alta resistência e espessuras maiores.
Em desenvolvimentos mais recentes, o uso da corrente pulsada foi introduzido, proporcionando um controle ainda maior sobre o arco elétrico. Esse avanço tem sido especialmente útil na soldagem em posições desafiadoras ou ao trabalhar com materiais especiais que requerem uma precisão excepcional.
A soldagem com transferência por spray e a soldagem por corrente pulsada são técnicas avançadas que se tornaram essenciais na indústria da soldagem. Elas permitem a obtenção de soldas de alta qualidade, com maior controle sobre a penetração, fusão e deposição de metal. Essas técnicas têm sido amplamente aplicadas em setores como aeroespacial, automotivo e petroquímico, onde a qualidade e a precisão são fundamentais para garantir a integridade das estruturas e componentes soldados.
Uma outra variação de extrema importância foi o desenvolvimento da soldagem por feixe de elétrons, que emprega um feixe altamente concentrado de elétrons como fonte de calor dentro de uma câmara de vácuo. Esse avanço inovador foi originado na França e rapidamente se difundiu nas indústrias automotiva e aeroespacial dos Estados Unidos.
A soldagem por feixe de elétrons oferece uma série de vantagens significativas. Devido ao seu feixe altamente concentrado, esse processo é capaz de proporcionar altas taxas de fusão em metais de elevado ponto de fusão, resultando em soldas de alta qualidade e precisão. Além disso, a soldagem por feixe de elétrons é realizada em uma câmara de vácuo, o que minimiza a ocorrência de reações indesejáveis com gases atmosféricos, garantindo a integridade do material soldado.
Essa técnica tem sido amplamente adotada nas indústrias automotiva e aeroespacial devido aos seus benefícios superiores. Na indústria automotiva, a soldagem por feixe de elétrons é utilizada para unir componentes estruturais de alta resistência, como carrocerias e chassis. Já na indústria aeroespacial, ela é aplicada na fabricação de peças críticas, como asas, fuselagens e motores.
A soldagem por feixe de elétrons é um exemplo notável de como a inovação contínua impulsiona a evolução dos tipos de solda, possibilitando a fabricação de produtos mais avançados e confiáveis.
Na soldagem MIG (Metal Inert Gas), também conhecida como GMAW (Gas Metal Arc Welding), são utilizados diferentes tipos de eletrodos de solda, também chamados de arames de solda. Esses eletrodos são especificamente projetados para soldar diferentes materiais, como aço carbono, aço inoxidável, alumínio, cobre, entre outros. Aqui estão alguns exemplos de nomenclaturas de eletrodos para solda MIG:
Na soldagem TIG (Tungsten Inert Gas), também conhecida como GTAW (Gas Tungsten Arc Welding), o eletrodo de tungstênio não é consumível e é utilizado para criar o arco elétrico, enquanto um arame de adição pode ser adicionado manualmente se necessário. Aqui estão alguns exemplos de nomenclaturas de eletrodos de tungstênio comumente usados na soldagem TIG:
O aço para ferramentas requer uma consideração cuidadosa e procedimentos específicos para garantir uma soldagem bem-sucedida. Aqui estão algumas práticas recomendadas para solda em aço para ferramentas:
Selecionar os consumíveis de soldagem apropriados é crucial para a solda de aço para ferramentas. Os consumíveis devem corresponder à composição e propriedades do material de base. Geralmente, eletrodos que gerem baixo índice de hidrogênio ou fios de enchimento são recomendados para minimizar o risco de trincas induzidas por hidrogênio.
Após o processo de solda o aço ferramenta geralmente requer tratamento térmico pós-soldagem para restaurar sua dureza e propriedades. O processo de tratamento térmico específico, como têmpera ou recozimento, dependerá do tipo de aço ferramenta e das propriedades desejadas. É importante seguir os procedimentos de tratamento térmico recomendados para atingir a dureza desejada e evitar distorções ou rachaduras.
Ao soldar aço ferramenta, é essencial tomar alguns cuidados para garantir uma soldagem bem-sucedida. Esses incluem:
Em conclusão, a solda desempenha um papel significativo em diversos setores e tem sido objeto de estudo e pesquisa ao longo dos anos. A história da solda remonta ao século XIX, com avanços importantes ocorrendo desde então. Desde a descoberta da soldagem a arco elétrico com eletrodo de carbono até o desenvolvimento dos tipos de solda como a soldagem a arco de gás tungstênio (TIG), a soldagem por arco submerso e a soldagem a arco de metal com gás (GMAW), houve um progresso contínuo na tecnologia e nas técnicas de soldagem.
O processo de solda tem sido amplamente utilizada na fabricação de produtos, construção naval, indústria automobilística e muitas outras aplicações. O processo de solda TIG, em particular, mostrou-se ideal para a união de metais como magnésio, aço inoxidável e alumínio, enquanto a solda por arco de metal com gás (GMAW) permitiu uma alta taxa de deposição e economia de custos.
Além disso, a fundação da American Welding Society (AWS) em 1919 desempenhou um papel crucial no avanço da tecnologia e do conhecimento em tipos de solda. A AWS promoveu padrões de qualidade, certificação de profissionais, disseminação de informações técnicas e apoio à pesquisa e desenvolvimento na indústria da solda.
Com o passar dos anos, os tipos de solda continuarão desempenhando um papel fundamental em diversos setores, impulsionando o desenvolvimento de novos processos e materiais compatíveis. A busca por uma melhor performance na solda e a adoção de práticas mais eficientes e sustentáveis continuarão a ser objetivos importantes na indústria.
Odermatt, A. A. (2010). Welding: A Journey to Explore Its Past (2ª ed., ilustrada). Hobart Institute of Welding Technology.
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