A Solda Aluminotérmica

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- Objetivos

- Objetivos gerais

O objetivo geral desse projeto é avaliar a utilização da solda aluminotérmica, analisando vantagens e desvantagens de sua utilização, em busca de novos conceitos que visem à melhoria do trabalho com a mesma, a fim de identificar principais causadores de falhas no processo da soldagem aluminotérmica.

- Objetivos específicos

- Avaliar vantagens e desvantagens do uso da solda aluminotérmica;

- Detectar possíveis falhas na utilização da solda aluminotérmica;

- Identificar os principais agentes causadores de falhas na utilização da solda aluminotérmica;

- Propor melhorias na utilização da solda aluminotérmica.

- Justificativa

O processo aluminotérmico tem sido utilizado em aplicações específicas, onde outros processos de soldagem mais conhecidos não apresentariam a flexibilidade e condições adequadas para realização no campo; porém ainda não é tão utilizado como deveria, talvez pelo desconhecimento das técnicas empregadas ou por falta de informações específicas com relação a sua utilização. Por apresentar vários pontos positivos relacionados ao custo benefício, como por exemplo, ser de boa qualidade, requerer menor tempo para a execução e dispensar o uso de energia elétrica, é um processo que se mostra vantajoso com relação à economia de energia e de tempo, entre outros. Tendo em vista a procura pelo aprimoramento nos processos de soldagem em trilhos e a busca por novas aplicações, industriais, faz-se necessário uma pesquisa mais elaborada sobre possíveis falhas ocorridas na utilização da solda aluminotérmica, para avaliação do uso e apresentação de propostas de melhorias no trabalho com o produto.

- Descrição do problema

Por mais que se tenha controle e siga os devidos cuidados no uso da solda, inúmeros erros de inspeção e falhas nos diferentes tipos de soldagem em trilhos proporcionam uma ampla margem para detectarmos problemas ocorridos nesses processos mecânicos, além de nos inspirar na busca por avanços e melhorias no setor. Sendo assim, é preciso identificar e entender tais falhas, bem como buscar medidas preventivas e corretivas para evitar futuros erros. Para chegarmos a um consenso sobre o assunto, há também a necessidade de conhecermos sobre outros vários processos de soldagem empregados na indústria, para assim definirmos qual será a mais adequada a cada ambiente.

A estrutura metalúrgica presente na solda aluminotérmica depende de alguns fatores como, composição química da mistura, da composição dos trilhos e das taxa de resfriamento impostas ao processo. A microestrutura indicada para a solda é a perlita, embora sejam permitidas mínimas percentagens de ferrita. Morfologias aciculares dessa fase, como Widmansttatten são indesejados por possuírem baixa ductilidade, fases martensíticas, bainíticas e estruturas dentríticas também não são recomendadas, pois confere baixa tenacidade a junta soldada. (ROSA 2008)

A união dos seguimentos de trilhos por aluminotermia invariavelmente gera juntas soldadas com propriedades mecânicas inferiores as do trilho. Devido a estas características elas são consideradas como uma fonte frequente de falhas em serviço, por estarem sujeitas a uma serie de defeitos oriundos do processo de soldagem, provocando assim, impactos sobre a confiabilidade do serviço ferroviário.

Alguns defeitos de soldagem são gerados por procedimentos ou materiais de consumo inadequados, inclusões de escória ou areia e bordamento da solda. Outros são causados por procedimentos incorretos como: rechupes, solda-fria e segregações. Há outros casos em que ocorrem variações no perfil da solda causadas por severas condições de serviço que também são interpretadas como defeito. Sendo assim, percebe-se que a maior ocorrência de falhas em soldas aluminotérmicas depende de fatores como manutenção das vias e das condições de tráfego. As fraturas são incentivadas pelos altos carregamentos, principalmente nas vias de cargas pesadas e estão associadas com a presença de defeitos de soldagem.

- REFERENCIAL TEÓRICO

Este processo foi descoberto na Alemanha pelo químico Hans Goldschmidt no final do século 19 e desde então é o principal e o melhor método de união de trilhos.

A reação é realizada no interior de um cadinho de cerâmica refratária. Para desencadear a reação aluminotérmica no interior do cadinho, utiliza-se um acendedor.

O calor produzido pela reação, sem ser produto de nenhuma fonte exterior de energia, funde em um curto espaço de tempo, os metais contidos no cadinho.

Em poucos segundos, após o início da reação da porção de solda, o aço e o óxido de alumínio (denominado escória) se separam. Pela decantação, o aço que é mais pesado, mantém-se no fundo do cadinho, enquanto o óxido de alumínio, mais leve, flutua sobre ele.

- Vantagens da solda aluminotérmica

Os aspectos positivos do processo aluminotérmico para soldagem podem ser delineados conforme segue:

- Solda de boa qualidade;

- Flexibilidade para soldagem no campo;

- Tempo de execução pequeno;

- Dispensa uso de energia elétrica;

- Dispensa uso de complexos aparatos e equipamentos;

- Ótimo acabamento superficial;

- Não existe corrosão no ponto de conexão soldado;

- As soldas podem ser feitas com as peças praticamente em qualquer posição, desde que a cavidade do cadinho tenha paredes suficientemente verticais para o metal escorrer rapidamente.

- Desvantagens da solda aluminotérmica

Entre os aspectos negativos do processo aluminotérmico para soldagem, que poderão se constituir em desvantagens, quando comparado com outros processos, podem ser citados:

- A necessidade de cuidados especiais quanto à segurança do operador e do local;

- A necessidade de moldes