Soldagem

Publicação institucional da ESAB Brasil
Abril / 2005
1904 - 2004
ESAB 100 anos
Um século de desenvolvimento
em soldagem e corte.
• Rua Zezé Camargos, 117
• Cidade Indústria
• Cep. 32210-080 • Contagem / MG
ÍNDICE
Autobiografia de Oscar Kjellberg
5
• O inventor do eletrodo revestido descreve seu trabalho e sua vida.
Oscar Kjellberg – inventor e visionário
8
• Quem foi Oscar Kjellberg? O que o motivou?
Descobrindo novas fronteiras
16
• Um século de expansão global
• A ESAB, que começou bem pequena em 1904, é agora uma empresa internacional.
• Leia tudo sobre a expansão da ESAB durante um século de soldagem.
Uma tarefa diferente
26
• Esta história nos leva de volta a 1914, quando Ragnar Asander viajou de trenó para a
Rússia para consertar uma serraria usando o mais novo método de soldagem de Oscar
Kjellberg.
Uma história da Soldagem
30
• Este artigo ressalta a história da soldagem a arco que começou no final do século XIX.
Da vareta de solda ao sucesso - Revelando a história
do eletrodo revestido
34
• O sucesso do eletrodo revestido durante o século XX.
Soldagem de navios, uma questão de classificação
39
• As regras unificadas das Sociedades Classificadoras são uma valiosa ferramenta na
construção de navios.
Avanços na tecnologia de soldagem ilustrados em selos postais
42
• Dr. Sejima analisa a história da soldagem através de uma seleção de imagens tiradas de
sua coleção de selos.
Aços inoxidáveis - passado, presente e futuro
45
• Este artigo resume sucintamente a história do desenvolvimento do aço inoxidável e analisa
algumas tendências futuras.
O futuro da soldagem e da junta
52
• Desde a invenção do eletrodo revestido, há 100 anos, vários outros processos de soldagem
foram inventados. O que o futuro nos reserva?
A história da soldagem em alumínio
• Para apreciar a história da soldagem em alumínio, é importante conhecer a história do
material em si.
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E D I TO R I A L
Este número especial da Revista Solução é
uma tradução da Revista Svetsaren, comemorativa do centenário da ESAB, ocorrido em 12
de setembro de 2004. Para nós, da ESAB
Brasil, é uma oportunidade de reafirmarmos
nosso compromisso de trazer para nossos
clientes e para a comunidade da soldagem a
melhor tecnologia em processos, métodos e
produtos para soldagem e corte, princípios
que estiveram sempre presentes na nossa
Empresa, nesses cem anos de existência.
2005 trás para nós outro motivo de puro
orgulho, com as comemorações, em setembro, do cinqüentenário da instalação da nossa Fábrica de Eletrodos de Contagem (MG),
que marcou o início de uma relação de parceria e compromisso com o desenvolvimento
do Brasil, que perdura até hoje. Naquele longínquo 1955, quando a família Pareto se associou à ESAB Suécia para criar aquela que
viria a ser a maior empresa de soldagem e
corte da américa Latina, um sentimento se
incorporou ao espírito da nossa Empresa e
se mantém até hoje: acreditar no Brasil, na
capacidade dos brasileiros e na superação
permanente de desafios para crescer e se
fortificar.
Iniciamos este novo período da nossa história com espírito renovado de nossos fundadores. Estamos investindo em novos mercados, novas tecnologias, novos produtos, ampliando nossa capacidade de produção. Temos uma longa história a nos suportar. Temos um longo futuro ainda por construir.
Nossos agradecimentos a todos os colaboradores que, nesses 50 anos, ajudaram a formar a ESAB de hoje.
No dia 12 de setembro de 2004, comemoramos
100 anos de ESAB. O mundo está agora muito diferente daquele que Oscar Kjellberg, fundador da
ESAB, conheceu no princípio do século passado.
Naquela época, a fabricação pesada em aço estava
centrada na Europa e Estados Unidos, enquanto
que hoje a geografia de produção é literalmente global, com novas economias na Ásia e mercados
emergentes definindo o ritmo na construção de navios e de outras indústrias de consumo intensivo de
aço. Ao longo dos períodos subseqüentes, muitos
materiais e processos surgiram criando oportunidades de expansão e desenvolvimento.
O sucesso de nossa indústria, e da forma como a
servimos melhor, sempre dependeu da troca ativa de
idéias, técnicas e experiências entre clientes, fornecedores, institutos de soldagem e nossos próprios engenheiros. Por quase setenta anos Svetsaren tem sido
uma peça chave na motivação desse intercâmbio.
O meu obrigado especial a Bertil Pekkari, coordenador aposentado da Svetsaren, que, juntamente com
o editor Ben Altemühi e outros membros da equipe
editorial, compilaram esta edição especial centenária e
deram continuidade a uma longa tradição como guardiões desta extraordinária revista informativa.
Jon Templeman
Diretor-Presidente
ESAB Holdings Limited
Edição Especial - Tradução da Revista Svetsaren, editada pela ESAB da Suécia, em comemoração aos 100 anos da Empresa.
Publicação institucional da ESAB Brasil
Rua Zezé Camargos, 117 – Cidade Industrial
Cep. 32210-080 – Contagem – MG
[email protected] - www.esab.com.br
Diretor Presidente – Dante de Matos
Diretor de Vendas – Newton de Andrade e Silva
Diretor Industrial – Luís Cláudio Assis de Mattos
Diretor Financeiro – Ernesto Eduardo Aciar
Gerente de Marketing – Antonio Plais
Produção: Prefácio Comunicação – 31-3372-4027
4
Autobiografia de
Oscar Kjellberg
Viaje de volta a março de 1918 e leia
como o inventor do eletrodo revestido
descreve sua vida e seu trabalho.
N
asci na paróquia de
Arvika, em 21 de setembro de 1870, e fui
o mais velho de cinco irmãos.
Minha mãe se chamava Karolina e meu pai Johannes Kjellberg, um trabalhador ferroviário
empregado por uma empresa
britânica. Meu pai foi assassinado em Heatings, nos EUA.
Saí da escola em 1886,
quando então comecei a pagar
pela minha educação. Torneime um aprendiz na Oficina Mecânica de Kristinehamn e trabalhei em diferentes departamentos até a primavera de 1890,
quando fui para o mar para obter qualificações práticas de trabalho com maquinário e para
ganhar dinheiro para custear
meus estudos superiores.
Ao longo dos anos que se
seguiram, trabalhei em vários
navios a vapor, dentre eles
dois anos no Guernsey af
Tönsberg, na época o maior
navio dos países nórdicos. Em
1894 e 1895, trabalhei na
Oficina Mecânica de Kockum,
em Malmö.
Na primavera de 1896 me
formei como segundo oficial
de máquinas pela Escola Naval de Malmö. Trabalhei como
responsável pela sala de máquinas em navios suecos, rus-
sos e noruegueses, em diversas águas. Em 1898, me qualifiquei como chefe de máquinas pela Escola Naval de
Malmö e imediatamente aceitei um emprego de chefe de
máquinas na Hallands Angbats Aktiebolag.
Durante vários períodos de
licença para estudo, trabalhei
como aprendiz na Fretzner
em Laura Hytte e na Ottenser
Eisenwerk, as maiores e mais
modernas oficinas de caldeiras
a vapor da Europa, naquela
época.
Em 1902, me formei
como Engenheiro Naval pela
Escola Técnica de Bremen.
Este título me qualificava para
trabalhar como engenheiroresponsável nos maiores navios de passageiros da Alemanha. Em 1903, passei em um
exame especial de Eletroengenharia na Escola Naval de Göteborg.
Desde que iniciei minha
carreira técnica, me senti insatisfeito com os métodos de reparo e de remendos usados
nos navios, em suas caldeiras
a vapor e nos componentes
de máquinas em geral. Nos
idos de 1900, comecei a investigar como qualquer um
destes itens de equipamento
tinha sido reparado usando
soldagem. Carregar grandes
componentes de máquina
para dentro de um alto-forno
estava fora de questão, e era
então necessário considerar o
uso de eletricidade como o
meio de aquecimento que poderia, na prática, ser “levado”
para a peça de trabalho em
um arame de cobre.
No entanto, primeiramente
era necessário estudar o que
tinha sido feito nesta área.
Descobri que pessoas de diversos países já haviam pesquisado sobre esse assunto
seriamente e, em 1864, uma
patente relativa ao uso de eletricidade tinha sido registrada.
Ao final da década de 1880, a
literatura da época mencionava com muito entusiasmo a
soldagem elétrica. No entanto,
os métodos não obtiveram sucesso por várias razões que
os pesquisadores da época ignoravam. A soldagem elétrica
foi um fracasso total. Desta
forma, o terreno era ainda
virgem mas, como problemas
existem para serem superados, decidi investigar por que
os engenheiros daquela época
5
não tinham analisado o assunto por completo. Estudos
aprofundados sobre o que eles
haviam feito provaram que
esse era o problema. Obtive
sucesso ao enxergar os erros
dos meus predecessores e
aprender com eles. Perseverei
em meus experimentos e estes
produziram resultados favoráveis, endossando, assim, minha
convicção de que uma solução
poderia ser encontrada.
No princípio de 1904,
meus experimentos tinham
avançado a tal ponto que o
primeiro trabalho prático poderia ter início. O trabalho envolvia soldar os cilindros e as
mangas do aparelho de ancoragem do canhoneiro H.M.
Svensksund, que tinha congelado e quebrado. Este canhoneiro funciona até hoje sem
problemas.
Em meados de 1904, fundei a empresa Elektriska
Svetsnings Aktiebolaget, da
qual sou o presidente desde
então, para aproveitar o sucesso obtido no campo da
soldagem elétrica.
Nos anos de 1904, 1905
e 1907, as primeiras patentes foram registradas e obtidas. Dentre elas, a de 1907
estabelecia os fundamentos
para uma era totalmente nova
na soldagem elétrica, visto
que essa invenção tornou
possível eliminar o oxigênio
do ar ao redor da peça de trabalho exposta ao calor da soldagem. A presença do oxigênio tinha um efeito maléfico e
variava significativamente as
propriedades mecânicas e
químicas da junta de solda.
6
A soldagem na parte inferior do objeto também se
tornou possível. Para alcançar
isso, o efeito da gravidade no
ferro fundido tinha que ser eliminado. Tal resultado foi alcançado manuseando as forças
de adesão e coesão para produzir o que poderia ser descrito como uma ‘força ou movimento capilar conjugado’
que atuava no material metálico fundido e que tinha que
ser transferido do eletrodo de
trabalho para a peça. Como
essa força é maior que a gravidade, o ferro fundido do eletrodo de trabalho gravita para
cima em direção à peça. Outras patentes foram obtidas
para melhorias nesse método.
Os anos que se passaram
não foram exatamente um
mar de rosas, devido à desconfiança total que havia
frente à soldagem elétrica na
época em que meu método
foi desenvolvido. Dar à soldagem elétrica uma reputação
mundial foi uma tarefa extremamente difícil, principalmente na Suécia.
Os resultados foram tão
positivos que esse método de
soldagem é, ainda hoje, o mais
utilizado e tem sido patenteado e introduzido em todos os
países industrializados.
No momento, pelo menos
3.000 hp (horse-power) estão
certamente sendo utilizados
para desempenhar esse trabalho na Suécia e, em nível mundial, dezenas de milhares de
horse-power estão sendo utilizados para o mesmo objetivo.
Obter reconhecimento no
meu próprio país não tem sido
fácil. A imprensa especializada
não compreendeu nada, e os
técnicos mais experientes,
além do falso descrédito, tiveram a coragem de apoiar e estimular a exploração desleal e
o roubo de bens técnicos que
pertenciam a mim e à minha
empresa.
A mesma coisa também
aconteceu fora da Suécia, apesar do fato ser menos surpreendente. Apesar disso, a imprensa internacional, os consultores de destaque e princi-
palmente os técnicos estrangeiros têm valorizado mais o
trabalho que vem sendo feito
aqui do que os próprios suecos. Por exemplo, a revista
francesa L’Usine, acostumada
a falar apenas da indústria de
engenharia mecânica francesa, escreveu o seguinte no
dia 7 de janeiro de 1917:
“Para resolver os problemas colocados pela soldagem
elétrica usando um eletrodo
de metal como uma vareta de
solda, foi necessário encontrar
uma forma de forçar o arco
em uma determinada direção
e então trazer o metal de soldagem para o ponto preciso
necessário, a fim de criar uma
junta de solda uniforme, e fazer isso usando um arco suficientemente fraco para evitar
danos à peça de trabalho.”
“Esse problema foi solucionado pelo engenheiro O.
Kjellberg, de Göteborg, Suécia, de uma forma tão elegante e direta que quiseram
até ‘a priori’ negar-lhe o valor
de sua invenção. Entretanto, o
fato de essa solução ter sido
finalmente encontrada após
25 anos de tentativas infrutíferas e de ter tido sucesso ao
criar um método de soldagem
elétrica industrialmente aplicável, o que pode ser facilmente
comparado com a soldagem
a maçarico, é um sinal claro
de que trata-se realmente de
uma invenção. Essa invenção
é de um valor ainda maior,
pois não exige o uso de diversos equipamentos elétricos e
mecânicos frágeis. Na verdade, ela envolve o uso de
equipamentos conhecidos, o
que permite resultados benéficos imediatos.”
Algumas pessoas pensam
que esse trabalho me enriqueceu e me proporcionou uma
boa vida, mas não foi bem assim. No entanto, até hoje tem
sido minha fonte de renda e
aqueles que vêm me apoiando lealmente e promovendo
meu trabalho não estão decepcionados.
Estou satisfeito, abraçando a teoria básica de que
as pessoas persistentes triunfarão, enquanto que as preguiçosas e que vivem injustamente do suor dos outros serão um dia os perdedores.
As gerações futuras decidirão se os meus esforços
foram importantes e se os
resultados foram para o
bem geral.
Partille, 28 de março
de 1918.
7
Oscar Kjellberg
Inventor e Visionário
Por: Bo Sörensson, ex-funcionário da ESAB AB, Gothenburg.
O
s primeiros anos
da ESAB estão
for temente ligados a seu fundador, Oscar Kjellberg. As invenções e a for mação da
Elektriska Svetsnings Aktiebolaget (ESAB), estabelecendo a marca do
grupo no mundo inteiro,
resumem a vida profissional deste homem extraordinário. Desde 1904, vários autores já escreveram sobre a história da
ESAB. Porém, Kjellberg, o
homem, sempre foi ofuscado por suas conquistas.
Então, quem foi ele? E o
que o motivou?
8
Oscar Kjellberg nasceu em
uma época de progresso tecnológico sem precedentes. A
segunda metade do século
XIX viu uma ampla inovação
em todo campo científico e
técnico desde a medicina até
a produção, estabelecendo os
fundamentos do mundo que
conhecemos hoje. Em toda a
Europa e América do Norte,
revoluções industriais transformaram economias nacionais totalmente agrícolas para
industrializadas, auxiliadas
pelo desenvolvimento do
transporte mecanizado. Uma
nova raça de engenheiro-empreendedor, exemplificada por
Robert Stephenson, Isambard
Kingdom Brunei, Thomas Edson, Karl Benz, Samuel Colt e
os Irmãos Wright, surgiu paralelamente.
A Suécia também acolheu
pioneiros industriais que exibiram a habilidade de inovar e
depois montar empresas que
sobreviveram e prosperaram.
Assim como Oscar Kjellberg,
nascido em 1870, na pequena vila de Mötterud, Gustaf de Laval (inventor da primeira turbina a vapor usável),
Gustaf Dalén (inventor do
equipamento de farol e diretor presidente da AGA) e C.E.
Johansson (as primeiras cunhas) pertencem a este
clube de pioneiros.
Oscar foi o primogênito
de Johannes e Karolina Kjellberg, que juntos tiveram
cinco filhos. Johannes, seu
pai, trabalhador ferroviário,
emigrou para o Canadá no
início da década de 1880, na
esperança de achar trabalho
para sustentar a família. Infelizmente, pouco tempo depois de sua chegada, morreu
no local de trabalho, sob circunstâncias até hoje obscuras. Oscar Kjellberg tinha 12
anos e esta foi com certeza
uma época muito complicada
para toda a família. Apesar
das dificuldades, ele conseguiu continuar seus estudos
e, aos 16 anos, matriculou-se
como aprendiz na Kristinehamns Mekaniska Verkstad.
Dizem que ele era um
aluno muito esforçado e
quieto e que não se contentava com as aulas que recebia durante o dia. Para tanto,
pegava emprestado na biblioteca livros especializados em
engenharia mecânica e os estudava durante boa parte de
suas noites.
Há um relato de sua
época em Kristinehamn.
Certa noite, Kjellberg estava
sentado no banco do porto
quando então começou uma
conversa com um homem
idoso. Este senhor era Axel
Broström, que já havia começado a construir um império
de navios, o futuro Grupo
Broström. Dizem que Axel
Broström comentou que alguém deveria inventar um
processo onde as placas que
formam o casco do barco pudessem ser soldadas ao invés
de rebitadas. Kjellberg, na
época com 17 anos, supostamente respondeu: “Pois não,
isto não deve ser impossível!”
Em 1888, Oscar Kjellberg
se candidatou para trabalhar
para Axel Broström e foi imediatamente empregado como
aprendiz de sala de máquinas, talvez pela lembrança da
passagem no porto. Ele trabalhou por quatro anos em
diversos navios da frota da
Broström, além de estudar à
noite. Aos 22 ele foi para o
mar para trabalhar como engenheiro de montagem na
Kockums Mekaniska Verkstad, em Malmö, enquanto
continuava seus estudos.
Quatro anos depois, finalizou
seus exames e estava habili-
tado a assumir a posição de
responsável pela sala de máquinas. Trabalhou em vários
navios nos dois anos subseqüentes, enquanto continuava com o lado teórico de
seus estudos e, em 1898,
passou no exame para engenheiro chefe.
Kjellberg teve a oportunidade de trabalhar e continuar
se especializando na Alemanha. Aos 32 anos, passou no
exame para engenheiro naval. No ano seguinte, acrescentou a engenharia elétrica
à sua lista de qualificações.
Em 1903, Oscar Kjellberg já possuía uma educação teórica invejável, boas
qualificações e 15 anos de
experiência, principalmente
em navios a vapor. Ele então
teve a oportunidade de trabalhar como responsável téc-
nico em um dos maiores navios da época, uma opção
nada difícil.
Mas não para Oscar Kjellberg, no entanto. Todo
aquele conhecimento adquirido enquanto trabalhava
para seu próprio sustento,
toda aquela experiência que
tinha acumulado, parece ter
sido um preparo para alcançar o sonho vislumbrado
naquela noite em Kristinehamn e na rápida conversa
no porto. “Pois não, isto não
deve ser impossível!”
O inventor
Ao invés de investir na
carreira como técnico responsável geral em um dos
maiores navios a vapor do
mundo, Oscar Kjellberg alugou uma pequena oficina
A pequena oficina em Henriksberg, em Gothenburg, onde Oscar Kjellberg conduziu seus primeiros experimentos
9
Um exemplo da
escrita perfeita
de Oscar Kjellberg
próxima ao cais de Masthuggskajen, em Gothenburg,
onde começou seus experimentos com soldagem. Ele
tinha conhecimento das tentativas anteriores com a soldagem elétrica, e encontrou
artesãos que sabiam soldar
usando os métodos de então.
O importante foi que ele
estava totalmente a par das
duas grandes falhas nos
processos de soldagem
existentes. Em primeiro lugar, a junta soldada não tinha a mesma qualidade que
o metal base. Pelo contrário,
ela costumava ser mais frágil e porosa. Em segundo lugar, nem todas as posições
de soldagem podiam ser
manuseadas com sucesso; a
soldagem acima da cabeça,
por exemplo, era pratica-
10
mente impossível. Para que
a soldagem se tornasse o
método universal de reparo
que ele aspirava, ele precisaria resolver estes dois graves problemas.
Um de seus pontos fortes
foi sua própria experiência
prática como engenheiro
chefe em um navio a vapor.
As caldeiras do navio eram
rebitadas e, sem exceção, começavam a vazar depois de
algum tempo. Este era um
problema sério, pois a pressão não podia ser contida, o
que resultava em redução da
potência do motor. Desta
forma, vazamentos tinham
que ser selados o quanto antes. Uma prática comum era
forçar um prego com formato
de cunha, seguido de linho e
bainha, para dentro da junta
de vazamento. Esta tarefa era
muito difícil, realizada sob as
piores condições imagináveis.
A caldeira tinha que ser resfriada para que os trabalhadores pudessem suportar o trabalho nela. Além disso, os vazamentos ocorriam também
na parte de baixo da caldeira,
tornando o acesso ainda
mais difícil.
Como um engenheiro de
navio, Oscar Kjellberg tinha
experiência de reparo destes
tipos de vazamento e estava
motivado a desenvolver um
método melhor e mais permanente de reparo. O princípio de soldagem elétrica era
bem conhecido e explicado
em mais de 300 patentes.
Contudo, a metodologia existente não era capaz de oferecer uma solução viável para
reparo das caldeiras. A vantagem de Kjellberg foi sua concepção de que a solução,
apesar de tudo, se encontrava dentro do escopo da
soldagem elétrica. Bastava
que o método e o equipamento fossem aprimorados.
Trabalhando em sua oficina experimental, ele assumiu
a tarefa de desenvolver uma
solução completa, contendo
tanto o método quanto o equipamento que seria necessário.
O próprio Oscar Kjellberg verbalizou a questão em um
texto póstumo:
“A soldagem elétrica surgiu numa época de total miséria. Não era um caminho
que já havia sido desbravado.
Contudo, as dificuldades existem para serem superadas e
eu decidi investigar por que
os engenheiros da década de
1880 tinham deixado o assunto pendente. Após estudos detalhados do que eles
haviam feito e alcançado, tornou-se então evidente que
esta era realmente a questão.
Eu consegui ver os erros dos
meus predecessores e
aprendi com eles.”
Quando temos conhecimento disto, não é surpresa
que a soldagem como um
método ou um processo tenha interessado Kjellberg.
Sua primeira patente, datada
de 14 de julho de 1905, é
conseqüentemente uma descrição de processo. Ele foi capaz de obter a patente baseado no processo bem documentado existente, pelo qual
um arco elétrico entre um
eletrodo de ferro e o material
base faz o metal esquentar
até liquidificar.
Entretanto, ele acrescentou duas modificações importantes: Primeiro, apenas uma
pequena porção da peça poderia ser soldada, ou seja,
somente o suficiente para
que aparecesse uma fusão
clara. Segundo, o eletrodo é
retirado, e a solda, ainda
quente, é compactada com
um martelo.
Em uma descrição de trabalho, que Oscar Kjellberg
escreveu na mesma época
que ele recebeu sua primeira
patente, há instruções detalhadas de como conseguir
segurar o eletrodo na mão
esquerda e o martelo com a
mão direita. Este manual de
instruções entitulado “Método de trabalho para solda-
gem elétrica, contendo material e manuseio”, datado de
1º de outubro de 1904, está
preservado no original. O
manual, escrito à mão, de 8
páginas, não contém nenhum erro de ortografia nem
tampouco uma correção, típico de sua abordagem metódica e de sua atenção para
detalhes.
Neste momento, é importante mencionar que em
1904, Oscar Kjellberg já tinha
desenvolvido a base teórica
para o que veio a ser sua contribuição mais importante para
a soldagem elétrica – o eletrodo revestido. Na ata de uma
reunião de diretoria que aconteceu no mesmo ano está escrito que ele tinha guardado
um relatório confidencial em
um cofre de banco. Agora sabemos que neste relatório sigiloso há um relato dos primeiros experimentos com eletrodos revestidos.
Gothenburg, uma grande
cidade costeira, sabia que
Kjellberg estava prestes a revolucionar a soldagem. Apesar de haver entre as pessoas certa desconfiança em
relação à eficácia da soldagem como um método de reparo, Oscar Kjellberg logo
teve a oportunidade de demonstrar a evolução de seus
métodos.
No começo de 1904, ele
reparou algumas peças de
um navio de guerra sueco
que haviam congelado e quebrado. O resultado foi tão
bom que tanto as companhias navais quanto as industriais se interessaram. Isto
provavelmente ajudou a financiar o desenvolvimento
continuado da soldagem
através da formação de uma
empresa.
Sua missão era “usinar e
soldar metais e gerenciar um
negócio que promova estas
atividades”. Um professor da
Chalmers University of Technology e um engenheiro
chefe da Lindhomens Mekaniska Verkstad, em Gothenburg, faziam parte da diretoria da empresa. Oscar Kjellberg foi indicado como o diretor presidente da empresa.
A reunião de abertura da
empresa foi no dia 12 de setembro de 1904. O nome da
nova empresa era Elektriska
Svetsnings Aktiebologet. Entretanto, foi abreviado para
ESAB desde o início.
Como estava evidente no
nome da empresa e também
em seus artigos de associação, o conceito do negócio
foi o método de soldagem; o
equipamento necessário era
de importância secundária.
Durante os primeiros momentos da empresa, a execução de diferentes tarefas de
soldagem foi seu produto e
sua fonte de renda mais importante. Resolver problemas
de reparo práticos foi então a
base do princípio da ESAB.
Kjellberg, além de diretor
Anúncio oferecendo serviços de soldagem em Newcastle e Glasgow, na Inglaterra,
para companhias de navegação suecas. Note o primeiro logotipo da ESAB
11
Oficina da ESAB em Mariehom, em torno de 1920 (vista do porto). Aqui, as primeiras produções de eletrodos e fontes de energia foram realizadas.
da empresa e de atuar ativamente em todas as áreas da
mesma, continuou a desenvolver o processo de soldagem. Sua segunda patente
surgiu em 1906 e descreve
um “aparelho de mudança
elétrica”. Sua função era limitar a saída de energia de
um gerador de corrente
constante.
Contudo, o grande
avanço veio com a invenção
que foi patenteada em 29
de junho de 1907. A patente é chamada “Procedimentos para soldagem elétrica incluindo o eletrodo
apropriado para este objetivo.” Sua propriedade revolucionária foi que Kjellberg
revestiu o eletrodo de soldagem com material não-condutor, o que ofereceu muitas
vantagens. Primeiro, o reves-
12
timento gerava um gás de
proteção (CO2) quando derretia. Este gás impedia a formação de óxidos de ferro na
poça de fusão e possibilitava
soldar peças mais compridas
(até o comprimento de um
eletrodo inteiro), sem precisar interromper a soldagem.
A soldagem podia ser, conseqüentemente, mais contínua. Além disto, a patente
descrevia como construir
uma solda com várias
camadas.
A segunda vantagem
está associada com a busca
por uma solução aos problemas relacionados com posições de difícil soldagem,
principalmente soldagem
acima da cabeça.
Quando Oscar Kjellberg
formulou uma “receita”
para o revestimento que
fundia na mesma proporção que a vareta metálica
de solda, ele descobriu que
uma cratera se formava na
ponta do eletrodo de solda.
Esta cratera direcionava o
fluxo do metal fundido e,
após muitos experimentos
com composições diferentes de revestimento, ele
conseguiu encontrar uma
que permitia soldagem
acima da cabeça.
A genialidade da patente
é que ela se omite de descrever a composição do revestimento, e a patente se
tornou a patente principal
do eletrodo revestido. Temos que ser gratos ao fato
de Oscar Kjellberg ter tido
experiência prática em reparo de vazamento em caldeiras, e de os vazamentos
aparecerem na parte de
baixo. Do contrário, talvez
ele tivesse se contentado
apenas com a primeira patente.
Dominar posições de
soldagem difíceis foi o desafio que levou a esta terceira
patente, que é a base para
toda a soldagem moderna
com eletrodos revestidos.
O gerente
da empresa
Oscar Kjellberg foi descrito primeiramente como
um pesquisador e inventor
talentoso. Desde 1907
até sua morte, houve, no
entanto, outro lado de seu
caráter que assumiu um
papel também importante.
É possível que seus companheiros de diretoria tenham entendido como as
invenções de Kjellberg poderiam ser exploradas,
mas sem dúvida, o próprio
Kjellberg contribuiu muito
ativamente para este trabalho.
As primeiras atividades
se concentraram em Gothenburg, onde a ESAB
oferecia instalações de reparo em uma barcaça dentro do porto. Durante esta
época, ele participava de
todos os tipos de trabalho.
Entretanto, o treinamento
de soldadores era uma tarefa que ele se predispôs
a liderar. Sem soldadores
qualificados, a soldagem
não seria capaz de ganhar
terreno frente aos outros
métodos de reparo.
Kjellberg pretendia que
a ESAB instalasse oficinas
em grandes portos no
mundo inteiro. Contudo, ele
logo percebeu que a empresa necessitava de recursos financeiros para uma
expansão tão ambiciosa.
Então a ESAB ofereceu a
licença de uso do método
Kjellberg para empresas
suecas e estrangeiras. A
princípio, a investida foi
dura; a ESAB teve que
aceitar inúmeros acordos
pouco lucrativos e, em alguns casos, uma empresa
ganhava direito de exclusividade de uso da patente
Kjellberg dentro de um
país inteiro. Porém, em
1911 a companhia já tinha capital suficiente para
instalar sua primeira subsidiária estrangeira com fundos próprios.
A ESAB já havia tido alguns licenciados na Ingla-
terra, o país costeiro mais
industrializado da época, e
levou um ano para que a
subsidiária Anglo-Swedish
Electric Welding Co., como era chamada- pudesse ser formada. Com
sede em Londres, ela oferecia serviços práticos de
soldagem, como sua empresa-mãe. Na verdade, a
subsidiária britânica foi
também a última a parar
suas atividades. Dois anos
depois, uma segunda subsidiária estrangeira foi estabelecida na Bélgica. Na
mesma época, um contrato muito amplo foi assinado com a Mitsubishi Zosen Kaisha, no Japão.
Pensava-se que o método Kjellberg ganharia rápida aceitação nos meios
de engenharia. Mas não
foi bem assim. Oscar Kjellberg teve que dedicar muito do seu tempo para
convencer as pessoas da
soldagem MMA (soldagem manual a arco), tanto
na Suécia quanto no estrangeiro. Ele era um apresentador habilidoso e estava sempre bem preparado. O ponto forte de seu
argumento era o custo benefício para os clientes de
soldagem, comparados
com os outros métodos de
reparo. Ele conseguia
apresentar exemplos onde
reparos com soldagem tinham sido desempenhados a um custo de apenas
2% do custo de reparo de
outra maneira ou para
substituir por algo novo.
Provar a qualidade e a
durabilidade de reparos
soldados era também importante. Ele acompanhava todos os serviços
realizados pela empresa
por vários anos após seu
término e podia mostrar
uma taxa de reclamação
muito pequena para os
padrões da época, de mais
ou menos 0.5 a 1.0%.
Oscar Kjellberg transformou-se assim em um
profissional incansável no
desenvolvimento do processo de soldagem elétrica a arco, aprimorando
continuamente a capacidade dos equipamentos,
consumíveis e técnicas,
buscando sempre convencer as pessoas através da
demonstração de resultados reais. Ele lidou com
contratempos
aumentando a sua carga de trabalho já muito grande.
Participou no trabalho prático em Gothenburg e nas
subsidiárias e representantes. Ele era, sem dúvida, o maior especialista
em soldagem da época.
As empresas e colegas o
procuravam quando precisavam de orientação sobre
como resolver trabalhos,
principalmente os difíceis.
Dizem também que ele tinha uma memória incrível.
Tudo, desde contratos até
descrições de método de
soldagem, estava registrado
na sua memória palavra por
palavra, e ele nunca precisava olhar suas anotações.
Além de ser um inventor,
13
inovador, industrial e um homem de marketing, Kjellberg
era também financeiramente
astuto. Se a tarefa mais importante da ESAB era desempenhar trabalho de soldagem, sua segunda tarefa
mais importante era de se
manter independente de
bancos e outras instituições
financeiras. Ele queria que
sua empresa fosse o mais
auto-suficiente possível em
termos financeiros. Isto provaria ser um princípio muito
bom durante e depois da Primeira
Guerra
Mundial
(1914-1918).
Durante a guerra, as coisas se encaminharam bem
para a empresa, e quando
os anos difíceis do pósguerra chegaram, a ESAB
conseguiu sobreviver com o
dinheiro que havia economizado. Durante e logo depois da guerra, uma aceitação mais ampla do processo levou as empresas a
darem início ao uso de soldagem, não apenas para
trabalho de reparo mas
também para trabalho de
construção. Isto abriu novos
horizontes para a ESAB.
Entretanto, as sociedades de classificação inicialmente não aceitaram a soldagem como um substituto
para rebitagem na construção de novos navios.
Durante e depois da
Primeira Guerra Mundial,
porém, houve uma considerável demanda para
substituir e reparar a frota
naval militar e mercantil.
Aqui o argumento econô-
14
mico era forte visto que a
soldagem, ao invés de rebitagem, poderia reduzir o
peso das placas de metal
em até 10%.
A Lloyds Register em
Londres foi a primeira empresa de classificação a investigar as possibilidades
de navios totalmente ou
parcialmente soldados. Experiências foram realizadas nas instalações da
ESAB em Londres, com resultados altamente positivos. Conseqüentemente,
em 1920, a Lloyds aprovou a soldagem completa
como um método de produção para todos os tipos
de navios.
Os proprietários de navios continuaram céticos.
Então Oscar Kjellberg encomendou a construção de
uma pequena oficina flutuante. O ESAB IV foi lançado
em 29 de dezembro de
1920 e se tornou o primeiro navio totalmente soldado do mundo a ser classificado pela Lloyds, contribuindo assim para eliminar
o preconceito dos proprietários de navios e estaleiros em relação aos navios
soldados. O ESAB IV ainda
existe até hoje e faz parte
do Museu Marítimo de Gothenburg.
O próximo desafio da
ESAB foi na verdade duplo:
estabelecer uma subsidiária na Alemanha e ainda
começar a fabricar fontes
de energia para soldagem.
Em 1921, a empresa
alemã foi formada e, depois
de um lento início, tornouse a maior subsidiária do
grupo. A fábrica de Fintswalde foi equipada para fabricar conversores rotativos, que começaram a ser
vendidos na Suécia em
1923.
Era típico de Oscar Kjellberg que ele escolhesse
começar fabricando as fontes de energia ao invés de
investir em uma empresa
de equipamento elétrico já
estabelecida. Foi a demanda por características
funcionais muito especiais
que determinou a decisão
de começar a fabricar conversores rotativos dentro
da ESAB, visto que os
compromissos que um fornecedor externo poderia
exigir eram inimagináveis.
Gradualmente, a produção de Finsterwalde passou a conter inúmeras máquinas diferentes de soldagem e motores elétricos e
muito mais. No seu pico,
em 1939, cinco mil funcionários mantinham-se ocupados, sendo mil e quinhentos com equipamentos de soldagem.
As atas das reuniões de
diretoria e de outros registros dos primeiros 25 anos
de Elektriska Svetsnings
Aktiebolaget revelam que
Oscar Kjellberg não deixou
nada que dizia respeito a
sua empresa fora de seu
controle pessoal. Os registros às vezes dizem “que o
diretor Kjellberg informou a
diretoria que ele tinha...”.
Em outras palavras, a ques-
tão já havia sido resolvida.
Poderia ser uma questão
de acordos concernentes
ao direito de uso da patente da empresa, grandes
ou pequenas compras, ou a
instalação de subsidiárias
no exterior.
Assim como muitos industriais bem sucedidos,
Kjellberg provavelmente via
a empresa e a si mesmo
como algo indivisível. Dizem que ele não tinha outros interesses a não ser a
empresa e seu desenvolvimento. Ele era o diretor
presidente e o diretor técnico ao mesmo tempo. Ele
administrava contatos no
exterior, estava envolvido
com treinamento de soldadores e era um palestrante
incansável em tudo relacionado a soldagem.
Dentro de seu campo,
ele era ‘a fonte de todo conhecimento’. Na época de
sua morte, aos 61 anos,
Oscar Kjellberg tinha recebido vários prêmios em reconhecimento aos seus esforços, inclusive a medalha
de ouro da Royal Swedish
Academy of Engineering
Sciences (Academia de Ciências da Suécia).
Ignorando a orientação
médica para reduzir a
carga de trabalho, a dedicação à empresa comprometeu sua saúde. Ele trabalhou até o final de seus
dias e morreu em 5 de julho de 1931, sentado na
sua mesa, deixando a esposa e quatro filhos de
luto. Seu filho mais novo,
Björn seguiria os passos
do pai. Em 1931, Kjellberg
havia conquistado, na sua
visão, aquilo que o tinha
motivado todos estes
anos. A soldagem elétrica a
arco era um método amplamente reconhecido, não
somente para trabalhos de
reparo, mas também para
construção e produção. A
ESAB era uma empresa
bem estabelecida, respeitada, com subsídios e investimentos estrangeiros.
Apesar disso, em 1931
a ESAB se viu frente a novos desafios. O conceito
original do negócio, qual
seja, de realizar soldagem
para outras empresas, já
não era mais sustentável e
o mundo estava em recessão. Foi uma época de mudanças requerendo novas
idéias e um novo conjunto
de objetivos de negócio.
Se Oscar Kjellberg estivesse vivo ele teria, sem
dúvida, respondido a esta
questão com o mesmo otimismo, entusiasmo e tenacidade que o levou a
responder a Axel Broström
aquela noite, em Kristinehamn, 40 anos antes:
“Pois não, isto não deve
ser impossível!” Agora, cabia aos seus sucessores
demonstrar que aquilo era
verdade.
As informações contidas
neste artigo foram reunidas por Bo Sörensson de
várias fontes, inclusive das
seguintes obras:
• Gösta Ferneborg: Oscar
Kjellberg
• Bertil Lundberg: Maskinhistorik
• Publicação comemorativa: Elektriska SvetsningsAktiebolaget 1904-1929
• Sixten Wilberg: En vandring genom aren, ESAB
50 anos.
• E também através de artigos e outros materiais
históricos que foram reunidos por Eva Persson, responsável pelo arquivo histórico da ESAB, em Gothenburg.
Sobre o autor
Bo Sörensson foi contratado como Gerente de Produto para fontes de energia
com soldagem manual em
1972. Participou do projeto
da ESAB americana em
1975. Após um curto período
em outra empresa, Bo retornou em 1986 para liderar um
gigantesco programa de treinamento de vendedores da
ESAB. Desde 1993, ele vem
focalizando em tecnologia da
informação e, entre 1997 e
2002, foi responsável pelas
operações de TI da ESAB na
Europa. Aposentou-se pela
ESAB e agora trabalha como
consultor no campo de Tecnologia da Informação.
O ESAB IV no Porto de Gothemburg, Suécia. Data desconhecida
15
Descobrindo novas fronteiras
Um Século de Expansão Global
Este artigo se baseia em pesquisa histórica realizada por Bo Sörensson,
ex-ESAB Gothenburg, juntamente com contribuições valiosas de
Klaus Blome, ESAB Alemanha e Jerry Utrachi, ESAB USA.
E
lektriska Svetsnings Aktiebolaget (ESAB), estabelecida em 1904,
é agora uma companhia
multinacional com vendas
e/ou produção em 35 países. No princípio, a primeira
diretoria percebeu que as invenções de Oscar Kjellberg
tinham um grande potencial
fora da Suécia. Neste pequeno resumo registramos o
desenvolvimento da ESAB
em outros mares, rumo à posição de maior fornecedor de
produtos de soldagem e
corte do mundo.
1904 – 1931
Os primeiros anos
A ata da primeira reunião
de diretoria da Elektriska
Svetsnings Aktiebolaget,
ocorrida em 12 de setembro
de 1904, inclui uma referência ao “método de Mr. Kjellberg para soldagem de metais.” Isso antecedeu a primeira patente de Oscar
Kjellberg, e a técnica era conhecida como “método de
soldagem secreto”. Mesmo
naquela época, contudo, a
ESAB decidiu vender licenças para outras empresas visando lhes permitir o uso do
16
método Kjellberg, como um
meio de gerar receita para
uma empresa ainda nova e
inexperiente.
Em 20 de novembro de
1904, a ata faz referência
às negociações com uma
companhia de engenharia
sueca para a venda de uma
licença por SEK$ 10.000
para o uso do método em
sua totalidade. Ao final do
ano de 1904, um consórcio
na Cristiania (hoje Oslo) havia se interessado em
aprender a soldar de acordo
com o método Kjellberg e
comprar todos os equipamentos necessários. A
mesma ata diz que os irmãos Nobel da Rússia tinham expressado interesse
semelhante.
Com o dinheiro dessas
primeiras licenças, Oscar
Kjellberg pôde continuar
seus experimentos. No início,
somente empresas individuais podiam adquiri-las, mas
em pouco tempo, foram vendidas para todo um país. Os
países escandinavos deram
início, começando pela Noruega, em 1905. Pelos idos de
1908, a ata da diretoria registra negociações conduzidas por um representante
com um futuro licenciado no
Japão, e um acordo assinado
com um representante nos
Estados Unidos. Uma empresa estabelecida em Nova
York requisitou que este representante americano, em
nome da empresa, adquirisse a Electric Welding Co.
por aproximadamente SEK$
500. É possível que a Electric Welding tenha sido a primeira subsidiária internacional da ESAB, mas o que se
seguiu com essa empresa é
desconhecido. Na verdade,
somente muitos anos depois
a ESAB atingiu um grande
sucesso nos Estados Unidos.
Durante a década de
1900, a Grã-Bretanha foi a
líder industrial na Europa. A
gerência da ESAB tinha muito interesse em se estabelecer lá e, em meados de
1909, os planos se concretizaram, com a inauguração
da British Electric Welding
Co.. No entanto, com o intuito de reduzir custo, uma
agência chamada Kjellberg
Syndicate foi estabelecida.
Tudo indica que essa empresa não prosperou e, em
1912, a ESAB fundou a Anglo-Swedish Electric Welding Company Ltd. em Lon-
dres. Em março de 1914,
foi montada uma subsidiária
localizada na Antuérpia
(Bélgica).
O incentivo para essas
primeiras subsidiárias na Inglaterra e Bélgica provavelmente veio do plano de negócios da ESAB, que previa
o estabelecimento de oficinas para oferecer serviços
de soldagem. Durante os
primeiros anos, a maioria
dos clientes era da indústria
naval e dizem que o sonho
de Oscar Kjellberg era fundar uma filial da ESAB em
cada porto, na forma de uma
oficina de soldagem. Londres e Antuérpia eram na
época dois dos maiores portos marítimos de mercadorias do mundo e, dessa
forma, foram localizações
óbvias para uma empresa
nova e ambiciosa.
À medida que o negócio
foi se expandindo, foi crescendo também a necessidade de mais equipamentos para atender a demanda das subsidiárias e licenciados da ESAB. Em
1920, foram encerradas as
negociações com a Asea,
relativas à produção de dínamos, conversores e
Antônio Palis
Figura 1: Estabelecida em 1914, a
Companhia de Soldagem Elétrica BelgoSuéca na Antuérpia foi uma das primeiras
subsidiárias estrangeiras. Ela realizava
trabalhos de reparo de navios no porto.
transformadores projetados
para soldagem. A diretoria
da ESAB decidiu, então, desenvolver sua própria capacidade produtiva. No dia 12
de novembro de 1921, a
Kjellberg Elektroden GmbH,
com matriz em Berlim, foi
instalada. No início de
1922, um terreno foi comprado em Finsterwalde para
a produção de maquinário e
equipamentos. Surgiu assim
a Kjellberg Elektromaschinen GmbH, com o objetivo
de gerenciar essas operações de produção. Isso
garantiria os requisitos da
ESAB para conversores,
transformadores e outros
equipamentos de soldagem.
Quando Oscar Kjellberg
morreu, no dia 5 de julho de
1931, a ESAB contava com
subsidiárias na Finlândia,
Polônia, Alemanha, Holanda,
Bélgica, França e Inglaterra,
além de licenciados em muitos outros países. A empresa estava no auge como
fornecedora de serviços de
soldagem para reparos e
produção. Mas ainda era
pequena a contribuição da
venda de consumíveis e
máquinas de soldagem para
a receita total da ESAB.
A sucessão
Walter Edström, sucessor
de Oscar Kjellberg, liderou a
ESAB por vinte e cinco anos.
Apesar do seu pouco conhecimento de soldagem e do
mercado neste campo, tinha
uma ampla experiência com
vendas e condições comerciais e de produção em ou-
tros países. Isto compensou
em muito sua falta de sabedoria técnica. Contudo, com
o passar do tempo, se tornou uma autoridade em soldagem.
O nome Walter Edström
será associado com a racionalização metódica da produção de eletrodos e a
substituição dos eletrodos
revestidos por eletrodos extrudados. Mas seu maior
feito é a transformação da
ESAB em uma companhia
conhecida mundialmente
até hoje.
Em 1956, Walter foi sucedido por Göran Edström,
que ficou no cargo de Diretor Geral da ESAB até
1970, quando foi sucedido
por Ake Ahlström. Durante
esse período, a ESAB reforçou sua posição de líder eu-
ropéia na área de soldagem,
e investimentos substanciais foram feitos nas fábricas
de consumíveis.
1931 – 1945
Empresas de
vendas de eletrodos e máquinas
Walter Edström reconheceu que o futuro da ESAB
se encontrava na venda de
consumíveis, máquinas e
outros equipamentos de
soldagem. De certa forma,
a empresa teve que se
esforçar para ser competitiva, visto que já nesta
época havia muitos concorrentes ativos no mercado,
que vendiam mais produtos
do que serviços.
As operações de engenharia da ESAB na Europa
17
nunca foram totalmente propriedade da ESAB, já que
parceiros locais sempre estiveram envolvidos. Seguindo
a sugestão de Edström, a
ESAB começou a aumentar
sua participação nessas empresas estrangeiras, principalmente Inglaterra, Bélgica
e Alemanha. Novas subsidiárias foram instaladas com
foco exclusivo na venda de
produtos. Em outros mercados, como a Espanha, vendedores foram contratados
e novas empresas orientadas para vendas foram criadas.
Em 1932, a L’ElectroSoudure Autogène Belge
S.A. foi instalada na Bélgica;
este nome foi bem apropriado visto que poderia ser
abreviado para ESAB S.A.
Na Inglaterra, a Welding
Supplies Ltd. foi fundada
em Londres em 1933 e se
tornou a base das operações da ESAB, envolvendo
a produção e venda de produtos de soldagem no
Reino Unido. Hoje, é conhecida como ESAB UK.
Os contratos assinados
com a Burneister & Wain,
na Dinamarca e a Elektrisk
Sveisning, na Noruega, cediam direitos exclusivos de
soldar usando o método
Kjellberg e de produzir eletrodos de acordo com a fórmula da ESAB. Ao final de
1932, Walter Edström iniciou negociações em Copenhagen e Oslo para recuperar os direitos de vender
eletrodos e máquinas de
soldagem. A intenção era
instalar subsidiárias com
capital da ESAB na Dinamarca e Noruega. Concluídas as negociações, uma
empresa de vendas dinamarquesa foi aberta em
Figura 2: Walter Edström foi
o Presidente do Conselho de
Administração da ESAB de
1931 até 1956. Ele mudou
a filosofia de negócio da
ESAB de uma empresa
de reparo para uma
produtora de consumíveis e
equipamentos de soldagem, e
expandiu suas sedes
internacionais. Foi sucedido
por Göran Edström.
1933, seguida da norueguesa, em 1938.
Seguiu-se uma rápida
expansão em novos mercados. Na Tchecoslováquia,
uma subsidiária da Kjellberg
Elektroden und Machinen,
de
Finsterwalde,
foi
instalada e envolvia tanto
produção como vendas. No
fim de 1932, a ESAB Ibérica foi fundada em Madrid
para fabricar eletrodos. Essas empresas contavam
Ponte ferroviária sobre o rio
Esla, na Espanha. Reforço de aço
para o maior arco de concreto do mundo
na época. A ESAB Ibérica participou com produtos e
tecnologia. Svetsaren, Março de 1941, página 679.
18
com parte do capital da
ESAB, uma vez que Walter
Edström e membros da
equipe de gerência local
podiam comprar títulos das
novas companhias.
As subsidiárias alemãs
tinham uma situação única,
visto que elas eram autorizadas a vender também
fora da Alemanha. A Tchecoslováquia foi mencionada,
mas a Itália também fazia
parte do distrito das empresas alemãs. Em 1934, Walter Edström identificou a
importância do mercado
italiano e em 1935 uma
unidade foi instalada naquele País.
Assim, os primeiros oito
anos sob a liderança de
Walter Edström foram caracterizados pelo rápido estabelecimento de subsidiárias com parte do capital da
ESAB por toda a Europa e
pela criação de pontos estratégicos para a venda de
consumíveis e máquinas.
Apesar dos eletrodos
serem inicialmente importados da Suécia e as máquinas da Alemanha, a empresa logo reconheceu que
a produção local de eletrodos seria a melhor forma de
capturar uma parcela significativa do mercado e assegurar lucratividade. Mais
tarde, fábricas de eletrodos
foram construídas em
quase todos os países onde
a ESAB tinha uma subsidiária de vendas. Parte dos lucros podiam ser transferidos para a Suécia, visto que
as empresas produtoras
compravam licença para a
transferência da tecnologia
envolvida na exportação de
fórmulas suecas e tecnologia de produção.
Durante esse período, o
grupo ESAB aumentou consideravelmente sua receita
(de SEK$ 912.000 em
1931 para SEK$4.554.000
em 1939). Em alguns anos,
as subsidiárias da Alema-
nha declararam um lucro
tão alto que as autoridades
alemãs confiscaram grandes quantias de dinheiro
como “lucro suplementar”.
Os anos de
guerra
Para a ESAB, assim como
para a maioria das empresas, a
Segunda Guerra Mundial foi
um período muito difícil. A escassez de matéria-prima impossibilitou manter a produção
e, nos países ocupados, as entregas de consumíveis e equipamentos da ESAB para tropas alemãs eram vistas com
desaprovação. Conseqüentemente, o volume de operações na Holanda e Bélgica foi
reduzido ao mínimo. Somente
clientes estabelecidos e leais
podiam esperar entregas,
quando alguma coisa era de
fato produzida.
As empresas norueguesas
e dinamarquesas foram extremamente abaladas. Na Noruega, as forças invasoras executaram um membro da gerência
da ESAB, enquanto a fábrica
em Copenhagen foi sabotada
em duas ocasiões, sofrendo
ataques à bomba. Por muito
tempo, a gerência da ESAB em
Gothenburg não contactou as
subsidiárias na Europa e, às vezes, o único sinal de vida eram
curtos recados dizendo que os
funcionários estavam vivos.
Apesar de tudo, no meio da
guerra (1943), a ESAB instalou uma subsidiária na Finlândia, que produzia seus próprios eletrodos.
Na Alemanha, a produção
era inteiramente direcionada
para a guerra. Uma empresa,
a Fimag, foi instalada para fabricar os produtos que as autoridades alemãs determinassem. Durante um pequeno período após o início da guerra, a
ESAB conseguiu obter entregas de Finsterwalde, mas tudo
indicava que a longo prazo
isso não seria possível. Consequentemente, a produção de
conversores de soldagem teve
início na fábrica de Marieholm,
em Gothenburg, mas as instalações não eram apropriadas. Finalmente, a ESAB encontrou o que estava procurando em Laxå – instalações
que poderiam ser adaptadas,
e a Assembléia Municipal estava muito interessada em
apoiar os planos de negócio
da ESAB. Assim, a fabricação
de máquinas, que anteriormente vinham de Finsterwalde, começou em 1942.
Figura 4: A fábrica de eletrodos Kjellberg em Finsterwalde, em torno de 1940.
Após a guerra, ela foi confiscada pelo governo alemão.
19
Figura 5: Fábrica de eletrodos no Brasil.
1945 – 1980
consolidação e
estabelecimento
fora da Europa
Quando a Segunda
Guerra Mundial terminou, em
1945, a infra-estrutura da
Europa teve que ser reconstruída. Havia grande demanda para os produtos e
serviços da ESAB, mas, inicialmente, a empresa teve que
se concentrar em reconstruir,
reequipar e substituir suas
instalações. Após a divisão
da Alemanha, Finsterwalde
estava localizada na parte
oriental, e as autoridades de
lá desapropriaram as propriedades privadas.
Assim, uma nova subsidiária alemã-ocidental foi criada em 22 de julho de
1949. A princípio, um
espaço foi alugado em Düsseldorf mas em 1959, a
empresa mudou para sua lo-
20
calização atual em Solinger,
que se expandiu em 1971.
Para melhor servir aos clientes alemães com demanda para automação pesada, a ESAB GmbH se
fundiu com a companhia
Tehac, em Bockum, que
possuía o conhecimento em
soldagem automatizada e
posicionadores. Em 1982, a
Arcos GmbH se uniu à ESAB
na Alemanha, acrescentando uma segunda marca
de consumíveis e de equipamentos. Em 1991, a ESAB
viria a abrir um Centro de
Tecnologia de 1.000 m 2
para soldagem mecanizada
em Solingen.
A Welding Supplies, em
Londres, se expandiu rapidamente e logo necessitou de
instalações maiores, o que
foi encontrado em Gilligham,
em Kent.
Antes da Segunda Guerra
Mundial, a ESAB não tinha
nenhuma representação na
França, mas em 1950 ela finalmente montou uma subsidiária francesa. Desde então,
a ESAB passou a ter representantes em todos os países
europeus com seus próprios
pontos de vendas e, em muitos casos, com produção
própria de eletrodos.
Após a guerra, através de
suas subsidiárias na Espanha
e seu distribuidor em Portugal, a ESAB fez valiosos contatos na América do Sul. No
Brasil, tais relações levaram
ao estabelecimento de uma
unidade em parceria com a
família Pareto, em 1953.
Essa companhia rapidamente
se tornou a líder no setor. Em
outros países sul-americanos,
tais como Argentina e México,
a venda dos produtos da
ESAB foi organizada através
de representantes.
As atividades na América
do Norte inicialmente não foram tão bem-sucedidas. Em
1940, a ESAB Welding Cor-
poration tinha sua sede nos
Estados Unidos, mas foi liquidada em 1962. No Canadá, a
companhia conhecida como
ESAB Arc Rods foi fundada
em 1958, em Montreal, mas
também fechou após um
curto período de tempo. Mais
tarde (1969), um acordo foi
assinado com a Liquid Carbonic Corporation, em Toronto,
envolvendo a produção de
eletrodos da ESAB no Canadá. Mas somente em
1972, a ESAB fez outra tentativa de instalar seu próprio
ponto de vendas nos Estados
Unidos.
No princípio da década de
1970, a ESAB voltou sua
atenção para o sul e para o
leste. Acordos de joint-ventures envolvendo produção de
eletrodos baseado em transferência de tecnologia foram
assinados, e a ESAB instalou
pontos de vendas e estabeleceu uma posição forte para
futuros avanços em mercados que estavam em expansão. Em 1972 e 1973, a
ESAB se estabeleceu na
África do Sul, Iraque, Angola,
Argélia e Turquia. No ano seguinte, foi a vez de Singapura, além da empresa de comércio Ekman e de um ponto
de vendas no Irã. A ESAB
chegou à Austrália em 1975,
estabelecendo uma unidade
comercial em Sidney. No
mesmo ano, mais uma fábrica
foi instalada na Itália, em parceria com a companhia italiana Falck.
Na Europa Oriental, foi praticamente impossível estabelecer subsidiárias para produção
e vendas. Entretanto, a ESAB
assinou acordos com fabricantes locais, que permitiram que
a tecnologia de produção da
ESAB e suas fórmulas fossem
introduzidas, apesar de tudo.
Um negócio fechado em 1975
com a Csepel-Werke, na Hungria, resultou na produção de
eletrodos usando os equipamentos e as fórmulas da
ESAB, representando o primeiro passo em direção ao seu
estabelecimento naquele País
Não somente
soldagem, mas
também corte
Ao longo de sua história, a
ESAB sempre perseguiu uma
política de parceria com seus
clientes, visando ajudá-los a resolver seus problemas com
ótimo custo e benefícios de desempenho. Soldagem não é
um processo isolado, mas parte
de um fluxo de produção onde
o preparo para corte e junta é
tão importante quanto a solda.
Vendedores, especialistas e
pessoal de desenvolvimento
freqüentemente encontraram
problemas onde a solução era
uma combinação de tecnologia
de soldagem e corte.
Com o passar do tempo,
tornou-se evidente que a empresa precisava de um envolvimento formal com tecnologia
de corte. Em 1938, a ESAB se
tornou parceira na KjellbergEberle, em Frankfurt, que desenvolvia e produzia equipamentos de oxicorte. Durante a
Segunda Guerra Mundial, a
produção foi temporariamente
transferida para Laxå. Em
1962, a empresa estava muito
grande para suas instalações e
uma nova fábrica foi fundada
em Rodheim. Em 1975, era
chegada a hora de mais uma
mudança, desta vez para Karben, perto de Frankfurt, onde a
operação se encontra até hoje.
A gama de máquinas de corte
agora também inclui equipamentos de plasma, a laser e de
corte com jato d’água, bem
como oxicorte.
1980 – 1992
um período de
expansão
A ESAB viveu três importantes períodos de expansão
durante seus cem anos de história. No entanto, a fase que
atraiu maior atenção foi durante a liderança de Bengt Eskilson. É digno de figurar como
exemplo em livros acadêmicos
como uma companhia com
uma estratégia de aquisição
ativa, em uma indústria cheia
de problemas, pode se tornar
dominante neste setor.
Bengt Eskilson assumiu
como Diretor Geral em 1980.
A situação anterior à sua gestão está bem documentada.
A ESAB e seus concorrentes
tinham acumulado muitos recursos de produção na Europa. Contudo, a crise econômica da década de 1970 e o
declínio dos estaleiros europeus, tradicionalmente um
dos maiores clientes da
ESAB, tornou difícil as vendas.
A gerência da ESAB pensou
que isto seria uma crise econômica passageira e decidiu
manter a produção e aumentar os estoques. No entanto,
em 1978, tornou-se claro
que o declínio não estava
relacionado com fatores
econômicos, mas estruturais.
A indústria de soldagem
tinha um excedente muito
grande na produção em geral
e, principalmente, de eletrodos. Além disso, a produção de consumíveis não fazia
parte da atividade principal
de muitos concorrentes da
ESAB. Em uma tentativa de
manter os volumes de venda,
teve início uma guerra de preços e a lucratividade foi
arrasada. Para a ESAB, a situação se tornou ainda mais
crítica, visto que soldagem
era sua única fonte de receita.
Em 1980, a companhia estava vivendo uma séria crise
financeira.
Em um momento de inspiração, ao invés de reduzir as
operações para escapar do
problema, os donos da companhia decidiram focar na expansão. Uma nova equipe de
gerenciamento em Gothenburg, liderada por Bengt Eskilson, analisou as circunstâncias
Figura 6: Congresso do Instituto Internacional de
Soldagem (IIW) em Oxford, 1951. Walter Edström
participou intensamente na fundação do IIW e
tornou-se o Presidente em 1960. Hoje, Bertil
Pekkari segue seus passos como Presidente da IIW.
21
da ESAB e de seus concorrentes e embarcou em uma rodada de aquisições na Europa.
O grupo ESAB elaborou
um documento com políticas
onde se dizia preparada para
“contribuir ativamente com a
reconstrução de toda a indústria” e a recuperar os concorrentes em crise por um custo
menor para eles do que se tivessem escolhido se reestruturar ou fechar por conta própria. Esta foi uma estratégia
habilidosa, que teve como
alvo concorrentes como GKN,
Phillips e BOC. As operações
de soldagem destas empresas correspondiam a uma pequena parte em relação a
todo o negócio e por isso de
pequeno interesse.
Entre 1981 e 1991, a
ESAB adquiriu 26 companhias na Europa e nos Estados Unidos e se desfez de
cinco. Fechou várias de suas
fábricas de produção, além de
outras que havia adquirido,
em países como Suécia,
Reino Unido, Dinamarca, Noruega, Finlândia, França e
Holanda. Isso resolveu o problema de superprodução. Ao
mesmo tempo, ao assumir as
marcas e os canais de distribuição, conseguiu aumentar
sua participação no mercado.
Bengt Eskilson e o Diretor
de Vendas Bo Sandquist tinham aprendido como maximizar o benefício de marcas
múltiplas na Electrolux, e a
ESAB estava finalmente representada na maioria dos
mercados por pelo menos
duas marcas diferentes. No
Reino Unido, por exemplo, a
22
empresa adquiriu a marca
Murex da BOC, a qual reteve
e desenvolveu, mas simultaneamente amalgamou várias
outras marcas sob a identidade unificada da ESAB.
Apesar de nem todos os
investimentos deste período
terem trazido lucro, a empresa conseguiu de certa
forma aprender com a experiência; por vários anos a ESAB
foi dona de uma empresa especializada em soldagem a
laser alemã. Como Diretor
Técnico da ESAB, Bertil Pekkari ressalta, “A negociação
não nos deixou ricos, mas
nos deu uma experiência
grande em um setor de soldagem novo e interessante.
Temos conseguido utilizar
este conhecimento em muitas outras áreas”.
Felizmente para a ESAB,
seu programa de racionalização foi apoiado por uma economia crescente. As vendas
aumentaram de SEK$1.6 bilhões em 1980 para
SEK$6.7 bilhões em 1990, à
medida em que a empresa
retornava à lucratividade.
Isso, sem dúvida, encantou
os acionistas da ESAB, sendo
o maior deles a empresa
Incentive, controlada pelo
grupo sueco Wallenberg.
O maior mercado
de soldagem do
mundo – EUA
Ao longo da década de
1970, a ESAB foi líder no fornecimento de consumíveis e
equipamentos de soldagem
na Europa. Na América do
Figura 7: Bengt Eskilson,
Presidente do Conselho de
Administração da ESAB em
1980 e arquiteto da política
de aquisição que converteu
a ESAB na companhia líder
no mercado de soldagem.
Sul, a empresa era representada pela ESAB do Brasil e
havia distribuidores bem sucedidos em muitos outros
países. Contudo, ela não tinha
nenhuma presença corporativa nos Estados Unidos além
de uma joint-venture entre a
empresa alemã de máquinas
de corte da ESAB (KjellbergEberie) e a empresa americana Health Engineering, com
sede em Fort Collins, Colorado, da qual a ESAB tinha
adquirido uma grande participação em 1976. Nos Estados Unidos, as vendas eram
basicamente administradas
por distribuidores e empresas
como Lincoln, Hobart e Miller,
tinham redes de distribuição
bem estabelecidas. As empresas de soldagem que quisessem se estabelecer nos Estados Unidos tinham que obter
acesso ao mercado através
da rede de distribuidores.
Uma forma de fazer isso
era adquirindo companhias
estabelecidas, juntamente
com seus canais de distribuição. A ESAB escolheu uma
solução mais ampla. Em
1972, ela abriu um escritório
de vendas em Detroit em parceria com a Sandvik. Sua missão era comercializar peças
para os equipamentos de automação pesados que tinham
sido vendidos para os estaleiros americanos, e introduzir a
tecnologia européia de
equipamentos semi-automáticos nos EUA. Nesta época havia uma escassez de certos tipos de eletrodos, e a ESAB
americana cresceu muito
com a importação de eletrodos das fábricas européias.
Em 1974, o Diretor de
Vendas da ESAB nos EUA,
Lars Magnusson, contactou
uma empresa americana chamada Chemetron, que estava
interessada em vender parte
de suas operações de soldagem. A idéia era assumir
também a rede de distribuição
da Chemetron. Lars Magnusson fechou o negócio no
mesmo ano. Entretanto, os
distribuidores da Chemetron
estavam céticos tanto em relação às máquinas de soldagem importadas da Suécia
quanto aos produtos herdados da Chemetron. Em 1978,
a ESAB fechou a antiga fábrica
da Chemetron em Charlottesville e retornou à operação de
máquina de corte em Fort
Collins, Colorado.
Quando a gerência da
empresa em Gothenburg
analisou as razões do fracasso, eles reconheceram que
era impossível ter sucesso
nos EUA sem o suporte dos
distribuidores. Além do mais,
o mercado conservador de
soldagem dos EUA não estava muito impressionado
com a alta tecnologia européia no que diz respeito às
fontes inversoras de energia.
A empresa percebeu que ela
só teria chance de ganhar a
confiança dos clientes e dos
distribuidores se adquirisse
uma parcela do mercado
existente.
Em 1984 a gerência da
ESAB encontrou uma oportunidade de estabelecer uma
posição estratégica nos Estados Unidos. A Airco tinha um
perfil semelhante ao da
ESAB, mas há algum tempo
vinha lutando contra a queda
da sua participação no
mercado e da lucratividade.
Em 1984 ela foi encampada
pela ESAB e então as operações de soldagem se concentraram em Chicago.
Apesar da Airco ter trazido um grande mercado e
uma ampla experiência relativa aos produtos, o sucesso
no mercado americano não
aconteceu para a ESAB.
Desta vez, contudo, Lars
Westerberg, Gerente Geral da
ESAB responsável pelas operações americanas, percebeu
que, pelo fato da Airco ser
pequena demais para competir, os problemas da ESAB
poderiam ser resolvidos encontrando outras companhias que complementassem
aquelas que a ESAB já tinha.
Uma destas empresas foi a
L-Tec, anteriormente conhecida como Linde, que tinha
sido parte da Union Carbide.
A ESAB começou a “cortejar” a L-Tec em 1987, mas a
gerência desta empresa demorou dois anos para concordar que a ESAB assumisse
o controle. Passado este
tempo, no entanto, a ESAB já
havia desenvolvido uma estratégia mais agressiva para o
mercado americano. Foi
decidido que uma união entre a L-Tec e a Airco seria insuficiente para tornar a ESAB
uma força importante no
mercado norte-americano. A
L-Tec tinha boas máquinas,
mas deixava muito a desejar
em relação aos consumíveis.
Felizmente outras empresas
estavam disponíveis para
aquisição nos EUA. A Alloy
Rods era uma companhia
com excelente reputação, que
estava oferecendo exatamente os produtos que a LTec não dispunha. Então a
ESAB comprou tanto a L-Tec
quanto a Alloy Rods.
A aquisição simultânea
dessa empresas foi um sucesso inesperado. Concorrentes surpresos tiveram que
aceitar que a ESAB tinha chegado ao mercado americano
e estava lá para ficar. A ESAB
tornou-se a segunda maior
fornecedora de sistemas de
soldagem dos EUA da noite
para o dia. Em 1998 adquiriu
também a AlcoTec, adicionando produtos para soldagem em alumínio e mais um
degrau no conhecimento de
processo.
O importante é que a
nova estratégia da ESAB
para a América do Norte funcionou. A ESAB manteve a
força no mercado e é agora
um fornecedor que atende
tanto clientes diretos quanto
distribuidores. Sua operação
nos Estados Unidos está
distribuída entre os centros
de Florence, Hannover, Traverse City e Ashtabula, e todas as marcas adquiridas
estão unidas sob o nome da
ESAB.
1990 – 1995
Expansão para
o leste
Após o colapso do império soviético, em 1991, as regras que impediam a ESAB
de instalar sua produção em
países como Hungria, República Checa e Polônia foram
eliminadas e o investimento
estrangeiro passou a ser
bem-vindo. Bengt Eskilson e
Lars Westerberg apresentaram para a diretoria da ESAB
um plano de aquisição das
maiores instalações de produção da Polônia, Hungria e
República Checa. Diante da
relutância da diretoria, Eskilson explicou que o plano
visava a auto-preservação da
ESAB. O custo de produção
de consumíveis de soldagem
nos países do antigo Bloco
Oriental era muito mais baixo
do que na Europa Ocidental,
e uma exportação desregulamentada na Polônia, Hungria
e República Checa poderia
colocar em risco a lucratividade dos consumíveis na Europa Ocidental. A diretoria
aceitou o plano e a ESAB começou uma nova rodada de
aquisições. O benefício de se
ter fornecido equipamentos
de produção e fórmulas para
licenciados no antigo Bloco
Oriental também se tornou
evidente. Quando a ESAB
veio para a fábrica de Csepel
em Mor na Hungria, foi como
estar voltando para casa.
Com o constante apoio
de Lars Westerberg, que se
tornou Diretor Geral em
1991, a equipe de gerência
da área de consumíveis, sob
o controle de Anders Backman e Torsten Körsell, conseguiu driblar seus concorrentes adquirindo rapidamente mais capacidade de
produção. A ESAB simultaneamente conquistou uma
grande parte do mercado doméstico e dos canais de distribuição. Torsten Körsell assegurou que a qualidade dos
produtos era compatível com
os produzidos na Europa
Ocidental. Conseqüentemente, clientes na França,
Espanha e Alemanha logo
passaram a ser abastecidos
pela Hungria e República
Checa, permitindo o término da produção local.
Este processo foi meticulosamente planejado, e a
ESAB pôde assim assegurar
que a qualidade e o serviço
não mudariam.
23
1994 – 2004
Consolidação
Uma nova fase na história
da ESAB começou em 1994,
quando ela foi adquirida pelo
grupo industrial britânico
Charter Plc. As aquisições estratégicas continuaram, mas
esse momento marcou também o início de um período de
consolidação de mercado. Um
maior crescimento do negócio
pôde ser observado nos locais
onde a ESAB tinha construído
uma presença forte.
A fase “de expansão para
o leste” continuou com a
compra da Ozas, fabricante
de equipamentos líder no
mercado da Polônia, com
sede em Opole. Logo depois
a ESAB adquiriu a totalidade
da Electrody Baildon, fabricante de consumíveis polo-
nês, com a qual já tinha
negócios e, também, a
Fersab, fabricante de fluxos
aglomerados. Com isso, a Polônia se transformou em um
dos mercados europeus mais
importantes para a ESAB. Ao
mesmo tempo, a empresa
estabeleceu um ponto de
vendas em Moscou, seguido
da primeira unidade de produção de eletrodos da Rússia, uma joint-venture com
sede em St. Petersburg.
Na América do Sul, a
Conarco tornou-se parte da
família ESAB, elevando significantemente a posição do
grupo na Argentina.
Um marco muito importante aconteceu em 1998,
quando a AlcoTec, líder mundial em arames de alumínio,
com sede em Traverse City,
EUA foi adquirida.
Estande da ESAB na Feira Industrial de Essen,
Alemanha, em 1954
24
Paralelamente a essas
atividades, a ESAB continuou a expandir suas operações pelo Oriente Médio,
com sede em Dubai e, claro,
por toda a Ásia, e em especial na China, atualmente o
mercado de soldagem em
maior desenvolvimento no
mundo.
E assim a ESAB continua
na rota estabelecida por seus
fundadores há cem anos.
Onde há necessidade de tecnologia de soldagem, a ESAB
está presente, enquanto o
avanço da Internet propicia
acesso à informação detalhada cada vez mais rapidamente.
Devemos reconhecer que
o sucesso da ESAB se deve
também a todos os funcionários, que viajaram pelo mundo
para espalhar informações e
oferecer assistência prática
no uso da tecnologia, dos
produtos e serviços da empresa nos novos mercados.
Graças a esses homens e
mulheres, a ESAB é capaz de,
em 2004, se entitular líder
mundial em soldagem.
Este artigo foi escrito
com a assistência de Bengt
Eskilson, Lars Westerberg,
Anders Backman, Anders
Andersson, Curt Karisson,
Klaus Blome, Jerry Uttrachi e
Bertil Pekkari. Entretanto, a
contribuição mais importante
foi oferecida por Eva Persson, responsável pelo arquivo histórico da ESAB.
Sem Eva, esse resumo não
poderia nunca ter sido escrito. Gostaria de estender o
meu agradecimento a todos
envolvidos neste trabalho.
25
Uma Tarefa Diferente
Por: Nils Asander
Elektra II
N
ils Asander, um instrutor da ESAB que
se aposentou em
1982, nos leva de volta a
1914. Seu pai, Ragnar
Asander, viajou de trenó
para a Rússia, sob condições primitivas, para reparar uma serraria, usando o
novo método de soldagem
de Oscar Kjellberg.
Precisa-se
de foguista
A “Elektriska Svetsnings
Aktiebolaget i Stockholm”
(ESABIS) foi montada du-
26
rante a década de 1900
como uma licenciada da patente do método de soldagem de Oscar Kjellberg,
usando eletrodos de fino revestimento. Mais tarde a
empresa abriu uma filial em
Sundsvall constituída pelo
Elektra II, um barco-oficina
que carregava equipamentos, inclusive um gerador de
soldagem de corrente constante. Este barco oferecia a
mobilidade necessária para
desempenhar trabalho de
soldagem nas serrarias, fábricas e barcos de mercadorias na área de Sundsvall.
Em 1909, precisavam
de um foguista no barco e
Ragnar Asander, na época
com apenas 18 anos, foi
indicado para o serviço. Ele
nasceu em 1891, no ano
em que o russo Nicolai
Slavjanov (1854-1897)
obteve a patente da soldagem a arco usando eletrodos sem revestimento.
Treinamento
de soldagem
oferecido
Logo depois de começar
a trabalhar na empresa, o
escritório de Sundsvall tinha
recebido tantos pedidos de
informação sobre trabalho
de soldagem que decidiram
recrutar outro soldador. Ofereceram a Ragnar a oportunidade de fazer o treinamento, visto que ele tinha o
perfil para a tarefa pois era
habilidoso com as mãos e
um carpinteiro qualificado.
Ele também era contra bebida alcoólica; isso tornava
o treinamento em soldagem
mais simples, uma vez que
Oscar Kjellberg não permitia
que as pessoas bebessem
cerveja em conjunção com a
soldagem!
Ragnar
foi
admitido e mandado para a
matriz em Stockholm. Uma
vez encerrado o treinamento, ele retornou para
Sundsvall e executou inúmeros trabalhos de soldagem no sul de Norrland,
mas nenhum semelhante ao
realizado na Rússia, em
1914.
Uma tarefa
diferente
No princípio do século
XX havia sido montado um
consórcio de serrarias anglo-suecas com escritório
em Sundsvall, sob a gerência de um advogado chamado Berggren. Construíram uma grande serraria
em um local chamado
Kovda, na costa sudoeste
da Península de Kola, logo
acima do Círculo Ártico. Era
um enorme moinho, com
seis suportes de serra. Entretanto, no final do ano de
1913, um destes suportes
quebrou.
Como a empresa tinha
surgido em Sundsvall, sua
gerência conhecia a ESABIS
e sua capacidade de desempenhar reparos soldados. Contactaram a empresa e perguntaram se poderiam enviar alguém para
Kovda para soldar o suporte de serra, e Ragnar foi
indicado para o trabalho.
Jornada rumo
ao Mar Branco
Considerando os padrões de hoje, essa foi uma
jornada épica, realizada no
meio do inverno. No dia 16
de janeiro de 1914, Ragnar
começou sua jornada de
trem para Karungi. Ele então pegou um trenó para
Tornea, seguido de outro
trem para Uleaborg. Quando
alcançou Haparanda, descobriu que havia se esquecido
de levar o passaporte, e foi
obrigado a passar vários
dias na hospedaria até que
seu passaporte chegasse
pelo correio.
De Uleaborg, sua jornada continuou passando
pela estação da fronteira
em Kusamo, cruzando o
norte da Finlândia, usando
trenós de várias hospedarias. Entrou na Rússia pela
cidade de Nassajärvi. O
avanço era lento – a uma
velocidade de 10 km por
hora – e havia de 30 a 40
km entre as hospedarias
onde os cavalos eram
substituídos, às vezes após
uma longa espera.
A jornada ressaltou as
diferenças culturais da
época. Enquanto na Finlândia ele dormia em camas, na Rússia ele era
obrigado a dormir no chão
sobre tapetes de pele. Refeições eram ‘difíceis’ na
Rússia, pois todos comiam
com os dedos dentro de
uma mesma tigela. Ele não
gostava disso e várias vezes ia para o trenó para
comer um pedaço do bacon americano, que havia
comprado na Finlândia,
com um pedaço de pão.
Era também uma jornada de risco. Para viajar
de trenó puxado por cavalo,
o viajante precisava de um
revólver para se proteger
dos lobos. Ragnar tinha o
que chamavam de revólver
de tambor, mas felizmente
ele não precisou usá-lo. A
jornada toda levou 8 dias.
Para a consternação de todos, o prédio da serraria
pegou fogo no dia anterior
à sua chegada. A foto da
página seguinte mostra os
seis suportes de serra, com
uma seta indicando o suporte quebrado. Porém, o
prédio foi rapidamente consertado e enquanto isso,
Ragnar reparou o suporte
de serra.
Os procedimentos
de soldagem
Assim como a maior
parte da tecnologia do
princípio do século XX, de
acordo com os padrões de
hoje havia um importante
componente manual na
prática de soldagem elétrica dos primeiros tempos.
Mais ainda, os perigos inerentes ao trabalho com ele-
Regulagem da corrente de soldagem através de banheiras de água.
27
O prédio da serraria. A seta indica
o suporte quebrado.
tricidade de alta corrente
explica a insistência de
Oscar Kjellberg pela sobriedade entre seus técnicos
de soldagem.
Consumíveis
previamente preparados e equipamento de suprimento de
energia portátil eram inimagináveis. Em vez disso,
a bagagem de Ragnar incluía montes de alma de
28
eletrodos e sacolas de revestimento em pó. Sua primeira tarefa envolvia misturar o pó até a consistência certa para permitir que
a alma do eletrodo fosse
mergulhada para fazer os
eletrodos. Para soldagem
horizontal, ele mergulhava
o arame uma vez e para
soldagem vertical e acima
da cabeça, duas vezes. Ele
então prendia os arames a
um varal dentro da oficina
e os deixava secar.
O próximo passo era a
corrente de soldagem. Felizmente, a serraria tinha
um gerador de corrente
constante de 220V alimentado por uma turbina
a vapor, que produzia eletricidade para o moinho.
Os cabos de soldagem ti-
veram que ser conectados
diretamente a este gerador, mas aí foi necessário
regular a corrente aos valores apropriados.
Para fazer isso, Ragnar
utilizou banheiras de água,
como podem ser vistas no
diagrama da página 27. A
banheira A foi usada para
ajustes grosseiros, enquanto ajustes precisos fo-
ram feitos usando a banheira B. Um amperímetro
foi conectado por cima das
placas na banheira B e um
assistente ajustava a distância entre as placas até
que o amperímetro mostrasse um valor pré-determinado para o diâmetro do
eletrodo em questão. Os
ajustes grosseiros eram feitos jogando-se sal dentro
da banheira A, se uma corrente maior fosse necessária. Para reduzir a corrente,
tirava-se a água e colocava-se água fresca dentro
da banheira. A banheira C
oferecia a carga de resistência para assegurar que
a carga no gerador se mantivesse uniforme, quando
nenhuma soldagem estava
em processo. O contato
(K) tinha sido trazido de
Sundsvall, junto com o
porta eletrodo (H).
Quando o preparo de
junta e o realinhamento do
suporte ficaram prontos, o
trabalho de soldagem
pôde começar. Como ninguém era capaz de analisar o aço do suporte, Ragnar decidiu pré-aquecer a
área de junta. Ele o fez
usando dois grandes maçaricos segurados por trabalhadores russos. Por
causa da alta tensão, era
necessário que eles estivessem sempre com as
mãos e os pés secos.
Naquela época, a soldagem era feita com a mão esquerda para poder manejar
o martelo de soldagem rapidamente. A ponta do martelo era alinhada com o
cabo para permitir que ele
entrasse na junta V e esticasse a solda, processo este
que era realizado em pequenas etapas.
Através de um intérprete, Ragnar avisou que
os espectadores não
olhassem para o arco, porém, depois do primeiro
dia de soldagem, muitas
pessoas visitaram o médico da vila, que não compreendeu o que tinha
acontecido com as pessoas que chegavam com
olhos vermelhos e quase
cegas. Depois ele suspeitou que poderia ter relação com a soldagem e foi
visitar Ragnar. O médico
então ficou sabendo do
“clarão da soldagem” e
dos danos que poderia
causar à visão.
Quando o suporte foi
consertado com sucesso,
o gerente do moinho descobriu outras tantas tarefas e pediu que Ragnar
soldasse e reparasse um
pouco de corrosão no
fundo da caldeira. Ele cuidadosamente
removeu
toda a crosta da caldeira
até que o metal pudesse
ser novamente visto. Depois disto, pediram que ele
soldasse engrenagens no
fundo da caldeira de dois
barcos de reboque.
Tudo está
bem quando
termina bem
A jornada de volta para
casa foi semelhante à jornada de ida, e Ragnar chegou em Sundsvall no dia 16
de fevereiro, um mês depois
de sua saída. Em outubro de
1917, a Revolução Russa
teve início, e a serraria foi tomada pelos comunistas. Na
mesma semana, Ragnar
teve um filho que, aos 15
anos, começou a aprender
com seu pai os fundamentos da soldagem. Eu fui soldador o resto da minha vida.
Após 50 anos no negócio,
eu me aposentei em 1982
como chefe da região oriental da ESAB sueca.
Adaptado de um relato
original de Nil Asander, publicado pela primeira vez
em maio de 2001, na
revista Svetsaren.
29
Uma história da Soldagem
Por: Klas Weman, ESAB Welding Equipment AB, Laxa, Suécia.
E
ste artigo examina a
história da soldagem a
arco, que começou no
final do século XIX. A ESAB
sempre foi associada com o
desenvolvimento da soldagem
desde o seu início, quando
Oscar Kjellberg formou a empresa para explorar sua invenção do eletrodo revestido.
Antes da década de
1880, a soldagem era realizada apenas na forja do ferreiro. Desde então a marcha
da industrialização e duas
guerras mundiais influenciaram o rápido desenvolvimento da soldagem moderna. Os métodos de soldagem básicos – soldagem por
resistência, soldagem a gás e
soldagem a arco – foram todos inventados antes da Primeira Guerra Mundial. Porém, durante o início do século XX, a soldagem e corte
a gás foram dominantes para
a fabricação e trabalhos de
reparo. Somente alguns anos
depois, a soldagem elétrica
ganhou semelhante aceitação.
Soldagem por
resistência
O primeiro exemplo de
soldagem por resistência data
de 1856, quando James
Joule, o homem por trás do
princípio de aquecimento de
Joule, conseguiu fundir e soldar um monte de arames de
cobre através de aquecimento por resistência elétrica.
30
As primeiras máquinas de
soldagem por resistência foram usadas para soldagem
de topo. Elihu Thomson, dos
EUA, criou o primeiro transformador de soldagem em
1886 e patenteou o processo no ano seguinte. Seu
transformador produzia uma
potência útil de 2000A a uma
tensão no vazio de 2V. Thomson desenvolveu, mais tarde,
máquinas para soldagem a
pontos, soldagem de costura,
soldagem por projeção, soldagem de topo pela ação de
faíscas. A soldagem a pontos
tornou-se posteriormente o
método mais comum da soldagem por resistência e é,
hoje, extensivamente usada
na indústria automotiva e em
muitas outras aplicações de
chapas de metal.
Os primeiros robôs para
soldagem por resistência foram entregues pela Unimation para a General Motors
em 1964.
Soldagem a gás
A soldagem a gás com
uma chama oxicombustível
foi desenvolvida na França
no final do século XIX. A primeira tocha apropriada para
soldagem foi feita por Edmund Fouche e Charles Picard, em torno de 1900. A
chama provou ser extremamente quente – acima de
3100ºC – e a tocha tornouse então a ferramenta mais
Figura 1: Transformador de
soldagem por resistência
criado por Thomson.
importante para a soldagem
e corte de aço.
O gás acetileno já tinha
sido descoberto há muito
tempo quando Edmund Davy
descobriu, na Inglaterra, que
um gás inflamável era produzido quando carbureto era
decomposto na água. O gás,
quando queimado, provou
ser excelente para iluminação, e este logo tornou-se o
principal uso do acetileno.
Porém, muitas explosões
ocorriam quando o gás era
transportado e usado. Descobriu-se que a acetona poderia dissolver grandes quantidades de acetileno, principalmente se a pressão fosse
aumentada. Em 1896, Le
Chatelier desenvolveu uma
maneira segura de armazenar acetileno usando acetona
e uma pedra porosa dentro
dos cilindros.
Muitos outros países fizeram uso desta invenção francesa para armazenar aceti-
leno, mas ainda assim algumas explosões ocorriam durante o transporte. O sueco
Gustaf Dahlén da AGA mudou a composição do teor
poroso e conseguiu fazê-lo
100% seguro.
Soldagem a arco
Em 1810, Sir Humphrey
Davy criou um arco elétrico
estável entre dois terminais –
o fundamento para o que se
tornou conhecido como soldagem a arco. Na Primeira
Feira Mundial de Eletricidade,
em Paris, em 1881, o russo
Nikolai Bernardos apresentou
o método para soldagem a
arco, no qual ele gerou um
arco entre um eletrodo de carvão e a peça de trabalho (Figura 2). Uma vareta ou um
arame de metal de adição poderiam ser alimentados para
dentro do arco ou na poça de
fusão. Ele era, naquela época,
um aluno do laboratório francês
de Cabot e, juntamente com
seu amigo Stanislaw Olszewski, conseguiu uma patente em vários países, de
1885-1887. A patente mostrava um porta eletrodo antigo, veja figura 2. A soldagem
a arco de carvão ganhou popularidade ao final do século
XIX e nos primeiros anos do
século XX.
Um conterrâneo de Bernardos, Nicolai Slavianoff, desenvolveu ainda mais o método e, em 1890, ganhou
uma patente para o uso de
uma vareta de metal como
eletrodo, ao invés de carvão.
O eletrodo derretia e assim
funcionava tanto como fonte
de calor quanto metal de
adição.
Entretanto, a solda não era
protegida do ambiente e, em
decorrência disso, surgiram
problemas de qualidade. O
sueco Oscar Kjellberg, ao usar
o método para o reparo de
caldeiras a vapor em navios,
observou que o metal de
solda estava cheio de poros e
pequenas aberturas que im-
possibilitavam conseguir uma
solda estanque. Com o objetivo de melhorar o método,
ele inventou o eletrodo revestido, cuja patente veio no dia
29 de junho de 1907 (patente sueca de número
27152). A melhoria de qualidade significou um marco na
soldagem elétrica, visto que
agora ela também poderia ser
usada para aplicações industriais. A ESAB tinha sido fundada em 12 de setembro de
1904, como uma empresa de
reparo de navios.
Mais tarde, na década de
30, novos métodos foram
desenvolvidos. Até então,
toda a soldagem a arco era
realizada manualmente. Foram feitas tentativas para automatizar o processo com
um arame contínuo. A invenção mais bem sucedida foi a
soldagem a arco submerso
(SAW) onde o arco é “submerso” em uma cobertura de
fluxo fusível granular.
A soldagem a arco em um
ambiente de gás protetor foi
patenteada em 1890, por
Figura 3: Uma ilustração da
patente sueca de
Oscar Kjellberg (1907),
mostrando o uso
de um eletrodo revestido.
Figura 2: Método de Bernardos para soldagem com eletrodo de carvão.
C.L.Coffin. Durante a Segunda
Guerra Mundial, porém, a indústria de aviação precisou de
um método para soldar magnésio e alumínio. Em 1940,
nos EUA, teve início uma intensa experimentação para
proteger o arco através de gases inertes. Através de um
eletrodo de tungstênio, o arco
poderia ser mantido sem derreter o eletrodo, o que possibilitou a soldagem com ou
sem material de adição. O método é agora chamado de soldagem TIG (Gás Tungstênio
Inerte)
Alguns anos mais tarde, o
processo de soldagem TIG foi
aprimorado, usando-se um
arame de metal consumível
como eletrodo. Inicialmente,
os gases protetores foram os
gases inertes hélio ou árgon.
Lyubavskii e Novoshilov
tentaram, com sucesso, usar
o CO2 (gás ativo) por sua facilidade de obtenção (soldagem MAG). Através do método
de
“transferência
globular”, eles reduziram alguns problemas causados
pela intensa geração de respingos. Nesta época, a maioria dos processos de soldagem modernos já tinham sido
inventados. Estes métodos foram seguidos mais tarde, por
outros métodos, tais como
soldagem a laser e soldagem
por fricção, ambos desenvolvidos pelo Instituto de Soldagem (TWI) na Inglaterra (Tabela 1).
Fontes de
energia
Uma das razões pelas
quais a soldagem elétrica não
foi introduzida antes do final
do século XIX pode ser a falta
de fontes de energia apropriadas. No final do século XVIII,
os italianos Volta e Galvani
conseguiram produzir corrente elétrica com elementos
galvânicos. Um avanço importante ocorreu em 1831, com
a criação dos princípios de Michael Faraday para o transformador e gerador.
Os primeiros experimentos de soldagem foram realizados com vários tipos de soluções para o fornecimento de
corrente de soldagem.
• Sir Humphrey Davy usou
uma bateria como fonte de
energia para os primeiros experimentos com arco elétrico,
em 1801.
• Bernardos usou um motor a
vapor de 22 hp para alimentar
um gerador de corrente constante (DC) e 150 baterias
para produzir a eletricidade
31
Processo de soldagem
Abrev.
Soldagem por resistência
Inventor
Ano
Instituto
País
Elihu Thomson
1886-1900
Thomson Electric Welding
EUA
Soldagem oxicombustível
OAW
Edmund Fouche, Charles Picard
1900
Soldagem aluminotermia
TW
Goldschmidt
1900
Goldschmidt AG
Alemanha
Soldagem a arco manual
MMA, SMAW
Oscar Kjellberg
1907
ESAB
Suécia
Soldagem por eletroescória
ESW
N. Bernardos
1908
Rússia
R.K. Hopkins
1940
EUA
Soldagem plasma
Soldagem TIG
Soldagem a arco com arame tubular
PAW
TIG, GTAW
FCAW
Schonner, R.M. Gage
MIG, GMAW
1950
Paton Welding Institute
UkrSSR
1909
Basf
Alemanha
1953
EUA
C.L. Coffin,
1920
EUA
H.M. Hobart e P.K. Devers
1941
EUA
Stoody
1926
Soldagem de pinos (Stud Welding)
Soldagem MIG
H.M. Hobart e P.K. Devers
New York Navy Yard
1930
Airco & Battelle
1948
Memorial Institute
EUA
National Cube Co.
EUA
SAW
Robinoff
1930
Soldagem MAG
MAG, GMAW
Lyubavskii e Novoshilov
1953
Peter Houldcroft
1966
Soldagem a laser
LBW
Martin Adams
1970
Soldagem por fricção
FSW
Wayne Thomas e outros
1991
para sua soldagem a arco. O
peso total somente das baterias era de 2.400Kg.
• Thomson usou um transformador quando desenvolveu máquinas para soldagem
por resistência.
• Oscar Kjellberg usou tensão de 110V de corrente
constante e reduziu a corrente para um nível apropriado deixando a corrente
passar através de um barril
cheio de água salgada.
A AEG, na Alemanha, produziu um gerador de soldagem em 1905. Ele era alimentado por um motor assíncrono trifásico e tinha características adequadas para
soldagem. Pesava 1000 Kg
e produzia 250 A.
A corrente constante
(DC) foi normal para soldagem a arco até a década de
32
1920. O avanço dos eletrodos revestidos possibilitou
usar corrente alternada (AC),
e o transformador de soldagem tornou-se logo popular,
pois era mais barato e consumia menos energia.
No final da década de
1950, começaram a ser produzidos os retificadores
estáticos de soldagem. Inicialmente, foram usados os retificadores de selênio, substituídos logo depois pelos retificadores de silício. Mais tarde, os
retificadores tiristorizados
possibilitaram controlar a corrente de soldagem eletronicamente. Hoje, estes são usados com frequência, principalmente para fontes de energia
de soldagem maiores.
O maior avanço nas fontes
de energia foi a fonte inversora de soldagem. O primeiro
EUA
1930
Soldagem a arco submerso
Corte laser
França
EUA
USSR
BWRA (TWI)
Inglaterra
Inglaterra
TWI
protótipo deste método foi
construído na ESAB em
1970, mas somente em
1977 passou a ser usado industrialmente. Em 1984, a
ESAB introduziu a fonte inversora “Caddy” de 140 A,
pesando apenas 8 Kg.
Processos de
soldagem
avançados
Quando a soldagem
plasma foi introduzida, ela
provou ser uma fonte de
energia muito mais concentrada e quente, possibilitando
aumentar a velocidade de
soldagem e diminuir o aporte
de calor. Vantagens semelhantes foram detectadas
quando a soldagem a laser e
eletrônica foram introduzidas,
na década de 1960. A quali-
Inglaterra
dade e as tolerâncias poderiam melhorar além do que tinha sido anteriormente possível. Novos materiais e combinações de metais dissimilares poderiam ser soldados. O
feixe super estreito demandou o uso de equipamentos
mecanizados.
Robôs têm sido usados
para soldagem por resistência desde 1964. Os robôs
de soldagem a arco apareceram por volta de 10 anos
mais tarde. Os robôs elétricos puderam então ser projetados com a devida precisão para satisfazer as demandas da soldagem MIG.
Originalmente, os robôs foram programados com os
mesmos dados de soldagem
usados pelos soldadores
manuais.
Muitas tentativas foram
realizadas para aumentar a
produtividade do processo
MIG. O canadense John
Church usou altas velocidades de avanço de arame e
um gás protetor com 4 componentes. Com processos
semelhantes, tornou-se possível dobrar a velocidade de
avanço, ainda usando equipamento de soldagem normal.
O método de usar dois
arames na mesma poça de
fusão – soldagem tandem ou
bifásica – tem demonstrado
ser ainda mais produtivo. O
método mais recente de alta
produtividade é a soldagem
híbrida, onde dois processos
diferentes são combinados.
O mais promissor talvez seja
a soldagem híbrida laserMIG, onde altíssima velocidade e alta penetração são
alcançados.
A soldagem mecanizada
permitiu novos aplicativos. A
soldagem com junta estreita
economizou tempo e consumíveis e reduziu a distorção
na soldagem de seções pesadas. Inicialmente, usou-se
apenas o processo MIG, mas
depois a soldagem a arco
submerso e a soldagem TIG
também foram usados. Por
volta de 1980, a ESAB entregou equipamentos pesados
para soldagem a arco submerso e soldagem com junta
estreita para a Volgadonsk,
na antiga União Soviética.
A soldagem por fricção
foi patenteada em 1992
pela TWI. O método funciona muito bem para alumínio, o qual pode ser unido
sem ser derretido e produz
uma junta de altíssima qualidade. O processo não usa
consumíveis, tem um consumo mínimo de energia e
baixo impacto ambiental. É
tão simples e eficaz que
deve ser considerado uma
das inovações mais formidáveis na área de soldagem do
século XX.
Tendências
futuras
Algumas tendências gerais
na soldagem são muito óbvias: a busca constante por
uma maior produtividade, mais
automação e por processos
de soldagem mais eficazes.
Equipamentos com peso reduzido são produzidos através
de novos designs e do uso
mais intenso de ligas de alumínio e aço mais resistentes.
Uma visita às feiras de soldagem mostra claramente que o
desenvolvimento de componentes eletrônicos, tecnologia
de computadores e comunicação digital influencia o desenvolvimento dos equipamentos
de soldagem. Novos processos tais como o híbrido laser/MIG e a soldagem por fricção foram introduzidos, mas
os métodos TIG, MIG e a arco
submerso continuarão, sem
dúvida, a dominar.
Sobre o Autor:
Klas Weman, MSc, tem uma
larga experiência no desenvolvimento de equipamentos de arco, fontes de energia e processos de soldagem na ESAB Welding
Equipment AB, em Laxa,
Suécia. Anteriormente, foi
professor adjunto no Departamento de Tecnologia de
Soldagem no Royal Institute
of Tecnology, em Estocolmo.
E-mail: [email protected]
Referências:
• Bergsmannaföreningen. Wermländska Bergsmannaföreningen.
Annaler 1887.
• Cary, Howard B. Modern Welding Technology, 4ª Edição, 1998.
Prentice Hall. O livro pode ser encomendado no Departamento de
Materiais de Treinamento, Hobart Institute of Welding Technology,
400 Trade Square East, Troy, OH 45373.
http://www.welding.com/history_of_welding.shtml#1
• Jefferson’s Welding Encyclopedia, 18ª Edição. Sociedade Americana de Soldagem.
• Katz, Eugeni (2003), Elihu Thomson, 3 de fevereiro de 2004.
http://www.geocities.com/bioelectrochemistry/thomson.html
• Kolbe, Ben. Welding. http://www.e-scoot.com/2001/kol/Welding.htm
• Jalapa Gas and Chemical Corp. 7223 Decker Drive. Baytown,
Texas 77520.
http://www.chemtane2.com/environmental/cva_env_impact.html
• Sapp, Mark.(2003). A History of Welding: from Hepheastus to
Apollo. 1º. novembro de 2003:
http://weldinghistory.org/htmlhistory/wh_index.html
• Atualização, Edição 6, Volume 1. Canadian Welding Association –
Capítulo Toronto.
http://www.cwa-acs.org/toronto/CWAToronto_Nov2003.pdf
• Peter Houldcroft e Robert John, Welding and Cutting. Publicado por
Woodhead-Faulkner Ltd.
• DVS, 31787 Hameln, Breslauer Alee1.
http://www.sk-hameln.de/history.htm
Fontes de energia de antigamente e hoje
33
Da Vareta de Solda ao Sucesso Revelando a História do Eletrodo Revestido
Por: Johan Elvander, ESAB, Gothenburg, Suécia.
Imersão de eletrodos
logias emergentes, o desenvolvimento dos eletrodos revestidos tomou muitos rumos que
podem ser visíveis até hoje.
1910 – 1920
A
soldagem tem uma
longa e fascinante história: ela é mencionada
pela primeira vez no Gênesis,
capítulo IV, onde o ferreiro Tubal-Kain usou soldagem em
sua forja. Por muitos séculos
depois esse foi o principal método disponível. Entretanto, em
1885, o russo Bernados usou
eletrodo de carvão para gerar
um arco elétrico e alimentou
uma vareta metálica dento da
poça de fusão para fazer um
depósito de solda.
A soldagem ao arco nasceu,
porém a vida curta do eletrodo,
a baixa qualidade de solda devido à oxidação e absorção de
nitrogênio e o risco de endurecimento através da excessiva
34
absorção de carbono pela solda
limitaram sua utilidade.
Mais ou menos cinco anos
depois, Slavianoff usou uma vareta de metal sem revestimento
para combinar a geração do
arco com o metal de adição.
Mas fracassou em resolver o
problema fundamental do oxigênio e nitrogênio entrando na
poça de solda e, dessa forma, a
qualidade do metal de solda
continuou baixa.
O grande avanço veio com
a invenção de eletrodos revestidos de Kjellberg. Essa descoberta também resolveu o problema da soldagem acima da
cabeça, possibilitando soldar
em espaços confinados onde a
peça de trabalho não poderia
ser transportada ou movida,
como por exemplo na caldeira a
vapor de um navio. Assim como
toda nova tecnologia, cuidado e
compreensão foram necessários. Então Kjellberg escreveu o
seguinte: “O trabalho tem que
ser conduzido com o maior cuidado possível e o trabalhador
não pode, sob nenhuma circunstância, consumir bebida alcoólica antes ou durante o trabalho. Meia lata de cerveja é capaz de tornar o trabalhador
inapto a realizar um bom trabalho; a radiação de luz, juntamente com uma pequena
quantidade de bebida alcoólica,
pode ter um efeito muito paralisante no trabalhador.”
Assim como muitas tecno-
De 1910 a 1920, os eletrodos por imersão começaram a
ser usados na Europa através
de contratos de licença com a
ESAB. Apesar de considerados
com “revestimento grosso”, eles
tinham uma camada bastante
porosa que produzia muita escória. A técnica de soldagem
com esses eletrodos requeria
ambas as mãos: a mão esquerda controlava o eletrodo e
a mão direita segurava o martelo para forjar a solda. Oscar
Kjellber escreveu que uma solda
boa é caracterizada por seu padrão regular de escama de
peixe, derivado ao martelamento!
Enquanto isso, na Inglaterra
outro método de revestimento
de vareta de arame foi inventado, enrolando fios de asbesto
ao redor da alma. A vantagem
sobre os eletrodos por imersão
era que a poça de solda era visível para o soldador, e os eletrodos eram mais concêntricos.
Pressionando uma pasta entre
os fios de asbesto aprimorouse ainda mais o eletrodo “bobinado”, e esta é a origem do
eletrodo extrudado.
Durante o mesmo período,
nos Estados Unidos, R.S.Smith
introduziu um eletrodo revestido de papel que oferecia uma
proteção gasosa para a poça
de solda e reduzia os níveis de
nitrogênio. A Lincoln Electric
aprimorou esse revestimento
de papel ainda mais, e o eletrodo com revestimento celulósico extrudado foi criado.
Tanto este tipo quanto o eletrodo bobinado tinham fino revestimento com pouca escória
e permitiam ao soldador ver a
poça de solda.
Os eletrodos de revestimento fino tornaram-se populares na Inglaterra e nos Estados Unidos, enquanto que no
resto da Europa o revestimento
mineral era o mais preferido.
Traços dessas preferências
ainda são vistos hoje.
Para superar os inconvenientes do revestimento grosso
do eletrodo por imersão, inúmeras fórmulas de imersão foram pesquisadas. Era importante descobrir uma mistura
que oferecesse uma quantidade equivalente de escória em
relação ao revestimento. Mais
tarde isto resultou no revestimento refinado ou oxidante.
A composição de metal de
solda que se segue foi obtida
por Oscar Kjellberg, em 1909.
Ela não é tão impressionante
quando comparada com os
padrões de hoje, mas esse metal de solda produziu juntas
que cumpriram o objetivo na-
foram logo identificados como
sendo prejudiciais às propriedades do metal de solda. Testes realizados no início da década de 30 revelaram os seguintes níveis no metal de
solda produzidos por arame
sem revestimento, eletrodos
com revestimento fino e eletrodos com revestimento grosso,
Elis Helin foi premiado com a
medalha de ouro Kjellberg, pela
Academia de Ciência Sueca
por sua contribuição importante à ciência da metalurgia de
soldagem.
1940 – 1949
Durante os anos de guerra,
Arame sem revestimeno
Revestimento fino
Revestimento grosso
Oxigênio
1600 ppm
1000 ppm
700 ppm
Nitrogênio
1300 ppm
1000 ppm
300-400 ppm
respectivamente:
1930 – 1939
Na década de 1930, a extrusão começou a substituir a
imersão como um processo de
produção, apesar de os eletrodos por imersão terem permanecido em uso por algum
tempo. A mudança de tecnologia raras vezes ocorre da noite
para o dia. Avanços no revestimento significaram a introdução
do revestimento oxidante balanceado. Os metais são adicionados ao revestimento para compensar o burn-off. Dentro da
gama da ESAB encontra-se o
OK 48, um eletrodo extrudado
bobinado da Inglaterra; OK 40,
de revestimento fino, OK 42P
com revestimento oxidante e
OK 52P extrudado, como indica
a letra “P”. Além disto, o OK
52P era um eletrodo com revestimento grosso do tipo moderno, ou seja, deixando um bo-
%C
%Si
%Mn
%P
%S
0.06
0.06
0.1
0.05
0.03
quela época.
O oxigênio e o nitrogênio
lidade. O revestimento era neutro, visto que não alterou a análise da alma comparado com os
outros tipos de revestimento.
Esse período também viu a
introdução de dois eletrodos
inoxidáveis; OK R3 e OK R7, assim como dois do tipo revestimento duro. Em 1939, o OK
47 foi introduzido, tendo o
cado de escória, e era categorizado como um eletrodo de qua-
mesmo tipo de revestimento do
OK 52P mas com menor resistência de metal de solda. O OK
47 foi produzido tanto como
eletrodo por imersão como eletrodo extrudado (OK 47P).
Vários destes eletrodos foram, na época, aprovados pelo
Lloyds Register, Bureau Veritas
e Norske Veritas.
No lado metalúrgico da soldagem, o fenômeno “olhos-depeixe” foi estudado. Na ESAB,
Elis Helin conduziu uma série
de investigações com o intuito
de entender o efeito. Ele concluiu que o hidrogênio causa os
olhos-de-peixe, mas que ele
tinha influência somente no
teste do metal de solda, e somente a cargas acima do ponto
de escoamento. Ele também
observou que, o tratamento
térmico a 125-375ºC por 48
horas, podia eliminar os olhosde-peixe. As observações estavam corretas, apesar de hoje
nem todo mundo concordar
com estas conclusões. Contudo, ele ressaltou o problema
do hidrogênio e o trabalho
neste campo tem sido constante desde então. Em 1941,
com a escassez de matériasprimas, a ESAB introduziu o OK
44P, um eletrodo celulósico.
Esse tipo de eletrodo foi amplamente usado na Inglaterra e
nos EUA, mas requeria uma
técnica diferente de soldagem
e nunca deslanchou nos países
escandinávios, sendo uma região básica por tradição.
A década de 40, contudo,
testemunhou uns avanços interessantes e, em 1946, o OK
Rapid foi introduzido. Era um
eletrodo de profunda penetração, que foi criado para soldagem de juntas em L com uma
tensão de arco de 60V (!) e
requerendo fontes de energia
para trabalho pesado. O OK
90P, um eletrodo Cr-Mo de alta
resistência, foi lançado em
1943 e usado pela SAAB para
soldar o trem de pouso de inúmeras aeronaves. A soldabilidade do eletrodo é sempre
uma consideração importante
para engenheiros de desenvolvimento, e as palavras de Elis
Helin (1942) ainda são válidas até hoje:
“As melhores características
de soldagem irão produzir metal
35
de solda somente regular, enquanto um metal de solda superior irá sacrificar as características
de soldagem.”
Tendo dito isso, a ESAB introduziu o OK 50P, o primeiro
eletrodo do tipo ácido, com o intuito de mesclar as propriedades
mecânicas do OK 48P básico
com a boa soldabilidade do 47P.
Em 1945, um importante
avanço foi realizado por P.C. van
der Willigen, funcionário da Phillips na Holanda. Ele adicionou
grandes quantidades de ferro
macio em pó nos eletrodos rutílicos e ácidos para aumentar
produtividade. Surgiu, então, o
eletrodo de alta recuperação.
A automação de soldagem
como conhecemos hoje não
estava disponível na década de
40, apesar de esforços terem
sido feitos na época para mecanizar a soldagem de eletrodo
revestido. Na ESAB da Dinamarca, K.K. Hansen desenvolveu um sistema mecânico para
eletrodos, que oferecia soldagem contínua. À medida que o
primeiro eletrodo derretia até o
final da ponta, ele acendia o segundo eletrodo da fila atrás do
primeiro, alguma distância
abaixo da junta a ser soldada.
Neste momento, o soldador tirava o porta eletrodo do primeiro eletrodo e recarregava-o
atrás do segundo eletrodo,
agora soldando. O eletrodo recarregado então acendia; o soldador mudava de novo e assim
por diante. Os eletrodos tinham
600mm de comprimento e até
16mm de diâmetro. Hoje, a soldagem de gravidade está ainda
em uso, com um esquema menos complicado, mas ainda
36
usando grandes diâmetros e
eletrodos de 600mm ou
700mm de comprimento.
Inovações na fábrica da
ESAB na Alemanha em Finsterwalde geraram um eletrodo com
duas almas dentro do mesmo
revestimento. O eletrodo tinha
uma alta velocidade de soldagem mas, por razões óbvias, era
complicado demais para produzir. Hoje, temos o mesmo conceito do MAG-duplo.
Durante este período, não
havia nenhum requisito de resistência ao choque definido nas
especificações para aços comuns de contrução – e nem
tampouco para metais de solda.
Já haviam sido reportadas trincas repentinas ao soldar a temperaturas abaixo de zero e as
causas, micro-estruturas susceptíveis e tensão de 3 eixos, eram
bem conhecidas. Ainda assim,
alguns anos se passaram até
que requisitos de tenacidade se
tornassem obrigatórios.
1950 – 1959
Esta década viu a introdução do eletrodo OK Femax I e,
mais tarde, o eletrodo OK Femax II, com 200% e 150% de
recuperação, respectivamente.
A crescente indústria naval tornou-se um importante usuário
destes produtos, principalmente nos países nórdicos,
com um pouco de relutância
em outros lugares. Tal relutância não tinha nada a ver com a
integridade da junta de solda,
mas sim com exigências de salário dos soldadores, que
tinham que trabalhar a altas velocidades de soldagem.
Estação de energia nuclear Calder Hall na Inglaterra. Eletrodos OK
Unitrode da ESAB usados para soldagem de permutadores de calor.
O eletrodo OK 48P, agora
bem estabelecido para uso com
DC+, foi seguido pelo OK
48PV, para soldagem AC. O OK
48PV era empacotado em papel cartão, com uma embalagem de plástico para maior proteção contra umidade. Um artigo sobre o OK 48PV mostrou
que a proteção contra umidade
dos eletrodos básicos era importante, e que a embalagem
de plástico não visava proteger
os assentos das bicicletas dos
soldadores da chuva.
Em 1957, o eletrodo OK
Unitrode (OK 48P produzido
pela ESAB na Inglaterra), foi
usado para a soldagem de permutadores de calor para a estação de energia nuclear em Calder Hall. A ESAB, nesta época,
tinha uma gama de mais ou
menos 13 eletrodos de aço inoxidável, entre rutílicos e básicos.
Em 1956, foi introduzido o
eletrodo inoxidável OK R303.
Ele tinha uma alma de aço
comum com toda a liga no revestimento, um eletrodo “sintético”. O preço do R303 era de
5 centavos de Euro por peça,
comparado a 4 centavos de
Euro por peça para o tipo comum. Com uma capacidade de
transportar corrente mais alta,
o R303 aumentou a velocidade
de soldagem e reduziu o custo
da solda de 30-50%.
Em 1952, a ESAB introduziu o eletrodo OK Spiral, um
eletrodo contínuo revestido. O
formato era uma alma sólida
com uma pasta de revestimento flexível e uma malha
trançada de fios de aço sobre o
revestimento. O eletrodo era
enrolado em carretéis de 25 Kg
e os fios de aço bobinados em
cruz serviam de pontos de contato para a absorção de corrente. A variação de diâmetro
era de 5 a 7 mm e a pasta de
revestimento básica. Muito cuidado era necessário na produção de OK Spiral para assegurar que a pasta não cobrisse os
fios de aço bobinados, isolando,
assim, os pontos de contato.
Uma análise dos diferentes
tipos de eletrodos e revestimentos introduzidos durante
este século mostra que o revestimento do tipo fino quase
não existe mais; do tipo ácido,
que teve seu pico na década de
40, está agora em declínio, enquanto o revestimento do tipo
básico está em uso crescente.
Em relação à padronização
e controle de qualidade, em
1953, o IIW (Instituto Internacional de Soldagem) lançou o
Atlas Radiográfico, no qual os
defeitos de soldagem tais
como porosidade, inclusão de
escória e falta de fusão são
classificados e graduados.
1960 – 1969
Em 1961, a ESAB mudou
as designações dos seus eletrodos para o atual sistema de
4 dígitos. Por exemplo, o OK
48P tornou-se OK 48.00 e OK
Femax II tornou-se OK 39.50.
Isso não significa que a
composição do OK 48.00 não
tenha melhorado. Em 1941, a
fórmula para o OK 48P tinha
seis ingredientes de revestimento. O ciclo de produção tinha muitos passos, desde misturar pequenos mixes molhados, mantendo a temperatura
em torno de 17ºC, até a secagem ao ar livre e em fornos. O
tempo total era de mais ou menos 3 dias, sendo que a maior
parte do tempo era dedicada à
secagem ao ar livre para evitar
trincas. Para esse eletrodo básico, era usada uma temperatura de forno de 80-90ºC, mas
instruções diziam que se a secagem ao ar livre demorasse
muito, talvez fosse necessária
uma temperatura de forno de
250º C por algumas horas. O
eletrodo dava soldas visualmente livres de porosidade,
mas isso foi antes que os rigorosos requisitos radiográficos
mudassem a visão a respeito
dos níveis de porosidade.
Por comparação, o OK
48.00, mais recente, contém
mais de 20 componentes, e é
secado a temperaturas muito
maiores do que o 48P, enquanto o tempo de produção é
uma fração. Os soldadores de
hoje estão satisfeitos com as
características de soldagem,
assim como os inspetores e
entidades certificadoras, que
definem requisitos muito rigorosos em relação à qualidade
do metal de solda e às propriedades mecânicas.
O desenvolvimento de eletrodos de alta recuperação continuaram, e a ESAB introduziu o
OK 33.60 e o OK 33.80, no início da década de 60. Neste período, a maioria dos eletrodos de
alta recuperação eram ácidos ou
rutílicos. Uma importante inovação por van der Willigen, em
1957, foi o eletrodo básico-zircone de alta recuperação. Seus
baixos níveis de hidrogênio e
propriedades mecânicas melhoradas ampliaram o uso dos tipos
de alta recuperação. O conceito
de alta recuperação foi também
aplicado aos eletrodos de aço
inoxidável e, em 1968, a ESAB
introduziu o OK 61.41 e o OK
63.41, que utilizavam novos revestimentos rutílicos.
A estatística de 1966 indica
que 80 a 90% da soldagem da
maioria dos países europeus
era feita manualmente com eletrodos revestidos, apesar de
arames sólidos e arames tubulares estarem crescendo em
popularidade. Nos Estados Uni-
dos, arames tubulares já tinham
atingido um uso muito maior.
Após 1970
O período pioneiro dos eletrodos revestidos foi nas primeiras décadas após a invenção de Oscar Kjellberg e a patente de 1907. Os conceitos
gerais e os princípios de composição de revestimento foram
investigados e documentados,
apesar de nem todo fenômeno
mecânico e metalúrgico ser totalmente compreendido. Apesar dos conhecimentos, instrumentos e métodos de hoje serem muito mais sofisticados do
que antigamente, muitas áreas
tais como propriedade de metal
de solda e a interação entre os
metais de solda e as juntas soldadas ainda requerem uma
pesquisa avançada. Um exemplo é a soldagem de aços
de alta resistência e a
determinação das propriedades
mecânicas do metal de solda.
Hoje, a porcentagem de
metal de solda depositado
através de eletrodos revestidos baixou para mais ou menos 15% do total, enquanto
os arames sólidos e tubulares dominam.
Isso não significa que o trabalho de desenvolvimento com
os eletrodos tenha parado. Os
eletrodos ainda são um método conveniente de produção
de metais de solda experimental, visto que as composições
químicas podem variar infinitamente, oferecendo a base para
conceitos de liga para outros
processos.
Mais importante do que
isso é o nível de qualidade e
sofisticação que o constante
trabalho de desenvolvimento
de produto gera. Exemplos
disso são os baixos níveis de
hidrogênio, a baixa absorção
de umidade e a tenacidade
que pode ser atingida, sem se
esquecer das grandes melhorias na soldabilidade ou “atrativo do soldador”.
Oscar Kjellberg estaria provavelmente muito feliz com os
eletrodos de hoje e talvez diria:
“Isto é o que eu esperava de
uma invenção tão importante!”
Sobre o Autor:
Johan Alvander, M.Sc. (engenheiro de materiais)
iniciou seu trabalho na
ESAB em 1982, após formar-se pela The Royal Institute of Technology, em Estocolmo. Hoje é diretor do
Departamento de Pesquisa
e Desenvolvimento da Área
de Consumíveis. É também
o novo coordenador de edição da Svetsaren.
Eletrodo revestido
contínuo – OK Spiral.
37
38
Soldagem de Navios,
uma Questão de Classificação
Navio-tanque de metano “Jules
Verne”. Ateliers et Chantiers de la
Seine – Maritine, França. Um
exemplo da soldagem a arco
manual aplicado em construção
naval. Svetsaren 4/1964
Por: Olle Thomsson
“
As Normas das Sociedades Classificadoras
para as aplicações de
soldagem na construção
naval formuladas e revisadas, de tempos em tempos,
à luz da experiência obtida,
têm se provado úteis para
os arquitetos e construtores navais. Essas normas
são suficientemente rígidas
para assegurar a margem
de segurança necessária, e
ainda tão flexíveis que permitem o progresso que
deve ser realizado na tecnologia de soldagem.”
Lloyds Register Staff
Association, Transações
1934-35.
De navios
rebitados para
navios totalmente
soldados
O aço começou a substituir
a madeira como material de
construção naval durante o século XIX. Em 1850, cerca de
90% da frota mundial era feita
de madeira. A introdução do
aço levou muito tempo e a confiança no novo material foi, inicialmente, baixa. Um uso mais intenso do aço veio com um design composto (aço/madeira),
que possibilitou construir navios
maiores com área de carga
maior. Os primeiros navios de
aço foram construídos com pla-
cas forjadas com juntas
rebitadas, importante método
de construção que permaneceu
por um longo período.
Aproximadamente no início
do século XX, a soldagem começou a ser considerada como
uma alternativa possível à rebitagem – mas somente 50 ou 60
anos depois a rebitagem foi
completamente substituída.
Uma frase dita em 1960, dizia:
“Rebitagem é geralmente considerada como um passo retrógrado pelos construtores navais.
É usada apenas quando encomendada pelos armadores.”
Dentre as tantas razões para
este longo período de transição
estão: os armadores eram tradi-
cionalmente conservadores; a
rebitagem funcionava satisfatoriamente; os aços soldáveis tinham que ser desenvolvidos; e
o processo de produção de juntas apropriadas para soldagem
estava indefinido.
Um exame do uso de soldagem no processo de construção confirma isso. Os primeiros navios soldados parecem,
em muitos aspectos, ter sido
baseados em design rebitados,
simplesmente substituindo rebites por solda. Isto freqüentemente levava a trincas na estrutura e, dessa forma, a necessidade de reparos desencorajava
o uso de soldagem no processo de construção.
39
Gradualmente, a soldagem
corretamente realizada mostrou-se superior à rebitagem –
a questão chave era o “corretamente realizada”. O problema
era determinar se a solda era
adequada para o objetivo. Isso
tinha que ser resolvido antes da
adoção geral da soldagem elétrica na construção naval, visto
que ela é extremamente crítica
em áreas na estrutura do navio
tais como convés de serviço,
quilha e casco.
Havia, entretanto, oportunidade para usar soldagem em
áreas tais como construção de
tanques de água portáteis, clarabóias e ventiladores, e para prender ilhoses, arruelas de aço, etc.
Os projetistas e estaleiros
viram as muitas vantagens da
soldagem e os benefícios em
termos do volume de aço e da
produtividade. Os armadores
pressionaram as Sociedades
Classificadoras para aceitar a soldagem como uma alternativa à
rebitagem, e os primeiros testes
para aprovação de classificação
ocorreram no princípio do século
XX. A soldagem começou a ser
usada, com sucesso, em reparos
de navios, o que estimulou o desenvolvimento e uso da técnica.
O primeiro navio totalmente
soldado no Reino Unido, o Fullager, foi terminado em 1920 e
velejou por 17 anos, afundando
em 1937 depois de uma colisão. O ESAB IV foi também concluído em 1920 e foi o primeiro
navio sueco totalmente soldado.
Por algum tempo uma solução comum foi o navio parcialmente soldado, onde era usada
a combinação de chapas soldadas e rebitadas. A figura 1 mos-
40
tra a seção mestra de um navio
como este, construído em um
estaleiro sueco.
A Segunda Guerra Mundial
marcou um período de avanço
significativo rumo à construção
geral de navios totalmente soldados. Porém, havia ainda contratempos e algumas Sociedades Classificadoras mantiveram
requisitos para cascos rebitados até 1950.
As primeiras normas formais de classificação vieram
em 1920, quando a Lloyds Register lançou normas provisórias para soldagem. Os navios construídos segundo essas normas tiveram uma adição à notação de classe: Experimental. Em 1932, as normas
revisadas incluíam requisitos
para testes de resistência, os
quais formam a base para as
normas de hoje.
O conceito
de Norma
Um fundamento básico para
uma Sociedade Classificadora,
ao se escrever uma norma, é
assegurar que se pode alcançar
a confiabilidade no processo de
construção. Deve-se levar em
consideração as boas e más experiências e o progresso da tecnologia. É necessário alcançar
um equilíbrio e não ser excessivamente restrito, visto que isto
poderia atrasar o desenvolvimento tecnológico. Isso pode
parecer óbvio, mas foi vital durante a transição da construção
naval rebitada para navios totalmente soldados.
O objetivo maior das normas sempre foi assegurar jun-
tas soldadas confiáveis. Muito
simples na teoria mas, na prática, há muitos parâmetros que
têm que ser atendidos. As normas refletem isto definindo requisitos não somente para a
soldagem do metal em si, mas
também para o desenho da
junta, seqüência da soldagem,
condições ambientais e capacitação do soldador. As normas,
então, englobam muitos fatores de controle de qualidade:
• Procedimentos de qualificação para material de soldagem
• Procedimento de qualificação para soldadores
• Procedimentos de qualificação para fabricante de material
de soldagem
• Design de soldagem
• Qualificação de procedimento de soldagem
• Inspeção e teste não-destrutivo de soldas
As normas são escritas de
tal maneira que dão responsabilidade ao inspetor responsável
pela supervisão da operação de
soldagem e são necessárias
para cobrir as condições ambientais e comerciais nos estaleiros no mundo inteiro. Alguns estaleiros são muito avançados no
uso de equipamento de soldagem, investindo considerável
capital para alcançar eficiência
de alta produção. Outros estaleiros ainda dependem de mãode-obra de baixo custo. As normas têm que ser generalizadas
o suficiente para acomodar ambos conceitos e ainda oferecer
um resultado satisfatório.
Desde a época em que a rebitagem caiu em desuso e a sol-
Figura 1: Seção mestra do projeto
parcialmente soldado. O convés e o
anteparo longitudinal são soldados.
O casco lateral e do fundo são
rebitados. Nervuras soldadas.
(Fonte: Yrkeslaera for Skibsbyggere,
Oslo, 1943)
dagem tornou-se o principal método de construção, importantes
mudanças aconteceram, tanto
no desenvolvimento de técnicas
de soldagem quanto no design
de navios. Por exemplo, a introdução de aços de alta resitência,
aços de baixa temperatura, uso
de ligas de alumínio, aço inoxidável e aço duplex.
Os estaleiros também contribuíram com técnicas de soldagem aprimoradas. O alcatrate arredondado foi uma invenção sueca para melhorar a transição do
costado lateral para o convés. O
estaleiro Kockums realizou muitos testes para a soldagem de
grupos de estrutura primária
para reduzir a quantidade de soldagem sem perda da resistência.
As Sociedades Classificadoras
assistiam e analisavam os resultados antes da aprovação. Tais
avanços continuam.
As Sociedades Classificadoras monitoram constantemente as normas para assegurar que novos avanços possam
ser introduzidos sem o comprometimento da segurança.
Elas fazem isso de maneiras
diferentes, especialmente em
relação ao estabelecimento dos
critérios de aceitação. Isso
causa problemas para os fabricantes de materiais de soldagem e as Normas Unificadas da
Associação Internacional das
Sociedades Classificadoras poderiam provavelmente resolver
tais problemas.
A resistência da
junta soldada
A principal regra para controle de qualidade no processo
de soldagem é que a junta soldada deve ser, no mínimo, tão
resistente quanto os materiais
que serão soldados. A vantagem deste conceito é que o
projeto pode ser desenvolvido
sob a suposição de que a junta
soldada terá no mínimo a
mesma resistência.
A junta tem que ser, contudo,
corretamente projetada. Os estaleiros apresentam desenhos
de soldagem para aprovação da
Sociedade Classificadora, indicando claramente os detalhes
das juntas soldadas das principais partes estruturais, incluindo
tipo e tamanho de soldas. As
normas para estes parâmetros
cobrem seqüência de soldagem,
habilidade do soldador e
ensaios não-destrutivos.
Figura 2: Exemplo de posicionamento
para teste destrutivo de uma solda de
topo (Fonte: Lloyds Register de
navegação, Divisão da Marinha)
O desafio da classificação foi,
e ainda é, criar um conjunto de
testes que verifique a resistência
e a confiabilidade da junta soldada. As normas são, portanto,
muito específicas em relação
aos testes, que não são restritos
à tensão de resistência. A resistência na zona afetada termicamente, a dureza e o comportamento sob dobramento têm
que ser considerados.
A figura 2 mostra um exemplo de um corpo de prova produzido para qualificar a resistência da soldagem de uma solda
de topo. Para cada parte do
teste, critérios de aceitação são
bem definidos. Com os critérios
atendidos, o material de solda
(eletrodo, arame, etc) é aprovado e pode ser usado para
construção naval. A figura 3
mostra um exemplo de etiqueta
de produto da ESAB que
mostra esta aprovação. Quando
um inspetor – no mundo inteiro
– tem que aprovar um procedimento de soldagem, a primeira
coisa que ele procura são evidências de que o eletrodo/material de soldagem proposto é
aprovado e apropriado para o
procedimento de soldagem em
questão.
Os testes são fundamentais
Figura 3: Etiqueta de identificação de um produto ESAB mostrando
detalhes de aprovação da Sociedade Classificadora
para a aprovação do material
de solda. O procedimento para
teste pode, às vezes, parecer
um pouco trabalhoso e moroso, mas ele não atrasa o desenvolvimento da tecnologia de
soldagem. O progresso nos
métodos de produção também
continua. Durante a década de
1990, o uso de soldagem a
laser foi introduzido na construção naval: a velocidade de soldagem pôde ser aumentada, e
o aporte de calor reduzido,
quando comparado com a soldagem a arco. Com a redução
de aporte de calor reduziu-se
também a distorção do painel
e, conseqüentemente, o preço
e a dificuldade de soldagem.
Há uma exigência de que a distorção dos painéis seja mínima
nos cascos de navios de passageiros por razões estéticas.
Em março de 1997, a
Lloyds Register lançou as Diretrizes para aprovação de soldagem CO2-laser, que permitia o
uso de soldagem a laser para
juntas de topo comum e juntas
T na construção naval. As diretrizes estabelecem os parâmetros principais da norma, tais
como procedimentos de soldagem, características do material
base, consumíveis de soldagem, testes e controle de qua-
lidade. Desde então, a construção naval tem visto outros
avanços na soldagem híbrida a
laser. A aprovação geral da técnica ainda não foi dada mas alguns estaleiros foram autorizados a usar esta técnica em aplicações específicas.
Novas técnicas de soldagem certamente continuarão a
ser desenvolvidas. Porém, o
conceito de norma permanecerá, e o papel das Sociedades Classificadoras, que é regulamentar o equilíbrio entre a
confiabilidade funcional e os
avanços na tecnologia de soldagem, não mudará.
Sobre o Autor:
Olle Thomsson formou-se na
Universidade de Tecnologia
de Chalmers, em 1964, e adquiriu a Teknologie Licenciat,
em 1967. Começou a trabalhar na matriz da Lloyds Register em 1970, após alguns
anos no escritório de desenho em Götaverken Arendal.
Em 1977, ele se tornou o
chefe do escritório de aprovação da Lloyds Plan, em Copenhagen. Em 1985, retornou
à Suécia como Gerente Nacional da LR Suécia. Desde
1999, é membro da Academia Sueca de Engenharia.
41
Avanços na
Tecnologia de Soldagem
selo postal Criações, por Michelangelo, está incluída aqui
(Figura 1).
Centenário da
soldagem
Figura 1: Criações, por Michelangelo
Por: Dr. Itsuhiko Sejima, In Tech Information s.c. Ltd., Tóquio, Japão.
D
r. Sejima analisa a
história da soldagem
através de uma seleção de imagens tiradas de
sua coleção de selos.
Introdução
O mundo da coleção de
selos, onde um pedaço de
papel de menos de 3 centímetros quadrados pode custar até 100 milhões de Yen,
tem uma longa história. É
um hobby de grande interesse popular e gosto apurado, e dizem que é o hobby
dos reis.
Desde que os selos postais começaram a ser usados,
42
em 1840, milhares de imagens diferentes têm sido lançadas por todo o mundo; porém, aquelas relacionadas
com soldagem são muito raras, nem mesmo chegando a
250 tipos diferentes.
Apesar de poucos, numericamente falando, eles foram
lançados em 84 países, o que
indica que a soldagem continua a ser uma tecnologia indispensável para a indústria.
Criação
“O paraíso desceu até nós
dentro de quatro paredes, paredes estas que têm seus lados mais baixos soldados aos
quatro cantos da terra além
do mar, uma a uma”. Esta é
uma frase que fala da visão
de um padre egípcio sobre a
Criação, citada em um livro
chamado ‘Mankind and the
Universe’ (A Humanidade e o
Universo), de J.L. Davis. Esta
suposição, feita há 2.600
anos atrás, é agora reconhecida como incorreta; entretanto, o termo soldagem é
usado para a importante ligação entre o céu e a terra. Parece ter sido a primeira vez
na história que o homem
usou o conceito de soldagem,
e é interessante notar que ela
está conectada com a criação
do céu e da terra. Por isso o
A junção de metais pelo
forjamento, ou soldagem por
forjamento, tem 3.000 anos
de história, enquanto a brasagem foi realizada na Antiga
Roma. Porém, a origem de
todas as tecnologias modernas (Figura 2) se deu com a
invenção da soldagem por
eletrodo a carbono por N.N.
Benardos (Rússia, 1881).
Logo depois, a soldagem por
resistência foi inventada por
Elihu Thomson (EUA, 1885),
seguido da soldagem por
arco voltáico por N.G. Slavianov (Rússia, 1890). Essas
invenções foram o prelúdio
da época da solda altamente
desenvolvida de hoje.
Benardos
pode
até
mesmo ser considerado o pai
da indústria moderna de soldagem. Um selo comemorativo foi lançado em 1981 em
homenagem aos 100 anos
de sua invenção (Figura 3),
mostrando o retrato de Benardos junto com um porta
eletrodo, e um símbolo de soldagem por eletrodo a carbono. Porém, o porta eletrodo
que ele de fato usava foi descrito em muitos artigos e, certamente, não tinha um anel
ambulância, aviador, marinheiro,
serviço feminino, artilharia, soldador, corpo de tanque e corpo
de sinalização. O fato de ter
uma cena de soldagem no selo
enfatiza sua importância. O
selo foi lançado em afrikaan e
inglês.
Figura 2: Crescimento do processo
de soldagem desde seu princípio
(C. Jackson, Welding Journal, Vol.
42, 1963, P. 216)
com pinos. A origem deste
desenho é desconhecida.
O primeiro selo
de soldagem
do mundo
O uso de selos teve início
em 1840, mas somente 100
anos depois o primeiro selo
sobre a soldagem foi lançado.
Selos que ilustravam forjamento e ferreiros já tinham
aparecido antes, mas um selo
com um soldador a arco, lançado na África do Sul, parece
ter sido o primeiro a simbolizar
a soldagem moderna (Figura
4). Ele fez parte de uma série
de selos comemorativos lançados para saudar os esforços de
guerra, entre 1941 e 1943,
que traziam as seguintes ilustrações: infantaria, enfermeira e
Soldagem a
arco e seus
aplicativos
Desde que a soldagem a
arco tornou-se um processo
comum, as ilustrações de soldagem têm sido freqüentemente usadas. Vários aplicativos de soldagem a arco manual são mostrados nas figuras 5 à 16.
Figura 6: Guiné (1973)
Figura 5: Japão (1949)
Figura 7: Rússia (1981)
Figura 8: Noruega (1985)
Figura 9: Romênia (1973)
Figura 10: Cuba (1980)
Figura 11: Noruega (1993)
Robôs de
soldagem
Os robôs de soldagem se
tornaram inicialmente populares para soldagem por pontos
na indústria automotiva, mas
agora são aplicados em todos
os campos da indústria. Robôs
industriais estão presentes em
muitos selos postais. Uma coleção relacionada à soldagem robótica é mostrada nas figuras
17 a 19. O selo alemão (DDR,
Fig. 17) foi um de um par em
comemoração aos 30 anos de
fundação da Messe der Meister
Figura 13: Botsuana (1990)
Figura 12: Síria (1979)
Figura 15: Polônia (1956)
Figura 14: Romênia (1982)
Figura 3: Rússia (1949)
Figura 4: África do Sul
(1941-43)
Figura 16: Vietnã (1983)
43
von Morgen (MMM). O robô
de soldagem aparece como
uma epítome do desenvolvimento da engenharia.
A Suécia lançou uma série
de selos mostrando produtos
inventados naquele país. A figura 18 mostra um robô de
soldagem, que é visto como
um avanço tipicamente sueco.
O selo malasiano (fig. 19) faz
parte de uma homenagem
aos 25 anos da Organização
da Produtividade Asiática e
Ano da Produtividade. Este
selo ilustra a soldagem robótica em uma linha de produção automotiva.
Cuba em 1985, quando as relações com a USSR ainda
eram estreitas.
Processos de alta
densidade de
energia
Gostaria de oferecer um
agradecimento especial para
Mr. Bertil Pekkari por sua cooperação e amizade ao longo de
todos estes anos de soldagem
e por ter me dado esta oportunidade de contribuir, com este
artigo, para os comemorativos
de centenário da ESAB.
[1] F. Eder. The AWS Welding Journal, Junho de 1932,
página 1.
Soldagem no espaço
Com a queda da União
Soviética, o relacionamento
entre os EUA e a Rússia se
fortaleceu a tal ponto que
ambas as nações trabalham
juntas em programas espaciais. Em 1984, a USSR lançou
um selo mostrando a soldagem no espaço (fig. 20).
Este selo foi lançado em comemoração aos 25 anos do
Paton Institute of Electric
Welding. A foto de seu fundador, Prof. E.O. Paton, aparece
no canto esquerdo superior. A
ilustração mostra um soldador em uma sala espacial
com um revólver, que parece
com uma pinça de soldar
com feixe eletrônico portátil.
A figura 21 é uma gravura
imaginária da soldagem em
vôo livre no espaço pelos cosmonautas russos, lançado em
44
Soldagem com feixe a laser
Vários selos foram lançados para ilustrar aplicações a
laser tais como corte, juntas e
tratamento de superfície, mas,
infelizmente, nenhum com soldagem a laser apareceu. Dr.
Charles Towne (fig. 22) e Dr.
Arthur Shalow (fig. 23) são os
inventores da tecnologia a laser, pela qual receberam um
Prêmio Nobel.
Agradecimento
Sobre o Autor:
Dr. Itsuhico Sejima completou seu Mestrado em
Soldagem pela Universidade
de Osaka em 1950. A maior
parte de sua carreira foi na
Hitachi, onde teve várias posições de gerência em engenharia e soldagem. Em
1970, completou seu Doutorado pela Universidade de
Nagoya. Tornou-se Diretor
Executivo da JEMA em
1982 e, em 1990, tornouse Diretor Executivo da In
Tech Information s.c. Ltd.
Figura 17: Alemanha (DDR)
(1987)
Figura 18: Suécia (1984)
Figura 19: Malásia (1986)
Figura 20: Rússia (1984)
Figura 22: Gana (1999)
Figura 21: Cuba (1985)
Figura 24: Taiwan (1988)
Figura 23: Malagásia (1990)
Aços Inoxidáveis
Passado, Presente e Futuro
Por: Leif Karlsson ESAB AB, Gothenburg
A
grande e crescente
família de aços inoxidáveis pode oferecer
uma combinação única de
resistência à corrosão e
propriedades como alta resistência, tenacidade a
baixas temperaturas, resistência a trincas e maleabilidade. Apesar de menor em
quantidade comparado com
os aços comuns, eles representam um grupo de aços
cada vez maior e economicamente importante, onde
novos aplicativos são descobertos a cada dia. Este
ar tigo resume suscintamente a história do desenvolvimento do aço inoxidável e analisa alguns aspectos de soldabilidade. Alguns
exemplos da longa história
da ESAB na soldagem de
aços
inoxidáveis
são
mostrados e algumas tendências futuras analisadas.
Introdução
O ferro é um dos metais
mais importantes e comuns
na crosta terrestre. Ele
forma a base dos grupos
mais usados de materiais
metálicos, ferros e aços. O
sucesso destes metais
deve-se ao fato de eles poderem ser produzidos de
forma barata em grandes
quantidades e oferecerem
MTon
uma extensiva gama de
propriedades mecânicas –
desde níveis de resistência
moderados com excelente
ductibilidade e tenacidade
até altíssima resistência
com ductibilidade adequada.
Infelizmente, os aços
comuns e de baixa liga são
susceptíveis à corrosão e
requerem revestimentos de
proteção para reduzir a
taxa de degradação. Em
muitas situações a proteção galvânica ou a pintura
de uma superfície é impraticável. Nos Estados Unidos, no ano de 2000, foi
estimado que a corrosão
custava à indústria e às
agências do governo $276
bilhões por ano [1]. Os benefícios dos aços inoxidáveis de liga de cromo resistentes à corrosão podem,
assim, ser facilmente reconhecidos.
A grande maioria do aço
utilizado no mundo é aço
carbono e aço de liga, com
os aços inoxidáveis mais
caros representando um
pequeno mas importante
nicho. De todos os aços
produzidos, aproximadamente 2% são aços inoxidáveis. Entretanto, como
ilustrado na Figura 1, tem
havido um crescimento
constante anual de aproxi-
25
20
15
10
5
0
1970
1980
1990
2000
Figura 1: Produção mundial de aços inoxidáveis.
(http://www.jernkontoret.se)
madamente 5-8% destes
aços [2]. Com a crescente
consciência das questões
ambientais, da necessidade
de materiais facilmente recicláveis e dos custos de
ciclo de vida, é de se esperar um crescimento constante no uso dos aços inoxidáveis.
“Inoxidabilidade”
Inoxidável foi um termo
criado, no princípio do desenvolvimento destes aços,
para produtos de talheres.
Foi adotado como um
nome genérico e, agora,
cobre uma grande variedade de tipos de aços e
graduações para aplicações resistentes à corrosão
ou oxidação. O teor mínimo
de cromo nos aços inoxidáveis comuns é 10.5% [3].
Outros elementos de liga,
principalmente o níquel, o
molibdênio e o nitrogênio
são adicionados para modificar sua estrutura e melhorar suas propriedades, tais
como a resistência à deformação, robustez e tenacidade criogênica.
Os aços inoxidáveis resistem à corrosão devido à
presença de uma fina camada de óxido “passivo”
rico em cromo, formada naturalmente na superfície.
Apesar de ser extremamente fina – 1-5 nanômetros (ex. 1-5 x 10-9m) e invisível, este filme protetor
adere firmemente e é qui-
45
micamente estável sob
condições que oferecem
oxigênio suficiente para a
superfície. Além disto, este
filme de óxido protetor é
auto-regenerador quando
oxigênio suficiente está disponível. Portanto, mesmo
quando o aço é arranhado
ou cortado, o oxigênio do
ambiente imediatamente
combina com o cromo para
regenerar a camada protetora [4-5]. Como um
exemplo, ao longo de alguns anos, uma faca de
aço inoxidável pode literalmente ser desgastada pelo
uso diário e pelo fato de
ser amolada inúmeras vezes – porém, ela continua
inoxidável.
Entretanto, os aços inoxidáveis não podem ser
considerados “indestrutíveis”. O estado passivo
pode ser quebrado sob certas condições e, como resultado, gerar a corrosão. É
por isto que é muito importante selecionar cuidadosamente a graduação apropriada para uma aplicação
específica. Os efeitos da
soldagem e manuseio em
relação à resistência à corrosão também têm que ser
considerados.
História
A história dos aços inoxidáveis é tão antiga quanto a história do eletrodo
revestido, inventado pelo
fundador da ESAB durante
a primeira década do último século.
46
O aço inoxidável foi descoberto
independentemente em torno de 1913,
por pesquisadores na Inglaterra e Alemanha. O primeiro aço inoxidável de verdade foi fundido no dia 13
de agosto de 1913, em
Sheffield, uma iniciativa de
Harry Brearley. O primeiro
aço inoxidável foi martensítico, com 0.24% de carbono e 12.8% de cromo.
Um ano depois da descoberta de Brearley, Strauss &
Maurer, na Alemanha, desenvolveram as primeiras
composições austeníticas,
enquanto faziam experimentações com adições de
níquel. Quase simultaneamente, Dansitzen, que já
havia estudado ligas similares às que Brearley estava
investigando, porém com
menor teor de carbono,
descobriu nos Estados Unidos os aços inoxidáveis ferríticos. Essas invenções,
que ocorreram pouco antes
da Primeira Guerra Mundial,
levaram ao desenvolvimento dos grupos de aço
inoxidável martensítico, ferrítico e austenítico.
Os primeiros aços inoxidáveis duplex foram produzidos na Suécia, em torno
de 1930, para aplicações
na indústria de papel. Porém, a produção comercial
de graduações de inoxidável de endurecimento por
precipitação somente começou após a Segunda
Guerra Mundial. Novas graduações com uma proporção melhor de peso x resis-
tência foram então necessárias para jatos, que levou
ao desenvolvimento das
graduações de endurecimento por precipitação tais
como 17:4 PH [6-7].
A metalurgia básica dos
sistemas de ferro/cromo e
ferro/cromo/níquel foi compreendida por volta de
1940 e, já na década de
50, os aços inoxidáveis tornaram-se
padronizados
com especificações que
pouco mudaram desde então. À medida que estas
graduações foram aceitas,
o foco mudou para a busca
de métodos de produção
de massa mais baratos e a
popularização do uso do
aço inoxidável. O próximo
passo no seu desenvolvimento tornou-se possível
com o avanço do processo
de descarbonização por argônio-oxigênio (AOD) no
final da década de 60. Essa
técnica possibilitou produzir aços muito mais limpos,
com um baixíssimo nível de
carbono e teor de nitrogênio bem controlado. A introdução do lingotamento
contínuo na produção de
aço inoxidável, na década
de 70, contribuiu para baixar os custos de produção
e aumentar a qualidade.
A partir da década de
70, a adição de nitrogênio
e diminuição do teor de
carbono possibilitaram desenvolver os aços inoxidáveis duplex em materiais
adequados para soldagem.
Pudemos ver o surgimento
dos “super” aços inoxidá-
veis nas últimas duas décadas. As graduações superferríticas, com baixíssimos
níveis intersticiais e alto
teor de cromo e molibdênio, têm uma resistência à
corrosão superior, comparado com as graduações
ferríticas padrão. Entretanto, apesar desses aços
terem encontrado algumas
aplicações, seu sucesso
tem sido pequeno.
Os aços superausteníticos altamente ligados e os
aços inoxidáveis superduplex, com excelente resistência à corrosão e melhor
fabricabilidade e soldabilidade do que os aços ferríticos, encontraram maior utilização e são hoje importantes ligas. O aço supermartensítico é a contribuição mais recente à família
de aços inoxidáveis [8].
Esses aços são extremamente baixos em carbono
(normalmente <0.010%)
e oferecem uma combinação de alta resistência,
adequada resistência à corrosão e soldabilidade, a um
preço competitivo. Apesar
do seu uso, como é comum
na introdução de novas
graduações de aço inoxidável, ter enfrentado dificuldades devido a alguns problemas de corrosão inesperados, esse material é muito interessante e esperase que encontre um uso
crescente no futuro.
Soldagem
O desenvolvimento de
Figura 2: Corrosão intergranular na zona afetada termicamente de um aço de
18% Cr e 8% Ni com 0.10% C como testado em 1944 [10].
veis já na década de 60
(Fig. 3). Os arames tubulares tornaram-se, nas últimas décadas, um grupo importante de consumíveis,
oferecendo vantagens na
produtividade e na formulação da liga, mais fácil do
que nos arames sólidos.
Mecanização
novos aços inevitavelmente traz novos problemas na produção e junção.
Isto é especialmente verdade para soldagem onde
as propriedades desejadas
de material, cuidadosamente produzidas pelo
fundidor, podem ser radicalmente mudadas através
de um processo que localmente funde e relingota
parte da peça. Há certamente uma demanda contínua por uma maior produtividade na soldagem,
mantendo as propriedades
do material base.
A história da soldagem
do aço inoxidável em escala
industrial foi, até a década de
50, mais ou menos a mesma
da soldagem a arco manual
(MMA). Os eletrodos revestidos de aço inoxidável foram
uma inclusão antiga na
gama de consumíveis da
ESAB. A primeira edição da
Svetsaren, em 1936 [9],
registrou um aplicativo usando ESAB OK R3 (18%Cr,
10.5%Ni e 1.5 %M0).
Muitos dos tipos de consumível inoxidável martensítico, ferrítico, austenítico e
ferrítico-austenítico hoje utilizados foram desenvolvidos
há mais de cinco décadas.
Um problema comum com
aços e metais de solda naquela época era o alto teor
de carbono, que introduzia
o risco de corrosão intergranular devido à precipitação
de carburetos de cromo nos
limites de grão. [10]
(Fig.2). Com a introdução
das graduações com menor
teor de carbono, este problema é muito raro hoje em
dia. O risco de formar fases
intermetálicas nos metais
de solda foi também muito
pesquisado logo no princípio [11,12]. Porém, com o
surgimento de graduações
de ligas mais altas, isso é
algo que ainda tem que ser
considerado ao se projetar
consumíveis e selecionar
parâmetros de soldagem.
A soldagem a arco manual foi o processo de soldagem dominante na década de 80 e é ainda significativo para soldagem de
aços inoxidáveis [13]. Os
arames sólidos para soldagem semi-automática foram introduzidos na gama
de consumíveis da ESAB na
década de 50, e as fitas,
arames e fluxos de arco
submerso estavam disponí-
Apesar de muitas técnicas novas de soldagem em
estado sólido e por fusão
terem sido introduzidas e
estarem sendo utilizadas
em aplicações específicas,
nenhuma ainda foi capaz
de substituir a soldagem
convencional por fusão em
grande escala. Entretanto,
a mecanização e os robôs
mudaram a abordagem da
soldagem com maior produtividade e qualidade. Um
exemplo é a soldagem de
turbinas Francis para projetos hidrelétricos. Um rotor
de turbina de 67 toneladas
produzida em 1957, em
aço de 13% Cr, foi montada usando consumíveis
OK R6 da ESAB (17.5%Cr,
11.5%Ni, 2.5Mo). A superfície da junta foi amanteigada usando um pré-aquecimento de 250ºC, imediatamente seguido de um tratamento térmico pós-solda de
680ºC. O rotor foi então
montado (Fig.4), depois da
preparação da superfície
das juntas, e a soldagem
final foi realizada à temperatura ambiente, com 4-5 soldadores trabalhando simultaneamente, em lados
opostos, para minimizar o
risco de deformação. Um
tratamento térmico pós-soldagem a 680ºC para alívio
de tensões assegurou ótima
resistência à corrosão.
Um projeto mais recente, ilustrando a tendência em direção à mecanização, é a soldagem dos rotores de turbina Francis
para o maior projeto hidrelétrico do mundo - a represa Three Gorges na
Figura 3: Dois exemplos de soldas de arco submerso em aço inoxidável austenítico 18% Cr e 8% Ni de 8 e 25 mm, de um estudo da década de 60 [14].
47
Figura 4: Montagem de um
rotor de turbina Francis de 67
toneladas em 1957. Soldagem
ao arco manual com eletrodo
ESAB OK R6 sendo usado para
amanteigamento das faces da
junta e montagem final [15].
China [16]. Ao todo, 26
turbinas Francis, de 10m
de diâmetro e com um
peso de 450 toneladas, serão instaladas. Os rotores
são forjados em aço inoxidável martensítico 410
NiMo (13% Cr, 4%Ni,
0.5% Mo).
A soldagem a arco submerso (SAW) com dois
arames (arco-duplo) foi
considerada o melhor método de junção das hélices
à coroa e borda do rotor. A
seleção foi baseada tanto
no critério produtividade
quanto na qualidade do
metal de solda, e incluiu o
desenvolvimento do OK
Flux 10.63 a ser usado
em combinação com o
48
arame de enchimento OK
Autrod 16.79 correspondente. A espessura da hélice varia ao longo dos 4
metros de comprimento de
junta, mas é basicamente
entre 70 e 220mm. Com
uma corrente de soldagem
típica de 700-800A e uma
velocidade de soldagem
de 70 cm/min, em torno
de 200-300 cordões de
solda tiveram que ser depositados com aportes de
calor de mais ou menos 2
KJ/mm para cada junta.
Uma performance e
confiabilidade consistentes
foram, portanto, tão importantes quanto as taxas
de deposição durante a
soldagem. O cabeçote de
soldagem teve que seguir
precisamente as juntas de
4 metros de comprimento
com geometria tridimensional complicada. Manipuladores de soldagem de
alta precisão controlados
numericamente foram, então, necessários para obter todos os benefícios de
um processo de soldagem
totalmente mecanizado e
atingir a produtividade necessária (Fig. 5).
Processos de
soldagem do
futuro
A pesar de técnicas
como soldagem a laser e
por feixes de elétrons es-
tarem disponíveis e serem
utilizadas
há
algum
tempo, elas nunca conseguiram desafiar os processos de soldagem por
fusão convencionais em
larga escala. Fatores econômicos, assim como requisitos de montagem da
junta, entre outros, têm limitado seu uso. A introdução da soldagem por fricção teve um rápido impacto na soldagem de ligas de alumínio. Tentativas bem sucedidas de soldagem de aços inoxidáveis foram registradas
[17], mas a vida da ferramenta e a velocidade de
soldagem são ainda grandes obstáculos para um
uso mais difundido.
No momento, a soldagem híbrida a laser [18],
recentemente introduzida,
parece ser a técnica mais
provável de ser usada em
grande escala. A técnica
híbrida reúne as melhores
características da soldagem a laser, tais como boa
penetração, com a habilidade de soldar raízes afastadas da soldagem MIG.
Estas características, quando reunidas, produzem soldas de alta qualidade com
alta produtividade, enquanto mantêm a opção
de adicionar um arame
consumível, possibilitando
compensar a falta de material e, quando necessário,
modificar a composição do
metal de solda. A figura 6
mostra um exemplo de soldagem de aço inoxidável
Figura 5: Soldagem a arco submerso mecanizada dos rotores de
turbinas Francis para o projeto hidrelétrico chinês Three Gorges
(Três Gargantas)[16].
Figura 6: Soldagem híbrida a laser de aço inoxidável duplex 22%
Cr de 11mm. Um primeiro passe híbrido a laser foi combinado com
um segundo passe MIG para otimizar as propriedades da solda e
perfil do cordão. Usou-se a adição de um arame de enchimento
padrão de 22%Cr, 9%Ni, 3%Mo (OK Autrod 16.68 Ø1.0 mm)
para assegurar suficiente formação de metal de solda austenítica.
duplex de 11 mm com
uma combinação de um
passe híbrido-laser e um
segundo passe de MIG.
Excelentes propriedades
mecânicas foram atingidas,
mantendo um equilíbrio de
fase apropriado no metal
de solda e na zona afetada
termicamente.
Desenvolvimento
de consumíveis
de soldagem
Apesar de os fabricantes de consumíveis seguirem o caminho dos produtores de aço ao formular
novas ligas, há importantes
melhorias no projeto de
consumíveis, tanto em termos de soldabilidade quanto no controle de elementos residuais. A soldabilidade sempre foi, e sempre
será, um aspecto importante no desenvolvimento
dos aços inoxidáveis. A
gama de aplicações em potencial para uma nova graduação de aço é definitivamente menor se a soldagem for um problema, ou
se consumíveis de soldagem apropriados não estiverem disponíveis.
A ESAB sempre acompanhou de perto o desenvolvimento do aço. Os consumíveis para aços inoxidáveis
duplex fazem parte da gama
de produtos da ESAB há muitas décadas, e um esforço
considerável foi feito visando
melhorar os consumíveis
com o avanço do uso do aço
duplex na década de 1970 e
1980 [19]. Um exemplo recente do empenho em estar
na linha de frente no desenvolvimento de consumíveis
para aços inoxidáveis é a introdução de arames tubulares sem escória (Fig. 7), de
composição correspondente
aos aços supermartensíticos
(OK Tubrod 15.53 & 15.55)
[22,21].
Uma tendência na produção de aços inoxidáveis duplex e austeníticos (a “supertendência”), por mais de 20
anos, tem sido a introdução
de graduações com teores
mais elevados de liga para
atender à demanda por
maior resistência à corrosão
em aplicações especiais.
Geralmente os teores de
Cr e Mo são elevados para
melhorar a resistência à corrosão embora, recentemente, o N e até certo
ponto o W, terem se tornado importantes elementos de liga. Do ponto de
vista de consumíveis, isso
ressalta dois “antigos problemas”: porosidade/perda
de nitrogênio e precipitação
de fases intermetálicas. Um
desafio para o futuro é encontrar combinações confiáveis de consumíveis e
processos de soldagem
para ligas, altamente ligadas
com nitrogênio, que produzam soldas sem porosidade
e com resistência à corrosão e propriedades mecânicas correspondentes.
O efeito adverso da segregação sobre a resistência
à corrosão durante a solidificação dos metais de solda
de aço inoxidável é bem
conhecido, sendo a utilização de altos teores de elementos de liga, uma prática
bem conhecida para contrapor este fenômeno. Entretanto, à medida que o teor
de liga aumenta, a precipitação de fases prejudiciais
torna-se inevitável, e são empregados consumíveis mais
estáveis estruturalmente à
base de níquel. Atualmente, é
difícil igualar a resistência à
corrosão das graduações
austeníticas mais altamente
ligadas, mesmo com consumíveis à base de níquel.
Um avanço interessante
no desenvolvimento de
novas ligas é o uso de fer-
49
ramentas modernas de
modelagem para descobrir
novas maneiras de lidar
com o que parece ser o
problema fundamental. Por
exemplo, cálculos e experimentos termodinâmicos
mostram que um teor
maior de liga pode ser tolerado no metal de solda à
base de níquel se uma
combinação de W e Mo for
usada, ao invés dos dois
elementos separadamente
[22]. A explicação está ilustrada na figura 8 mostrando
que enquanto o Mo é enriquecido nas regiões interdêndricas, ocorre um empobrecimento correspondente
do W, resultando em uma
distribuição mais uniforme
de elementos de liga, melhor resistência à corrosão
localizada e menos risco
de precipitação.
O futuro
inoxidável
O futuro dos aços inoxidáveis certamente parece
brilhante, iluminado e sem
manchas. Com a necessidade de redução de custos
de manutenção a longo
prazo, o aumento da consciência ambiental e a preocupação com os custos de
ciclo de vida, o mercado
para o aço inoxidável está
cada vez melhor. Contudo, o
custo, comparado com materiais alternativos, certamente continuará a ser um
fator importante na busca
de novos mercados em regiões em expansão.
É difícil identificar o produto principal no desenvolvimento do aço inoxidável,
visto que o grupo é muito
diversificado e as aplicações
vão desde talheres até componentes importantes no
processo industrial. Esperase que as graduações padrão de hoje continuem praticamente as mesmas, mas
com produções a custos
menores. A introdução e o
crescente uso das graduações mais baratas e mais finas, tais como graduações
ferríticas-martensíticas 1113Cr e duplex fina, contribuirão para baixar o preço e
também para descobrir novas aplicações onde o aço
comum é usado. Há também
um contínuo desenvolvimento em graduações especializadas, altamente ligadas,
para ambientes muito corrosivos e altas temperaturas.
O nitrogênio está ganhando
em popularidade, sendo talvez o menos caro de todos
os elementos de liga e, pro-
vavelmente, será introduzido
em uma escala maior, em
graduações padrão, numa
tentativa de melhorar as
propriedades e diminuir os
custos de liga.
Em resumo, espera-se que
o uso de aços inoxidáveis
continue a crescer significativamente. As graduações existentes continuarão sendo a
base da indústria, e as versões atualizadas e as novas
ligas também serão encontradas. Os processos de soldagem, existentes e novos, estão em constante desenvolvimento, e a expectativa é de
que especialmente a soldagem híbrida-laser ganhe popularidade num futuro próximo.
Contudo, é provável que
os aços inoxidáveis continuem a ser soldados, em
grande parte, usando processos a arco já conhecidos.
Concentração
Interdêntricas Dêntricas Interdêntricas
Figura 7: Micro-estrutura típica de um metal depositado de todas as
soldas com o arame tubular super martensítico OK Tubrod 15.55
(< 0.1 % C, 12% Cr, 6.5 % Ni, 2.5% Mo).
50
Figura 8: Perfis de concentração para W e Mo nos cristais em um
metal de solda à base de níquel. O Mo é enriquecido nas regiões
interdendríticas enquanto o W é diminuído, resultando em uma distribuição mais uniforme de elementos de liga e, assim, na melhor
resistência à corrosão (o espaçamento dendrítico é de aproximadamente 10µm)
Famílias de
Aços Inoxidáveis
Referência Bibliográfica
É muito bom que a resistência à corrosão possa ser alcançada em um sistema à base de ferro simplesmente adicionando cromo, visto que através do ajuste adequado de outros
elementos de liga, tais como o níquel e o carbono, uma
grande gama de micro-estruturas pode ser desenvolvida.
Portanto, os aços inoxidáveis podem oferecer uma gama fantástica de propriedades mecânicas e resistência à corrosão, e
são produzidos em muitas composições. Por exemplo, há
mais de 150 graduações de aço inoxidável soldável na última edição do EN 10088-1(3).
As cinco maiores famílias
de aços inoxidáveis são:
• O aço inoxidável ferrítico tem propriedades similares ao aço
comum, mas com uma resistência à corrosão melhor, devido
à adição de normalmente 11-17% de cromo.
• As composições martensíticas podem ser endurecidas por
têmpera e revenimento como os aços carbono comuns. Eles
têm uma resistência à corrosão moderada e contêm, normalmente, 11-13% de cromo com um teor de carbono mais
alto do que as composições ferríticas.
• Os aços inoxidáveis endurecidos por precipitação podem
ser enrijecidos através de tratamento térmico. Tanto estruturas austeníticas como martensíticas podem ser produzidas.
• Os aços inoxidáveis duplex (austeníticos-ferríticos) têm
uma estrutura misturada de austenita e ferrita, daí o termo
duplex. As graduações modernas são ligas com uma combinação de níquel e nitrogênio para produzir uma configuração
da estrutura parcialmente austenítica e melhorar a resistência
à corrosão. Estes aços oferecem uma combinação atraente
de tenacidade e resistência à corrosão.
• Os aços inoxidáveis austeníticos têm um teor de níquel de
no mínimo 7%, o que faz o aço ser austenítico, e oferece
ductibilidade, uma grande escala de temperatura de serviço,
propriedades não-magnéticas e boa soldabilidade. Este é o
grupo de aços inoxidáveis mais amplamente usado e indicado para inúmeras aplicações.
As graduações super-austeníticas ou super-duplex aumentaram a resistência à corrosão localizada e intersticial comparado com os tipos duplex e autenísticos comuns, devido ao
aumento de cromo, molibdênio e nitrogênio.
Sobre o Autor:
Dr. Leif Karisson juntou-se ao Departamento de
Pesquisa e Desenvolvimento da ESAB em 1986, após
fazer um Ph.D. em materiais na Chalmers University of
Tecnology. Atualmente ocupa o cargo de Gerente de
Projetos de Pesquisa na ESAB AB na Suécia, dando ênfase
a projetos que lidam com ligas resistentes à corrosão e
aços de alta resistência.
51
O Futuro da Soldagem e da Junção
Por: Bertil Pekkari, ESAB AB Suécia
D
esde a invenção do eletrodo revestido há 100
anos, vários outros processos de soldagem foram inventados, por exemplo, soldagem a arco submerso, soldagem TIG, soldagem MIG/MAG,
corte plasma e soldagem a
arco com arame tubular.
O que o futuro nos reserva? Os processos de junta
mecânica ou adesivos estruturais serão uma ameaça para
os processos tradicionais?
Padrão de
consumo para
metais e metal de
solda
A soldagem hoje está intimamente ligada ao consumo
de metais. O aço domina e continuará dominando por muito
A China é, com certeza, a
maior consumidora de aço,
com 27% da produção mundial. Com mais de um bilhão de
habitantes e consumo cada
vez maior de produtos tais
como carros, o aumento de
consumo de aço continuará,
como se pode ver na Figura 2.
O consumo de aço na China
é também influenciado por uma
indústria naval crescente. O governo chinês está comprometido
em se tornar o líder mundial na
construção naval, ultrapassando
o líder atual, Coréia do Sul. A
obra do maior estaleiro naval do
mundo já começou e está sendo
construído ao longo de 8Km de
costa na Ilha de Changxiang, em
Shangai. Está programado para
operar totalmente em 2005 e
ajudará a China State Shipbuilding Corp a se tornar o maior
900
Rest of
the world
800
700
PR China
600
Central &
East Europe
500
Developing Asia
400
Latin America
300
Japan
200
USA
100
West Europe
0
1976
1980
1984
1988
1992
1996
2000
2004
Figura 1: Consumo de Aço Mundial 1976 – 2005
tempo. O consumo global cresceu 1.4% ao ano durante os últimos dez anos (Fig. 1)[1].
Com o alto crescimento de
consumo na China durante os
últimos cinco anos (26% em
2003), espera-se que o consumo global do aço bruto exceda um bilhão de toneladas.
52
construtor naval do mundo. Este
estaleiro terá uma capacidade
anual de 8 MTPB para construção de super petroleiros, navios
para transporte de gás e navios
de cruzeiro.
O consumo de aço inoxidável no mundo tem um crescimento constante de 5.5%/ano
Figura 2: Mudança no consumo de aço em %, 2003 comparado a 2002
(Fig. 3). Caiu abaixo de 20 milhões de toneladas, três anos
atrás, mas excedeu este nível
em 2003, alcançando 21.5 milhões de toneladas. A China
contribuiu para essa situação
com seu crescimento de
54.2% em 2003. Isso requer o
uso de processos de soldagem
de alta qualidade, como a soldagem plasma e TIG. Espera-se
que o mesmo aconteça com a
soldagem a laser.
A mudança no consumo de
alumínio (Fig. 4) foi muito
mais baixa do que o esperado
(2.8%/ano) para o período de
1990-2003. Esta cifra mudará
quando o alumínio for mais comumente usado em carros e
em outras partes da indústria
de transporte. O número de
veículos com carroceria de alumínio está crescendo e entre
as empresas que oferecem tais
carros para reduzir o impacto
ambiental e melhorar a segurança do passageiro estão:
Audi, Jaguar, Honda, Toyota,
Ferrari, Mercedes-Benz e GM.
Todas as estruturas podem ser
projetadas para absorver a
mesma energia que o aço com
apenas 55% do peso. Os conceitos de design em alumínio
estão constantemente mudando para reduzir o custo de
fabricação das carrocerias feitas com este material. Um antigo diretor da Audi afirmou
que a carroceria de alumínio
era em torno de 500 Euros
mais cara que a de aço.
A tecnologia de fabricação
de carrocerias de alumínio ainda
precisa ser melhorada, como
por exemplo a junção mecânica
por climpagem e processos de
rebitagem auto-perfurantes. A
soldagem híbrida laser/MIG é
outro processo de junção que
resulta em menor distorção por
calor e uma carroceria mais
forte. Ainda levará muito tempo
até que o alumínio ultrapasse o
uso do aço. Em 2003, em torno
de 26.4 milhões de toneladas
• Aço inoxidável
• Alumínio
• Cobre
• Produção
industrial de OECD
• Aço carbono
Figura 3: Aço Inoxidável – a indústria de metal que mais cresce.
Índice 1980=100
30
20
25
15
20
10
15
5
10
0
5
-5
0
1990
1992
1994
1996
1998
2000
2002
Taxa de crescimento total mundial
Taxa de crescimento do mundo ociden-
Consumo mundial
tal
-10
Figura 4: Consumo de alumínio primário 1990 – 2003
Figura 5: Metal de solda depositado 1976 – 2002
Aerospaço
3.0%
Automotiva
17.5%
Fornecedores automotivos
11.2%
Construção
20.0%
Indústria de beneficiamento
8.6%
Indústria naval
8.2%
Indústria geral
31.4%
Figura 6: Distribuição do mercado de soldagem da
Europa Ocidental por setor de indústria
de alumínio foram produzidas,
sendo metade usada em produtos industriais e bens de capital.
A fabricação em aço atingiu
855.0 milhões de toneladas.
Para combater o aumento
no uso do alumínio, a indústria
do aço introduziu aços avançados de alta resistência (AHSS)
na carroceria e em outras partes
dos automóveis. Esse material
foi desenvolvido em um projeto,
conhecido como Ulsab, financiado por 33 companhias de aço.
A Porsche Engineering produziu
o projeto conceitual, economizando até 200 Kg no peso.
Todas as mudanças de padrão de consumo de metais influenciam, obviamente, o tipo e
a quantidade de consumíveis
de soldagem depositados. Além
disto, a conversão dos eletrodos
revestidos para arames sólidos
e tubulares continua, como indica a Fig. 5. A soldagem manual a arco está reduzindo em
torno de 5-8% ao ano na Europa, enquanto que o consumo
está nivelando nos EUA a 11%
do metal de solda depositado e,
no Japão, a 15%. A parcela de
soldagem a arco manual é de
17% na Europa.
Havia a expectativa de que
o consumo de arames tubulares na Europa chegaria aos níveis dos EUA e Japão com a
troca de ambos eletrodos revestidos e arames sólidos. Porém, agora está claro que isto
não se materializará. Uma razão para isto pode ser que a
diferença de preço entre os
arames sólidos e tubulares é
maior na Europa do que no Japão e nos EUA.
Soldando em
setores diferentes
da indústria
A Figura 6 mostra que o
setor automotivo representa
quase um terço do mercado
de soldagem na Europa Oriental. Esta cifra, aparentemente
alta, é influenciada pelos equipamentos de soldagem por
resistência, a laser e robóticos,
já que quase 60% destes produtos são demandados pelo
setor automotivo. A produção
em massa de carros demanda
processos de união muito robustos e alta relação
custo/benefício para chapas
de aço e de alumínio. A construção de equipamentos de
geração de energia necessita
de processos e materiais de
soldagem que atendam padrões da mais alta qualidade.
Tais aplicativos são encontrados na geração de energia
proveniente da água, vento,
gás, nuclear, biomassa e óleo.
Na construção naval, a soldagem a arco é o processo
mais comum e vem constantemente sendo aprimorado para
atender a produtividade e os
objetivos de qualidade. A soldagem mecanizada é um meio de
atingir isso, além de promover
melhorias no ambiente de trabalho para os soldadores e
operadores. Em 2004, mais de
90% de todos os navios estavam sendo produzidos na
Ásia. A China tem planos muito
ambiciosos para aumentar sua
capacidade de produção, o que
certamente levará a Ásia a dominar completamente a construção naval. A necessidade de
eletricidade e energia está au-
53
mentando continuamente no
mundo (Figura 7).
A busca por novas fontes
de geração de energia vem se
desenvolvendo rapidamente. A
energia eólica foi, inicialmente,
considerada mais cara do que
outras fontes de energia, mas,
como se pode ver nas Figuras
8 e 9, isto já não é mais verdade. Os custos externos, contudo, não são considerados no
cálculo de custos de investimento e de produção. A Comunidade Européia conclui: “O
custo de produção de eletricidade a carvão ou a óleo dobraria, e do gás aumentaria 30%,
se os custos externos, tais
como danos ao meio ambiente
e à saúde, fossem considerados”. Não importa quais fontes
são usadas, a soldagem sempre encontra muitos desafios.
É óbvio que, com o crescente
consumo de metais e com a necessidade cada vez maior de
transporte e energia, serão necessárias mais uniões e soldagem. Além do mais, empresas e
países tentarão defender a sua
competitividade na fabricação a
todo custo. O que acontecerá
com a união e a soldagem nos
próximos anos? Espera-se que
vários processos surjam.
Soldagem
MIG/MAG Tandem
Este processo oferece uma
produtividade muito maior (50300%) e uma penetração mais
profunda. Usuários devem ter
instruções simples para ajuste
dos diversos parâmetros de soldagem, principalmente quando
as correntes de soldagem são
pulsadas e com mudança de
fase. Na Suécia, foi avaliada a
54
influência das diferentes configurações de tocha de soldagem (Fig. 10).
Com uma distância maior
entre os eletrodos, alcança-se
um processo mais aprimorado.
Há menos distúrbios de arco,
menos ou nenhum respingo e
torna-se mais fácil conseguir
um processo estável.
É necessário um grande bocal de gás para alta proteção gasosa (40-50 l/min). Este processo é aplicável para soldagem
tanto em chapa de aço quanto
em placa de alumínio. A indústria
automotiva está avaliando o processo tandem para juntas sobrepostas com velocidades de percurso de 5-7 m/min enquanto,
na construção, menos passes de
solda são necessários com este
processo. Atualmente, há em
torno de mil instalações funcionando no mundo– menos de
dez operando na Suécia.
Figura 7: Consumo global de energia
Brazagem a laser
e a arco
A soldagem de aço revestido de zinco sem respingo, poros nem bolhas, é difícil. Melhores resultados de soldagem foram alcançados com arames
tubulares de metal, arames tubulares com fluxo e brazagem
a arco. Para revestimentos mais
espessos de zinco (20 mm),
são recomendados arames tubulares com fluxo, mas há
ainda um pouco de respingo.
A brazagem a arco oferece
resultados muito melhores
(Fig. 11). Quase nenhum respingo ou porosidade interna
ocorre; alguns poucos poros internos podem ser observados
no raio-x e a habilidade de soldar bordos afastados é tam-
Figura 8 e Figura 9: Custos de investimento e produção
de várias fontes de energia
20
20
20
16
20
20
10
10
5
Figura 10: Configurações de tocha de soldagem MIG/MAG Tandem
20
bém boa. Aberturas de junta de
até 1mm podem ser manuseadas com arco pulsado. A mistura de gás de proteção tem
também impacto no resultado.
Juntas de igual resistência foram alcançadas com amostras
soldadas e brazadas. Encontrar
os parâmetros corretos de pulso
é crucial e um desafio. Vários fabricantes de automóveis já
usam brazagem a arco, enquanto outros brazam com laser de CO2 ou Nd:YAG.
Uma das principais aplicações para brazagem a laser é
juntar o teto às curvas da carroceria. Alguns fabricantes
usam esta técnica para juntas
visíveis externamente, e em locais onde corrosão intersticial é
um problema (Fig. 12). A brazagem a laser oferece uma
grande janela de processamento para a operação, razão
para o interesse da indústria
automotiva por este processo.
Técnica de arame
sinérgico na
soldagem a arco
submerso (SCMTM)
Os objetivos de sustentabilidade ambiental estão reSoldagem (7µm)
sultando em um crescente
número de instalações de
estações de energia eólica,
que apresentam um alto nível de metal de solda: na
média 700 kg para torres
terrestres; e 1500 kg para
torres marítimas. O processo de soldagem a arco
submerso é usado, quando
possível, a fim de conseguir
uma alta taxa de deposição.
As soldas têm que ser feitas
na posição descendente
com um passe de raiz interno e com passes de enchimento externos, para os
quais dois eletrodos, DC e
AC, são usados. A Figura 13
mostra preparos típicos de
junta para espessura de material entre 8-50mm.
Os dados de soldagem estão listados na Tabela 1.
Agora é possível utilizar a
soldagem a arco submerso
com uma técnica de arame frio
sinérgico (SCW), como se
pode ver na Figura 14 [2].
Neste processo, alimentase o arame frio, em sinergia
com o arame a arco, dentro da
poça de solda, oferecendo um
importante aumento na produtividade (Tabela 2).
Soldagem (20µm)
Brazagem (20µm)
Lado frontal
Figura 12: Mostrando uma junta brazada no novo Audi
Figura 13: Preparos de juntas típicas
Run No.
Wire
ømm
Weld current
A
V
Speed
cm/min.
1
4
600
24
50
2
4
600
25
50
3
4
600
26
50
5-12
4
600
27
50
13-19
4
600
30
50
20
4
600
26
50
21-23
4
600
30
50
Tabela 1. Parâmetros SAW
Lado traseiro
Figura 11: Comparação entre juntas sobrepostas brazadas MIG/MAG e soldadas MAG. Quase nenhum dano do revestimeno de zinco do lado de fora
da junta pode ser notado.
Figura 14: Soldagem a arco submerso com técnica de
arame frio sinérgico (SCWTM)
55
Arc wire Cold wire Productivity SCWTM increase
(ø mm) (ø mm)
(kg/hour)
in productivity
4.0
-
8.9
-
4.0
2.5
12.4
+39%
4.0
3.0
13.9
+56%
4.0
4.0
17.8
+100%
Table 2. Parâmetros SCW
Exemplo de aumento na produtividade com adições de arame frio para
parâmetros de soldagem típicos a uma corrente de 700 A. O processo de
arame frio sinérgico oferece uma taxa de deposição mais alta, menor
aporte de calor e melhores propriedades de metal de solda.
cinco centímetros de espessura,
seriam armazenados em um depósito profundo, no leito rochoso da Suécia. Dentro, há
uma camada de ferro fundido
para oferecer resistência mecânica. O tambor tem aproximadamente cinco metros de comprimento e um diâmetro de mais
ou menos 1 metro. Um tambor
cheio de combustível usado
pesa em torno de 27 toneladas.
Testes completos de soldagem por feixes de elétrons foram realizados em 19981999, quando uma instalação
foi construída na TWI para testar a soldagem por fricção de
tambores simulados. Um dispositivo segura e roda o tambor durante a soldagem, a uma
velocidade que chega a 150
mm por minuto. A tampa, com
um espessura de 50mm, é
pressionada para baixo através de quatro cilindros hidráulicos. O processo de soldagem
por fricção funciona bem e a
SKB já encomendou uma instalação para uma avaliação
completa da aplicação em
escala industrial.
Novas variações
de soldagem
por fricção
Figura 15: Novas variantes FSW
Soldagem
por fricção
(FSW)
Ao contrário da energia eólica limpa, a energia nuclear produz um lixo perigoso que tem
56
que ser eliminado com segurança. Na Suécia, a Companhia
de Gerenciamento de Lixo e
Energia Nuclear (SKB) está
avaliando os processos de soldagem por feixes de elétrons e
por fricção para encapsulação
do lixo em tambores de cobre
duráveis. Tais tambores, com
Atividades de Pesquisa &
Desenvolvimento por todo o
mundo estão avaliando a soldagem por fricção e, na TWI,
onde este processo foi inventado, novas variações (Figura
15) estão sendo estudadas:
• Re-Stir™ – Soldagem por
Fricção Reversa com reciprocidade angular [3], onde a reversão é feita a cada revolução, e
com rotação reversa, onde a
reversão é feita após uma ou
mais revoluções. Este processo é considerado apropriado
para aplicações de soldagem
de topo, soldagem sobreposta
e soldagem por pontos. A
principal razão para isto é que
o processo gera essencialmente soldas simétricas e, assim, tem o potencial de superar alguns dos problemas associados com a assimetria
inerente na soldagem por fricção convencional.
• Skew-Stir™ [5] que difere do
método de soldagem por fricção convencional na medida
em que o eixo da ferramenta
recebe uma pequena inclinação
em relação ao eixo da ferramenta. O processo SkewStir™ oferece soldas mais
largas para juntas em T e
sobrepostas.
• Com-Stir™ [4] que envolve a aplicação de um movimento de rotação em combinação com um movimento
orbital. O processo oferece
soldas mais largas e mais
apropriadas para junção de
materiais dissimilares.
Além disto, a soldagem de
diferentes ligas de magnésio
tem tido sucesso, mas as tolerâncias dos parâmetros de
processo necessários para assegurar uma solda de boa
qualidade parecem ser mais
restritas do que aquelas vistas
na soldagem por fricção de ligas de alumínio. Resultados
promissores de soldagem para
aço têm sido alcançados com
ferramentas resistentes ao calor, mas a uma velocidade de
percurso bem mais lenta do
que com soldagem a arco.
Soldagem a laser
A soldagem a laser pode
ser uma alternativa quando a
sustentabilidade for uma consideração, visto que laser de CO2
e laser de YAG têm um eficiência elétrica de 10-15%, e 12%, respectivamente. A Figura
16 mostra que a quantidade
total de energia necessária por
metro de solda é baixa comparada à soldagem a arco. Um
gráfico semelhante (Fig. 17)
para junção de alumínio com t
= 4mm e penetração completa
mostra que a soldagem por
fricção é um processo muito
frio, o que explica a baixa distorção que este processo causa.
Assim como com a soldagem por fricção, muita pesquisa
e desenvolvimento estão sendo
realizados na soldagem a laser,
principalmente no processo híbrido MIG/laser. Instalações impressionantes estão sendo
montadas nos seguintes locais:
• Estaleiro Meyer na Alemanha,
produzindo painéis de navio
com reforços 20 vezes 20m
em tamanho. Em torno de 50%
das costuras de soldagem são
feitas com o processo híbrido
MIG/laser. Mais ou menos 850
km já foram soldados até agora.
• Audi e GM para carrocerias
de carro de alumínio.
O processo híbrido com lasers de YAG está atraindo
grande interesse dos fabricantes
de automóveis, visto que os robôs com fibra ótica para o fornecimento de energia a laser oferecem alta flexibilidade. No Japão
resultados interessantes foram
alcançados com MIG pulsado
AC e soldagem a laser de diodo
de carrocerias de alumínio para
automóveis (Fig. 18) [7].
Esta configuração oferece
uma maior tolerância à abertura da junta, desvios da tocha, e
um bom controle da penetração e estabilidade do cordão. É
um método com alta produtividade e com resultado consistente e de alta qualidade.
Além destes três tipos de laser - CO2, YAG e diodo direto –
um novo tipo de laser, o de fibra,
está atraindo muito interesse.
Até onde eu sei, nenhum laser
de diodo direto ou de fibra estão
operando em produção regular,
mas várias instalações estão
sendo testadas e avaliadas.
As principais razões
para escolher o processo
híbrido são:
• Produtividade – maior velocidade de soldagem.
• Processo mais tolerante
– permite uma fenda maior
do que com soldagem somente a laser.
• Distorção de calor mais
baixa e, portanto, muito menos
trabalho depois da soldagem,
principalmente em estaleiros.
• Carrocerias mais fortes devido à junta contínua, comparada com a soldagem por
pontos, resultando em um
automóvel mais seguro.
Adesivo
estrutural
O adesivo estrutural como
processo está ainda em fase de
desenvolvimento, requerendo
uma investigação mais profunda e buscando eliminar as
preocupações com o ambiente
de trabalho. As propriedades a
Figura 16: Energia necessária (KJ/m) para soldagem de aço carbono (t =
4mm) com penetração completa
Figura 17: Consumo de energia para alumínio com t = 4mm
Abertura
Cordão
Corte
0.0mm
0.5mm
1.0mm
Placa superior
Placa inferior
Arame
Velocidade de avanço do arame
Corrente de soldagem
Tensão de arco
Proporção EN (Norma Européia)
Potência de saída do laser
A5052, 1.2mm
A5053, 1.5mm
A5356, 1.2mm
13m/min
135A
16.9V
30%
2.5 Kw
Figura 18: Soldagem híbrida de arco MIG pulsado AC e feixe a laser de YAG
a uma velocidade de 4m/min.
57
longo prazo das juntas adesivas têm que ser melhor conhecidas, e métodos de testes de
juntas coladas têm que ser desenvolvidos. Quando os métodos de teste não-destrutivos
estiverem sendo usados, o
processo de adesivo estrutural
crescerá. A colagem com solda
é, contudo, um processo em
uso há muitos anos em aplicativos aeroespaciais. Técnicas
diferentes de junção estão ilustradas na Figura 19.
Em muitos casos, colagem
é confundida com selagem. As
estimativas indicam que 90%
do mercado usa a selagem. O
mercado de união de metais
cresceu principalmente na indústria automotiva. Estima-se
que o mercado total de $20
bilhões irá crescer não mais
que 4% anualmente.
Em resumo:
• O aço continuará sendo o
material dominante com um
crescimento de 1.4% ao ano.
• A China é, com certeza, a
maior consumidora de aço
(27%) com um alto crescimento anual de mais de 25%.
• O aço inoxidável é o que
mais cresce – 5.5% /ano.
• O consumo de alumínio está
mais baixo do que o esperado
– 2.8 %/ano.
• A conversão de eletrodos revestidos para arames sólidos e
tubulares ficará nivelada; porém, uma mudança maior dos
arames sólidos para os tubulares deverá ocorrer.
• O consumo de alumínio deve
aumentar rapidamente a partir
do momento que o alumínio for
mais usado em automóveis.
• A preocupação ambiental demanda desenvolvimento dos
58
processos de união.
• As questões de segurança
demandam maiores avanços
nos processos de soldagem.
• Dentre os novos processos
de junção encontram-se:
- laser híbrido
- soldagem por fricção
- brazagem a arco e a laser
• Os adesivos estruturais
crescerão, mas muito pouco.
O conhecimento limitado de
design, o tempo de vida da
junta e as preocupações com
o ambiente de trabalho são
os maiores obstáculos para
um rápido crescimento.
• A junção mecânica, tais como
climpagem e rebitagem autoperfurante continuarão a crescer.
• As principais forças motoras
nos processos de junção são:
- construção naval e civil
- fabricação de automóveis
- sustentabilidade
• As atividades de junção
acompanharão, geograficamente, as mudanças nos padrões de consumo.
Isto significa que veremos
uma evolução ao invés de uma
revolução no campo da junção.
No momento, não há nenhum
sinal de quaisquer novas técnicas a serem introduzidas num
futuro próximo. Contudo, mudanças inesperadas ainda podem ocorrer, e a ESAB está
muito bem equipada para atender este desafio tecnológico e
esta oportunidade de mercado.
Bibliografia
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driving steel forward (Tecnologia levando o aço para frente)Steel World (Mundo do Aço)
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Cold Wire (SCWTM) (Novas Possibilidades na Soldagem a Arco
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• [3] Thomas W.M., Evans
D.G., Nicholas E.D. e Evas P. ReTM
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– Experiências preliminares. Publicado no site da TWI no 23 de
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• [4] Thomas W.M., Staines
D.G., Johnson K.I. e Evans P.
Com-Stir TM – Compound Motion for Friction Stir Welding and
Machining (Sugestão de Combinação da Soldagem por
Fricção e Usinagem) Publicado
no site da TWI no dia 6 de
março de 2003
• [5] Thomas W.M., Braithwaite A.B.M. e John R. SkewStir TM Technology - 3º Simpósio Internacional de Soldagem
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Setembro de 2001
• [6] Jernström P. - Soldagem
híbrida de seções de vigascaixão para um guindaste telescópico - Relatório do Centro de
Processamento a Laser em
Lappeenranta, Finlândia 2002
• [7] Tong H., Ueyama T., Yazama I., Hirama M., Nakata K.,
Kihara T. E Ushio M., Soldagem de chapas de liga de alumínio com processo MIG pulsado AC assistido por laser.
a)
b)
c)
Figura 19: Técnicas diferentes de união híbrida
a)colagem com solda / b)colagem com climpagem / c)colagem com parafusos
Sobre o Autor:
Bertil Pekkari aposentou-se recentemente pela ESAB
depois de 40 anos de profissão. Durante sua longa carreira na
ESAB, Bertil ocupou vários cargos senior, o mais recente sendo
Diretor Técnico na ESAB e Gerente em Gothenburg. Ele também foi o coordernador da revista SVETSAREN. Bertil continuará
como presidente do Instituto Internacional de Soldagem (IIW)
e presidirá a Comissão Suéca de Soldagem e o Instituto
Internacional de Soldagem em Cambridge, Inglaterra. Fará
palestras em conferências internacionais, para as quais geralmente é convidado como o palestrante principal. Além disso,
continuará a oferecer seus serviços como consultor de gestão.
A História da
Por: Tony Anderson, Alcotec Wire Corporation, EUA
P
ara apreciar a história
da soldagem em
alumínio é importante
conhecer a trajetória do
próprio material.
Hoje as pessoas usam
alumínio todos os dias e
raramente analisam o produto de forma mais profunda. Somente nos EUA,
quase 100 bilhões de latas
Soldagem em
Alumínio
de bebidas fabricadas com
este material são usadas
por ano. Mais de 60% destas latas são recicladas e
transformadas em novos
itens de alumínio.
Dentro de um único setor da indústria, o automobilístico, têm sido registrados importantes avanços no
uso do alumínio, como ma-
terial de preferência. O
carro moderno médio tem
mais alumínio do que jamais
visto anteriormente. Radiadores, blocos de motores,
caixas de marcha, rodas,
painéis de carroceria, párachoques, berços do motor,
eixos de direção e quadros
de suspensão vêm sendo
fabricados em alumínio.
Além dos carros, nossas
residências e prédios comerciais têm usado mais
alumínio, como por exemplo, nas molduras de janelas, calhas, fiação elétrica,
telhas. Móveis também são
feitos de ligas desse material.
Para apreciar o alumínio no mundo de hoje, é
59
importante lembrar que foi
um motor feito com este
material que permitiu que
os Irmãos Wright realizassem o primeiro vôo em
Kitty Hawk, Carolina do
Norte, no dia 17 de dezembro de 1903. E, o que
é provavelmente mais relevante, se o alumínio não
estivesse disponível para
o desenvolvimento da indústria de aeronaves, os
aviões, como conhecemos
hoje, não existiriam. A
proporção extremamente
alta de força/peso do alumínio é a mesma razão
pela qual os grandes aviões conseguem voar com
motores relativamente tão
pequenos.
Os Estados Unidos são
os maiores produtores
mundiais de alumínio, apesar de este material ser encontrado em abundância
em muitas outras partes
do mundo. Embalagens e
recipientes são o maior
mercado de alumínio;
transporte (automóveis,
caminhões, aviões, trens) é
o segundo, seguido da
construção. Hoje, o produto está em todos os lugares, desde utensílios de
cozinha até placas sinalizadoras de auto-estradas,
sendo o mesmo tão comum e importante que dá
até para imaginar que ele
está ao nosso redor há
muito tempo. Na verdade,
o processo de conversão
do minério de alumínio em
metal, conhecido e usado
no dia-a-dia como alumí-
60
nio, é relativamente recente. Sua produção industrial começou somente no
final do século XIX, o que
torna este material um dos
últimos a chegar, dentre os
metais comuns.
Uma história
por trás do
metal
O alumínio é um dos 92
elementos metálicos que
existem desde que a Terra foi
formada. Compõe quase 8%
da crosta terrestre, perdendo apenas para o oxigênio (47%) e o silício
(27%). Apesar da abundância, somente depois de
2000 anos de Idade do
Ferro é que ele foi liberado
do seu estado mineral. Depois de incontáveis milênios, através de ação física
e química, as antigas rochas de alumínio-silício foram trituradas em partículas extremamente finas.
Estas partículas formaram
argilas das quais a cerâmica primitiva foi feita. Em
um amplo cinturão ao redor da Terra, chuvas fortes
e altas temperaturas cozinharam e socaram argilas
e outros compostos para
formar grandes depósitos
de mineral de alumínio.
Esse mineral foi descoberto pela primeira vez em
Les Baux, França, onde
tornou-se conhecido como
‘bauxita’. Quando o mineral foi refinado, ele formou
óxido de alumínio, também
conhecido como ‘alumina’.
Por milhares de anos,
as pessoas tentaram, sem
sucesso, desenvolver algo
semelhante ao que agora
conhecemos como alumínio metálico. A razão básica para um desenvolvimento tão demorado deste
metal foi a dificuldade de
extraí-lo do seu mineral.
Ele combina fortemente
com o oxigênio em um
composto que, diferente
do ferro, não pode ser reduzido em uma reação
com carbono.
Entre 1808 e 1812, o
inglês Sir Humphrey Davy
foi o primeiro a concentrar
o que ele suspeitava ser
um novo metal misturado
com ferro em suas jazidas
naturais. Davy nomeou o
novo elemento de “alumínio”, derivado do alum, seu
sal de bisulfato, que já era
conhecido pelos egípcios
da antigüidade por seu uso
na tintura. Hans Christian
Orsted obteve seu primeiro
sucesso em fazer alumínio
em um laboratório na Dinamarca, em 1825; Friedrich Wohier fez o mesmo
na Alemanha um pouco
mais tarde. Finalmente, em
1854, o francês Henri-Etienne Sainte-Clair Deville
(que nomeou o mineral de
“bauxita”), descobriu uma
forma de produzir alumínio
através de um processo
químico. Apesar de várias
fábricas terem sido montadas para fazer o novo metal, ele era tão caro que as
amostras foram expostas
ao público ao lado das
jóias da coroa da França
na Exposição de Paris, em
1855.
Somente depois de 30
anos o processo de fabricação do alumínio tornouse econômico. Em 1886,
por coincidência, dois homens (um na França e
outro nos Estados Unidos), simultaneamente
descobriram o processo
eletrolítico para produção
de alumínio, que é usado
até hoje. Charles Martin
Hall era um aluno da
Oberlin College (Ohio)
quando se interessou em
produzir alumínio de
forma barata. Ele continuou a usar o laboratório
da faculdade depois de
formado em 1885 e descobriu o seu método oito
meses depois. Ele tinha finalmente descoberto um
processo eletrolítico funcional que formava alumínio fundido quando alumina purificada era dissolvida em um sal fundido,
chamado criolite, e eletrolisado com corrente constante. Quando Hall foi patentear seu processo, ele
descobriu uma patente
francesa para, essencialmente, o mesmo processo, desenvolvido por
Paul L. T. Heroult.
Este processo é agora
conhecido como o processo Hall-Heroult. Após
várias tentativas mal-sucedidas de conquistar financiadores que promovessem a descoberta,
Charles Martin Hall obteve
o apoio de Alfred E. Hunt
e de alguns de seus amigos. Juntos, eles formaram
a Pittsburg Reduction
Company (mais tarde chamada Aluminium Company
of America, Alcoa). Compreendendo o potencial
do alumínio, Hall fundou
uma indústria nos Estados
Unidos que contribuiu
para o desenvolvimento
de muitas outras, principalmente a de fabricação
de aeronaves e automóveis.
A produção industrial de
alumínio começou em
torno de 1888, nos Estados Unidos e Europa – nos
Estados Unidos, em Pittsburg, Pensilvânia, usando o
processo de Hall e na Suíça em Neuhausen, usando
o processo de Heroult. Em
1914, o processo de HallHeroult tinha reduzido o
custo do alumínio drasticamente. O alumínio, antes
um metal precioso usado
para jóias finas, está agora
se tornando um material
acessível que pode ser
usado para muitas aplicações.
Conseqüentemente, a
produção de alumínio aumentou bastante. Em
1918, já havia alcançado o
nível de 180.000 toneladas, e vem mantendo o
crescimento desde então.
A produção e o consumo
de alumínio cresceram, em
média, mais de 8% por
ano em meados de 1970.
O consumo total de alumínio no mundo ocidental al-
cançou 2 milhões de toneladas em 1952, e 20 milhões de toneladas em
1989. O alumínio tinha
sido reconhecido como o
material do futuro.
Avanços na
soldagem em
alumínio
Depois da descoberta
inicial de um método apropriado para produzir alumínio a baixo custo, o próximo passo foi modificar e
melhorar o material base.
O alumínio puro tem algumas características muito importantes, por exemplo, sua resistência à corrosão e condutividade elétrica. Entretanto, o alumínio puro, por causa da sua
resistência relativamente
baixa, não foi o material
mais apropriado para fabricação de estruturas soldadas. Logo descobriram
que ao adicionar pequenas
quantidades de elementos
de liga ao alumínio puro,
mudanças importantes poderiam ocorrer com as
propriedades do material.
Uma das primeiras ligas de
alumínio a ser produzidas
foi a liga alumínio-cobre.
Em torno de 1910, o fenômeno de endurecimento
por precipitação nesta família de ligas foi descoberto. Muitas destas ligas
de endurecimento por precipitação viriam gerar interesse imediato dentro da
crescente indústria de aviação. Depois das ligas de
alumínio-cobre, muitas outras foram desenvolvidas.
Descobriram que adicionando elementos como
cobre (Cu), manganês
(Mn), magnésio (Mg), silício (Si) e zinco (Zn), e
combinações destes elementos, várias características físicas e mecânicas do
alumínio puro poderiam
ser amplamente modificadas. Muitas destas novas
ligas correspondiam à resistência do aço carbono
de boa qualidade – a um
terço do peso.
O desenvolvimento de
muitas ligas novas de alumínio, que eram apropriadas
para aplicações estruturais,
imediatamente levantou
questões sobre os métodos adequados de junção.
É importante ter um material base adequado, mas
sem um método prático e
confiável de junção de tal
material, torna-se impraticável usá-lo como um material de fabricação.
O desenvolvimento de
procedimentos de soldagem para ligas de alumínio
foi um pouco diferente daquele do aço carbono. Por
causa das muitas variações
de ligas com base de alumínio, e dos diferentes efeitos que cada elemento de
liga tem na soldabilidade
dos materiais de base, foi
necessário
desenvolver
muitas ligas de enchimento
para acomodar estas variáveis. Por exemplo, algumas
ligas de base de alumínio
eram de uma química espe-
cífica, tendo sido projetadas desta forma para características físicas e mecânicas desejáveis, e não
eram a mais apropriada
para uma boa soldabilidade.
Estas combinações de
liga base não conduziam
à características de solidificação mais desejável, e
geralmente tornavam as
ligas base especialmente
propensas à trinca de solidificação. Os vários
graus de sensibilidade à
trinca de solidificação
para cada uma das ligas
precisavam ser estabelecidos a fim de oferecer
um guia para o desenvolvimento de procedimentos de soldagem apropriado, que produziria soldas
sem trinca de forma consistente. Esse trabalho de
desenvolvimento de soldagem foi um projeto importante. Grande parte
dele foi desempenhado
pelos fabricantes de material à base de alumínio,
visto que era certamente
vantajoso para eles mostrar que o alumínio poderia ser soldado de forma
confiável. Esse trabalho
contou também com alguns dos primeiros fabricantes de produtos de
alumínio, que reconheceram o potencial deste
novo material e estavam
ansiosos por usá-lo dentro de suas fábricas. Dois
dos pioneiros no desenvolvimento de soldagem
nos EUA foram a Alcoa (A
61
Corporação de Alumínio
da América) e a Kaiser
Aluminum e Chemical Corporation, com suas publicações; Welding Alcoa
Aluminum teve sua primeira publicação em
1954 (veja fig. 1) e a
Welding Kaiser Aluminum
em 1967 (veja fig. 2).
Para se tornar competitivo no mundo industrial
moderno, um metal estrutural tem que ser rapidamente soldável. As primeiras técnicas de soldagem
apropriadas para o alumínio incluíam soldagem a
gás e soldagem por resistência. A soldagem a arco
de alumínio foi principalmente restrita ao processo de soldagem a arco
com eletrodo revestido
(SMAW), às vezes chamado de processo de soldagem a arco manual
(MMA). Este processo de
soldagem usa um eletrodo
de soldagem revestido
com fundente. Logo, descobriu-se que este não era
o método mais apropriado
para o alumínio. Um dos
principais problemas foi a
corrosão causada pela retenção de fluxo, principalmente nas soldas de cordão onde o fluxo costuma
ser retido e promover corrosão atrás da solda.
O grande avanço do
alumínio como material
estrutural ocorreu com a
introdução, na década de
1940, dos processos de
Figura 1: Welding ALCOA Aluminum teve sua primeira publicação em 1954
62
soldagem a gás inerte,
por exemplo, GMAW, também conhecido como
MIG, e GTAW, também conhecido como TIG. Com
isso, tornou-se possível
fazer soldas de alta qualidade, com alta resistência, a altas velocidades e
em todas as posições,
sem fluxos corrosivos.
Hoje, o alumínio e suas
ligas são rapidamente soldáveis com o uso de uma
variedade de métodos e
processos, sendo que
duas das mais recentes
técnicas são soldagem
com feixe de laser e soldagem por fricção. Porém, os
processos GTAW/TIG e
GMAW/MIG ainda são os
mais populares.
Sobre o autor:
Tony Anderson é Diretor
Técnico da AlcoTec Wire Corporation (EUA), Presidente
do Comitê Técnico de soldagem da Associação Americana de Alumínio, Presidente
do Subcomitê D10.7 da Sociedade de Soldagem Americana para soldagem a arco
de tubulação de liga de alumínio, Presidente do Subcomitê D8.14 da AWS para soldagem automotiva e de caminhões leves em alumínio,
Presidente do Subcomitê
D3.7 da AWS para soldagem
de casco de alumínio e VicePresidente do Subcomitê
D1.2 da AWS para Código
de Soldagem Estrutural para
Alumínio.
Figura 2: Welding Kaiser Aluminum teve sua primeira publicação em 1967