Suportes soldados de aço C45: Por que o revestimento em pó forma bolhas?

Os suportes soldados em aço C45 parecem o item mais simples num desenho de estrutura de suporte, e é exatamente por isso que suas falhas surgem tão tardiamente. A ordem 260627004 chegou até nós em agosto de 2025 vinda de um fabricante de estruturas de suporte para dutos, cujo fornecedor anterior havia entregue braços que apresentavam boas medições na bancada, mas falhavam na estrutura: a barra saía da bancada de soldagem encurvada em cerca de 0,6 mm, a face do encaixe ficava inclinada fora do ângulo reto, impedindo que o braço assentasse planamente, e o revestimento em pó cinza-claro descascava numa fina linha ao longo de cada solda nas primeiras semanas de operação.

Os suportes soldados em aço C45 nas fotografias são peças de produção provenientes do pedido subsequente: uma barra de 400 mm com três furos de fixação espaçados igualmente, um encaixe quadrado de 50 mm soldado em uma das extremidades e uma junta em bisel de 45 graus onde os dois elementos se encontram, lixada até ficar nivelada e revestida em cinza-claro. Nem a soldagem nem o revestimento são, isoladamente, difíceis. A dificuldade reside no fato de que os dois processos entram em conflito entre si, e esse conflito torna-se visível no revestimento final, onde o comprador o observa pela primeira vez.

Qual é a função deste suporte?

Três funções, sendo apenas uma delas relativa à resistência mecânica.

O encaixe é o elemento de posicionamento. Um elemento quadrado compatível desliza para dentro dele, e, assim, o braço assume uma relação fixa em relação ao quadro; portanto, o encaixe deve apresentar uma face verdadeiramente quadrada e revestida. Nesta peça, o encaixe é uma seção quadrada vazia, com 50 mm de lado e 50 mm de profundidade, soldada à extremidade da barra.

A barra carrega a fixação. Três furos com passo igual recebem os elementos de fixação que prendem o braço ao quadro, o que significa que os furos devem estar alinhados com o soquete, não apenas com a barra, como ocorreu ao sair da bancada.

A junta é tanto estética quanto estrutural. A junta em bisel distribui a carga ao longo de uma linha de solda mais extensa e permite que a transição da barra para o soquete pareça contínua, após o rebarbamento da solda até ficar nivelado e a aplicação do revestimento. Esse requisito estético é o que transforma um problema de soldagem em um problema de revestimento: uma superfície não selada não pode ser feita para parecer contínua, e qualquer gás ainda presente na solda encontrará a superfície revestida e escapará por ela.

As duas falhas que ocorrem simultaneamente

A soldagem puxa a barra, e esse puxão permanece oculto

A soldagem aplica uma entrada concentrada de calor em um pequeno volume de aço. A poça de solda e a zona circundante esfriam e contraem-se contra o metal mais frio, e o metal que precisa ceder faz isso. Em um braço soldado apenas em um lado, a contração puxa a barra em direção à face soldada, e uma seção leve de 400 mm de comprimento envergará visivelmente mesmo com uma pequena restrição.

Duas coisas tornam isso pior do que parece. Primeiro, a barra é esbelta em relação ao seu comprimento, de modo que uma pequena contração resulta em uma grande deflexão na extremidade livre. Segundo, o resfriamento natural não é simétrico, portanto os dois lados da junta contraem-se em quantidades diferentes e a face do soquete inclina-se. Nesse caso, os braços que falharam apresentavam envergadura de aproximadamente 0,6 mm, superando o limite de retilineidade de 0,2 mm, e a face do soquete estava fora de esquadro em mais de 0,15 mm — valor máximo permitido pela estrutura.

O motivo pelo qual isso se esconde tão bem é a medição. Um soldador observa a junta; o cliente mede todo o braço. A retilineidade deve ser verificada ao longo do comprimento da barra após o resfriamento da peça, sobre uma placa de superfície com um relógio comparador, com a face do encaixe verificada perpendicularmente ao mesmo referencial, na mesma configuração. Se a verificação ocorrer apenas na junta, a curvatura permanecerá invisível até que o braço seja fixado por parafusos.

O revestimento em pó forma bolhas em uma linha, exatamente onde está a solda

O revestimento em pó é uma película selada, e uma película selada sobre uma solda comporta-se como uma tampa sobre um recipiente.

A soldagem a arco deixa porosidade na e ao redor da solda, e os poros ficam sob uma fina camada de óxido e escória. A jateamento remove essa camada e abre os poros na superfície, mas não os esvazia. Tudo o que estiver no interior permanece lá: ar, umidade da atmosfera, hidrocarbonetos leves e umidade introduzida própria operação de jateamento. Durante a cura, tanto a peça quanto o filme são aquecidos, e o filme amolece antes de sofrer reticulação cruzada. Qualquer gás que se expanda sob o filme nesse momento perfura-o, resultando em um orifício microscópico ou em uma pequena bolha localizada sobre a linha de solda — ou em um anel desses defeitos.

É por isso que o defeito aparece como uma linha, e não de forma aleatória: ele acompanha a solda, pois esta é a única parte da superfície com vazios embaixo dela. É também por isso que um segundo fornecedor não resolverá o problema simplesmente trocando a marca do pó. O filme não é a causa. O gás sob ele é.

Duas correções resolvem o problema adequadamente. A zona de soldagem é submetida a pré-aquecimento antes da aplicação do revestimento, de modo que a umidade retida na solda e os hidrocarbonetos leves sejam eliminados da peça enquanto a superfície ainda estiver em aço exposto; além disso, a linha de soldagem recebe uma segunda aplicação de pó, aumentando a espessura da película na área mais porosa, em vez de deixá-la na espessura nominal. Qualquer solução menos rigorosa transfere o defeito de um lote para o próximo.

Como o braço foi construído, passo a passo

Passo 1 – Cortar a barra e usinar o bisel da junta

A barra é cortada com 400 mm de comprimento e extremidades quadradas, e a extremidade da junta é cortada em ângulo de 45 graus. Uma face de bisel limpa é o que torna possível o próximo passo: duas faces desalinhadas devem ser unidas pelo calor da soldagem, e é esse calor que distorce a peça.

Passo 2 – Soldagem de fixação em uma jiga de alinhamento

Ambas as peças são posicionadas em uma jiga que mantém a barra reta e o encaixe quadrado enquanto a junta é soldada de forma pontual. As soldas de fixação são aplicadas em ambos os lados da junta e deixadas esfriar antes que a peça seja retirada da jiga, garantindo assim que a geometria fique definida antes de qualquer soldagem completa.

Etapa 3 – Soldagem em sequência equilibrada

A junta é soldada em passes alternados em lados opostos, em vez de uma única passagem contínua ao redor da peça. Equilibrar a sequência mantém a contração aproximadamente simétrica, o que preserva o alinhamento perpendicular da face do encaixe e a retilinidade da barra. A soldagem atinge penetração total na junta em ângulo (miter), pois uma junta soldada apenas na face visível se abrirá sob carga.

Etapa 4 – Resfriamento, seguido de verificação da retilinidade e perpendicularidade

Nenhuma medição é realizada enquanto a peça estiver quente. Cada braço é resfriado até a temperatura ambiente e, em seguida, posicionado sobre uma placa plana para verificação da retilinidade ao longo da barra e da perpendicularidade na face do encaixe. Peças com desvio superior a 0,2 mm na retilinidade ou superior a 0,15 mm na face do encaixe são retrabalhadas ou descartadas nesta etapa, enquanto ainda estão em aço bruto — o que torna o retrabalho rápido (um minuto) em vez de custoso (substituição de toda a peça).

Etapa 5 – Aplainamento das soldas

A solda é lixada até ficar nivelada com as superfícies adjacentes, os cantos da junta são suavizados e qualquer respingo é removido das áreas revestidas. A lixagem não tem apenas finalidade estética: um cordão saliente projeta-se para fora e retém ar na sua raiz, e um filme que precise cobrir essa projeção será mais fino na borda e mais espesso na concavidade.

Etapa 6 – Jateamento até Sa 2,5

A peça inteira é submetida a jateamento até o grau Sa 2,5. Isso remove a carepa laminada, a ferrugem e os óxidos de soldagem, além de abrir os poros na superfície da solda, permitindo que a etapa seguinte atue sobre eles.

Etapa 7 – Pré-cura a 180 °C por 20 minutos

As peças jateadas passam por uma cura a 180 °C durante 20 minutos antes da aplicação de qualquer pó. O forno elimina a umidade e os hidrocarbonetos leves da porosidade da solda enquanto a superfície ainda está desprotegida, o que constitui a etapa capaz de eliminar, na origem, o mecanismo de formação de bolhas. É também por isso que a cura deve ocorrer após o jateamento e não antes: o jateamento reintroduz umidade na superfície e abre poros que uma cura anterior já havia esvaziado.

Etapa 8 – Revestimento, cura a 190 °C por 15 minutos, segunda aplicação na solda

O pó é aplicado na cor cinza-clara RAL 7035, com espessura de 65 a 80 µm, e curado a 190 °C por 15 minutos. A linha de solda recebe uma segunda aplicação para que a película na zona mais porosa atinja o limite superior da faixa especificada, em vez de permanecer no valor nominal.

Uma inspeção final verifica a espessura da película, a aderência conforme ISO 2409 e uma análise detalhada ao longo de cada solda, buscando furos de agulha e bolhas. As peças aprovadas são embaladas de modo que as superfícies revestidas não entrem em contato nem se friccionem durante o transporte.

O que foi medido na produção de 600 peças

Verificar	Especificação	Mantido em todos os 600 braços
Retilineidade ao longo da barra	0,2 mm	Nenhuma peça fora do limite após o resfriamento
Perpendicularidade da face do encaixe	0,15 milímetros	Verificado em todos os braços, medidos sobre a placa de referência
Solda na junta em bisel	Penetração total, nivelado com o solo	Nivelado com o solo, sem rebordo visível nas peças revestidas
Limpeza por jateamento	Sa 2.5	Verificado antes de cada lote entrar no forno
Pré-cura	180 °C por 20 minutos	Aplicado em cada braço antes do revestimento
Espessura do filme	65 a 80 µm	Dentro da faixa, incluindo a segunda passagem na solda
Adesão	Gt0 à norma ISO 2409	Alcançado em testes de grade na linha de solda
Nebulização salina	480 horas em ambiente neutro, sem formação de bolhas	Nenhuma formação de bolhas relatada na linha de solda
Porosidades ao longo da solda	Nenhuma permitida	Zero detectado na inspeção final

Seiscentos braços expedidos segundo o processo descrito acima. O cliente relatou que os braços assentaram planos sobre os quadros e que nenhum defeito de revestimento apareceu nas soldas em serviço.

A falha que identificámos na nossa própria simulação

O ensaio com cinquenta peças não falhou quanto à geometria da solda. Falhou quanto à sequência, e a sequência era da nossa responsabilidade.

Nove dos cinquenta braços saíram da cura com uma linha tênue de pequenas bolhas exatamente sobre a solda. Nada estava errado com o pó, com a espessura do filme ou com a temperatura do forno. Tinhamos submetido as peças a uma pré-cura para desgaseificação antes da jateação, em vez de depois dela, com base no raciocínio de que essa pré-cura era uma operação de soldagem e, portanto, deveria ser agrupada com os demais passos de soldagem. A jateação, por sua vez, reintroduziu humidade na superfície e nos poros que tínhamos acabado de esvaziar, e a cura fez o resto.

A correção consistiu em deslocar a etapa de aquecimento para remoção de gases após a jateação e manter as peças jateadas cobertas, fora do ar da oficina, até serem revestidas. Entre o ensaio e a produção, a categoria de defeito desapareceu, sem qualquer alteração na tinta em pó, na espessura da película ou no ciclo de cura.

Essa é a lição útil para qualquer pessoa que especifique este processo: soldagem e revestimento não são duas operações independentes realizadas na mesma fábrica. Elas compartilham uma variável: o que permanece dentro da zona de solda quando a película se fecha sobre ela.

Preparação de aço soldado para revestimento: comparação de quatro opções

Preparação	O que remove	Risco de porosidade na solda	Adesão	Onde se Encaixa
Desengorduramento seguido de revestimento	Apenas óleos e sujeira provenientes do manuseio	Alto, e os poros permanecem cheios de gás e umidade	Ineficaz nas soldas, e a película se descola ao longo da linha de solda	Peças lisas sem solda na área revestida
Jateamento até Sa 2,5, seguido de revestimento	Escala de laminação, ferrugem, óxido de soldagem; abre os poros da superfície	Média a alta, poros abertos ainda retêm gás	Bom em metal íntegro, fino sobre porosidade	Peças soldadas simples em serviço interno seco
Jateamento, pré-aquecimento para desgaseificação a 180 °C, seguido de revestimento	Como acima, com remoção adicional de umidade e hidrocarbonetos leves dos poros	Baixa	Bom, inclusive na linha de solda	Peças soldadas em qualquer serviço úmido ou externo, sequência utilizada aqui
Jateamento, fosfatização, pré-aquecimento para desgaseificação, seguido de revestimento	Como acima, mais uma camada de conversão sobre o aço	Baixa	A melhor opção, e protege as bordas cortadas	Peças expostas à névoa salina, condensação ou desgaste nas bordas

A quarta opção custa mais por peça e é a resposta correta quando o braço será instalado ao ar livre ou em uma área sujeita a lavagem intensa. Para estruturas internas, a terceira opção normalmente é suficiente, e ambas dependem do cozimento ocorrendo na posição correta na sequência.

Perguntas frequentes

Por que a pintura em pó forma bolhas em uma linha ao longo da solda?

Porque a solda é a única parte da superfície com vazios embaixo dela. A soldagem deixa porosidade preenchida com ar, umidade e hidrocarbonetos leves, e o filme se fecha sobre ela antes de o processo de cura aquecer tudo. O filme amolece antes de formar ligações cruzadas, portanto o gás em expansão perfura-o, deixando microfuros ou bolhas ao longo da linha de solda, em vez de aleatoriamente.

É possível remover a distorção causada pela soldagem após a aplicação do revestimento?

Não. Endireitar uma peça revestida danifica o filme exatamente no local em que o cliente olhará, e o calor usado para endireitar danificará o filme e a adesão abaixo dele. A distorção é removida antes do revestimento, por meio de soldagem em uma fixação com sequência equilibrada e verificando-se o alinhamento e a esquadria após a peça ter esfriado até a temperatura ambiente.

As soldas precisam ser desbastadas antes da aplicação do revestimento em pó?

Nem sempre para fins funcionais, mas em juntas visíveis devem ser. Um cordão não desbastado se projeta e retém ar na raiz, o que resulta numa borda fina e oca no filme, além de indicar ao comprador que a junta foi deixada como soldada. Nesta peça, as soldas são desbastadas até ficarem niveladas porque a junta em ângulo é projetada para parecer uma única superfície contínua sob o revestimento.

Como você verifica a adesão do revestimento em uma peça soldada?

Cortar um padrão em cruz sobre o filme, abrangendo a solda e o aço adjacente, aplicar o ensaio de arrancamento com fita conforme a norma ISO 2409 e classificar o resultado. Realizar esse ensaio na solda, e não em uma superfície plana de metal, é exatamente o objetivo: áreas planas passam quase sempre em qualquer preparação, enquanto a linha de solda é onde ocorre, em primeiro lugar, uma falha de aderência. Neste ensaio, a linha de solda obteve classificação Gt0.

O que incluir no seu desenho

Seis indicações no desenho evitam a maior parte das discussões:

1. Especificar a retilineidade como um valor numérico ao longo do comprimento total da barra, com referência a um datum, e não como uma observação genérica sobre boa execução.

2. Especificar a perpendicularidade da face do encaixe como um valor numérico, utilizando o mesmo datum da retilineidade.

3. Indicar se as soldas das juntas devem ser esmerilhadas até ficarem niveladas ou se devem permanecer na condição original após a soldagem.

4. Especificar o grau de jateamento e indicar se é exigido um tratamento térmico de desgaseificação antes da aplicação do revestimento.

5. Especificar a referência de cor, a faixa de espessura do filme e a classe de aderência aceitável.

6. Indique se o interior do soquete necessita da mesma cobertura de filme que o exterior, pois revestir o interior com espessura total altera o encaixe do componente que desliza para dentro dele.

Um braço soldado é uma junta, um tratamento térmico e um revestimento sobrepostos uns aos outros, e cada camada pode anular a camada abaixo. Especifique-os como uma única sequência e a peça torna-se um trabalho comum: uma barra que permanece reta, um soquete que assenta plano e um revestimento que permanece liso ao longo da solda por anos.