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Processos de Soldagem

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PROCESSOS DE SOLDAGEM

(*) Curso de Inspetor de Soldagem (Módulo 5 – Processos de Soldagem);

Engº Raimundo C. de Medeiros, PhD.

1 - SOLDAGEM MANUAL A ARCO COM ELETRODO REVESTIDO (SMAW)

1.1 - DEFINIÇÃO

A soldagem a arco com eletrodo revestido é um processo que produz a união entre metais pelo aquecimento e fusão destes com um arco elétrico estabelecido entre a ponta de um eletrodo revestido consumível e a superfície do metal de base na junta que está sendo soldada.

1.2 - FUNDAMENTOS DO PROCESSO

Soldagem com eletrodo revestido (SMAW) é a união de metais pelo aquecimento oriundo de um arco elétrico estabelecido entre a ponta de um eletrodo revestido e a superfície do metal de base, na junta que está sendo soldada.

O metal fundido do eletrodo é transferido através do arco elétrico até a poça de fusão do metal de base, formando assim o metal de solda (combinação entre o metal de base e de adição em determinadas proporções – diluição).

Uma escória líquida de densidade menor do que a do metal líquido, que é formada do revestimento do eletrodo e das impurezas do metal de base, sobrenada a poça de fusão protegendo-a da contaminação atmosférica. Uma vez solidificada esta escória controlará a taxa de resfriamento do metal de solda já solidificado. O metal de adição vem da alma metálica do eletrodo (arame) e do revestimento que em alguns casos é constituído de pó de ferro e elementos de liga (Figura 1).

A soldagem com eletrodo revestido é o processo de soldagem mais usado de todos, devido à simplicidade do equipamento, à qualidade das soldas, e ao baixo custo dos equipamentos e dos consumíveis. Ele tem grande flexibilidade e solda a maioria dos metais numa grande faixa de espessuras.

A soldagem com este processo pode ser feita em quase todos os lugares e em condições extremas. A soldagem com eletrodo revestido é usada extensivamente em fabricação industrial, estrutura metálica para edifícios, construção naval, caldeiraria, carros, caminhões, comportas e outros conjuntos soldados.

1.3- EQUIPAMENTOS DE SOLDAGEM

Como mostrado na Figura 2, o equipamento consiste de uma fonte de energia, cabos de ligação, um porta eletrodo, um grampo (conector de terra), e o eletrodo.


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Figura 1 - Soldagem com eletrodo revestido

Figura 2 - Equipamento para soldagem com eletrodo revestido

• Fonte de Energia

O suprimento de energia pode ser tanto corrente alternada (transformadores) como corrente contínua (geradores ou retificadores) com eletrodo negativo (polaridade direta), ou corrente contínua com eletrodo positivo (polaridade inversa), dependendo das exigências de serviço.

O tipo de corrente e a sua polaridade afetam a forma e as dimensões da poça de fusão, a estabilidade do arco elétrico e o modo de transferência do metal de adição.

a) Corrente contínua - Polaridade inversa (CC+): eletrodo ligado ao pólo positivo e a peça ao negativo. O bombardeio de elétrons dá-se na alma do eletrodo. Com este tipo de conexão, a taxa de fusão do eletrodo é baixa e elevadas penetrações são normalmente obtidas. É geralmente aceito que as gotas de metal fundido ejetadas da ponta do eletrodo


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em direção à poça de fusão encontram os elétrons em contracorrente, causando um superaquecimento das mesmas. Estas gotas de metal superaquecidos, ao atingirem a poça de fusão, entregarão parte da energia térmica adquirida durante sua passagem através do arco elétrico para a poça fundida, causando uma maior penetração.

b) Corrente contínua - Polaridade direta (CC-): eletrodo ligado ao pólo negativo e peça ao positivo. O bombardeio de elétrons dá-se na peça. Com este tipo de conexão, a taxa de fusão do eletrodo é maior e a penetração é inferior àquela obtida em CC+ .

c) Corrente alternada (CA): neste tipo de corrente, a polaridade alterna a cada inversão da corrente. Com este tipo de configuração, a geometria do cordão, a penetração e a taxa de fusão serão intermediárias em relação àquelas obtidas em CC+ e CC-.

A Figura 3 mostra um desenho esquemático dos efeitos do tipo de corrente e polaridade na geometria do cordão.

Figura 3 - Desenho esquemático indicando os efeitos da corrente e polaridade na geometria do cordão.

Conforme indicado na Figura 3, ambas as correntes, CA ou CC, podem ser empregadas na soldagem com eletrodo revestido, dependendo exclusivamente do tipo de corrente fornecido pela fonte de energia e do eletrodo selecionado. A Figura 4 mostra uma característica estática típica para ambas as correntes. Uma fonte de energia desta tipo- "característica estática tombante ou de corrente constante"- é altamente recomendada para soldagem manual visto que alterações usuais na tensão de arco (mudanças no comprimento de arco durante a soldagem) geram pequenas variações na corrente de soldagem.

• Cabos de Soldagem

São usados para conectar o porta eletrodo e o grampo à fonte de energia. Eles devem ser flexíveis para permitir fácil manipulação. Eles fazem parte do circuito de soldagem e consistem de vários fios de cobre enrolados juntos e protegidos por um revestimento isolante e flexível (normalmente borracha sintética). Os cabos devem ser mantidos desenrolados, quando em operação, para evitar a queda de tensão e aumento de resistência por efeito Joule.


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Figura 4 - Efeito da inclinação da curva Voltagem-Amperagem na corrente de soldagem para diferentes comprimentos de arco (voltagem).

• Porta Eletrodo

Dispositivo usado para prender mecanicamente o eletrodo revestido enquanto conduz corrente através dele.

• Grampo (Conector de Terra)

É um dispositivo para conectar o cabo terra à peça a ser soldada.

1.4- CONSUMÍVEL DE SOLDAGEM – ELETRODO REVESTIDO

O eletrodo, no processo de soldagem com eletrodo revestido, tem várias funções importantes. Ele estabelece o arco e fornece o metal de adição para a solda. O revestimento do eletrodo também tem funções importantes na soldagem. Didaticamente podemos classificá-las em funções elétricas, físicas e metalúrgicas.

• Funções Elétricas

a) Isolamento: o revestimento é um mau condutor de eletricidade, assim isola a alma do eletrodo evitando aberturas de arco laterais, orientando o arco para locais de interesse.

b) Ionização: o revestimento contém silicatos de Na e K que ionizam a atmosfera do arco. A atmosfera ionizada facilita a passagem da corrente elétrica, dando origem a um arco estável.


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• Funções Físicas e Mecânicas

a) Fornece gases para formação da atmosfera protetora das gotículas do metal contra a ação do hidrogênio da atmosfera.

b) O revestimento funde e depois solidifica-se sobre o cordão de solda, formando uma escória de material não metálico que protege o cordão de solda da oxidação pela atmosfera normal, enquanto a solda está resfriando.

c) Proporciona o controle da taxa de resfriamento e contribui no acabamento do cordão.

• Funções Metalúrgicas

a) Pode contribuir com elementos de liga, de maneira a alterar as propriedades da solda. Outros elementos químicos são também adicionados com o propósito de escorificar impurezas, desoxidar, dessulfurizar e etc. (ex: Mn, Si, Ca)

Os eletrodos revestidos são classificados de acordo com especificações da AWS (American Welding Society). Especificações comerciais para eletrodos revestidos podem ser encontradas nas especificações AWS da série AWS A5 (Ex.: AWS A5.1).

1.5 TIPOS DE REVESTIMENTO

Em função da constituição química do revestimento podemos distinguir os seguintes tipos de eletrodos revestidos: ácido, celulósico, rutílico e básico.

• Revestimento ácido

Estes revestimentos são constituídos, principalmente, por óxido de ferro (Fe2O3) mais elementos escorificantes a base de sílica (SiO2) na forma de caulim, feldspato e quartzo. Podem ter pó de ferro no revestimento para aumentar o rendimento. São de fácil manuseio, principalmente nas posições plana e horizontal (para solda de filete). Os depósitos com estes eletrodos tem boas propriedades mecânicas, sempre que utilizados em aços de boa qualidade, do contrário, são susceptíveis a formar trincas.

• Revestimento celulósico

São os revestimentos constituídos por matérias orgânicas, sobretudo celulose (C6H10O5). Se destacam por favorecerem a soldagem em todas as posições, principalmente na vertical descendente. Permite uma penetração profunda, uma escória fina e de relativamente fácil remoção e elevada soldabilidade operatória. Dada às características que acabo de apresentar é o eletrodo preferido para soldar oleodutos e gasodutos.

• Revestimento rutílico

São revestimentos com alta percentagem de dióxido de titânio (TiO2), comumente chamado rutilo. Suas características são: fácil soldabilidade em qualquer posição, arco de fácil abertura e bastante estável, apropriado para juntas mal preparadas. Sua escória é de rápida solidificação e fácil remoção, o que permite bom acabamento. Apresenta de média a baixa penetração.


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• Revestimento básico

São os revestimentos que contem, preponderantemente elementos calcários [carbonato de cálcio (CaCO3) e dolomita (MgCO3.CaCO3)], fluorita (CaF2), etc... e ferros-liga (ferro-manganês, ferro-silício, etc...).Estes revestimentos podem apresentar ou não a presença de pó de ferro. Tem excelentes propriedades mecânicas, inclusive no ensaio de impacto a baixas temperaturas. Apresentam os melhores resultados na soldabilidade dos aços de alta resistência. Por serem altamente higroscópios (absorvem com facilidade a umidade do ambiente), eles devem ser conservados em ambientes secos e ressecados antes de sua utilização. A soldagem é feita em qualquer posição utilizando, preferencialmente, corrente contínua polaridade reversa.

1.5- CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES

É importante para um inspetor de soldagem lembrar que o processo de soldagem com eletrodo revestido tem muitas variáveis a considerar. Por exemplo, ele pode ser usado numa ampla variedade de configurações de juntas encontradas na soldagem industrial, e numa ampla variedade de combinações de metal de base e metal de adição. Ocasionalmente, vários tipos de eletrodos são usados para uma solda específica. Um inspetor de soldagem deve ter conhecimento profundo sobre a especificação do consumível usada para o serviço, para saber como e quais variáveis afetam a qualidade da solda.

O processo de soldagem com eletrodo revestido pode ser usado para soldar em todas as posições. Ele pode ser usado para soldagem da maioria dos aços e alguns dos metais não ferrosos, bem como para deposição de metal de adição para se obter determinadas propriedades ou dimensões. Apresenta possibilidade de soldar metal de base numa faixa de 2mm até 200mm, dependendo do aquecimento ou requisitos de controle de distorção e da técnica utilizada.

O controle da energia de soldagem (heat input) durante a operação é um fator relevante em alguns materiais, tais como aços temperados e revenidos, aços inoxidáveis e aços de baixa liga contendo molibdênio sendo também de grande importância para aplicações em baixas temperaturas. Controle inadequado da energia de soldagem durante a operação de soldagem, quando requerido, pode facilmente causar trincas ou, perda das propriedades primárias do metal de base, como a perda de resistência a corrosão em aços inoxidáveis ou mesmo a queda de capacidade de absorção de energia ao impacto (ensaio Charpy). A taxa de deposição deste processo é pequena comparada com os outros processos de alimentação contínua. A taxa de deposição varia de 1 a 5 kg/h e depende do eletrodo escolhido.

O sucesso do processo de soldagem com eletrodo revestido depende muito da habilidade e da técnica do soldador, pois toda a manipulação de soldagem é executada pelo soldador.

Há cinco itens que o soldador deve estar habilitado a controlar:

• comprimento do arco (varia entre 0,5 a 1,1 do diâmetro do eletrodo revestido); • ângulo de trabalho e de deslocamento do eletrodo; • velocidade de deslocamento do eletrodo; • Técnicas de deposição de passes (passe estreito ou passe oscilante); • corrente.


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1.6 FAMILIARIZAÇÃO COM A CLASSIFICAÇÃO AWS (American Welding Society)

Os eletrodos são classificados tendo como base as propriedades mecânicas do metal depositado na condição "como soldado", posição de soldagem, tipo de revestimento e tipo de corrente

Estas considerações são válidas para consumíveis da especificação AWS A5.1-95. Para os consumíveis da especificação AWS A5.5-95, são válidas também todas as considerações acima descritas, acrescidas do controle da composição química do metal depositado.

• Sistema de classificação

A classificação genérica de um eletrodo tem a seguinte forma:

� �� 54321

XXXXXXE −��

onde:

Dígito 1- A letra E designa eletrodo;

Dígito 2- Estes dígitos, em número de dois ou três, indicam o limite de resistência à tração mínimo do metal de solda em ksi. Alguns exemplos podem ser visualizados na Tabela 1.

Tabela 1- Exemplos do significado do 2o digito na codificação para classificação AWS.

Limite de Resistência à Tração (mínimo)Eletrodo Revestido psi (lb/pol2) MPa

E60XX 60.000 414

E70XX 70.000 482

E80XX 80.000 550

E90XX 90.000 620

E100XX 100.000 690

E110XX 110.000 760

E120XX 120.000 830

Nota: as chapas de teste são preparadas em condições padronizadas, especialmente no que se refere ao preaquecimento, temperatura interpasse e tratamentos térmicos.


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Dígito 3 - Este digito indica as posições em que o eletrodo revestido pode ser empregado com resultados satisfatórios. A Tabela 2 sumariza estas posições.

Tabela 2- Exemplos do significado do 3o digito na codificação para classificação AWS.

Eletrodo Posição de Soldagem

EXX1X Todas as posições (exceto a vertical descendente para os eletrodos EXX15, EXX16, EXX18 e EXX19)

EXX2X Plana e Horizontal (especialmente para solda em ângulo na posição horizontal)

EXX4X Todas as posições (especialmente a vertical descendente para os eletrodos de baixo hidrogênio)

Dígito 4 - Este digito pode variar de 0 (zero) a 9 (nove) e em combinação com o 3o digito indica a natureza do revestimento, o tipo de corrente e a polaridade a ser utilizada.

Dígito 5 - Designa a composição química do metal de solda sem diluição, depositado por um dado eletrodo.

1.7- DESCONTINUIDADES INDUZIDAS PELO PROCESSO

A solda obtida pela soldagem a arco com eletrodo revestido pode conter quase todos os tipos de descontinuidades. A seguir estão listadas algumas descontinuidades mais comuns que podem ser encontradas quando este processo é usado.

• Porosidade - de um modo geral é causada pelo emprego de técnicas incorretas (grande comprimento do arco ou alta velocidade de soldagem), pela utilização de metal de base sem limpeza adequada ou por eletrodo úmido. A porosidade agrupada ocorre, às vezes, na abertura e fechamento do arco. A técnica de soldagem com um pequeno passe à ré, logo após começar a operação de soldagem, permite ao soldador refundir a área de início do passe, liberando o gás deste e evitando assim este tipo de descontinuidade. A porosidade vermiforme ocorre geralmente pelo uso de eletrodo úmido.

• Inclusões - são provocadas pela manipulação inadequada do eletrodo e pela limpeza deficiente entre passes. É um problema previsível, no caso de projeto inadequado no que se refere ao acesso à junta a ser soldada ou mesmo com pequenos ângulos de bisel.

• Falta de Fusão - resulta de uma técnica de soldagem inadequada: soldagem rápida, preparação inadequada da junta ou do material, corrente baixa demais.

• Falta de Penetração - resulta de uma técnica de soldagem inadequada: soldagem rápida, preparação inadequada da junta ou do material, corrente baixa demais e eletrodo com o diâmetro grande demais.

• Trincas na Margem e Trincas Sob Cordão - são trincas do tipo trinca à frio. Elas ocorrem em um certo tempo após a execução da solda e, portanto, podem não ser detectadas por uma inspeção realizada imediatamente após a operação de soldagem. Elas ocorrem, normalmente, enquanto há hidrogênio retido na solda. Como exemplo de fontes de hidrogênio, podemos citar: elevada umidade do ar, eletrodos úmidos, superfícies sujas. Este


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hidrogênio aliado a uma microestrutura frágil e a um nível de tensões residuais suficientemente elevado, contribuem para o aparecimento desses tipos de trincas.

• Mordedura – corrente elevada, peça muito quente.

1.8- PREPARAÇÃO E LIMPEZA DAS JUNTAS

As peças a serem soldadas, devem estar isentas de óleo, graxa, ferrugem, tinta, resíduos do exame por líquido penetrante, areia e fuligem do preaquecimento a gás, numa faixa de no mínimo 20 mm de cada lado das bordas e desmagnetizadas.

1.9- CONDIÇÕES FÍSICAS, AMBIENTAIS E DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL ADEQUADAS À SOLDAGEM

A soldagem não deve ser executada na presença de chuva e vento, a não ser que a junta a ser soldada esteja devidamente protegida. O arco elétrico emite radiações visíveis e ultravioletas, além de projeções e gases nocivos. Por estes motivos, o soldador deve estar devidamente protegido, utilizando filtros, luvas, roupas de proteção, vidro de segurança e executar a soldagem em locais com ventilação adequada.

2 - SOLDAGEM A ARCO SUBMERSO (SAW)

2.1- DEFINIÇÃO

Processo de soldagem a arco elétrico com eletrodos consumíveis, nos quais o arco elétrico e a poça de fusão são protegidos do ambiente pelos produtos resultantes da queima de um fluxo que é adicionado independentemente do eletrodo. Pode ser utilizado como eletrodo: arame maciço, arame composto (do tipo “tubular”) ou fita.

2.2- FUNDAMENTOS DO PROCESSO

Soldagem a arco submerso (SAS) une metais pelo aquecimento e fusão destes com um arco elétrico (ou arcos), estabelecido entre um eletrodo nu (ou vários eletrodos) e o metal de base. O arco está submerso e coberto por uma camada de material granular fusível que é conhecido por fluxo; portanto o regime de fusão é misto: por efeito joule e por arco elétrico. Dispositivos automáticos asseguram a alimentação do eletrodo (ou dos eletrodos) a uma velocidade conveniente de tal forma que sua ou suas extremidades mergulhem constantemente no banho de fluxo em fusão. A movimentação do cabeçote de soldagem em relação à peça faz progredir passo a passo a poça de fusão que se encontra sempre coberta e protegida por uma escória que é formada pelo fluxo fundido e impurezas. A Figura 6 mostra este processo.


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Figura 6 - Soldagem a arco submerso

Neste processo o soldador ou o operador de solda não necessita usar um capacete ou máscara de proteção. O profissional não pode ver o arco elétrico através do fluxo e tem dificuldade de acertar o posicionamento do arco quando se perde o curso. Para contornar tal problema o equipamento deve possuir um dispositivo simples de guia (mecânico ou luminoso) para orientá-lo.

A quantidade em peso, de fluxo granulado fundido durante a operação de soldagem, é sensivelmente igual ao peso de arame fundido. O fluxo fundido constitui a escória que recobre toda a superfície do cordão de solda. Por baixo da escória, o metal fundido apresenta uma superfície praticamente lisa, característica deste processo, devido à elevada quantidade de calor transmitido ao banho de fusão bem como à sua baixa velocidade de resfriamento em contato com a escória.

O fluxo que não é fundido durante a soldagem é recuperado para ser utilizado de novo, devendo-se contudo ter o cuidado de verificar se o mesmo não se encontra deteriorado. Este risco é tanto maior quanto maior for o número de recuperações, após cada utilização.

O processo de soldagem a arco submerso também solda uma faixa ampla de espessuras e a maioria dos aços ferríticos e austeníticos. Uma utilidade do processo de soldagem a arco submerso está na soldagem de chapas espessas de aços, por exemplo, vasos de pressão, tanques, tubos de grandes diâmetros e vigas.

Em resumo, pode-se dizer que as características gerais deste processo de soldagem são as seguintes;

• Eficiência de deposição elevada (%), visto não haver perdas devido a projeções do metal fundido;

• O banho de fusão é calmo, o que permite o uso de densidades de corrente elevadas (60 a 100 A/mm2);

• Grandes penetrações e diluições, resultantes das elevadas densidades de corrente utilizadas;

• Taxas de deposição elevadas (da ordem de 5 a 85 kg/h) e altas velocidades de soldagem; • Possibilidade de utilização de múltiplos arames.


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• Processo limitado às posições: plana (topo e solda em ângulo) e horizontal (solda em ângulo).

• Nenhum arco de soldagem visível, minimizando requisitos de proteção; • Pouca produção de fumaça.


A soldagem a arco submerso é um processo normalmente automático podendo ser encontrado como semi-automático, em que a alimentação do consumível e o comprimento do arco são controlados pelo alimentador de arame ou fita e pela fonte de energia. No processo automático, um mecanismo de avanço movimenta o cabeçote de soldagem ao longo da peça, e normalmente um sistema de recuperação do fluxo granular não utilizado (Figura 7). Na soldagem de união de cilindros, o cabeçote de soldagem permanece fixo e o conjunto se movimenta através de posicionadores giratórios.

Figura 7 - Equipamento para soldagem a arco submerso

A fonte de energia para a soldagem a arco submerso pode ser uma das seguintes:

• uma tensão variável de gerador CC ou retificador. • uma tensão contínua de gerador CC ou retificador. • um transformador de CA.

A tendência atual é para o uso de retificadores de tensão constante ou de característica plana. Neste tipo de equipamento quando se aumenta a velocidade de alimentação de arame o equipamento aumenta a corrente de soldagem. Para se variar a energia de soldagem é necessário ajustar a voltagem.

As fontes de energia fornecem altas correntes de trabalho. A maioria da soldagem é feita em uma faixa de 350 a 2000A.


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A soldagem com corrente contínua permite melhor controle de formato do passe de soldagem, da profundidade de penetração e da velocidade de soldagem. A soldagem em corrente contínua normalmente desenvolve-se com polaridade inversa (eletrodo positivo, CC+).

A corrente alternada tem a vantagem de reduzir o sopro magnético (deflexão do arco, de seu percurso normal, devido à ação de forças magnéticas).

Na Figura 8, encontram-se, esquematicamente, algumas variações do processo a arco submerso convencional.

2.4- CONTROLE DE PROCESSO

As observações seguintes são importantes para que se tenha domínio sobre a técnica da soldagem a arco submerso:

• Quanto maior a intensidade de corrente (I), maior a penetração do metal de solda;

• Quanto maior a tensão (V), maior o comprimento de arco e, conseqüentemente, maior a largura do passe;

• Quanto maior o stick-out (distância entre o contato elétrico e a peça), maior a taxa de deposição;

• Quanto maior a velocidade de soldagem, menor a penetração e menor a largura do passe;

• Quanto menor a diâmetro do eletrodo, maior a penetração (empregando a mesma corrente de soldagem para ambos os diâmetros);

• O emprego de Corrente contínua / polaridade inversa (CC+) produz menor taxa de deposição e maior penetração do metal de solda.

(a) Eletrodo em fita.


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(b) Tandem arc

(c) Twin arc Figura 8 – Algumas variações típicas do processo SMAW.


A soldagem a arco submerso pode ser usada para muitas aplicações industriais, que incluem fabricação de navios, fabricação de elementos estruturais, vasos de pressão, etc. O processo pode ser usado para soldar seções finas, bem como seções espessas (5 mm até acima de 200 mm). O processo é usado principalmente nos aços carbono, de baixa liga e inoxidáveis. Ele não é adequado para todos metais e ligas. A seguir estão listadas as várias classes de metal de base que podem ser soldados por esse processo:

• Aço carbono com até 0,29% C. • Aços carbonos tratados termicamente (normalizados ou temperados - revenidos). • Aços de baixa liga, temperados e revenidos, com limite de escoamento até 700 Mpa

(100.000 psi). • Aços cromo-molibdênio (1/2% a 9% Cr e 1/2% a 1% Mo). • Aços inoxidáveis austeníticos. • Níquel e ligas de Níquel.


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A maioria da soldagem a arco submerso é feita na posição plana, com pouca aplicação na posição horizontal em ângulo.

Soldas executadas com este processo usualmente tem boa dutilidade, alta tenacidade ao entalhe, contém baixo hidrogênio e propriedades que são, no mínimo, iguais àquelas que são encontradas no metal de base.

Por este processo pode-se executar soldas de topo, em ângulo, de tampão, e também realizar deposições superficiais no metal de base (revestimento). Na soldagem de juntas de topo com raiz aberta, um cobre-junta é utilizado para suportar o metal fundido. Na soldagem de revestimento para prover de propriedades desejadas uma superfície, por exemplo, resistência a corrosão ou erosão, o metal de adição usado é normalmente uma fita.

A taxa de deposição pode variar de 5,0 kg/h, usando processos semi-automáticos, até um máximo aproximado de 85 kg/h, quando se usam processos automáticos com vários arcos conjugados.

2.6- PREPARAÇÃO E LIMPEZA DA JUNTA

A limpeza da junta e o alinhamento da máquina com a junta são particularmente importantes na soldagem a arco submerso.

No que se refere à limpeza, qualquer resíduo de contaminação não removido pode redundar em porosidade e inclusões. Portanto, prevalecem, para a soldagem a arco submerso, todas as recomendações feitas para a soldagem com eletrodo revestido, quais sejam:

• As peças a serem soldadas devem estar isentas de óleo, graxa, ferrugem, resíduos do exame por líquido penetrante, areia e fuligem do preaquecimento a gás, numa faixa de no mínimo 20 mm de cada lado das bordas, e desmagnetizadas.

• As irregularidades e escória do oxi-corte devem ser removidas, no mínimo, por esmerilhamento.

• Os depósitos de carbono, escória e cobre resultantes do corte com eletrodo de carvão devem ser removidos.

O alinhamento máquina/junta incorreto resulta em falta de penetração e falta de fusão na raiz. Se a soldagem é com alto grau de restrição, trincas também podem surgir devido ao alinhamento defeituoso.

2.7 CONSUMÍVEIS

Os consumíveis utilizados na soldagem por arco submerso são os eletrodos e os fluxos, sendo a combinação entre eles, juntamente com o metal de base e o procedimento de soldagem que responsável pelas propriedades mecânicas da junta soldada.

Os eletrodos são normalmente arames sólidos, fornecidos na forma de bobina, com diferentes tamanhos, dependendo do tipo e quantidade de soldagens a realizar. Estes arames são produzidos por trefilagem e podem ter um revestimento superficial de cobre como os arames para soldagem GMAW. Em aplicações especiais, podem ter a forma de fita ou ser do tipo tubular.


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A principal forma de classificar os arames é através do seu teor em Mn. Percentagens de Mn de 0,5%, 1,0%, 1,5% e 2,0% são fornecidas comercialmente e que permitem aumentar progressivamente a resistência mecânica do material de solda.

É necessário selecionar o arame junto com o fluxo já que este último afeta o teor de Mn durante a soldagem. Assim, quando se seleciona uma determinada designação de consumível, estamos a nos referir ao par: arame-fluxo.

Os fluxos podem ser do tipo fundido ou aglomerado consoante a forma como são fabricados. O fluxo fundido, inicialmente utilizado e hoje pouco usado, é fundido e posteriormente esmagado e calibrado, tendo a vantagem de não ser higroscópico, contrariamente ao que acontece com o tipo aglomerado.

Quanto à sua capacidade de alterar a composição química do metal de solda, os fluxos podem ser classificados como ativos ou neutros. Os primeiros são aqueles que podem transferir quantidades significativas de um ou mais elementos de liga para a poça de fusão, tendo portanto, uma participação efetiva na composição química do metal de solda. Assim, este tipo de fluxo permite depositar aços ligados usando-se eletrodos de aço de baixo carbono. Contudo, a operação de soldagem com este tipo de fluxo deve ser cuidadosamente planejada e controlada, já que variações nos parâmetros de soldagem, particularmente da tensão, influenciam esta transferência de elementos de liga para a solda, como indicado na Tabela 3. Fluxos neutros influenciam de forma pouco significativa a composição química do metal de solda.

Tabela 3 - Exemplo da influência da tensão na transferência de Cr e Mo de um fluxo ativo na soldagem com eletrodo de aço não ligado.

Corrente (A)

Tensão (V)

Composição da solda (%) Cromo Molibdênio

500 500

26 29

2,30 2,90

0,41 0,49

A American Welding Society - AWS possui duas especificações relacionadas diretamente com consumíveis para soldagem por arco submerso: a A 5.17 que trata de arames de aço doce e fluxos para soldagem por arco submerso, e a A 5.23, que especifica arames de aço de baixa liga e fluxos para soldagem por arco submerso.

Em ambas especificações, a designação de um fluxo é sempre feita em combinação com um dado arame. Assim, um mesmo fluxo F pode ser designado como F6A2-EXXX ou F7A4-EXXX, de acordo com o arame-eletrodo E utilizado. O esquema de designação do par arame-fluxo adotado pela especificação A 5.17 é apresentado abaixo:

A Tabela 4 mostra algumas classificações eletrodo-fluxo e as propriedades mecânicas do metal depositado.

Já a Tabela 5 indica os requisitos de composição química de arames para a soldagem por arco submerso, segundo a especificação a 5.17.


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Tabela 4 - Propriedades mecânicas do metal depositado.

Classe AWS

Limite de Resistência - psi (MPa) -

Limite de Escoamento 0,2%

- psi (MPa) -

Alongamento em 2”

(%)

Requisitos de Impacto Dígito oF (oC)

F6XZF6X0F6X2F6X4F6X5F6X6F6X8

60.000 a 80.000

(415 a 550)

48.000

(330) 22

Z sem requisitos 0 0 (-18) 2 -20 (-29) 4 -40 (-40) 5 -50 (-46) 6 -60 (-51) 8 -80 (-62)

Tabela 5 - Composição química dos consumíveis.

Composição química (% em peso) Classe AWS Carbono Manganês Silício Enxofre Fósforo Cobre EL 8

EL 8K EL 12

0,10 0,10

0,05 - 0,15

0,25 - 0,60 0,25 - 0,60 0,25 - 0,60

0,07 0,10 - 0,25

0,07

EM 12 EM 12K EM 13K EM 15K

0,06 - 0,15 0,05 - 0,15 0,07 - 0,19 0,10 - 0,20

0,80 - 1,25 0,80 - 1,25 0,90 - 1,40 0,80 - 1,25

0,10 0,10 - 0,35 0,35 - 0,75 0,10 - 0,35

EH 14 0,10 - 0,20 1,70 - 2,20 0,10

0,035 0,035 0,035

OBS: números individuais indicam valores máximos


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Na soldagem a arco submerso, a exemplo da soldagem com eletrodo revestido, pode ocorrer quase todo tipo de descontinuidade, pelo menos as mais comuns. Vejamos alguns aspectos principais:

• Falta de Fusão - pode ocorrer no caso de um cordão espesso executado em um único passe ou em soldagens muito rápidas, ou seja, nos casos de baixa energia de soldagem.

• Falta de penetração - como já citamos anteriormente, a falta de penetração, quando acontece, é devido a um alinhamento incorreto da máquina de solda com a junta a ser soldada e/ou velocidade de soldagem inadequada.

• Inclusão de Escória - pode ocorrer quando a remoção de escória, na soldagem em vários passes, não for perfeita. Devemos cuidar para que toda a escória seja removida, atentando que existem regiões onde esta operação é mais difícil: a região entre passes e aquela entre o passe e a face do chanfro executado no metal de base.

• Mordedura - acontece com certa freqüência na soldagem a arco submerso, quando a soldagem processa-se rapidamente e quando a corrente for muito alta.

• Porosidade - ocorre com freqüência, tendo como causas principais a alta velocidade de avanço da máquina e o resfriamento rápido da solda. São bolhas de gás retidas sob a escória. Podemos eliminar a porosidade mudando a granulação (finos em menor quantidade) ou a composição do fluxo. Outros meios de evitar porosidades são: limpeza adequada da junta, diminuição da velocidade de avanço da máquina, utilização de arames com maior teor de desoxidantes e altura do fluxo adequada.

• Trinca - na soldagem a arco submerso, podem ocorrer trincas em elevadas temperaturas ou em temperaturas baixas. Trincas de Cratera ocorrem normalmente na soldagem a arco submerso, a não ser que o operador tenha uma perfeita técnica de enchimento de cratera. Na prática utilizamos chapas apêndices (run-on e run-off tabs) para deslocar o início e o fim da operação de soldagem para fora das peças que estão sendo efetivamente soldadas. Trincas na Garganta ocorrem em pequenos cordões de solda entre peças robustas. São típicas de soldagem com elevado grau de restrição. Trincas na Margem e Trincas na Raiz muitas vezes ocorrem algum tempo após a operação de soldagem e, neste caso, são devidas ao hidrogênio. Freqüentemente a causa é umidade no fluxo.

2.9- CONDIÇÕES DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL

Como o arco é submerso, invisível, a soldagem é normalmente executada sem fumaças, projeções e outros inconvenientes comumente verificados em outros processos de soldagem a arco elétrico. Daí, não necessitarmos de máscaras e outros dispositivos de proteção a não ser dos óculos de segurança. Eles devem ser escuros para proteção contra clarões no caso de, inadvertidamente, ocorrer abertura de arco sem fluxo de cobertura.

A soldagem a arco submerso pode produzir fumaças e gases tóxicos. É sempre conveniente cuidar para que exista uma ventilação adequada do local de soldagem, especialmente no caso de áreas confinadas.

O operador e outras pessoas relacionadas com a operação do equipamento de soldagem devem estar familiarizados com as instruções de operação do fabricante. Particular atenção deve ser dada às informações de precaução contidas no manual de operação.


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3 - SOLDAGEM TIG (GTAW)

NOTA: Este processo de soldagem foi inicialmente desenvolvido para usar gases inertes(exemplo: argônio e hélio) para proteger a poça de fusão da ação dos gases encontrados no ar atmosférico. Por esta razão, ele foi batizado como T.I.G. (Tungsten Inert Gas). Anos mais tarde, houve a introdução de gases ativos (CO2 e/ou O2) nos gases inertes, como também o desenvolvimento de eletrodos de tungstênio ligados a óxidos de tório, cério. Por esta razão, o processo que era conhecido como TIG passou a ser chamado de Gas Tungsten Arc Welding (GTAW).

3.1- DEFINIÇÃO

Processo de soldagem a arco elétrico com eletrodo não consumível de tungstênio ou liga de tungstênio sob uma proteção gasosa de gás inerte ou misturas de gases inertes. Pode ou não ser utilizado material de adição.


Soldagem TIG é a união de metais pelo aquecimento e fusão destes com um arco elétrico estabelecido entre um eletrodo não consumível de tungstênio puro ou de ligas a base de tungstênio, e a peça.

A proteção durante a soldagem é conseguida com um gás inerte ou mistura de gases inertes, que também tem a função de transmitir a corrente elétrica quando ionizados durante o processo. A soldagem pode ser feita com ou sem metal de adição (solda autógena). Quando é feita com metal de adição, ele não é transferido através do arco, mas é fundido pelo arco, não fazendo portanto parte do circuito elétrico de soldagem.

A Figura 9 mostra esquematicamente este processo.

Figura 9 - Soldagem TIG


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A área do arco é protegida da contaminação atmosférica pelo gás de proteção, que flui do bico da pistola. O gás remove o ar, eliminando a contaminação do metal fundido e do eletrodo de tungstênio aquecido pelo nitrogênio e oxigênio presentes na atmosfera. Há pouco ou nenhum salpico e fumaça. A camada da solda é suave e uniforme, requerendo pouco ou nenhum acabamento posterior.

A soldagem TIG pode ser usada para executar soldas de alta qualidade na maioria dos metais e ligas. Não há nenhuma escória e o processo pode ser usado em todas as posições. Este processo é o mais lento dos processos manuais.

Uma característica importante deste processo é o excelente controle do calor cedido à peça, devido ao controle independente da fonte de calor e da adição de metal de enchimento, semelhante ao que ocorre na soldagem oxi-acetilênica. Isto torna o processo bastante adequado para a soldagem de peças de pequena espessura e, aliado à eficiente proteção contra a contaminação, à soldagem de materiais de difícil soldabilidade, com ótimos resultados.

O fato de o eletrodo ser do tipo “não-consumível”, isto possibilita a soldagem sem adição de metal de enchimento. Isto pode ser interessante na soldagem de chapas finas. Além disso, como não existem reações metal-gás e metal-fluxo, não há grande geração de fumos e vapores, o que permite ótima visibilidade para o soldador.


A soldagem TIG é usualmente um processo manual, mas pode ser mecanizado e até mesmo automatizado. O equipamento necessita ter:

• um porta eletrodo com passagem de gás e um bico para direcionar o gás protetor ao redor do arco e um mecanismo de garra para conter e energizar um eletrodo de tungstênio, denominado pistola;

• um suprimento de gás de proteção; • um fluxômetro e regulador-redutor de pressão do gás; • uma fonte de energia, com características volt-ampere idênticas ao do eletrodo revestido; • uma fonte de alta freqüência; • um suprimento de água de refrigeração, se a pistola for refrigerada a água.

A Figura 10 ilustra o equipamento necessário para o processo TIG.

Figura 10 - Equipamento para soldagem TIG


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As variáveis que mais afetam este processo são as variáveis elétricas (corrente, tensão e características da fonte de energia). Elas afetam na quantidade, distribuição e no controle de calor produzido pelo arco e também desempenham um papel importante na sua estabilidade e finalmente, na remoção de óxidos refratários da superfície de alguns metais leves e suas ligas.

3.4- ELETRODOS PARA O PROCESSO TIG

Os eletrodos para o processo TIG são varetas sinterizadas de tungstênio puro ou ligado ao tório ou zircônio, ambos na forma de óxidos.

O tungstênio, além de possui elevado ponto de fusão (3.392oC) e evaporação (5.906oC), apresenta também ótimas características de emissividade eletrônica. Estes eletrodos seguem a classificação AWS A 5.12 (American Welding Society) conforme apresentado na Tabela 6 para alguns eletrodos.

Tabela 6 - Classificação dos eletrodos segundo a AWS A5.12

Classificação Composição Química (% em peso) AWS Tungstênio Tório Zircônio Outros Cor

EWP 99,5 -- -- 0,5 Verde

EWTh-1 98,5 0,8 a 1,2 -- 0,5 Amarelo

EWTh-2 97,5 1,7 a 2,2 -- 0,5 Vermelho

EWZr 99,2 -- 0,15 a 0,40 0,5 Marrom

A adição destes elementos (tório, zircônio, etc.) tem a finalidade de aumentar a emissividade eletrônica do eletrodo, garantindo maior estabilidade de arco e durabilidade do eletrodo.

O eletrodo de tungstênio puro - EWP - é utilizado na soldagem com corrente alternada. Com corrente contínua é fortemente recomendado o emprego do eletrodo ligado ao tório.

Na utilização de corrente contínua, a ponta do eletrodo deve ser afiada conforme indicado na Figura 11. É importante que a afiação seja no sentido longitudinal ao eixo do eletrodo e bem uniforme, o que proporcionará um arco mais estável.


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Figura 11 - Perfil da ponta do eletrodo.

Alteração no ângulo da ponta do eletrodo, acarreta na variação da geometria do cordão de solda (perfil de penetração e largura). Ângulos mais agudos concentram menos o arco, diminuindo a penetração e aumentando a largura do cordão. Por outro lado, ângulos mais rasos aumentam a penetração e diminuem a largura do cordão, conforme exemplificado na Figura 12.

Figura 12 - Influência do ângulo da ponta do eletrodo na geometria do cordão.


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3.4- CONSUMÍVEIS - METAIS DE ADIÇÃO E GASES

Os metais de adição para o processo TIG são fornecidos, para soldagem manual, na forma de varetas com um metro de comprimento e em vários diâmetros, sendo os de 1,6 a 6,4 mm os mais comumente utilizados.

Para a soldagem automatizada o metal de adição é fornecido na forma de bobina que é alimentado à poça de fusão por sistemas semelhantes aos do processo GMAW.

Existe no mercado uma grande variedade de metais de adição para o processo TIG, tornando este aplicável à soldagem de praticamente todos os metais industrialmente utilizados (aços ao carbono, aços inoxidáveis, alumínio e suas ligas, níquel e suas ligas, titânio e sua ligas, etc...).

Estes metais seguem a classificação AWS A5.18 aplicável e são especificados pela composição química e/ou propriedades mecânicas, como no exemplo abaixo para uma vareta de aço ao carbono.

ER70S-6 onde:

• ER : indica que o arame pode ser usado como eletrodo ou vareta; • 70 : indica o limite mínimo de resistência à tração em 1.000 psi, que neste caso é iguala

70.000 psi; • S : indica arame sólido; • 6 : indicativo da composição química.

Este arame AWS ER70S-6 é indicado para ser usado em combinação com o gás CO2, tendo em vista que a composição química deste contém teores de Mn e Si maiores do que os demais arames sólidos. O arame sólido ideal para ser usado com o gás argônio é o AWS ER70S-3.

Os gases de proteção mais comumente usados para soldagem TIG são argônio, hélio ou uma mistura destes dois gases. O argônio é muitas vezes preferido em relação ao hélio, porque apresenta as seguintes vantagens, a saber:

• ação do arco mais suave e sem turbulências; • menor tensão no arco para uma dada corrente e comprimento de arco; • maior ação de limpeza na soldagem de materiais como alumínio e magnésio, em

possibilitar o uso de corrente alternada; • menor custo e maior disponibilidade; • menor vazão de gás para uma boa proteção (na posição plana); • melhor resistência a corrente de ar transversal; • mais fácil a iniciação do arco.

Por outro lado, o uso do hélio usado como gás de proteção, resulta em uma tensão de arco mais alta para um dado comprimento de arco e corrente em relação a argônio, produzindo mais calor, e assim é mais efetivo para soldagem de materiais espessos (especialmente metais de alta condutividade, tal como alumínio). Entretanto, visto que a densidade do hélio é menor que a do argônio, usualmente são necessárias maiores vazões de gás para se obter um arco mais estável e uma proteção adequada da poça de fusão, durante a soldagem na posição plana.


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A soldagem TIG é um processo bastante adequado para espessuras finas dado ao excelente controle da poça de fusão (arco elétrico). O processo pode ser aplicado em locais que não necessitam de metal de adição.

Este processo pode também unir paredes espessas de chapas e tubos de aço e de ligas metálicas. É usado tanto para soldagem de metais ferrosos como de não ferrosos. Os passes de raiz de tubulações de aço carbono e aço inoxidável, especialmente aquelas de aplicações críticas, são freqüentemente soldadas pelo processo TIG.

Embora a soldagem TIG tenha um alto custo inicial e baixa produtividade, estes são compensados pela possibilidade de se soldar muitos tipos de metais, de espessuras e em posições não possíveis por outros processos, bem como pela obtenção de soldas de alta qualidade e resistência.

A soldagem TIG possibilita soldar alumínio, magnésio, titânio, cobre e aços inoxidáveis, como também metais de soldagem difícil e outros de soldagem relativamente fácil como os aços carbono.

Alguns metais podem ser soldados em todas as posições, dependendo da corrente de soldagem e da habilidade do soldador.

A corrente usada na soldagem TIG pode ser alternada ou contínua. Com a corrente contínua pode-se usar polaridade direta ou inversa. Entretanto, visto que a polaridade direta produz o mínimo de aquecimento no eletrodo e o máximo de aquecimento no metal de base, eletrodos menores podem ser usados, obtendo-se profundidade de penetração ainda maior do que a obtida com polaridade inversa ou com corrente alternada.

Quando se deseja baixa penetração, deve-se optar pela situação que leva ao aquecimento mínimo do metal de base, usando-se a polaridade inversa ou corrente alternada. Na soldagem de alumínio a corrente utilizada é alternada, sendo necessário um dispositivo de alta freqüência que está normalmente embutido no equipamento.

A despeito das vantagens citadas, é conveniente lembrar que a soldagem TIG, para ser bem sucedida, requer uma excepcional limpeza das juntas a serem soldadas e um treinamento extenso do soldador.

Uma consideração que se deve ter em mente é o ângulo do cone da ponta do eletrodo de tungstênio, pois a conicidade afeta a penetração da solda. No entanto esta preparação só ocorre para soldagem com corrente contínua polaridade direta.

Se a curvatura da extremidade do eletrodo for diminuída (ponta mais aguda), a largura do cordão tende a aumentar e a penetração diminui. A ponta tornando-se aguda demais, a densidade de corrente elétrica aumenta e a extremidade deste pode atingir temperaturas superiores ao ponto de fusão do eletrodo, quando então irá se desprender do eletrodo e fazer parte da poça de fusão, constituindo após sua solidificação numa inclusão de tungstênio no metal de solda (inclusão metálica).

A faixa de espessura para soldagem TIG (dependendo do tipo de corrente, tamanho do eletrodo, diâmetro do arame, metal de base, e gás escolhido) vai de 0,1 mm a 50 mm. Quando a espessura excede 5 mm, precauções devem ser tomadas para controlar o aumento de temperatura, na soldagem multipasse. A taxa de deposição, dependendo dos mesmos fatores listados para espessura, pode variar de 0,2 a 1,3 kg/h.


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3.6- VARIÁVEIS DO PROCESSO E SUAS INFLUÊCIAS

• Corrente elétrica

A principal influência desta variável está no controle da profundidade de penetração do cordão de solda. A Figura 13 mostra o aumento da penetração com o aumento da corrente para uma mesma velocidade de soldagem.

Figura 13 - Influência da intensidade de corrente na profundidade de penetração.

• Distância do eletrodo à peça

Esta variável controla a altura do arco elétrico. Quanto maior esta distância, maior será a altura e a largura do arco elétrico. Com isto, maior área do metal de base é aquecida, resultando num cordão mais largo. A Figura 14 ilustra este efeito.

Figura 14 - Influência da distância eletrodo-peça no perfil do cordão de solda.

• Velocidade de soldagem

Esta variável também influencia a profundidade de penetração da solda. Para uma velocidade muito elevada, o arco não permanece tempo suficiente na região de solda para proporcionar uma boa fusão e penetração da solda. Já para uma velocidade baixa, porém adequada, a penetração aumenta mas, para uma velocidade de soldagem excessivamente baixa, o próprio metal fundido da poça de solda funciona como um isolante térmico para a transferência de calor do arco elétrico para o metal de base, prejudicando também a penetração da solda. A Figura 15 ilustra esta influência.

Figura 15 - Influência da velocidade de soldagem na profundidade de penetração.


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• Inclinação da tocha

Esta é outra variável que influencia a profundidade de penetração do cordão de solda. De acordo com a Figura 16, soldando-se com inclinação positiva (puxando o cordão de solda), o arco elétrico atuará na poça de fusão ou bem próximo a margem desta, aumentando a penetração. Já no sentido negativo (empurrando o cordão de solda), o arco elétrico permanece sobre o metal de base ainda frio, reduzindo a profundidade de penetração do cordão de solda.

Figura 16 - Influência da inclinação da tocha na profundidade de penetração.

• Vazão de gás

A vazão do gás é responsável direto pela proteção adequada do eletrodo e da poça de fusão, garantindo soldas isentas de oxidação e porosidade. Seu valor ideal depende do tipo de metal a ser soldado, da posição de soldagem e do nível de amperagem utilizado, entre outros. Logicamente, em função destes fatores, quanto menor o seu valor, maior será a economia de gás na soldagem.

3.7- PREPARAÇÃO E LIMPEZA DAS JUNTAS

A preparação e limpeza das juntas para a soldagem TIG requer todos os cuidados exigidos para a soldagem com eletrodo revestido e mais:

• a limpeza do chanfro e bordas deve ser ao metal brilhante, numa faixa de 10 mm, pelos lados interno e externo.

• Quando da deposição da raiz da solda deve ser empregada a proteção, por meio de gás inerte, pelo outro lado da peça. A este gás injetado na raiz da junta, chamamos de Purga. Para os aços carbono não é necessária a proteção.


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i - mordedura

Figura 17 - Mordedura

- alta velocidade de soldagem; - alta intensidade de corrente; - elevada distância da tocha à peça; - manuseio inadequado da tocha.

ii - falta de fusão

Figura 18 – Falta de fusão

- baixa amperagem; - preparação inadequada da junta; - manuseio inadequado da tocha; - alta velocidade de soldagem.

iii - falta de penetração

Figura 19 – Falta de penetração

- baixa amperagem; - alta velocidade de soldagem; - preparação inadequada da junta.

iv - porosidade

Figura 20 - Porosidade

- vazão inadequada de gás de proteção (muito alta ou muito baixa); - superfície contendo impurezas (tinta, óleo, graxa, oxidação, etc...); - distância da tocha à peça muito elevada; - gás contaminado.


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v - inclusão de tungstênio

Figura 21 – Inclusão de tungstênio

- contato do eletrodo na poça de fusão.

vi- trincas de solidificação

Figura 22 a) – Trincas de solidificação: no centro do cordão

- alta restrição, principalmente no passe de raiz de juntas de grande espessura; - metal de adição inadequado.

Figura 22 b) – Trincas de solidificação: na cratera

- preenchimento inadequado da cratera; - elevada intensidade de corrente.


Na soldagem TIG a quantidade de radiação ultra-violeta liberada é bastante grande. Partes da pele diretamente expostas a tais radiações queimam-se rapidamente, o que exige precauções; a proteção da vista é fundamental. Outro aspecto dessas radiações é sua capacidade de decompor solventes, com a liberação de gases bastante tóxicos. Daí, em ambientes confinados, devemos cuidar para que não haja solventes nas imediações.


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4 - SOLDAGEM GMAW (MIG/MAG) (GAS METAL ARC WELDING - GMAW)

NOTA: Assim com no processo GTAW, o processo de soldagem semi-automático conhecido como MIG (Metal Inert Gas) foi desenvolvido empregando gases inertes como o argônio e hélio, objetivando proteger a poça de fusão da ação dos gases encontrados no ar atmosférico. Anos mais tarde, foi aprovada a tentativa do uso do gás CO2 em substituição aos gases inertes. Tendo em vista que o CO2 possui uma ação oxidante em altas temperaturas, a sua proteção mostrou-se de comportamento ativo, o que batizou este processo de MAG (Metal Active Gas). A partir dos anos 1980, estudos foram sendo realizados e provando que o uso de misturas gasosas, adicionando gases ativos a gases inertes, produziam cordões de solda com boas propriedades mecânicas e tenacidade, como também uma melhor estabilidade de arco e cordões com boa molhabilidade. Por conseqüência dessas misturas, os nomes MIG/MAG foram substituídos por G.M.A.W. (Gas Metal Arc Welding).

4.1- DEFINIÇÃO

Processo de soldagem a arco elétrico com eletrodo consumível sob proteção gasosa, que utiliza como eletrodo um arame maciço e como proteção gasosa um gás inerte (MIG), um gás ativo (MAG), ou misturas de gases inertes e ativos.


A Soldagem GMAW (MIG/MAG) usa o calor de um arco elétrico estabelecido entre um eletrodo nu alimentado de maneira contínua e o metal de base, para fundir a ponta do eletrodo e a superfície do metal de base na junta que está sendo soldada. A proteção do arco e da poça de solda fundida vem inteiramente de um gás alimentado externamente, o qual pode ser inerte, ativo ou uma mistura destes. Portanto dependendo do gás poderemos ter os seguintes processos:

• Processo MIG (METAL INERT GAS): injeção de gás inerte.

O gás pode ser:

- argônio - hélio - argônio + 1% de O2

- argônio + 3% de O2

- argônio + (até) 15% CO2

• Processo MAG (METAL ACTIVE GAS): injeção de gás ativo ou mistura de gases que perdem a característica de inertes, quando parte do metal de base é oxidado. Os gases utilizados são:

- CO2

- CO2 + 5 a 10% de O2

- argônio + 15 a 30% de CO2

- argônio + 5 a 15% de O2

- argônio + 25 a 30% de N2

A Figura 23 mostra como o processo de soldagem GMAW (MIG/MAG) funciona.


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Tendo em vista que não o uso de fluxo / revestimento neste tipo de processo, diferentemente do que acontece com os processos de soldagem com eletrodo revestido (SMAW) e soldagem a arco submerso (SAW), no processo de soldagem GMAW (MIG/MAG) não são produzidas escórias. Entretanto, um filme vítreo (que tem o aspecto de vidro) de sílica se forma, quando do emprego de arames com alto silício. Este filme vítreo deve ser tratado como escória.

Figura 23 - Soldagem GMAW (MIG/MAG)

A soldagem GMAW (MIG/MAG) é um processo bastante versátil. As maiores vantagens são:

• Taxa de deposição maior que a de soldagem com eletrodo revestido. • Menos gás e fumaça na soldagem. • Alta versatilidade. • Larga capacidade de aplicação. • Solda uma faixa ampla de espessura e materiais.

Esta característica, combinada com o fato de utilizar uma alimentação de arame contínua e conveniente, permite elevadas taxas de fusão do arame. No entanto, esta elevada taxa de deposição conduz a possibilidade de ocorrência de defeitos do tipo falta de fusão. Obviamente, a transferência metálica através do arco elétrico deste metal fundido, dependerá fortemente do tipo de gás e bitola do arame, dentre outros.

A soldagem GMAW (MIG/MAG) é um processo normalmente semi-automático, em que a alimentação de arame-eletrodo é realizada mecanicamente, por meio de um alimentador motorizado, e o soldador é responsável pela iniciação e interrupção da soldagem, além de mover a tocha ao longo da junta. A manutenção do arco é garantida pela alimentação contínua de arame-eletrodo e o comprimento do arco é, em princípio, mantido aproximadamente constante pelo próprio sistema, independentemente dos movimentos do soldador, dentro de certos limites.

No processo semi-automático o eletrodo é alimentado automaticamente através de uma pistola. O soldador controla a inclinação e a distância entre a pistola e a peça, bem como a velocidade de deslocamento e a manipulação do arco.


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O processo de soldagem GMAW (MIG/MAG) pode também ser usado para aplicação de revestimento superficial.

4.3- EQUIPAMENTO DE SOLDAGEM

O equipamento de soldagem GMAW (MIG/MAG) consiste de uma pistola de soldagem, uma fonte de energia, um suprimento de gás de proteção, e um sistema de acionamento de arame. A Figura 24 mostra o equipamento básico necessário para o processo de soldagem GMAW (MIG/MAG).

Figura 24 - Equipamento para soldagem GMAW (MIG/MAG)

A pistola contém um tubo de contato para transmitir a corrente de soldagem para o eletrodo e um bocal de gás para direcionar o gás de proteção às redondezas do arco e da poça de fusão. O alimentador de arame é composto de um motor pequeno de corrente contínua e de uma roda motriz.

O escoamento do gás de proteção é regulado pelo fluxômetro e pelo regulador-redutor de pressão. Estes possibilitam fornecimento constante de gás para o bico da pistola a uma vazão pré-ajustada.

A operação de soldagem se inicia quando a ponta do arame mantém contato com a peça e é acionado o gatilho de ignição da pistola. Nesse instante, três eventos ocorrem: (a) o arame é energizado; (b) o arame avança; (c) o gás flui, devido a abertura do solenóide. Pode-se, então, iniciar o deslocamento da pistola para a soldagem.

A grande maioria das aplicações da soldagem GMAW (MIG/MAG) requer energia com corrente contínua e polaridade inversa (CC+). Nesta situação, tem-se um arco mais estável, transferência estável, salpico baixo, e cordão de solda de boas características. Corrente contínua polaridade direta (CC-) não é usada freqüentemente, e corrente alternada nunca é utilizada para este processo.


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• Auto-Regulação

Os sistemas de alimentação de arame convencionais são concebidos de forma a manter a velocidade de alimentação constante, segundo um valor selecionado à partida, independentemente de variações do comportamento do arco elétrico.

Os equipamentos de soldagem GMAW convencionais têm uma característica tensão-corrente horizontal, de forma a manter o comprimento do arco constante. Com este sistema, ao qual se chama “auto-regulação”, se o comprimento do arco tem tendência para variar, a intensidade de corrente varia significativamente provocando alteração da taxa de fusão do arame de forma a compensar a variação do comprimento do arco. Assim, por exemplo, um aumento do comprimento do arco elétrico é acompanhado por uma redução da intensidade de corrente e conseqüentemente da taxa de fusão do arame, de forma a que “saia” mais arame até que o arco elétrico volte ao comprimento original, ou vice-versa, uma redução do comprimento do arco elétrico é acompanhada de um aumento de intensidade de corrente, de forma a que o arame funda mais rapidamente, até se estabelecer o comprimento do arco inicial. Na realidade tudo ocorre muito rapidamente, de tal modo que o comprimento de arco não chega a variar muito. As Figuras 25 e 26 ilustram o processo de auto-regulação do arco ao se variar o seu comprimento de uma condição inicial l1 para uma condição transitória l3, onde l3 > l1.

Figura 25 - Característica estática de uma fonte de energia do tipo tensão constante para soldagem GMAW, com um comprimento de arco l3 > l1.


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Figura 26 - Desenho esquemático da variação instantânea do comprimento de arco e o seu efeito na taxa de fusão do arame.

4.4- TIPOS DE TRANSFERÊNCIA DE METAL DE ADIÇÃO

Na soldagem com eletrodos consumíveis, como na soldagem GMAW (MIG/MAG), o metal fundido na ponta do arame tem de ser transferido para a poça de fusão. Os principais fatores que influenciam na transferência são:

- Intensidade e tipo de corrente; - Tensão do arco elétrico; - Natureza do arame eletrodo; - Diâmetro do arame; - Gás de proteção.

Há quatro modos de transferência do metal de adição fundido da ponta do arame para a poça de fusão, a saber:

a) Por transferência por curto circuito

A transferência em curto-circuito ocorre quando se utilizam baixos níveis de intensidade de corrente e voltagem e arames de diâmetro pequeno sob a proteção de CO2 puro ou de misturas contendo mais de 25% de CO2.

Quando a fusão do arame se inicia e a poça de solda se forma, a ponta do arame penetra no banho de fusão causando um curto-circuito. Este fato resulta no aparecimento de uma força eletromagnética conhecida como "electro-magnetic pinch effect" que tenderá a estrangular e a destacar a ponta saliente do eletrodo em fusão, sendo esta posteriormente transferida para a poça de solda.

Em seguida, é estabelecido um arco entre a ponta do arame e a poça de solda. Este arco mantém o circuito elétrico e produz calor suficiente para conferir fluidez ao banho de fusão. O arame continua a fundir e a ponta penetra uma vez mais na poça de fusão. Esta seqüência de acontecimentos é repetida com uma freqüência de cerca de 200 vezes por segundo.


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Este modo de transferência é indicado para soldagem fora-de-posição e tem a vantagem de o calor fornecido à peça ser mantido num valor baixo. Este aspecto reduz a distorção e torna possível a soldagem de chapas finas e passes de raiz com grande abertura de raiz.

Quando o arame-eletrodo toca na poça de fusão, a corrente aumenta. O metal em fusão da ponta do arame sofre um estrangulamento na zona de ligação sólido/líquido e se destaca, dando início a um novo arco elétrico.

b) Por transferência globular –

A transferência globular é caracterizada pelo destacamento de gotas de grande dimensão, com diâmetro superior ao diâmetro do arame, da ponta do arame-eletrodo para a poça de fusão. Este tipo de transferência ocorre para intensidades de corrente baixas e em qualquer tipo de atmosfera protetora e para qualquer diâmetro de arame.

Se o comprimento do arco elétrico for muito curto (baixa voltagem), a gota pode tocar a poça de fusão, superaquecendo-se e se destacando com considerável desenvolvimento de respingos. Portanto, o arco deve ter comprimento suficiente para que as gotas se destaquem sem tocar a poça de fusão.

c) Por transferência por spray ou por pulverização axial

À medida que a corrente aumenta, o diâmetro médio das gotas de metal líquido que se transferem para a peça decresce e a freqüência da transferência metálica cresce, até que acima de uma certa faixa, há uma mudança brusca no modo de transferência, que passa de globular para aerossol. A Figura 27 mostra esquematicamente este fato.

Figura 27 - Variação do diâmetro e do número de gotas por unidade de tempo em função da intensidade de corrente.


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Sob proteção de misturas ricas em argônio é possível a utilização de uma forma de transferência estável, sem respingos, caracterizada por gotas axiais de pequena dimensão.

Para que esta forma de transferência ocorra, deve-se usar polaridade inversa e uma intensidade de corrente acima da faixa de transição. A corrente de transição que difere de material para material e varia com o diâmetro do arame, pode ser definida como o valor de intensidade de corrente para a qual ocorre a transição da transferência globular para transferência em aerossol.

Com a transferência por spray a taxa de deposição pode chegar até a 10 kg/h. Entretanto, essa taxa de deposição restringe o método à posição plana devido à grande quantidade de material depositado e a fluidez da poça de fusão.

d) Por soldagem a arco pulsante

Mantém um arco de corrente baixa como elemento de fundo e injeta sobre essa corrente baixa, pulsos de alta corrente. A transferência do metal de adição é pelo jato de gotículas durante esses pulsos. Esta característica da corrente de soldagem faz com que a energia de soldagem seja menor, o que torna possível a soldagem na posição vertical pelo uso de arames de diâmetros grandes. Para se obter este modo de transferência deve-se utilizar fontes de energia especiais, capazes de fornecer corrente pulsada, com períodos de pulso controláveis.

A maior parte da soldagem MIG/MAG por spray é feita na posição plana. As soldagens MIG/MAG por arco pulsante e por transferência por curto circuito são adequadas para soldagem em todas as posições. Quando a soldagem é feita na posição sobre-cabeça, são usados eletrodos de diâmetros pequenos com o método de transferência por curto circuito. A transferência por spray pode ser usada com corrente contínua pulsada.

4.5- TIPOS E FUNÇÕES DOS CONSUMÍVEIS - GASES E ELETRODOS

A finalidade principal do gás de proteção em soldagem GMAW (MIG/MAG) é proteger a solda da contaminação atmosférica. O gás de proteção também influi no tipo de transferência, na profundidade de penetração, e no formato do cordão.

Argônio e hélio são gases de proteção usados para soldar a maioria dos metais não-ferrosos. O CO2 é largamente usado para a soldagem de aços doces. Quando da seleção de um gás protetor, o fator mais importante para se ter em mente é que quanto mais denso for o gás, mais eficiente é a sua proteção ao arco.

Os eletrodos para soldagem MIG/MAG são similares ou idênticos na composição àqueles dos outros processos de soldagem que utilizam eletrodos nus, sendo que, para o caso específico da soldagem MAG, contêm elementos desoxidantes tais como silício e manganês em percentuais determinados.

Como uma regra, as composições do eletrodo e do metal de base devem ser tão similares quanto possível, sendo que, especificamente para o processo MAG, deve ser levado em conta o acréscimo de elementos desoxidantes. Para se ter maiores informações sobre os eletrodos consultar as especificações AWS A 5.9, A 5.18 e A 5.28.


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4.6- COMPORTAMENTO DA ATMOSFERA ATIVA NO PROCESSO MAG

Por atmosfera ativa entende-se a injeção de gás de proteção ativo, isto é, com capacidade de oxidar o metal durante a soldagem. Para facilitar o raciocínio sobre os fenômenos envolvidos, tomemos, como exemplo, a injeção de dióxido de carbono (CO2), ver Figura 28.

Figura 28 - Injeção de gás ativo

O dióxido de carbono injetado no gás de proteção, ao dissociar-se em monóxido de carbono e oxigênio (CO2 � CO + 1/2 O2), propicia a formação do monóxido de ferro: Fe + 1/2 O2 � FeO. O monóxido de ferro (FeO), por sua vez, difunde-se e dissolve-se na poça de fusão mediante a reação:

FeO + C � Fe + CO

Pode ocorrer que não haja tempo para a saída do monóxido de carbono (CO), da poça de fusão, o que provocará poros ou porosidade no metal de solda.

O problema é resolvido mediante a adição de elementos desoxidantes tal como, o manganês. O manganês reage com o óxido de ferro, dando origem ao óxido de manganês, o qual, não sendo gás, vai para a escória (FeO + Mn � MnO). O manganês porém deve ser adicionado em quantidade compatível com o FeO formado. Mn em excesso fará com que parte dele se incorpore à solda, implicando em maior dureza do metal de solda e, portanto, em maior probabilidade de ocorrência de trincas. Em síntese, portanto, ocorrem as seguintes reações:

• na atmosfera ativa:

CO2 � CO + 1/2 O2

Fe + 1/2 O2 � FeO

• quando da transformação líquido/sólido:

FeO + C � Fe + CO

• com a adição de elementos desoxidantes:

FeO + Mn � Fe + MnO (o MnO vai para a escória).


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É sempre conveniente atentarmos para os seguintes detalhes na soldagem com atmosfera ativa (processo MAG e todos os outros com atmosfera ativa):

• à medida que a velocidade de solidificação aumenta, torna-se maior a probabilidade de ocorrência de poros e porosidades;

• a oxidação pode ser causa de poros e porosidades. A desoxidação em excesso, ao aumentar a resistência mecânica à tração da solda, aumenta sua temperabilidade. O risco de ocorrência de trincas será maior.

Na soldagem MAG o elemento desoxidante é adicionado mediante o uso de um arame especial, contendo maior teor de elemento desoxidante. Além do Mn, são também elementos desoxidantes: Si, V, Ti e Al.


A principal característica deste processo reside no fato de utilizar altas densidades de corrente elétrica: I ≥ 100 A/mm2.

O processo de soldagem GMAW (MIG/MAG) produz soldas de alta qualidade com procedimentos de soldagem apropriados. Como não é utilizado um fluxo, a possibilidade de inclusão de escória semelhante ao processo eletrodo revestido ou arco submerso é mínima, podendo, por outro lado, ocorrer à inclusão de uma escória vítrea característica do processo se a limpeza interpasse não for feita de maneira adequada. Hidrogênio na solda é praticamente inexistente.

A soldagem GMAW (MIG/MAG) é um processo de soldagem para todas as posições, dependendo do eletrodo e do gás ou gases usados. Pode soldar a maioria dos metais e ser utilizado inclusive para a deposição de revestimentos superficiais. Tem capacidade para soldar espessuras maiores de 0,5 mm com transferência por curto circuito. A taxa de deposição pode chegar a 15kg/h dependendo do eletrodo, modo de transferência e gás usado.


Na soldagem MIG/MAG podem ocorrer as seguintes descontinuidades:

• Falta de Fusão - pode acontecer na soldagem MIG/MAG com transferência por curto-circuito. Ocorre também com transferência por spray ou pulverização axial quando utilizamos baixas corrente. Excessiva velocidade de soldagem é outro motivo da falta de fusão.

• Falta de Penetração - sua ocorrência é mais provável com a transferência por curto-circuito.

• Inclusões de Escória - o oxigênio contido no próprio metal de base, ou aquele captado durante a soldagem sob condições deficientes de proteção, forma óxidos na poça de fusão. Na maioria das vezes, esses óxidos flutuam na poça de fusão, mas eles podem ficar aprisionados sob o metal de solda, dando origem a inclusão de escória.

• Mordedura - quando acontecem, são devidas a inabilidade do soldador.

• Poros e Porosidade - como já vimos, poros e porosidade são causadas por gás retido na solda. Na soldagem MIG/MAG verifica-se o seguinte mecanismo: o gás de proteção,


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injetado sem a observância de determinados requisitos técnicos, pode deslocar a atmosfera que o envolve, a qual contém oxigênio e nitrogênio. O oxigênio e nitrogênio da atmosfera podem dissolver-se na poça de fusão, dando origem a poros e porosidade no metal de solda.

• Sobreposição - pode acontecer com a transferência por curto-circuito.

• Trincas - podem ocorrer trincas em soldagem com técnica deficiente, como por exemplo, uso de metal de adição inadequado.


Na soldagem GMAW (MIG/MAG) é grande a emissão de radiação ultravioleta. Existe também o problema de projeções metálicas. O soldador deve usar os equipamentos convencionais de segurança, tais como luvas, macacão, óculos para proteção da vista, etc. Na soldagem em áreas confinadas não esquecer da necessidade de uma ventilação forçada, bem como de remover da área recipientes contendo solventes que podem se decompor em gases tóxicos por ação dos raios ultravioleta.

5 - SOLDAGEM A ARCO COM ARAME TUBULAR (FLUX CORED ARC WELDING - FCAW)

5.1- DEFINIÇÃO

Processo de soldagem a arco que produz a coalescência de metais pelo aquecimento destes com um arco elétrico estabelecido entre um eletrodo metálico tubular, contínuo, consumível e o metal de base. A proteção do arco e do cordão é feita por um fluxo de soldagem contido dentro do eletrodo, que pode ou não ser suplementada por uma proteção gasosa adicional fornecida por uma fonte externa.


A soldagem com arame tubular foi desenvolvida visando unir as vantagens do processo GMAW (MIG/MAG) (semi-automático ou automático) com as do processo com eletrodo revestido (revestimento fusível formador de gases protetores, escória, elementos de liga, etc.). Deste modo o arame eletrodo maciço foi substituído por outro, composto de um arame tubular com alma de fluxo fusível, semelhante ao utilizado no arco submerso.

Existem dois tipos de arames tubulares:

• Autoprotegido - onde a proteção do arco e da poça de fusão é feita unicamente pela queima do fluxo em pó, contido no núcleo do arame.

• Proteção adicional de gás - onde, além dos gases gerados pelo fluxo, é utilizado um gás adicional para a proteção, que flui pelo mesmo bocal de onde emerge o arame tubular. Os gases normalmente utilizados são:


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- CO2

- Ar + 2% de O2

- Ar + 18 - 25% de CO2

A escória formada sobre o metal de solda possui as mesmas funções metalúrgicas daquelas vistas anteriormente nos processos de soldagem com eletrodo revestido e arco submerso (ver itens 1 e 2 deste módulo); aliada a estas funções, a escória promove um ótimo acabamento.

Pela utilização de arames de maior diâmetro e faixas mais altas de corrente elétrica têm-se, em comparação com o processo MIG/MAG, elevadas taxas de deposição, juntamente com boa penetração e velocidades de soldagem altas.

Assim como os arames maciços, utilizados nos processos GMAW (MIG/MAG), o arame tubular também é embalado numa forma contínua (bobinado); por esta razão, eles podem ser empregados tanto em processos semi-automáticos como em processos automáticos. Em ambos os processos, o arame tubular é alimentado automaticamente através de uma pistola. No processo semi-automático, o soldador controla a inclinação e a distância da pistola à peça, bem como a velocidade de deslocamento e a manipulação do arco.

As Figuras 29 (a) e (b) mostram o funcionamento do processo de soldagem com arame tubular.


O equipamento de soldagem com arame tubular é bastante similar àquele utilizado no processo MIG/MAG. Devem ser feitas, porém, as seguintes ressalvas:

• A fonte tem capacidade de gerar maior intensidade de corrente; • As pistolas, em casos onde a intensidade de corrente seja elevada, são, usualmente,

refrigeradas com água ou ar; • No processo autoprotegido o sistema de gás de proteção é inexistente.

A Figura 30 mostra, esquematicamente, um equipamento para soldagem com arame tubular.


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(a) - Soldagem a arco elétrico com Arame Tubular Autoprotegido

(b) - Soldagem a arco elétrico com Arame Tubular com Proteção Gasosa

Figura 29

Figura 29 (


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gura 15 - Equipamento para soldagem com arame tubular

Figura 30 – Equipamento para soldagem com Arame Tubular

5.4- TIPOS DE TRANSFERÊNCIA METÁLICA

As transferências metálicas no processo arame tubular, além de serem em função dos parâmetros de soldagem empregados, são também em função do gás ou mistura gasosa utilizada. Neste processo têm-se os seguintes tipos de transferências:

• Curto-circuito: caracterizada pelo constante processo de extinção e reacendimento do arco elétrico. Este tipo de transferência permite a soldagem em todas as posições, com o incoveniente de gerar uma grande quantidade de respingos.

• Globular: é a transferência metálica típica produzida pelos arames tubulares; ocorre à correntes mais baixas que na transferência por spray. Existe grande incidência de respingos de metal fundido.

• Por spray ou pulverização: ocorre quando são estabelecidas altas intensidades de correntes e altas tensões do arco em relação a um determinado diâmetro de arame. Dentre os gases ou misturas gasosas utilizadas, apenas o Argônio e as misturas gasosas de Argônio com teor de CO2 variando entre 8 e 15%, permitem produzir este tipo de transferência metálica. Por produzir uma elevada taxa de deposição, a transferência por spray restringe-se apenas à posição plana. Um problema gerado por este tipo de transferência metálica é a possibilidade de ocorrência de falta de fusão, devido ao jato metálico ser dirigido para regiões que não tenham sido suficientemente aquecidas.

• Por arco pulsante: é uma transferência tipo spray sintético, obtida pela pulsação da corrente entre dois níveis pré-estabelecidos: uma corrente de base, baixa o suficiente para manter estável o arco elétrico e resfriar a poça de fusão e uma corrente de pico, superior a corrente de transição globular - spray. Por este motivo a energia de soldagem é baixa, facilitando a soldagem com arames de grandes diâmetros fora da posição plana.


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5.5- TIPOS E FUNÇÕES DOS CONSUMÍVEIS

Os consumíveis usados na soldagem com arames tubulares são os próprios arames e, quando usados, os gases de proteção.

Os arames tubulares para soldagem de aços carbono e aços de baixa liga são classificados pela American Welding Society –AWS- segundo as especificações AWS A5.20 e AWS A5.29 respectivamente, que se baseiam principalmente na aplicabilidade do arame quanto à soldagem em passe único ou multipasse e quanto ao uso ou não de proteção gasosa suplementar. Outros fatores considerados são o tipo de corrente e as posições de soldagem recomendadas para um dado arame, além das propriedades mecânicas do metal depositado.

O sistema de classificação adotado pela AWS tem o seguinte formato:

EXYT-Z (Especificação AWS A5.20)

EXYTZ-K (Especificação AWS A5.29)

Onde:

E indica que se trata de um eletrodo para soldagem a arco;

X é um número que indica o limite de resistência mínimo à tração do metal depositado em 10.000 psi; Y indica as posições de soldagem recomendadas, podendo ser 0 quando o arame é indicado para as posições plana e horizontal ou 1, quando o consumível pode ser utilizado em qualquer posição;

T indica se tratar de um arame tubular;

Z indica a aplicabilidade e desempenho do consumível; o dígito representado por K indica os requisitos de composição química do metal depositado, sendo usado apenas no caso de eletrodos para soldagem de aços baixa liga.

A especificação AWS A5.22 trata dos arames tubulares para soldagem dos aços resistentes à corrosão (aços inoxidáveis).

Os arames tubulares podem ter várias seções, indicadas na Figura 31, que são baseadas em classificação do Instituto Internacional de Soldagem ("International Institute of Welding - IIW"). Arames de seção mais complexa são mais difíceis de serem fabricados e têm um custo mais elevado. Porém, particularmente os de maior diâmetro, apresentam melhores características operacionais, devido à maior homogeneidade de aquecimento ao longo de sua seção transversal e maior regularidade de transferência metálica. De um modo geral, o fluxo contido no interior dos arames tubulares correspondem a 12% a 36% de seu peso.


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Figura 31 - Classificação das formas dos arames tubulares segundo o IIW.

• Gases de proteção - dentre as diversas opções de gases disponíveis utiliza-se mais freqüentemente o gás CO2 e misturas deste com argônio. Os mesmos são utilizados conforme requerido pela especificação do eletrodo (ver item anterior).


A soldagem com arame tubular tem como principal característica a elevada taxa de deposição. Além disso, a solda possui boa qualidade decorrente dos benefícios metalúrgicos provenientes do fluxo. Estes fatores justificam a vasta aplicação nas diversas áreas da indústria.

Um cuidado especial deve ser tomado pelo soldador durante a remoção da escória formada sobre cada passe depositado, a fim de evitar inclusões na junta soldada.


• Falta de fusão - ligada à transferência por curto-circuito.

• Falta de penetração - também ligada à transferência por curto-circuito, podendo ainda surgir por preparação inadequada do chanfro ou erro na configuração da junta escolhida pelo projeto.

• Inclusão de escória - deficiência do soldador no processo de remoção da escória, alta velocidade de soldagem, projeto inadequado da junta.

• Mordedura - inabilidade do soldador ou amperagem elevada.


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• Poros e porosidade - surgem quando a velocidade de soldagem é elevada, não permitindo a difusão dos gases pelo cordão. Na soldagem com proteção gasosa, podem ser causadas por uma vazão de gás inadequada ou por ventos no local de soldagem, o que impede uma proteção efetiva da poça de fusão. Podem ocorrer ainda quando são utilizadas misturas ricas em Ar em soldagem de chapas grossas. Voltagens elevadas utilizadas na soldagem.

• Sobreposição - ligada à transferência por curto-circuito ou inabilidade do soldador.

• Trincas - normalmente são oriundas de técnicas de soldagem e/ou preparação inadequadas. Há que se considerar a formação de fases pré-fusíveis, resultantes das combinações de elementos desoxidantes com o oxigênio que podem ocasionar trincas à quente.


Os equipamentos de proteção individual (EPI) são os mesmos utilizados em outros processos de soldagem à arco elétrico. Devido às radiações emitidas serem de maior intensidade, os filtros utilizados deverão ter uma densidade maior.

O processo de soldagem com arame tubular gera uma grande quantidade de fumaça. Deste modo o ambiente deverá ter boa aeração preferencialmente através de exaustores.

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