Soldagem MIG/MAG -...

SOLDAGEM MIG/MAG

Prof. Marcos Dorigão Manfrinato1

MIG/MAG

≠≠≠≠BIG MACMIGMIG

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A soldagem a arco com proteção gasosa (gás metal arcwelding – GMAW). A proteção do arco e da região da soldacontra contaminação pela atmosfera é feita por um gás ouuma mistura de gases, que podem ser inertes (Ar e He) eativos (CO2).

MIG (metal inert gás)

SOLDAGEM MIG/MAG

MIG (metal inert gás) MAG (metal active gás)

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SOLDAGEM MIG/MAG• Metais não ferrosos

• Al, Cu, Ni, Mg e suas ligas

MIG

•Metais ferrosos

•aços

•Aços inoxidáveis 304, 316,

420,..?????????MAG

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APLICAÇÃO INDUSTRIAL•Fabricação de componentes estruturais eestruturas;•Fabricação de equipamentos de médio e grandeporte como pontes rolantes;•Vigas;•Escavadeiras;•Escavadeiras;•Tratores;•Industria automobilística;•Manutenção de equipamentos e peças metálicas;•Recuperação de peças desgastadas;•Aplicação de revestimentos metálicos com materiaisespeciais.

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VANTAGENS• Alta taxa de deposição, o que leva a altaprodutividade no trabalho do soldador;

• Alto fator de trabalho do soldador;• Grande versatilidade quanto ao tipo de material,espessuras e posições de soldagem;

• Ausência de operações de remoção de escória,• Ausência de operações de remoção de escória,pela não utilização de fluxos de soldagem;

• Exigência de menor habilidade do soldador,quando se compara à soldagem de eletrodosrevestidos.

• Altas velocidades de soldagem;

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EQUIPAMENTO

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EQUIPAMENTO

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CONSUMÍVEIS Os principais consumíveis utilizados na soldagemMIG/MAG são:

� Arame eletrodo ou metal de adição;

� Gás de proteção;

� Líquido para proteção da tocha e regiõesadjacentes à solda contra adesão de respingos.

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CONSUMÍVEISARAME DE SOLDAGEM

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• O fornecimento do material se dá em: rolos com15 Kg., 18 Kg. ou em barris de 200 ou 250 Kg.

• Os arames são constituídos de metais quepossuem composição química, dureza, condiçõespossuem composição química, dureza, condiçõessuperficiais e dimensões bem controladas enormalizadas pela AWS.

• Arames de aço carbono geralmente recebem umacamada superficial de cobre objetivando amelhora do acabamento superficial e seu contatoelétrico com o bico de contato.

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Especificações AWS para materiais de adição

AWS A 5.3 Arames de alumínio e suas ligas.

AWS A 5.6 Arames de cobre e suas ligas.


AWS A 5.9 Arames de aço inoxidável (alto teor de Cr)

AWS A 5.14 Arames de níquel e suas ligas.

AWS A 5.16 Arames de titânio e suas ligas.

AWS A 5.18 Arames de aço carbono e baixa liga.

AWS A 5.19 Arames de magnésio e suas ligas.12

CONSUMÍVEISGASES

Os gases utilizados na soldagem MIG/MAG podemser inertes ou ativos ou, ainda, misturas destes.

O tipo de gás influência:

� características do arco e a transferência de� características do arco e a transferência demetal;

�Penetração, largura e o formato do cordão desolda;

�Velocidade máxima de soldagem;

�Aparecimento de mordeduras;

�Custo de operação.13

CONSUMÍVEISGASES

Na soldagem com He e CO têm-se maiores quedasNa soldagem com He e CO2 têm-se maiores quedasde tensão e maior quantidade de calor gerado noarco elétrico, para uma mesma corrente e distânciaeletrodo-peça, em relação ao Ar, devido à maiorcondutividade térmica dos dois primeiros. De modogeral, misturas contendo He são usadas nasoldagem de peças de maior espessura ou demateriais com alta condutividade térmica 14

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Gás ou mistura Comportamento químico

Aplicações

Argônio Inerte Quase todos os metais, exceto aço

Hélio Inerte Al, Mg, Cu e suas ligas. Alta penetração

Ar + He (20 - 50%) Inerte Idem He, mas melhor que 100% He

CONSUMÍVEISGASES

Nitrogénio — Cobre, maior energia de soldagem

Ar + 20-30% N2 — Idem N2, mas melhor que 100% N2

Ar + 1 - 2% 02 Ligeiramente oxidante Aços inoxidáveis e algumas ligas de Cu

Ar + 3 - 5% 02 Oxidante Aços carbono e alguns aços de baixa liga

C02 Oxidante Aços carbono e alguns aços de baixa liga

Ar + 20-50% C02 Oxidante Aços

Ar + C02 + 02 Oxidante Aços16

TRANSFERÊNCIA DE METAL Basicamente o processo MIG/MAG inclui trêstécnicas distintas de modo de transferência demetal:

� curto-circuito (short arc);

� globular (globular);

� aerossol (spray arc).

Essas técnicas descrevem a maneira pelaqual o metal é transferido do arame para apoça de fusão

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TRANSFERÊNCIA DE METAL A transferência por curto-circuito ocorre com baixos valoresde tensão e corrente. O curto circuito acontece quando a gotade metal que se forma na ponta do eletrodo vai aumentandode diâmetro até tocar a poça de fusão. Este modo detransferência pode ser empregado na soldagem fora deposição, ou seja, em posições diferentes da posição plana. Éusado também na soldagem de chapas finas, quando osusado também na soldagem de chapas finas, quando osvalores baixos de tensão e corrente são indicados.

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TRANSFERÊNCIA POR CURTO-CIRCUITO

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TRANSFERÊNCIA DE METAL A transferência globular acontece quando o metal doeletrodo se transfere para a peça em gotas com diâmetromaior do que o diâmetro do eletrodo. Essas gotas setransferem sem direção, causando o aparecimento de umaquantidade elevada de respingos. Essa transferência éindicada para soldagem na posição plana.

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TRANSFERÊNCIA GLOBULAR

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TRANSFERÊNCIA DE METAL

A transferência por spray ocorre com correntes desoldagem altas, o que faz diminuir o diâmetro médiodas gotas de metal líquido. Esse tipo detransferência produz uma alta taxa de deposição,mas é limitado à posição plana.

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TRANSFERÊNCIA POR SPRAY

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TRANSFERÊNCIA POR SPRAY

Material Diâmetro do arame (mm) Gás de proteção Corrente de transição

(A)

0,8 Argônio 2% Oxigénio 150

Aço carbono1,01,2

Argônio 2% Oxigénio Argônio 2% Oxigénio

165 220



Corrente de transição globular "spray" para diferentes materiais ediâmetros de arame


Aço inoxidável 1,2 Argônio 2% Oxigénio 225


0,8 Argônio 95

Alumínio 1,2 Argônio 135

1,6 Argônio 180

0,8 Argônio 180

Cobre desoxidado 1,2 Argônio 210

1,6 Argônio 310

0,8 Argônio 165

Bronze silício 1,2 Argônio 205

1,6 Argônio 270 24

PRINCIPAIS VARIÁVEIS DO PROCESSO

São variáveis importantes do processo de soldagem MIG/MAG:• Tensão de soldagem,• Corrente e polaridade do arco de soldagem,• Diâmetro e composição do arame,• Tipo do gás de proteção,• Velocidade de alimentação do arame, • Velocidade de soldagem,• Vazão do gás de proteção,• Comprimento do eletrodo percorrido pela corrente elétrica, conhecido como “stickout”;

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DIÂMETRO DO ELETRODOO diâmetro do eletrodo é escolhido principalmente em função daespessura do metal de base, da posição de soldagem e outros fatoresque influenciam o tamanho da poça de fusão e da solda e/ou aquantidade de calor que pode ser cedida à peça (energia de soldagem).Para cada diâmetro existe uma faixa de corrente de soldagem adequada.

Material Diâmetro do eletrodo (mm) Faixa de corrente (A)0,8 70-1801,0 90 - 220

Aço carbono e de baixa liga 1,2 1,6 100-270 190-360Aço carbono e de baixa liga 1,2 1,6 100-270 190-360

2,4 280 - 4903,2 270 - 5800,8 60-1801,0 80 - 200

Aço inoxidável austenítico 1,2 90 - 2601,6 170-3202,4 250 - 4500,8 70-150

Alumínio 1,2 1,6 0-200 120-300

2,4 180-3500,8 70-170

Cobre 1.2 90 - 2501,6 1 50 - 400

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CORRENTE E POLARIDADE DO ARCO

A corrente de soldagem influencia diretamente na penetração, largura ereforço do cordão de solda, na taxa de deposição e na energia desoldagem, e afeta o modo de transferência de metal. A escolha da correntedo eletrodo é feita em função da espessura das peças a unir, do diâmetrodo eletrodo e da geometria desejada para o cordão de solda.

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TENSÃO DE SOLDAGEMA tensão de soldagem afeta o comprimento do arco, o modo detransferência de metal e o formato do cordão. Tensões elevadasresultam em maiores largura da solda e tendência à formação derespingos. Tensões baixas favorecem a transferência por curto-circuitoe maior instabilidade do arco. Além disso, tensões muito baixas podemresultar em concavidade excessiva e má concordância do cordão coma peça, também chamada de “overkap”.

VALORES DE TENSÃO DO ARCO (V)VALORES DE TENSÃO DO ARCO (V)

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COMPRIMENTO ENERGIZADO DO ELETRODO

O comprimento energizado do eletrodo, ou extensão elétrica ou ainda “stickout” édefinido como a distância entre a extremidade do bico de contato da tocha e aextremidade do arame em contato com o arco. Entretanto, como esta distância édifícil de ser medida com o arco em operação, em geral toma-se o “stickout”como sendo a distância da extremidade do bico de contato até a peça. Quantomaior for essa distância, maior será o aquecimento do arame por efeito joule eportanto, menor a corrente necessária para fundir o arame, mantida a velocidadeportanto, menor a corrente necessária para fundir o arame, mantida a velocidadede alimentação. Inversamente, quanto maior o stickout, maior a taxa dedeposição, se mantida a corrente de soldagem.

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A vazão do gás protetor deve ser tal que proporcione umaproteção eficiente contra a contaminação do arco da soldapela atmosfera. Em geral, quanto maior a corrente, maior apoça de fusão e a área a proteger e, portanto, maior a vazãonecessária. Vazões reduzidas podem levar ao aparecimentode porosidades e outros problemas associados à falta de

VAZÃO DO GÁS PROTETOR

de porosidades e outros problemas associados à falta deproteção, como perda de elemento de liga e deterioração depropriedades. Vazões muito elevadas podem causardepressões na poça de fusão e tornar o cordão de soldairregular, além de aumentar desnecessariamente o custo daoperação.

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VELOCIDADE DE SOLDAGEM

A velocidade de soldagem influência a energia desoldagem e, assim, a quantidade de calor cedido àpeça. Velocidades muito baixas, além de elevar ocusto, podem causar problemas metalúrgicosdevidos à energia de soldagem elevada. Velocidadede soldagem elevada resulta em menorespenetração, reforço e largura do cordão.Velocidades excessivas provocam o aparecimentode mordeduras, falta de fusão e/ou penetração docordão de solda.

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ROBÓTICA NA SOLDAGEM MIG/MAG

Surgem devido O PROCESSO SER MANUAL, gerando os seguintesproblemas� REPETIBILIDADE� PRODUTIVIDADE� DEMANDA ALTA DE PRODUTOS PRAZO DE ENTREGA CURTO

SOLUÇÃO:Utilização de ROBÔS na realização do processo de soldagem MIG/MAG

ONDE encontramos robôs soldadores:Industria de motocicletas – HONDA, YamahaIndustria automobilística - HONDA, FIAT, GM, FORDIndustria de autopeças – fornecedores da região do ABC

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Conceitos básicos de um robô

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Estrutura mecânica articulada

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FALTA DE MÃO DE OBRA ESPECIALIZADA NA EXECUÇÃO DOSPROCESSOS AUTOMATIZADOS:CONHECIMENTOS NO PROCESSO DE SOLDAGEM +PROGRAMAÇÃO DE ROBÔS

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PRÁTICA DE LABORATÓRIOProcedimento Experimental:• Inicialmente, os alunos discutem os objetivos, a parte teórica e a metodologia dotrabalho. O Professor mostra o equipamento a ser usado e demonstra o seufuncionamento. As regras de segurança são relembradas.• Os alunos ajustam o equipamento e treinam a realização de cordões de soldana posição plana, com e sem tecimento.• Os alunos treinam a realização de cordões em outras posições.• Os alunos variam os parâmetros de soldagem (principalmente a velocidade dealimentação, a velocidade de alimentação, a tensão do arco e a indutância) eobservam a sua influência na soldagem.observam a sua influência na soldagem.• Ao final do trabalho, os alunos discutem os resultados obtidos.

4. Resultados e Discussão:

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EXERCÍCIOS1. Quais as características e principais aplicações de cada modo detransferência de metal na soldagem MIG/MAG?

2. Quais as conseqüências da utilização de arames para soldagem MIG nasoldagem MAG? E o inverso?

3. Qual a importância dos gases na soldagem MIG/MAG?

4. Quais são os tipos de consumíveis utilizados na soldagem MIG/MAG?4. Quais são os tipos de consumíveis utilizados na soldagem MIG/MAG?

5. Qual a influência da baixa velocidade de soldagem no formato docordão?

6. Cite e explique algumas variáveis estabelecidas durante o procedimentode soldagem que afetam a penetração e a geometria do cordão de solda.

7. Descreva com suas palavras as diferenças entre a soldagem MIG/MAGcom relação ao processo com eletrodo revestido que também usa oprincipio do arco elétrico para soldagem.

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. Marques, P.V.; Modenesi, P.J.; Bacarense, A.Q..“Soldagem: Fundamentos e Tecnologia”. 2° edição, editoraUFMG, 2007.

2. Wainer, E.; Brandi, S.D.; Homem de Mello, F.D.. “Soldagem:Processos e Metalurgia”. 1° edição, editora edgard BlücherLtda, 2004.Ltda, 2004.

3. Apostila “Soldagem MIG/MAG”. ESAB, 2004.

4. Degarmo, E.P.; Black, J.T.; Kohser, R.A.. “Materials andProcesses in Manufacturing”. 9° edição, editora John Wiley,2003.

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