PROCESSO DE SOLDAGEM AO ARCO ELÉTRICO MIG/MAG (GMAW)

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1 PROCESSO DE SOLDAGEM AO ARCO ELÉTRICO MIG/MAG (GMAW) Seja bem vindo a BALMER, e. Queremos agradecer a sua visita as nossas instalações e dizer-lhe que o nosso sucesso esta diretamente ligado ao fato de você trabalhar com os nosso equipamentos, consumíveis e acessórios. Todos os colaboradores da nossa empresa empenharam-se em preparar um evento que atenda as suas expectativas e oferecendo as informações necessárias para o melhor desempenho de suas atividades. Desejamos um excelente treinamento. Diretoria BALMER

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3 Revisão - Conceitos Ciclo de Trabalho (Fator de trabalho) O Ciclo de Trabalho é a relação entre o período de soldagem (Arco Aberto) em um determinado período de tempo. Este período de tempo é determinado pelo projeto do equipamento de acordo com sua aplicação e processo de soldagem, bem como a isolação de seus componentes internos. Conforme norma NEMA, o ciclo de trabalho é baseado em um período de 10 min, ou seja, uma fonte de soldagem com Ciclo de Trabalho de 300 A, deve operar com o arco aberto de 300 A de saída em 6 min e o restante do tempo (4 min) deve apagar o arco e refrigerar os componentes internos. O Ciclo de Trabalho é informado pelos fabricantes de equipamentos em percentagem (%), o símbolo mais utilizado é ( arroba ) e está relacionado com a corrente (A) de saída. O tipo de trabalho (soldagem) determina a característica do equipamento e seu respectivo Ciclo de Trabalho. Tensão Elétrica É a diferença de potêncial elétrico entre dois pontos (A, B). A tensão tem como grandeza a Voltagem, e usualmente é chamada por este nome. Sua unidade de medida é o Volt V. Corrente Elétrica Os elétrons denominam-se Corrente Elétrica e sua unidade de medida é o Amper A. Resistência Elétrica É a característica elétrica dos materiais que representa a oposição à passagem da corrente elétrica. Sua unidade de medida é o Ohm Ω Potência Elétrica É a quantidade de energia elétrica desenvolvida, ou consumida, num intervalo de tempo por um dispositivo elétrico. Sua unidade de medida é o Watt W.

4 PROCESSO DE SOLDAGEM AO ARCO ELÉTRICO MIG/MAG (GMAW) Introdução ao processo de soldagem Definições de soldagem: Processo de junção de metais por fusão Operação que visa obter a união de duas ou mais peças, assegurando, na junta soldada, a continuidade de propriedades físicas, químicas e metalúrgicas. Operação que visa obter a coalescência localizada produzida pelo aquecimento até uma temperatura adequada, com ou sem aplicação de pressão e de metal de adição (AWS American Welding Society) Processo de união de materiais baseado no estabelecimento, na região de contato entre os materiais sendo unidos, de forças de ligação química de natureza similar às atuantes no interior dos próprios materiais Classificação dos processos de soldagem A primeira classificação dos processos de soldagem é baseada no método dominante para produzir a união.

5 Introdução a soldagem ao arco elétrico Dada a importância dos processos de soldagem por fusão e, especialmente aqueles em que a fusão é obtida pela energia de um arco elétrico, será feita uma pequena introdução ao arco elétrico. Em um dia de tempestade, vemos muitos raios que caem sobre a terra. Trata-se de uma descarga elétrica que conduz eletricidade entre as nuvens e a terra. Como entre as nuvens e a terra existe ar, que é eletricamente neutro e, portanto, isolante elétrico, para que a descarga elétrica possa ocorrer, com a consequente condução de eletricidade, é preciso haver a ionização do gás. A Ionização é um processo químico mediante ao qual se produzem íons, espécies químicas eletricamente carregadas, pela perda ou ganho de elétrons a partir de átomos ou moléculas neutras: onde M é um átomo ou molécula no estado gasoso. M (g) M + + e - A ionização ocorre quando um elétron localizado em uma órbita sai da influência do campo eletromagnético do átomo e torna-se um elétron livre. Quando um elétron recebe uma quantidade de energia, ele é forçado a subir para uma órbita de maior energia. Conforme a energia que o elétron recebe, ele pode sair da influência do campo eletromagnético do átomo e tornar-se um elétron livre. A energia necessária para retirar um elétron do campo eletromagnético do átomo é a energia de ionização. Quando ocorre o fenômeno de ionização, tem-se um elétron livre e um íon positivo, formando-se consequentemente um meio condutor de eletricidade. Um gás, após ser ionizado, constitui o plasma, ou seja, a matéria no estado plasmático. A ionização é distinta da dissociação iônica, pois esta é o processo em que compostos iônicos tem seus íons separados: AB A + + B + Devido à movimentação das cargas elétricas em um arco elétrico, ocorrem muitos choques entre as partículas portadoras de cargas. Como consequência, uma grande quantidade de calor e luz é produzida. Esta energia é utilizada como fonte de calor nos processos de soldagem a arco elétrico. Como a mobilidade dos íons positivos é extremamente pequena quando comparada à dos elétrons livres, a produção de calor é causada basicamente pelo choque dos elétrons com átomos e íons positivos. No caso de eletrodos consumíveis, há também o choque entre as cargas elétricas e os glóbulos de metal fundido gerado pela fusão do eletrodo. O arco elétrico com eletrodo permanente é aproximadamente cônico e pode ser dividido em três regiões: 1 - Região anódica; 2 - Coluna de plasma; (-) Região catódica 3 - Região catódica Comprimento do arco Coluna de plasma Região catódica

6 Os elétrons são emitidos na região catódica (polo negativo) e acelerados para região anódica (polo positivo) através do campo elétrico. A figura abaixo mostra esquema do arco elétrico, em escala atômica, na qual podemos ver que o arco elétrico (coluna de plasma) é constituído por elétrons livres, íons positivos, íons negativos e uma certa quantidade de átomos neutros. Apesar das cargas existentes, a coluna de plasma é eletricamente neutra. Queda de Tensão no arco elétrico A todo arco elétrico está associada uma tensão elétrica. Há, portanto, uma queda de tensão ao longo do comprimento do arco elétrico. Esta queda de tensão tem intensidades diferentes nas distintas regiões do arco: Queda de tensão catódica: V/cm (valor estimado) Queda de tensão na coluna do arco: 3 a 50 V/cm (valor estimado) Queda de tensão anódica: 1 a 25 V/cm. (valor estimado)

7 SOLDAGEM AO ARCO ELÉTRICO PELO PROCESSO MIG/MAG (GMAW) O processo de soldagem MIG MAG pode ser definido como um processo de soldagem por fusão, que utiliza o calor de um arco elétrico formado entre um eletrodo metálico consumível e a poça. Tanto o arco quanto a poça de fusão são protegidos contra a contaminação pela atmosfera por um gás ou uma mistura de gases. GMAW (Gas Metal Arc Welding) é a sigla internacional que significa Gas MetalArc Welding, ou Soldagem a Arco com Proteção Gasosa e Eletrodo Consumível. TIG é a abreviatura de Tungsten Inert Gas, que faz referência ao eletrodo de tungstênio e o gás inerte utilizados no processo. Os gases de proteção usados no processo são a diferença fundamental entre os processos MIG e MAG. MIG, abreviatura de Metal Inert Gas, usa um gás ou mistura de gases inertes; MAG, abreviatura de Metal Active Gas, usa um gás ativo ou mistura de gás ativo com inerte. Os primeiros trabalhos com estes processos foram feitos com gás ativo, em peças de aço, no início dos anos 30. Após a segunda guerra mundial, o processo foi desenvolvido para a soldagem de magnésio e suas ligas e em seguida para outros metais, com gás inerte. O CO 2 foi introduzido parcial ou totalmente no argônio para a soldagem de aços. A soldagem MIG/MAG e com arame tubular foram as que apresentaram o maior crescimento de utilização nos últimos anos no mundo. Quanto às aplicações, o processo MIG é utilizado para a soldagem de: aços-carbono, aços de baixa, média e alta liga, aços inoxidáveis, alumínio, magnésio, cobre e suas ligas.

8 O processo MAG solda aços de baixo carbono e aços de baixa liga. O processo MIG/MAG é empregado na: Fabricação de componentes e estruturas; Fabricação de equipamentos de médio e grande porte, como pontes rolantes, vigas, escavadeiras e tratores, Indústria automobilística, Manutenção de equipamentos e peças metálicas, Recuperação de peças desgastadas, Revestimento de superfícies metálicas com materiais especiais. A grande vantagem do processo MIG/MAG é sua alta produtividade, que advém da elevada taxa de deposição, da alta velocidade de soldagem e do alto fator de ocupação do equipamento/soldador. Além disso, as seguintes vantagens podem ser citadas: Processo semiautomático, bastante versátil, que pode ser adaptado para a soldagem automática. Exige menor habilidade do soldador que o processo de eletrodo revestido. O eletrodo nu é alimentado continuamente, evitando perda de arame. A soldagem pode ser executada em todas a posições. Versatilidade em relação ao tipo de material e á espessura de soldagem. Não há formação de escória. A penetração é mais uniforme quando comparado ao processo de eletrodo revestido. A penetração e a diluição podem ser controladas durante o processo. Processo com baixo teor de hidrogênio. Os problemas de distorções e tensões residuais são menores. A visibilidade da poça de fusão é excelente. As maiores limitações do processo MIG/MAG são: A maior velocidade de resfriamento por não haver escoria tende a aumentar a ocorrência de trincas no caso de aços temperáveis. A soldagem deve ser protegida de correntes de ar. A soldagem é dificultada em juntas de difícil acesso, devido à geometria da tocha. O processo produz soldas com alto nível de respingos. Ocorre grande emissão de raios ultravioletas. O custo do equipamento é relativamente alto. O equipamento é menos portátil que o do processo de eletrodo revestido. Maior sensibilidade à variação dos parâmetros elétricos de operação.

9 Equipamento básico: O equipamento MIG/MIG pode ser semiautomático, no qual a alimentação do eletrodo é feita mecanicamente pela máquina e as demais operações são realizadas pelo soldador, ou automático, no qual após a regulagem feita pelo soldador, este não interfere mais no processo. O equipamento para soldagem MIG/MAG tem um custo 5 a 10 vezes maior que o equipamento necessário para execução da soldagem por eletrodo revestido. Exige mais cuidado de manutenção no decorrer de sua vida útil. Estes custos, no entanto, são compensados pela maior produtividade de processo. O equipamento básico do processo MIG/MAG inclui: Fonte de energia elétrica Sistema de alimentação do eletrodo em forma de bobina de arame. Tocha de soldagem Eletrodo para a abertura do arco Fonte de gás protetor Unidade para circulação de água para refrigeração da tocha, quando necessário. Fonte de energia O processo MIG/MAG utiliza fontes de energia do tipo corrente contínua ou corrente contínua pulsada. Pode ser utilizado um transformador retificador de corrente contínua ou um gerador. A tensão de saída varia entre 18 e 50V. Basicamente, há dois tipos de fonte. As fontes de potencial constante e as fontes de corrente constante. Enquanto as fontes de potencial constante permitem a autorregularem para manter o comprimento do arco constante, as fontes de corrente constante proporciona velocidade de fusão do arame praticamente constante. As fontes de potencial constante apresenta uma pequena queda na tensão ( V) (tensão de soldagem) com o aumento da corrente ( A), conforme mostra o gráfico à direita da figura abaixo. Já as fontes de corrente constante (gráfico à esquerda) apresentam uma variação pequena da corrente ( A) com a variação da tensão de soldagem ( V). Este tema será retomado mais adiante.

10 Sistema alimentador do eletrodo O sistema alimentador do eletrodo é acionado por um motor de corrente contínua independente da fonte. A velocidade de alimentação do arame está diretamente relacionada à intensidade da corrente de soldagem fornecida pela máquina de solda. Para ser movimentado, o eletrodo é passado por um conjunto de roletes de alimentação, que pode estar próximo ou afastado da tocha de soldagem. Tocha de soldagem A tocha de soldagem conduz simultaneamente o eletrodo, a energia elétrica e o gás de proteção, a fim de produzir o arco de soldagem. São funções da tocha: São funções da tocha: Guiar o eletrodo de modo que o arco fique alinhado com a junta a ser soldada. Fornecer a corrente de soldagem ao eletrodo. Envolver o arco e a poça de fusão com o gás de proteção A tocha de soldagem consiste de: Bico de contato, que energiza o arame-eletrodo. Trata-se de um tubo à base de cobre, com diâmetro interno ligeiramente superior ao diâmetro do eletrodo. Bocal que orienta o fluxo de gás, feito em cobre ou material cerâmico. Gatilho de acionamento do sistema, ou seja, abre o circuito, aciona o alimentador do arame e comanda o fluxo de gás A tocha de soldagem pode ser refrigerada pelo próprio gás de proteção que conduz ou por água. Correntes de trabalho acima de 220 A e ciclos de trabalho superiores a 60%, utiliza-se a refrigeração com água. Fontes de gás. Cilindro de gás ou mistura de gases de proteção dotado de regulador de pressão (manômetro) e/ou vazão (fluxômetro).

11 Consumíveis Os consumíveis utilizados no processo de soldagem MIG/MAG são: Eletrodo ou arame ou metal de adição, Gás de proteção, Líquido para proteção da tocha e das regiões adjacentes à solda contra a adesão de respingos. Eletrodo ou metal de adição Os eletrodos são fornecidos em bobinas com diâmetro que varia de 0,8 a 3,4 mm. O diâmetro do eletrodo será função da espessura da peça e da corrente usada na soldagem. São tradicionalmente revestidos com cobre (cobreados), visando a proteção do arame contra a corrosão e melhorar o contato elétrico entre o eletrodo e o bico de contato. A composição química, dureza, superfície e dimensões são normalizadas pela AWS. O quadro ao lado lista as especificações para cada tipo de classe de material a ser soldado. Geralmente, o eletrodo possui composição similar à do metal base. Por exemplo, na soldagem de aço com baixo teor em carbono se utilizam eletrodos cccc com composição similar à do metal base, com a adição dos elementos desoxidantes, silício e manganês. Arames usados com proteção de CO2 contêm maiores teores de silício e manganês, visando maior ação desoxidante para compensar oxidação do gás. AÇO CARBONO

12 AÇO INOX ALUMÍNIO

13 Para a soldagem de aços inoxidáveis, são usados eletrodos com alma de aço inoxidável. Os mais comuns são: Para a soldagem do alumínio, são usados eletrodos com alma de alumínio puro ou ligado com Si, Mg ou Mn. As normas AWS adotam o seguinte formato para arames utilizados em processos de soldagem TIG, MIG, MAG e arco submerso :

14 Cuidados especiais Os eletrodos devem ser armazenados em um local limpo e seco para evitar umidade. A bobina deve retornar a embalagem original quando não estiver em uso, para evitar a contaminação pelas partículas presentes no ambiente. Gases inertes (Ar, He ou Ar + He) são usados na soldagem de metais mais reativos, como alumínio, magnésio e titânio. Gases ativos (uso de CO2 puro ou com adições de oxigênio ou argônio) são usados na soldagem de aços carbono e baixa liga. As vantagens do uso de gases ativos são: Baixo custo; Maior estabilidade do arco Maior velocidade de soldagem Maior penetração O gás de proteção influencia: As características do arco; O tipo de transferência do metal; A penetração; A largura e o formato do cordão de solda; A velocidade máxima da soldagem Tendência ao aparecimento de mordeduras O custo. Argônio. Devido ao baixo potencial de ionização, conforme já mostrado, propicia um arco estável com excelente condução elétrica e alta densidade de corrente, o que concentra a energia do arco em uma pequena área, resultando em um perfil de penetração profundo, denominado perfil dediforme em forma dedo Hélio e CO2 Devido a seus maiores potenciais de ionização, propiciam maiores tensão no arco (maiores quedas de tensão), o que gera mais calor no arco. Assim, estes gases são utilizados na soldagem de peças com maiores espessuras e materiais com maiores condutibilidades térmicos. Estes gases produzem soldas com perfis mais largos.

15 Mistura de Gases de proteção. Pequenos teores de gases ativos adicionados ao gás inerte têm as seguintes funções: Mudar o contorno do cordão; Aumentar a penetração; Diminuir a quantidade de Respingos. A figura abaixo mostra o efeito da adição de 5% de oxigênio sobre a soldagem de chapas de aço carbono. Obtém-se um cordão mais estreito e com menor quantidade de respingos. Teores mais altos de gases ativos com inertes, em diferentes proporções, permitem a soldagem com melhor estabilidade de arco nos metais ferrosos. A figura abaixo mostra esquema do efeito do gás de proteção sobre o contorno e a penetração do cordão de solda. A tabela abaixo lista os gases ou combinações de gases, seus comportamentos químicos e suas aplicações. PARÂMETROS DO PROCESSO Polaridade A polaridade mais indicada para a soldagem MIG / MAG é a polaridade inversa (CC+).

16 Com o uso da polaridade direta (CC-), ocorre a repulsão da gota causada pelas forças dos jatos de plasma e de vapor metálico. A gota é empurrada para cima e desviada de sua trajetória normal, tornando instável a transferência do metal. Tensão de soldagem A tensão do arco é a tensão entre a extremidade do arame e a peça. Devido às quedas de tensão encontradas no sistema de soldagem, a tensão do arco não pode ser lida diretamente do voltímetro da fonte. A tensão no arco é diretamente proporcional ao comprimento do arco, ou seja, quanto maior o comprimento do arco, maior a tensão do arco. A tensão de soldagem também afeta o formato do cordão de solda. Tensões elevadas produzem cordões mais largos com maior quantidade de respingos; tensões baixas, por outro lado, resultam em arco menos estável e maior absorção de gases. Corrente de soldagem A corrente de soldagem pode ser medida na saída da fonte (amperagem), quando a solda está sendo realizada. Normalmente há um indicador de amperagem na fonte. A corrente de soldagem está diretamente relacionada à velocidade de alimentação do arame, no processo de soldagem MIG/MAG. Esta relação é denominada de característica de queima. Cada tipo de arame de soldagem possui sua característica de queima, conforme figura abaixo. Cada arame então possui um intervalo de correntes, que é função do diâmetro do eletrodo. Eletrodos com maiores diâmetros exigem maiores correntes para uma determinada velocidade de alimentação. A tabela abaixo relaciona, para diversos materiais de eletrodo, os diâmetros e faixas de correntes utilizáveis.

17 Material Diâmetro do arame Faixa de corrente (mm) (A) 0, , Aço Carbono e de baixa liga 1, , ,40 (SAW) ,20 (SAW) , , Aço Inox austenítico 1, , ,40 (FCAW) , Alumínio 1, , , , Cobre 1, , Obs.: Os parâmetros acima dependem do tipo de arame, gás, transferência metálica, procedimento de soldagem, tipo de junta e etc. Extensão do eletrodo (stick-out) Trata-se da distância entre o contato elétrico e a peça de trabalho. É nessa região que ocorre o efeito Joule (I 2 R), ou seja, o aquecimento do metal devido à corrente elétrica. Quanto maior a extensão do eletrodo, maior será o aquecimento devido ao efeito Joule e menor será a corrente de soldagem necessária para fundir o arame. Portanto, este parâmetro de processo deve controlado, pois a menor corrente de soldagem necessária para fundir o arame faz com que as gotas de metal fundido aportem uma quantidade menor de calor à junta, diminuindo a penetração da solda. Além da menor penetração, grandes extensões de eletrodo tornam o arco menos estável.

18 Velocidade de soldagem Trata-se da relação entre o caminho percorrido pelo arco ao longo da peça e o tempo gasto para percorrê-lo, dada em cm/min ou mm/min. Chapas mais espessas pedem velocidade de soldagem menores. Para uma dada espessura e tipo de junta, quando a corrente de soldagem aumentar, a velocidade de soldagem também deve aumentar e vice-versa. Baixas velocidades, além de aumentar o custo do processo, aumentam a energia de soldagem, o que pode gerar problemas metalúrgicos na zona afetada pelo calor. Altas velocidades produzem cordões mais estreitos, com menores penetração e reforço, podendo ainda causar falta de fusão e mordeduras. Controle do comprimento do arco Para que o processo de soldagem com eletrodo consumível fique estável, é preciso que o comprimento do arco permaneça constante. Para isso, a velocidade de consumo do eletrodo deve ser igual a sua velocidade de alimentação. Este trabalho é feito pela fonte de energia de duas formas, dependendo do tipo de fonte utilizado. Quando se utilizam fontes de corrente constante, controla-se a velocidade de alimentação do eletrodo de modo que a iguale à velocidade de fusão. Para que isso ocorra, compara-se a tensão do arco com um valor de referência e altera-se a velocidade de alimentação eletronicamente para manter o comprimento do arco constante. Qualquer aumento da distância do eletrodo à peça (comprimento do arco) produzirá aumento da tensão de soldagem. De forma automática, aumenta-se instantaneamente a velocidade de alimentação do eletrodo, fazendo-se com que o comprimento do arco volte ao valor inicial. Este sistema requer equipamento mais complexo e dá melhores resultados para eletrodos com diâmetro maiores que 3,2 mm. Quando se utilizam fontes de tensão constante, a velocidade de alimentação do eletrodo é mantida constante e o controle do comprimento do arco se dá de forma natural. Para a compreensão deste mecanismo, os seguintes conceitos serão apresentados: curva do arco, curva da fonte e condição de soldagem. Curva do arco. No arco elétrico, a relação entre a tensão e a corrente de soldagem não obdece a Lei de Ohm (U =r.i), especialmente em baixas correntes. A figura ao lado mostra a relação entre a tensão e a corrente elétrica, denominada de curva do arco, para três diferentes comprimentos de arco. Valores baixos de corrente reduzem a temperatura dos gases, o que reduz a ionização, tornando o meio mais resistente a passagem da corrente elétrica. Este fenômeno explica o comportamento atípico do início da curva do arco, quando se observa aumento da tensão elétrica com a diminuição da corrente. Portanto, denomina-se curva do arco a relação entre a tensão elétrica no arco e a corrente de soldagem para um determinado comprimento de arco.

19 O gráfico da figura ao lado é construído com dados extraídos das curvas de arco para 2, 4 e 6 mm, apresentadas na figura da página anterior. Verifica-se que a tensão no arco cresce quando o comprimento do arco é aumentado de 2 para 6 mm, mantendo-se a corrente constante. Curva da fonte. Enquanto a curva do arco descreve a relação entre a tensão e a corrente para um arco com um determinado comprimento, a curva da fonte mostra a relação da tensão na fonte com a corrente elétrica produzida. Como já apresentado, uma pequena variação da tensão em uma fonte de tensão constante ( V) causa uma significativa variação inversa na corrente de soldagem ( A), conforme mostra a figura abaixo. Condição de soldagem. A fonte deve fornecer energia necessária para fundir o eletrodo, que é alimentado pela pistola a uma dada velocidade. A energia fornecida pela fonte pode ser dividida em duas partes: a energia utilizada para manter o arco elétrico a energia utilizada para o aquecimento e fusão do eletrodo A soldagem ocorre quando existe energia para fundir o eletrodo. Para isso, a tensão, a corrente de soldagem e a distância do arco devem assumir valores adequados. Para um dado comprimento de arco, a soldagem ocorre no ponto de interseção entre as curvas da fonte e do arco, conforme mostra abaixo.

20 Fatores que podem alterar a energia: 1. Mudança da distância entre a tocha e o metal base; 2. Mudança da velocidade de alimentação do eletrodo; 3. Mudança da faixa de tensão de soldagem na fonte de energia Mudança da distância entre a tocha e o metal base Qualquer evento que faça a tocha afastar-se da peça, aumentando o comprimento do arco (figura ao lado), aumentará naturalmente a tensão do arco, pois, como visto, aumentando-se o comprimento do arco aumenta-se a tensão do arco. Porém, a curva da fonte determina que o aumento da tensão produza uma diminuição da corrente de soldagem. A nova condição de soldagem para maior comprimento do arco, portanto, se dará sob uma maior tensão e com uma menor corrente de soldagem, conforme a figura ao lado. Como a taxa de fusão do eletrodo é proporcional à corrente de soldagem, a menor corrente de soldagem diminuirá a taxa de fusão do eletrodo. Como a velocidade de alimentação do eletrodo é constante, a menor taxa de fusão do eletrodo fará com este se aproxime da peça e, consequentemente, o comprimento do arco diminua e volte ao valor inicialmente estabelecido. Como a velocidade de alimentação do eletrodo é constante, a menor taxa de fusão do eletrodo fará com este se aproxime da peça e, consequentemente, o comprimento do arco diminua e volte ao valor inicialmente estabelecido. De forma análoga, quando se diminui a distância entre a tocha e a peça, a tensão diminui, a corrente aumenta, resultando em aumento da velocidade de fusão do eletrodo, o que faz aumentar o comprimento do arco, voltando ao seu valor inicial. Assim, o processo de soldagem MIG/MAG, utilizando uma fonte de tensão constante, controla de forma intrínseca o comprimento do arco, fenômeno conhecido como autorregulagem do arco, o que resulta em um cordão mais uniforme e melhores propriedades de junta soldada. Mudança da velocidade de alimentação do eletrodo O processo também apresenta autorregulagem para mudanças na velocidade de alimentação do eletrodo. O aumento da velocidade de alimentação do eletrodo produz instantaneamente uma diminuição do comprimento do arco, com a consequente diminuição da tensão de soldagem e aumento da corrente de soldagem. A nova condição aumentará a velocidade de fusão do eletrodo, fazendo o comprimento do arco aumentar e voltar ao valor inicial. Esta autorregulagem atua tanto para aumentos quanto para diminuições da velocidade de alimentação do eletrodo. Mudança da faixa de tensão de soldagem na fonte de energia O aumento da tensão de soldagem na fonte, para o mesmo comprimento de arco e velocidade de fusão do eletrodo, aumentará a tensão no arco e, consequentemente, aumentará a corrente de soldagem, o que está de acordo com a curva do arco. A maior corrente de soldagem aumentará a penetração e a largura do cordão de solda.

21 Modos de transferências metálicas O metal fundido na ponta do eletrodo tem que se transferir para a poça de fusão. A transferência de metal pode ocorrer de várias formas: Transferência por curto-circuito Transferência globular Transferência por spray, ou pulverização axial. Transferência pulsada e/ou interpulsada Transferência combinada Transferência rotacional magnética Transferência por curto-circuito A gota de metal se forma na ponta do eletrodo, aumenta de diâmetro até tocar a poça de fusão. A gota é puxada para a poça de fusão pela tensão superficial. Ocorre com baixos valores de tensão e corrente, para eletrodos com diâmetro de 0,8 a 1,2 mm. Devido a baixa quantidade de calor transferida para a peça, é recomendado para soldagem de chapas finas. Pelo pequeno volume da poça de fusão e pela forma como a gota é puxada para a poça de fusão, este modo de transferência é adequado para soldagem em qualquer posição. Os problemas deste modo de transferência são a pequena penetração, a quantidade de respingos e a instabilidade do arco.

22 Transferência globular Neste modo de transferência, a gota de metal alcança um diâmetro maior que o do eletrodo, porém não chega a tocar a peça. A gota viaja no arco elétrico, do eletrodo à poça. A quantidade de respingos é elevada, devido a baixa direcionalidade da transferência. Possui quantidade de calor intermediária e está limitado à soldagem na posição plana. Também apresenta o problema de falta de penetração, além de falta de fusão ou reforço do cordão de solda excessivo. Transferência por spray, ou pulverização axial A gota, ainda com diâmetro pequeno, menor que o do eletrodo, é transferida à peça na direção axial. A quantidade de calor transferida à peça é elevada, e por isso é adequado para a soldagem de chapas grossas. Ocorre apenas quando se usa argônio ou misturas ricas em argônio. Este modo de transferência apresenta alta taxa de deposição e por isso está limitado à posição plana de soldagem.

23 Transferência por arco pulsado e/ou interpulsado Somente é possível quando o equipamento (Fonte e Alimentador de Arame) possui recursos para tal sendo que obrigatoriamente a fonte tem que ser do tipo eletrônica para se obter as vantagens desta transferência. É uma transferência distinta das demais, pois quem controla ou determina as dimensões da gota e frequência de projeção das mesmas através da coluna do arco é o equipamento de solda. A transferência ocorre como no arco Spray, mas a frequência com que uma gota é destacada do arame e projetada é feita por programas pré-instalados no equipamento e desenvolvidos pelo fabricante do mesmo. O Arco Pulsado, como é conhecido, caracteriza-se basicamente por apresentar dois níveis da Corrente de Solda. Um nível baixo, conhecido como Corrente de Base que tem como finalidade manter o arco e gerar aquecimento do arame e, um nível alto, conhecido como Corrente de Pico que gera energia suficiente para destacar a gota da extremidade do arame e projetá-la através da coluna do arco. Existem poucas limitações para este tipo de transferência sendo possível soldar em todas as posições e espessuras, mas é sempre importante ajustar as condições de soldagem à aplicação e não esquecer que as misturas de proteção gasosa utilizam normalmente pequena percentagem de gases ativos, principalmente em se tratando de empresas que não utilizam cilindros e sim linhas de gases. Alguns equipamentos permitem que o usuário acesse o programa de forma a adequar os parâmetros de pulso a uma aplicação específica, a um tipo diferente do gás, ou diâmetro de arame, não presentes nos programas originais do equipamento, e é importante que o usuário avalie, antes de adquirir o equipamento, se sua aplicação exigirá, hoje ou no futuro, o uso de programas especiais. Idealmente, o equipamento deve ter controle sinérgico, o que significa que para um programa pré-determinado, ao ser modificada a velocidade de alimentação do arame (que é a própria corrente) também se modificam automaticamente todos os demais parâmetros segundo a curva chamada sinérgica. Os equipamentos que possibilitam soldar com arco pulsado têm um custo superior comparativamente aos chamados convencionais, mas oferecem maior flexibilidade. Transferência combinada Alguns equipamentos de última tecnologia oferecem um modo de transferência chamada combinados, ou seja, é possível utilizar dois ou mais modos de transferência no mesmo arame durante a soldagem. Por exemplo, pode-se selecionar a transferência por curto circuito + pulsada. A principal vantagem desta transferência é ter a velocidade de uma transferência com o baixo índice de respingo da outra. A exemplo do modo pulsado, para a utilização do modo combinado, o equipamento precisa ter esta característica e também outros recursos específicos para a parametrização das transferências.

24 Transferência rotacional magnética Conforme comentado no item anterior, os equipamentos mais atuais em termos de tecnologia também oferecem um modo de transferência chamada Arco Rotativo. Esta transferência se caracteriza por fazer com que a extremidade do arame, ao entrar em estado líquido, adquira um sentido rotacional dando ao arco elétrico este mesmo movimento. Este efeito promover como resultado um arco com maior amplitude de atuação e ganho na velocidade de soldagem. Porém também deve-se observar que o aporte de calor também será maior. Esta transferência foi desenvolvida para ser uma alternativa ao processo de soldagem por arco subsmerso. Fatores que influenciam a transferência de metal Valor da corrente elétrica de soldagem Para um dado diâmetro de arame, o tipo de transferência metálica muda o seu modo de transferência à medida que se aumenta a corrente. A corrente ou faixa de corrente que acontece a mudança na transferência é denominada corrente de transição curto circuito, globular, spray / pulverização. Correntes menores que a corrente de transição, o modo de transferência é globular. Correntes maiores que a corrente de transição possibilitam a transferência por spray. Tensão de soldagem Tensões baixas favorecem a transferência por curto-circuito. Diâmetro do eletrodo A corrente de transição globular / pulverização aumenta com o aumento do diâmetro do eletrodo, conforme mostra a tabela abaixo, para diversos eletrodos. Tipo de gás de proteção usado Misturas contendo mais que 20% de CO 2 não se prestam para transferência em spray ou pulsada. Misturas até 30% de CO 2 podem apresentar um arco com um aspecto semelhante ao aerossol a altos níveis de corrente, mas são incapazes de manter a estabilidade do arco obtida com misturas de menores teores de CO 2. A transferência de metal influencia a estabilidade do arco. O arame entra em curto-circuito com a peça de 20 a 200 vezes por segundo. Durante o curto-circuito, tem-se uma grande queda da tensão e uma grande elevação da corrente. Transferência globular apresenta estabilidade intermediária e a transferência por spray apresenta a maior estabilidade do arco.

25 A transferência de metal também influencia a aplicabilidade do processo em determinadas posições. Por exemplo, a transferência por curto-circuito possibilita a soldagem em todas as posições, enquanto que as transferências globular e por spray apenas podem ser usadas na soldagem em posição plana. O nível de geração de respingos também é influenciado: a transferência globular é a que gera a maior quantidade de respingos. Transferência com arco pulsado Algumas fontes (eletrônicas) possibilitam a transferência por arco pulsado. Neste tipo de transferência é que a fonte gera dois níveis de corrente. Uma corrente suficientemente baixa, denominada corrente de base (Ib), que não gera a transferência, mas produz o início da fusão, e uma corrente superior a corrente de transição globular / pulverização, denominada corrente de pico (Ip), que gera a transferência. A vantagem deste modo é a obtenção de uma transferência com característica de pulverização, com corrente média bem menor, reduzindo o custo da operação. Além disso, a quantidade de calor transferida à peça é bem menor, o que é vantajoso pelos seguintes motivos: menor nível de distorções maior controle da poça de fusão possibilita a soldagem fora de posição possibilita a soldagem de chapas com menores espessuras Uma corrente suficientemente baixa, denominada corrente de base (Ib), que não gera a transferência, mas produz o início da fusão, e uma corrente superior a corrente de transição globular / pulverização, denominada corrente de pico (Ip), que gera a transferência. A vantagem deste modo é a obtenção de uma transferência com característica de pulverização, com corrente média bem menor, reduzindo o custo da operação. Além disso, a quantidade de calor transferida à peça é bem menor, o que é vantajoso pelos seguintes motivos:

26 menor nível de distorções maior controle da poça de fusão possibilita a soldagem fora de posição possibilita a soldagem de chapas com menores espessuras REFERÊNCIAS FRICKE SOLDAS LTDA, br 285 Km 456, Ijuí/RS/Brasil WAINER, Emilio; BRANDI, Sergio Duarte; HOMEM DE MELLO, Fabio Decourt (Coord.). Soldagem: processos e metalurgia. São Paulo: E. Blücher, p. ISBN MARQUES, Paulo Villani; MODENESI, Paulo José; BRACARENSE, Alexandre Queiroz. Soldagem Fundamentos e Tecnologia. Editora UFMG, 2007, 349 p. ISBN FAGAGNOLO, João Batista, ÚNICAMP, Introdução a Processos e Metalurgia da Soldagem, Agosto/2011