SOLDAGEM MIG/MAG. Prof. Marcos Dorigão Manfrinato 1 MIG/MAG BIG MAC

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1 SOLDAGEM MIG/MAG Prof. Marcos Dorigão Manfrinato 1 MIG/MAG BIG MAC MIG 2

2 SOLDAGEM MIG/MAG A soldagem a arco com proteção gasosa (gás metal arc welding GMAW). A proteção do arco e da região da solda contra contaminação pela atmosfera é feita por um gás ou uma mistura de gases, que podem ser inertes (Ar e He) e ativos (CO 2 ). MIG (metal inert gás) MAG (metal active gás) 3 SOLDAGEM MIG/MAG MIG Metais não ferrosos Al, Cu, Ni, Mge suas ligas MAG Metais ferrosos aços Aços inoxidáveis 304, 316, 420,..????????? 4

3 APLICAÇÃO INDUSTRIAL Fabricação de componentes estruturais e estruturas; Fabricação de equipamentos de médio e grande porte como pontes rolantes; Vigas; Escavadeiras; Tratores; Industria automobilística; Manutenção de equipamentos e peças metálicas; Recuperação de peças desgastadas; Aplicação de revestimentos metálicos com materiais especiais. 5 VANTAGENS Alta taxa de deposição, o que leva a alta produtividade 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, pela não utilização de fluxos de soldagem; Exigência de menor habilidade do soldador, quando se compara à soldagem de eletrodos revestidos. Altas velocidades de soldagem; 6

4 EQUIPAMENTO 7 EQUIPAMENTO 8

5 CONSUMÍVEIS Os principais consumíveis utilizados na soldagem MIG/MAG são: Arame eletrodo ou metal de adição; Gás de proteção; Líquido para proteção da tocha e regiões adjacentes à solda contra adesão de respingos. 9 CONSUMÍVEIS ARAME DE SOLDAGEM 10

6 CONSUMÍVEIS ARAME DE SOLDAGEM O fornecimento do material se dá em: rolos com 15 Kg., 18 Kg. ou em barris de 200 ou 250 Kg. Os arames são constituídos de metais que possuem composição química, dureza, condições superficiais e dimensões bem controladas e normalizadas pela AWS. Arames de aço carbono geralmente recebem uma camada superficial de cobre objetivando a melhora do acabamento superficial e seu contato elétrico com o bico de contato. 11 CONSUMÍVEIS ARAME DE SOLDAGEM Especificações AWS para materiais de adição AWS A 5.3 AWS A 5.6 AWS A 5.9 AWS A 5.14 AWS A 5.16 AWS A 5.18 AWS A 5.19 Arames de alumínio e suas ligas. Arames de cobre e suas ligas. Arames de aço inoxidável (alto teor de Cr) Arames de níquel e suas ligas. Arames de titânio e suas ligas. Arames de aço carbono e baixa liga. Arames de magnésio e suas ligas. 12

7 CONSUMÍVEIS GASES Os gases utilizados na soldagem MIG/MAG podem ser inertes ou ativos ou, ainda, misturas destes. O tipo de gás influência: características do arco e a transferência de metal; Penetração, largura e o formato do cordão de solda; Velocidade máxima de soldagem; Aparecimento de mordeduras; Custo de operação. 13 CONSUMÍVEIS GASES Na soldagem com He e CO 2 têm-se maiores quedas de tensão e maior quantidade de calor gerado no arco elétrico, para uma mesma corrente e distância eletrodo-peça, em relação ao Ar, devido à maior condutividade térmica dos dois primeiros. De modo geral, misturas contendo He são usadas na soldagem de peças de maior espessura ou de materiais com alta condutividade térmica 14

8 15 CONSUMÍVEIS GASES Gás ou mistura Comportamento Aplicações químico 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 Nitrogénio Cobre, maior energia de soldagem Ar % N 2 Idem N 2, mas melhor que 100% N 2 Ar + 1-2% 0 2 Ligeiramente oxidante Aços inoxidáveis e algumas ligas de Cu Ar + 3-5% 0 2 Oxidante Aços carbono e alguns aços de baixa liga C0 2 Oxidante Aços carbono e alguns aços de baixa liga Ar % C0 2 Oxidante Aços Ar + C Oxidante Aços 16

9 TRANSFERÊNCIA DE METAL Basicamente o processo MIG/MAG inclui três técnicas distintas de modo de transferência de metal: curto-circuito (short arc); globular (globular); aerossol (spray arc). Essas técnicas descrevem a maneira pela qual o metal é transferido do arame para a poça de fusão 17 TRANSFERÊNCIA DE METAL A transferência por curto-circuito ocorre com baixos valores de tensão e corrente. O curto circuito acontece quando a gota de metal que se forma na ponta do eletrodo vai aumentando de diâmetro até tocar a poça de fusão. Este modo de transferência pode ser empregado na soldagem fora de posição, ou seja, em posições diferentes da posição plana. É usado também na soldagem de chapas finas, quando os valores baixos de tensão e corrente são indicados. 18

10 TRANSFERÊNCIA POR CURTO-CIRCUITO 19 TRANSFERÊNCIA DE METAL A transferência globular acontece quando o metal do eletrodo se transfere para a peça em gotas com diâmetro maior do que o diâmetro do eletrodo. Essas gotas se transferem sem direção, causando o aparecimento de uma quantidade elevada de respingos. Essa transferência é indicada para soldagem na posição plana. 20

11 TRANSFERÊNCIA GLOBULAR 21 TRANSFERÊNCIA DE METAL A transferência por spray ocorre com correntes de soldagem altas, o que faz diminuir o diâmetro médio das gotas de metal líquido. Esse tipo de transferência produz uma alta taxa de deposição, mas é limitado à posição plana. 22

12 TRANSFERÊNCIA POR SPRAY 23 TRANSFERÊNCIA POR SPRAY Corrente de transição globular "spray" para diferentes materiais e diâmetros de arame Material Diâmetro do arame (mm) Gás de proteção Corrente de transição (A) Aço carbono 0,8 Argônio 2% Oxigénio 150 1,0 1,2 Argônio 2% Oxigénio Argônio 2% Oxigénio ,6 Argônio 2% Oxigénio 275 0,8 Argônio 2% Oxigénio 170 Aço inoxidável 1,2 Argônio 2% Oxigénio 225 1,6 Argônio 2% Oxigénio 285 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

13 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 ; 25 DIÂMETRO DO ELETRODO O diâmetro do eletrodo é escolhido principalmente em função da espessura do metal de base, da posição de soldagem e outros fatores que influenciam o tamanho da poça de fusão e da solda e/ou a quantidade 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, , Aço carbono e de baixa liga 1,2 1, , , , , Aço inoxidável austenítico 1, , , , Alumínio 1,2 1, , , Cobre ,

14 CORRENTE E POLARIDADE DO ARCO A corrente de soldagem influencia diretamente na penetração, largura e reforço do cordão de solda, na taxa de deposição e na energia de soldagem, e afeta o modo de transferência de metal. A escolha da corrente do eletrodo é feita em função da espessura das peças a unir, do diâmetro do eletrodo e da geometria desejada para o cordão de solda. 27 TENSÃO DE SOLDAGEM A tensão de soldagem afeta o comprimento do arco, o modo de transferência de metal e o formato do cordão. Tensões elevadas resultam em maiores largura da solda e tendência à formação de respingos. Tensões baixas favorecem a transferência por curto-circuito e maior instabilidade do arco. Além disso, tensões muito baixas podem resultar em concavidade excessiva e má concordância do cordão com a peça, também chamada de overkap. VALORES DE TENSÃO DO ARCO (V) 28

15 COMPRIMENTO ENERGIZADO DO ELETRODO O comprimento energizado do eletrodo, ou extensão elétrica ou ainda stickout é definido como a distância entre a extremidade do bico de contato da tocha e a extremidade do arame em contato com o arco. Entretanto, como esta distância é difícil 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. Quanto maior for essa distância, maior será o aquecimento do arame por efeito joule e portanto, menor a corrente necessária para fundir o arame, mantida a velocidade de alimentação. Inversamente, quanto maior o stickout, maior a taxa de deposição, se mantida a corrente de soldagem. 29 VAZÃO DO GÁS PROTETOR A vazão do gás protetor deve ser tal que proporcione uma proteção eficiente contra a contaminação do arco da solda pela atmosfera. Em geral, quanto maior a corrente, maior a poça de fusão e a área a proteger e, portanto, maior a vazão necessária. Vazões reduzidas podem levar ao aparecimento de porosidades e outros problemas associados à falta de proteção, como perda de elemento de liga e deterioração de propriedades. Vazões muito elevadas podem causar depressões na poça de fusão e tornar o cordão de solda irregular, além de aumentar desnecessariamente o custo da operação. 30

16 VELOCIDADE DE SOLDAGEM A velocidade de soldagem influência a energia de soldagem e, assim, a quantidade de calor cedido à peça. Velocidades muito baixas, além de elevar o custo, podem causar problemas metalúrgicos devidos à energia de soldagem elevada. Velocidade de soldagem elevada resulta em menores penetração, reforço e largura do cordão. Velocidades excessivas provocam o aparecimento de mordeduras, falta de fusão e/ou penetração do cordão de solda. 31 ROBÓTICA NA SOLDAGEM MIG/MAG Surgem devido O PROCESSO SER MANUAL, gerando os seguintes problemas 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, Yamaha Industria automobilística - HONDA, FIAT, GM, FORD Industria de autopeças fornecedores da região do ABC 32

17 ROBÓTICA NA SOLDAGEM MIG/MAG Conceitos básicos de um robô 33 ROBÓTICA NA SOLDAGEM MIG/MAG Estrutura mecânica articulada 34

18 ROBÓTICA NA SOLDAGEM MIG/MAG FALTA DE MÃO DE OBRA ESPECIALIZADA NA EXECUÇÃO DOS PROCESSOS AUTOMATIZADOS: CONHECIMENTOS NO PROCESSO DE SOLDAGEM + PROGRAMAÇÃO DE ROBÔS 35 ROBÓTICA NA SOLDAGEM MIG/MAG

19 ROBÓTICA NA SOLDAGEM MIG/MAG 37 PRÁTICA DE LABORATÓRIO Procedimento Experimental: Inicialmente, os alunos discutem os objetivos, a parte teórica e a metodologia do trabalho. O Professor mostra o equipamento a ser usado e demonstra o seu funcionamento. As regras de segurança são relembradas. Os alunos ajustam o equipamento e treinam a realização de cordões de solda na 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 de alimentação, a velocidade de alimentação, a tensão do arco e a indutância) e observam a sua influência na soldagem. Ao final do trabalho, os alunos discutem os resultados obtidos. 4. Resultados e Discussão: 38

20 EXERCÍCIOS 1. Quais as características e principais aplicações de cada modo de transferência de metal na soldagem MIG/MAG? 2. Quais as conseqüências da utilização de arames para soldagem MIG na soldagem 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? 5. Qual a influência da baixa velocidade de soldagem no formato do cordão? 6. Cite e explique algumas variáveis estabelecidas durante o procedimento de soldagem que afetam a penetração e a geometria do cordão de solda. 7. Descreva com suas palavras as diferenças entre a soldagem MIG/MAG com relação ao processo com eletrodo revestido que também usa o principio do arco elétrico para soldagem. 39 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Marques, P.V.; Modenesi, P.J.; Bacarense, A.Q.. Soldagem: Fundamentos e Tecnologia. 2 edição, editora UFMG, Wainer, E.; Brandi, S.D.; Homem de Mello, F.D.. Soldagem: Processos e Metalurgia. 1 edição, editora edgard Blücher Ltda, Apostila Soldagem MIG/MAG. ESAB, Degarmo, E.P.; Black, J.T.; Kohser, R.A.. Materials and Processes in Manufacturing. 9 edição, editora John Wiley,

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