APOSTILA L&A SOLDAGEM

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1 APOSTILA L&A SOLDAGEM PROCESSO DE SOLDAGEM TIG

2 APOSTILA L&A SOLDAGEM PROCESSO DE SOLDAGEM TIG SALVADOR 2012

3 Copyright 2012 por L&A SOLDAGEM. Todos os direitos reservados Área Tecnológica L&A Soldagem Elaboração: Victor Áquila Revisão Técnica: Leandro Henrique Costa Soares / Otavio de Oliveira Pires Junior Catalogação na fonte Escola de Soldagem L&A Centro de Formação de Soldadores. Soldagem MIG/MAG e Arame Tubular. Salvador, p rev 2. I. Soldagem. ESCOLA DE SOLDAGEM L&A TV. Luiz Viana Filho, Nº 900 Itapuã Salvador Bahia Brasil CEP Tel.: (71) Site:

4 APRESENTAÇÃO Com o objetivo de apoiar e proporcionar a melhoria contínua do padrão de qualidade e produtividade da indústria, a L&A Soldagem disponibiliza cursos de formação de soldadores dos processos MIG/MAG, arame tubular, TIG e eletrodo revestido. Estes cursos abordam conteúdos teóricos e práticos que são direcionados para indústrias nos diversos segmentos, através de formação de profissionais aptos e qualificados, além de propiciar conhecimentos vivenciados na indústria, a L&A soldagem entra com o papel de melhor garantir a entrada de soldadores no mercado de trabalho. Este material didático foi preparado para funcionar como instrumento de consulta e estudo. Possui informações que são aplicáveis de forma prática no dia a dia do soldador, e apresenta uma linguagem simples e de fácil aprendizagem. Este módulo entra com o papel de facilitar a assimilação do profissional de acordo com que é visto em sala de aula e no campo prático. 1

5 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO A SOLDAGEM Histórico da soldagem O processo de soldagem Método de União de Metais Soldagem a Arco Elétrico Corrente na soldagem Tensão na soldagem Gás de proteção Corrente contínua Corrente Alternada Polaridade Mecanismos de soldagem DESCONTINUIDADES Descontinuidades comuns Falta de penetração Falta de Fusão Mordedura Porosidade Trincas longitudinais TERMINOLOGIA DA SOLDAGEM Terminologia Geral Terminologia de soldagem SEGURANÇA NA SOLDAGEM Práticas de segurança na soldagem Equipamentos de proteção individual Roupas de proteção Radiação de arco elétrico Inspeção e manutenção do equipamento e do trabalho Para o soldador Para o trabalho em geral

6 5 EQUIPAMENTOS Equipamentos básicos Fontes de energia Cilindro do Gás de proteção Tocha Normal Corpo reto Curta Acessórios Esmerilhadeira Escova rotativa SOLDAGEM TIG Introdução Principais vantagens e desvantagens Vantagens Desvantagens Preparação do eletrodo Parâmetros da soldagem O comprimento do arco Vazão do gás Velocidade de soldagem Inclinação da tocha A corrente elétrica na soldagem TIG Gases inertes Juntas na soldagem Tipos de junta Posições de Soldagem Junta de topo Plana Horizontal Sobre-cabeça Vertical Juntas de filete Soldas em tubulações

7 8.4 Soldas em chapas com juntas de ângulo Soldas em chapas com chanfro Soldas em tubos com chanfro REFERÊNCIAS

8 Introdução a Soldagem Histórico da soldagem Os princípios da soldagem com arco protegido por gás começou a ser entendido no inicio de 1800, depois que Humphry Davy's descobriu o arco elétrico e inicialmente usava um eletrodo de carbono. Em 1890 C. L. Coffin teve a idéia de usar o arco elétrico, dentro de um gás inerte, mas as dificuldades de soldar materiais não ferrosos como alumínio e magnésio continuaram, porque estes materiais reagiam rapidamente com o ar, gerando porosidade e, consequentemente, soldas de baixíssima qualidade. Os processos existentes utilizando eletrodos revestidos, também não protegiam satisfatoriamente a área de soldagem nos materiais não ferrosos e as soldas continuavam de baixa qualidade. Para resolver o problema, no meado de 1930, começaram a utilizar gás inerte engarrafado, para proteger a área de soldagem. 1.2 O processo de soldagem Existem diversas maneiras de unir materiais, tendo uma mesma união diversos processos envolvidos. O melhor método aplicado será definido pela sua garantia de uma boa produção, qualidade e menor custo empregado. Agregando tais valores, a soldagem entra como principal processo no que diz respeito à fabricação, montagem e manutenção no ramo industrial. Soldagem consiste basicamente na junção de uma ou mais peças, que tende a garantir a continuidade das propriedades físicas e químicas de materiais metálicos. Este processo pode ou não ser realizado com material de adição (utilização de um eletrodo ou vareta), ou até mesmo sem presença de uma fase líquida. Esse material de adição é definido pelo acréscimo de material depositado em uma determinada peça ou preenchimento de uma determinada cavidade. 5

9 Existem diversas variações da aplicação da soldagem podendo servir como junção de duas peças de reparo, superfícies desgastadas, ou até mesmo como revestimento para proteção. 1.3 Método de União de Metais Os processos de soldagem podem ser classificados de acordo como é realizado a união dos materiais. A seguir são mostradas tais classificações: Soldagem por Fusão: A soldagem é realizada pela junção de duas ou mais superficies, com ou sem metal de adiação. A figura 1 abaixo mostra um processo a arco eletrico com metal de adição. Figura 1 Processo de soldagem a arco elétrico Soldagem por Resistência: As bordas das peças são unidas por fundição, geralmente por pressão, sem metal de adição. Soldagem por pressão: As bordas são unidas pela força aplicada nas superfícies. Brasagem: O material de adição é aquecido e depositado no metal de base, ocorrendo apenas à fusão do metal de adição. 6

10 1.4 Soldagem a Arco Elétrico O arco elétrico é uma descarga elétrica em um meio gasoso parcialmente ionizado, que geram uma fonte de calor capaz de fundir metais. Na soldagem TIG o arco elétrico se localiza entre a ponta do eletrodo e o metal de base. Em geral, o eletrodo é fundido pelo arco e fornece metal de adição para a solda (soldagem com eletrodos consumíveis), existindo processos em que o eletrodo (em geral, de tungstênio ou grafite) não se funde de forma que seja principal para o processo (soldagem com eletrodos não consumíveis). Nos processos de soldagem à arco, a quantidade de calor fornecida à junta influencia nas dimensões e o formato do cordão de solda, dependendo da corrente e tensão elétricas fornecidas ao arco. Estes influem também na grande maioria dos processos na velocidade de soldagem, isto é, a velocidade com que o arco é deslocado ao longo da junta. A corrente na soldagem é uma das variáveis de fundamental importância que determina à penetração do cordão de solda e a velocidade de fusão do eletrodo, consequentemente a taxa de deposição. A tensão na soldagem, em geral, controla o comprimento do arco, ou seja, a distância entre a ponta do eletrodo e o metal base ou entre os eletrodos que mantêm o arco e a largura do cordão de solda. Quanto maior for a velocidade de soldagem, menor será a quantidade de energia recebida por unidade de comprimento da junta e, em geral, menores serão as dimensões do cordão. Finalmente, deve se deixar claro que, para se garantir uma estabilidade e controle adequados do processo e se obter um cordão de solda com um formato adequado, não se pode selecionar valores de corrente, tensão e velocidade de soldagem de forma aleatória. No que diz respeito ao arco elétrico, a soldagem apresenta uma série de particularidades, iniciando pelo fato de que, por razões de segurança, a maioria da tensão de trabalho comum utilizadas nos processos mais usuais é de até 100 V, enquanto que para iniciar uma descarga elétrica no ar são necessários cerca de 5000 V. É importante estudar o comportamento do arco elétrico na soldagem, porque é através dele é que o processo de soldagem ocorre. Uma soldagem com boa qualidade é dada através do perfeito entendimento e controle do arco 7

11 elétrico. O calor fornecido pelo arco gera a poça de fusão, e consequentemente através de reações químicas, a homogeneização das partículas dos materiais a serem soldadas. As forças geradas no arco são responsáveis pela transferência do metal de adição do eletrodo até a peça. Em grande parte, o projeto da fonte de soldagem é determinado pela necessidade de estabilizar o arco elétrico Corrente na soldagem Considerando todas as variáveis do processo constantes, aumentando apenas a corrente, ou seja, a velocidade do arame-eletrodo obtêm-se uma maior penetração do cordão de solda, com maiores profundidades. De acordo com a tabela abaixo se observa as variações do cordão de solda e de suas propriedades de acordo com a variação da corrente. Tabela 1 Variáveis e perfil do cordão. Velocidade de Alimentação Baixa Média Alta Corrente Baixa Média Alta Taxa Deposição Pequena Média Grande Penetração Baixa Média Alta Perfil do Cordão Tensão na soldagem Em relação à tensão temos diferentes características, mas com a sua variação podemos adquirir propriedades significativas no arco como o principal dele que é o aumento do aporte térmico. Além disso, pode-se causar um alargamento e achatamento do cordão, crescimento da largura da poça de fusão. Entretanto essa variação muito alta pode causar problemas como 8

12 aumento da ZTA (Zona Termicamente Afetada), porosidade, respingos e mordeduras. Outro fator, com a diminuição da tensão, seria aumentar a altura do cordão e seu estreitamento. A tabela abaixo mostra as diferenças no cordão quando se varia a tensão. Tabela 2 Perfil do cordão de solda com as variações da tensão e do arco Tensão Alta Média Baixa Arco Longo Médio Curto Perfil do Cordão Gás de proteção O objetivo principal desta variável é proteger a solda de gases externos, propícios à geração de imperfeições, e na parte física do cordão com a forma estética final e a penetração na peça. Existem dois parâmetros ajustáveis que irão juntos realizar essa função, o tipo de gás e a vazão do mesmo. O tipo de gás utilizado inerte, podendo ser o Hélio ou o Argônio. Dos gases inertes o mais utilizado no processo TIG é o argônio devido a sua abrangência e eficácia, outros gases como Helio, é menos comum devido ao custo, e somente são utilizados em casos específicos. A vazão do gás é regulada através de uma torneira de pressão localizada na tocha e é calculada pelo medidor de pressão na saída do cilindro. A regulagem dessa variável depende da tensão e da corrente empregada no sistema, caminhando proporcionalmente a elas, evitando a porosidade e a contaminação de óxidos. 9

13 1.4.4 Corrente contínua (CC) Corrente continua pode ser definida como a que se obtém a partir do estabelecimento de uma diferença de potencial entre dois terminais (pólos) cujas polaridades são invariáveis no tempo. A corrente que sai das fontes de soldagem apesar de sofrerem uma pequena variação, afins didáticos é considerada corrente contínua constante. Quando a intensidade de uma corrente contínua varia periodicamente no tempo é denominada de corrente continua pulsada. Este tipo de corrente pode ser utilizado na soldagem TIG e MIG/MAG quando se deseja obter efeitos diferenciados Corrente Alternada (CA) Corrente alternada pode ser definida como a que se obtém a partir do estabelecimento de uma diferença de potencial elétrico entre dois terminais, cuja polaridade é alternadamente positiva e negativa Polaridade Propriedade que determina o sentido da passagem de corrente elétrica por um trecho de um circuito elétrico, ou seja, o potencial de um extremo a outro. A polaridade na soldagem pode ser classificada como direta e inversa. Independente da polaridade (direta ou inversa) a corrente elétrica sempre é passada do pólo negativo para o positivo. Na polaridade direta é considerado como referência sempre o eletrodo (pólo negativo) e a peça como pólo positivo. Na polaridade inversa é considerado como referência sempre o eletrodo (pólo positivo) e a peça pólo negativo. 10

14 1.5 Mecanismos de soldagem Dos mecanismos usados nos processos de soldagem, existem 4 tipos que estão classificados abaixo: Soldagem Manual: è considera soldagem manual quando o soldador realiza 4 operações: - Manuseia a tocha/eletrodo no cordão de solda (descendente); - Manuseia a tocha/eletrodo na linha da soldagem (deslocamento); - Análise do cordão de solda; - Análise de qualidade e acabamento. Soldagem semi-automática: Soldador realiza as operações: - Manuseia a tocha/eletrodo na linha da soldagem (deslocamento); - Análise do cordão de solda; - Análise de qualidade e acabamento. Soldagem Mecanizada: Operador realiza: - Análise de qualidade e acabamento; - Avaliação e procura da linha a ser soldada. Soldagem Automática: Quando o soldador não realiza nenhuma função ou: - Análise do cordão, acabamento e qualidade. 11

15 Descontinuidades Descontinuidades comuns O processo de Soldagem TIG é bastante eficiente se aplicado corretamente as variáveis do processo, tais como a escolha do tipo e composição da vareta a ser utilizada, à velocidade de soldagem, a distância da tocha a peça, posicionamento da tocha nas diferentes posições de soldagem, a tensão e corrente de soldagem, a utilização correta dos gases de proteção (Argônio e Hélio) e, não menos importante, a técnica de manipulação (que envolve a experiência do soldador e/ou a automatização do processo). Porém, defeitos de solda podem ocorrer por práticas inadequadas na soldagem. Geralmente os defeitos encontrados são trincas, mordeduras, inclusão de tungstênio. 2.2 Falta de penetração Falta de penetração é a ausência de profundidade da solda na peça. Geralmente ocorre devido a uma baixa corrente de soldagem, podendo ser corrigida simplesmente aumento dessa corrente. Outras causas podem ser angulação incorreta da tocha e baixa velocidade de soldagem. A figura abaixo mostra exemplos de falta de fusão. 12

16 Figura 2 - Exemplos de falta de penetração 2.3 Falta de Fusão Falta de fusão é a ausência de fusão entre o metal de solda e peça a ser soldada. A causa mais comum para este defeito é uma baixa velocidade de soldagem, conseqüência de uma técnica de soldagem deficiente. Outro inconveniente é o uso de uma junta de solda muito larga, o metal de solda fundirá sem fundir as paredes da peça. Mesmo sendo possível soldar sobre óxido de ferro (ferrugem), o excesso do mesmo pode causa falta de fusão na soldagem. A figura abaixo mostra um exemplo de falta de fusão em uma junta de topo. Figura 3 - Exemplo de falta de fusão 13

17 2.4 Mordedura Mordedura é um baixo relevo das bordas do cordão de solda (entalhe do metal de base ao longo das bordas do cordão). É muito comum em juntas sobrepostas, ocorrendo, porém em juntas de topo e em ângulo. Esse defeito é causado principalmente por: alta velocidade da soldagem (a solidificação será extremamente alta e as forças de tensão superficial arrastarão o metal fundido para o centro do cordão), tensão do arco em níveis excessivos (que influenciará no comprimento do arco, que deve ser mantido curto para evitar mordeduras, aumentar a penetração e, consequentemente, garantir a integridade da solda) e correntes de soldagem excessivas. A figura abaixo mostra exemplos de mordeduras em juntas de topo e sobrepostas. Figura 4 - Exemplos de mordedura 2.5 Porosidade Porosidade é o aprisionamento de gases dentro do cordão após a solidificação. A porosidade pode estar espalhada aleatoriamente pelo cordão ou concentrada no centro do mesmo. Acontece devido à contaminação por ar atmosférico (contaminação proveniente do excesso ou escassez de gás de proteção, ou correntes de ar excessivas, que arrastarão o gás da região da poça), excesso de oxidação na peça utilizada (fonte de oxigênio e umidade), presença de sujeira. Outros inconvenientes são taxa de solidificação muito alta, velocidade de soldagem alta e valores de corrente muito baixos. A figura abaixo mostra exemplos de porosidade em soldas de ângulo e topo. 14

18 Figura 5 - Exemplos de porosidade 2.6 Trincas longitudinais Trincas longitudinais são fissuras que ocorrem em sentido longitudinal da peça, no sentido do cordão, e podem ocorrer a quente ou a frio. Trincas a quente, que ocorrem em temperaturas elevadas onde o cordão de solda ainda está se solidificando totalmente, são resultantes da escolha de arames de solda incorretos e/ou circunstância que deixem o cordão de solda com superfície excessivamente côncava, e trincas a frio, onde o cordão já se encontra totalmente solidificado, ocorrem quando a seção transversal é muito pequena para suportar as tensões atuantes ou devido à presença de hidrogênio fusível. A figura abaixo mostra exemplos de trinca longitudinais. Figura 6 exemplos de trincas longitudinais 15

19 A figura abaixo mostra a descrição das descontinuidades mais comuns. Figura 7 Descontinuidades mais comuns nos processos de soldagem 16

20 Terminologia da Soldagem Terminologia Geral A terminologia da soldagem são palavras ou expressões técnicas que são usadas para melhor caracterizar e propiciar um melhor entendimento na soldagem. Esta terminologia é empregada nacionalmente, e é determinada pela norma AWS A 3.0, conforme a tabela 3 abaixo. Tabela 3 Designação abreviada dos processos de soldagem Designação AWS Processos de Soldagem EGW- electrogas welding soldagem eletro-gás ESW - electroslag welding soldagem por eletroescória FCAW flux cored arc soldagem com arame welding tubular GMAW - gas metal arc soldagem MIG / MAG welding GTAW - gas tungsten arc soldagem TIG welding OAW - oxyacetylene soldagem oxiacetilênica welding OFW - oxyfuel gas welding soldagem a gás PAW - plasma arc welding soldagem a plasma RW - resistance welding soldagem por resistência elétrica SAW - submerged arc soldagem a arco welding submerso SMAW - shielded metal are soldagem com eletrodo welding revestido Sw - stud welding solda de pino 17

21 3.2 Terminologia de soldagem Abertura da raiz - mínima distância que separa as superfícies a serem unidas por soldagem ou processos afins. (ver figura 8 (a) e (b)). Ângulo do bisel - ângulo formado entre a borda chanfrada da superfície e um plano perpendicular à superfície (mais ou menos a metade do ângulo do chanfro). (ver figura 8 (a) e (b)). Ângulo do chanfro - ângulo integral entre as bordas chanfradas das superfícies. (ver figura 8 (a) e (b)). Bisel - borda da superfície a ser soldada preparada na forma de ângulo (ver fig. 8 (a) e (b)). Figura 8 - (a) Junta preparada de topo, (b) junta preparada de ângulo (AWS,2003). 18

22 Cobre-junta - material (metal de base, solda, material granulado, cobre ou carvão), colocado na raiz da junta a ser soldada, com a finalidade de suportar o metal fundido durante a execução da soldagem. Goivagem - operação de fabricação de um bisel ou chanfro pela remoção de material. Martelamento - trabalho mecânico, aplicado à zona fundida da solda por meio de impactos, destinado a controlar deformações da junta soldada. Junta dissimilar - junta soldada, cuja composição química do metal de base dos componentes difere entre si significativamente. Perna de solda - distância da raiz da junta à margem da solda em ângulo. Passe de revenimento - passe ou camada depositado em condições que permitam a modificação estrutural do passe ou camada anterior e de suas zonas afetadas termicamente. Solda autógena - solda de fusão sem participação de metal de adição. Solda de aresta - solda executada numa junta de aresta. Pós-aquecimento - aplicação de calor na junta soldada, imediatamente após a deposição da solda, com a finalidade principal de remover hidrogênio difusível. Pré-aquecimento - Aplicação de calor no metal de base imediatamente antes da soldagem, brasagem ou corte. 19

23 Segurança na Soldagem Práticas de segurança na soldagem Assim como todo processo industrial, não diferentemente a soldagem, se é necessário alguns cuidados com relação à segurança tanto do soldador como do ambiente ao seu redor. Caso essas medidas não sejam impostas ou sejam ignoradas, os soldadores podem ficar expostos a choques elétricos, expostos a radiação, inalação excessiva de gases e até mesmo possíveis explosões e acidentes fatais. 4.2 Equipamentos de proteção individual Roupas de proteção Dentre os processos de soldagem, mais comum a arco elétrico, estes propiciam uma geração de calor muito intensa, geram uma quantidade de luminosidade elevada, e freqüentemente respingos de metal líquido. Para melhor garantir tais cuidados é de extrema importância utilização de equipamentos que protejam o corpo, cabeça e principalmente os olhos, sem que o soldador seja limitado em movimentos e manuseios operacionais. Devido à sua maior durabilidade e resistência ao fogo, roupas de couro são mais apropriadas para serem usadas. Tecidos sintéticos ou algodão não devem ser usados a não ser que tenham sido devidamente tratadas para resistirem ao fogo. Se possível, mantenha as roupas limpas de graxa ou óleo, pois essas substâncias podem pegar fogo e queimar incontrolavelmente na presença de oxigênio. Evite fazer dobra em suas luvas ou calças, pois faíscas ou metal quente pode cair nestas dobras. Ainda, mantenham as pernas das calças sobrepondo suas botas (não dentro das botas) para evitar que as partículas quentes caiam dentro das botas. Sugere-se o uso de botas de couro, com pescoço longo e biqueira de aço. 20

24 Outras roupas de proteção que podem ser utilizadas são: avental, perneira, ombreira, toucas. Além de melhor garantir proteção física, tais roupas protegem contra choque elétrico. Medidas que podem prevenir acidentes com choque elétrico é diminuir ao máximo a umidade. Sempre que o soldador estiver transpirando muito, tomar cuidado com o contato em partes que sejam sucessíveis a passagem de corrente elétrica. As fotos abaixo mostram alguns dos equipamentos de segurança que devem ser utilizados pelo soldador ao se realizar serviços relacionados a soldagem. Figura 9 EPI s para o corpo 21

25 Figura 10 Luva e máscara facial Radiação de arco elétrico É essencial que seus olhos estejam protegidos da radiação do arco. Uma pequena exposição aos raios ultra violeta (UV) pode causar sérios danos a visão. Algo conhecido e mais comum de acontecer na maioria dos soldadores é o fenômeno chamado flash do soldador. Embora essa condição seja sentida várias horas após a exposição, estas causam um grande desconforto, e pode resultar em inchaço dos olhos, secreção de fluidos e cegueira temporária. Normalmente, o flash do soldador é temporário, mas a repetição ou exposição prolongada pode levar a uma lesão permanente dos olhos. Outra recomendação importante é a não utilização de lentes de contato em pessoas que estejam em contato com a radiação do arco elétrico. Este pode causar a colagem da lente, agregando sérios riscos à visão. Capacetes e mascaras de proteção previnem danos causados pela radiação do arco. O filtro encaixa-se numa janela na parte frontal da mascara e pode ser removido e recolocado facilmente. As mascaras são feitas de fibra de vidro, para também proteger sua cabeça, face, ouvido e pescoço de choques elétricos, calor, faíscas, e chamas. Abaixo segue a tabela que mostra o filtro mais indicado para cada tipo de processo com suas respectivas características. 22

26 Tabela 4 Tipos de filtros utilizados na soldagem 23

27 4.3 Inspeção e manutenção do equipamento e do trabalho È importante antes de começar qualquer processo de soldagem, utilizar entre 5 á 10 minutos verificando os equipamentos, aparelhos e acessórios que serão utilizados para melhor garantir uma soldagem com maior qualidade Para o soldador verificar se todas as conexões estão bem apertadas, incluindo o cabo terra do equipamento; verificar se o porta eletrodo e os cabos de soldagem encontram se em boas condições; verificar se os ajustes estão corretos para o trabalho que você está para começar Para o trabalho em geral verificar as condições da área de trabalho: deve-se seguir as precauções de segurança normais ou deve-se usar equipamentos e proteções especiais; verificar se os cabos de soldagem são de bitola adequada para o seu trabalho; verificar se os cabos estão distribuídos a evitar superaquecimento. Não se deve deixar os cabos enrolados durante a soldagem para evitar o efeito bobina; verificar se os cilindro de gases estão distribuídos adequadamente; verificar se os cilindros estão em segurança; verificar se a peça de trabalho está estável e fácil de alcançar de onde você está posicionado; verificar se cabo terra está conectado seguramente; verificar se o isolamento entre seu corpo e a peça de trabalho é suficiente; verificar se há ventilação suficiente na sua área de trabalho. 24

28 Equipamentos Equipamentos básicos Os equipamentos básicos utilizados no processo de soldagem TIG são: - Fonte de energia elétrica; - Tocha com suporte para eletrodo; - Cabo de condução para o gás de proteção; - Fonte de gás (cilindro de gás). 5.2 Fontes de energia Ponto de alimentação da energia elétrica e uma diferença de potencial (DDP) ao processo, seguindo os seguintes requisitos abaixo: a) Produzir saídas de corrente e tensão em níveis e com características adequadas para o processo de soldagem (baixa tensão e alta corrente); b) Permitir a regularem adequada dos valores de corrente e/ou tensão para as aplicações a que se destinam; c) Controlar a variação da intensidade e forma dos sinais de corrente e/ou tensão, de acordo com os requerimentos do processo de soldagem e aplicação. A fonte utilizada no processo TIG é sempre corrente constante e pode ser um gerador, retificador ou transformador, variando de acordo com metal a ser soldado. Ela deve ter uma adaptação para soldagem manual, com um pedal para controle da corrente pelo soldador (opcional). Dentre as tecnologias utilizadas, as mais comuns nas fontes de soldagem TIG é a de arco pulsado em corrente continua, ou sistemas de alta freqüência que possibilita a abertura do arco sem o contato com a peça. Assim como toda tecnologia com intuito de facilitar tais processos, as fontes que 25

29 apresentam esse sistemas são mais caras e tornando a acessibilidade mais dificil. O transformador básico utilizado na soldagem TIG de corrente alternada apresenta como partes principais as seguintes: Transformador monofásico ou trifásico é responsável pela transformação da corrente da rede em corrente de soldagem. O Gerador de alta frequência gera impulsos de alta tensão de elevada frequência para ignição sem contato do arco elétrico durante a soldagem. 5.3 Cilindro do Gás de proteção O Cilindro possui reguladores de pressão e vazão do gás, estando ligado a tocha de soldagem, para melhor garantir a passagem do gás até a poça de fusão. Figura 11 Cilindros de gás 5.4 Tocha A tocha conduz a corrente (através do eletrodo) e o gás inerte para a região de soldagem. A extremidade é revestida de material isolante podendo ser manuseada com segurança pelo operador. A tocha serve como suporte do eletrodo de tungstênio e também fornece o gás de proteção. O eletrodo de 26

30 tungstênio é segurado dentro da tocha através de uma pinça, sendo essa pinça definida através do diâmetro do eletrodo. Figura 12 Tocha para soldagem TIG As tochas pertencem um formato diferenciado a depender do tipo de serviço realizado (normal, curta, corpo reto), a mais comum é o formato normal Normal - Figura 13 tocha formato normal Corpo reto - Figura 14 tocha formato corpo reto 27

31 5.4.3 Curta Figura 15 tocha formato curta O bocal da tocha geralmente é feito de material cerâmico, e tem a finalidade de direcionar o gás de proteção. Ele deve ser escolhido a depender da espessura e forma da junta. O diâmetro do bocal deve ser escolhido para que seja suficiente o tamanho para proteger a poça de fusão. Figura 16 Bocais utilizados na tocha no processo TIG 5.5 Acessórios Além dos equipamentos básicos utilizados para realização da soldagem, tais acessórios são de fundamental importância na soldagem TIG. 28

32 5.5.1 Esmerilhadeira: Máquina utilizada para desbastar ou cortar determinada superfície. Figura 17 Esmerilhadeira para desbaste ou corte Escova rotativa: Escova em forma de disco utilizada na esmerilhadeira portátil. Figura 18 Disco rotativo para esmerilhadeira 29

33 Soldagem TIG Introdução O processo TIG utiliza como fonte de calor o arco elétrico para fundir metais, através de um eletrodo não consumível de tungstênio. O processo utiliza uma fonte de gás inerte, sendo autógena ou com metal de adição. Ele como principal característica possui uma excelente qualidade, além de ser um processo limpo e mais utilizado para passe de raiz e materiais de pequena espessura. A soldagem TIG é mais utilizada para soldagem de ligas de alumínio, magnésio, titânio, aços inoxidáveis, entre outros. Figura 19 Processo de soldagem TIG 30

34 6.2 Principais vantagens e desvantagens Vantagens A soldagem TIG apresenta os seguintes tipos de vantagens: - Cordões de solda de alta qualidade, sem escória e sem respingos; - pode ser empregado em todos os tipos de posições; - Bastante eficiente em chapas de pequena espessura e sensíveis ao calor; - Bom acabamento do cordão de solda; - Menor aquecimento da peça soldada; - Ausência de respingos Desvantagens A soldagem TIG apresenta os seguintes tipos de desvantagens: - A soldagem só pode ser realizada em local protegido; - Produtividade baixa em chapas grossas; - Produtividade baixa devido à baixa taxa de deposição de material; - Processo depende da habilidade do soldador, quando não automatizado. 31

35 6.3 Preparação do eletrodo A ponta do eletrodo de tungstênio para melhor garantir a passagem de elétrons, recomenda-se, através da esmerilhadeira, o afinamento da ponta do eletrodo. Na soldagem de corrente continua o ideal a ser utilizado é uma ponta pontiaguda, tendo a altura da parte esmerilhada duas vezes maior que o diâmetro do eletrodo, conforme a figura abaixo: Figura 20 Perfil da ponta do eletrodo 6.4 Parâmetros da soldagem Os parâmetros da soldagem servem para garantir uma melhor qualidade na soldagem. Tais fatores são: Comprimento do arco, velocidade de soldagem, a vazão do gás e a corrente da soldagem O comprimento do arco O comprimento do arco é definido pela ponta do eletrodo até o metal de base. Este parâmetro define o perfil do cordão de solda, quanto maior esse comprimento, mais largo será o cordão. Um arco muito curto ou muito largo gera instabilidade, propiciando descontinuidades como porosidade, mordeduras e falta de fusão. 32

36 6.4.2 Vazão do gás A vazão do gás influi numa proteção do gás. A vazão deve ser forte e suficiente para proteção da poça de fusão e deslocamento por toda a peça. Entretanto caso este seja muito forte, pode gerar turbulência e instabilidade do arco, favorecendo o aparecimento de defeitos e descontinuidades. Além de ter gastos com soldagem e perdas desnecessárias Velocidade de soldagem A velocidade de soldagem tem influencia na penetração e na largura do cordão. Enquanto a velocidade de soldagem aumenta, a penetração e o cordão diminuem. Uma velocidade de soldagem maior favorece melhor eficiência e produtividade, minimizando custos. Entretanto excedendo tal fator acarreta em defeitos e descontinuidades como falta de penetração e mordedura Inclinação da tocha A inclinação da tocha é outra variável que influencia na penetração no cordão. A inclinação da tocha no sentido positivo (puxando a solda) conseguese maior penetração devido à maior atuação do arco. No sentido negativo (empurrando a solda), o cordão se torna com menor influência tendo menor penetração. A figura abaixo mostra a diferença no cordão, de acordo com a angulação da inclinação da tocha. Figura 21 influência na inclinação da tocha 33

37 6.4.5 A corrente elétrica na soldagem TIG O tipo de corrente elétrica utilizada neste processo influencia a penetração de solda, a limpeza superficial dos óxidos da superfície do metal e o desbaste do eletrodo de tungstênio. Com corrente contínua, a polaridade direta (eletrodo negativo) é a recomendada. Com este tipo de corrente, a penetração é profunda e o desgaste do eletrodo é minimizado. É aplicado na maioria dos metais, todos os tipos de aços, cobre e suas ligas, titânio, ou seja, metais onde não é necessária a limpeza dos óxidos superficiais. Com corrente reversa (eletrodo positivo), a ação de limpeza é eficiente, mas o desgaste excessivo do eletrodo inviabiliza a aplicação deste tipo de corrente Gases inertes Os gases inertes são geralmente empregados para soldagem de materiais não ferrosos, principalmente materiais reativos, como, o alumínio, o magnésio e o titânio. Esse gás inerte utilizado na soldagem TIG é composto pelo argônio ou pelo hélio. O argônio tem a vantagem de maior estabilidade, e na maior penetração central comparado ao hélio. O hélio tem a vantagem de melhor condutividade térmica e maior calor gerado no arco, ou seja, maior aporte térmico. 34

38 Juntas na soldagem Tipos de junta 35

39 Posições de soldagem Junta de topo Plana: A soldagem é feita no lado superior da junta. Figura 17 Solda de topo na posição plana Horizontal: O eixo da solda é aproximadamente é inclinada. Figura 18 Solda de topo na posição horizontal Sobre-cabeça: Figura 19 solda de topo na posição sobre-cabeça 36

40 8.1.4 Vertical: o eixo da solda é na posição vertical. Figura 20 Solda de topo sentido vertical 8.2 Juntas de filete Figura 21 junta de filete na posição vertical Figura 22 junta de filete na posição horizontal Figura 23 Solda de filete na posição vertical 37

41 Figura 24 - Solda de filete na posição sobre-cabeça 8.3 Soldas em tubulações Figura 25 Solda em uma tubulação na posição plana Figura 26 Solda em uma tubulação na posição horizontal Figura 27 Solda em uma tubulação na posição circunferencial 38

42 8.4 Soldas em chapas com juntas de ângulo 8.5 Soldas em chapas com chanfro 39

43 8.6 Soldas em tubos com chanfro 40

44 Referências 9 SCOTTI, Américo. Soldagem MIG/MAG melhor entendimento, melhor desempenho. São Paulo, Artliber editora, WAINER, Emílio; BRANDI, Sérgio Duarte; HOMEM DE MELLO, Fábio Décourt. Soldagem: processos e metalurgia. São Paulo: Edgard Blücher, p. FIGUEIREDO, Kléber Mendes de.tecnologia da Soldagem. Departamento de mecânica e materiais. São Luis, MACHADO, Ivan Guerra. Soldagem & técnicas conexas: processos. Porto Alegre, MODENESI, Paulo J. Introdução à metalurgia da soldagem. Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Belo Horizonte, maio de 2006 MODENESI, Paulo J. Introdução à Física do Arco Elétrico e sua Aplicação na Soldagem dos Metais. Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Belo Horizonte, fevereiro de MODENESI, Paulo J. Introdução aos processos de soldagem. Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Belo Horizonte, novembro de

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