APOSTILA L&A SOLDAGEM

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1 APOSTILA L&A SOLDAGEM PROCESSO DE SOLDAGEM MIG/MAG E ARAME TUBULAR

2 APOSTILA L&A SOLDAGEM PROCESSO DE SOLDAGEM MIG/MAG E ARAME TUBULAR 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 por eletrodo revestido. Salvador, p. I. Soldagem. ESCOLA DE SOLDAGEM L&A TV. Luiz Viana Filho, Nº 900 Itapuã Salvador Bahia Brasil CEP Tel.: (71) lasoldagem@hotmail.com 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 SOLDAGEM MIG/MAG Introdução Principais vantagens e desvantagens Vantagens Desvantagens Diferença entre MIG/MAG Gases ativos Gases inertes EQUIPAMENTOS Equipamentos básicos Alguns procedimentos antes e após a soldagem VARIÁVEIS DO PROCESSO Parâmetros simétricos e vetoriais A inclinação da tocha O comprimento do arco A velocidade da soldagem TRANSFERÊNCIA METÁLICA Transferência curto-circuito Transferência aerossol (Spray) Transferência globular Transferência pulsada ARAME TUBULAR Soldagem por arame tubular JUNTAS NA SOLDAGEM POSIÇÕES DE SOLDAGEM Juntas de tipo Juntas de filete Soldas em tubulações Soldas em chapas com juntas de ângulo Soldas em tubos com chanfro REFERÊNCIAS

7 Introdução a Soldagem Histórico da soldagem O processo de soldagem a arco elétrico surgiu no século XIX e seus avanços começaram a serem explorados no século XX, mais precisamente os processos MIG, MAG e TIG. Apenas no ano 1948 foi desenvolvido inicialmente o processo MIG com eletrodo de diâmetro menor e com alta porcentagem de gás inerte. Alguns anos mais tarde, mais precisamente 1953 com emprego do CO 2 como gás de proteção, dando origem ao processo MAG onde foi direcionado ao ramo industrial. Com os progressos do mundo capitalista, surgiu-se a necessidade de criar e aprimorar alguns processos para suprir a demanda do mercado dinâmico das indústrias. Uma das melhores maneiras de assegurar melhor produtividade e baixo custo de mão-de-obra foi aproveitando as vantagens do processo MIG/MAG. Atualmente o processo MIG/MAG é bastante utilizado pela sua flexibilidade em diversos tipos de metais. É valido ressaltar que seu processo é compatível com os requisitos ambientais. 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 4

8 depositado em uma determinada peça ou preenchimento de uma determinada cavidade. 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. 5

9 Brasagem: O material de adição é aquecido e depositado no metal de base, ocorrendo apenas à fusão do metal de adição. 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 MIG/MAG 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 6

10 100 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 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 7

11 1.4.2 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 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 pode ser inerte, ativo ou o composto dos dois junto. Dos gases inertes o mais utilizado no processo MIG/MAG é o argônio devido a sua abrangência e eficácia, outros gases como Helio, é menos comum devido ao 8

12 custo, e somente são utilizados em casos específicos. Dos gases ativos os mais utilizados são o oxigênio, o CO 2. 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 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. 9

13 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. 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. 10

14 Descontinuidades Descontinuidades comuns O processo de Soldagem MIG/MAG é bastante eficiente se aplicado corretamente as variáveis do processo, tais como a escolha do tipo e composição do arame a ser utilizada, a velocidade de alimentação em conjunto à velocidade de soldagem, comprimento do eletrodo e 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 (inertes e/ou ativos) 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 falta de penetração, falta de fusão, mordedura, porosidade e trincas longitudinais. 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. 11

15 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 12

16 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. 13

17 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 14

18 A figura abaixo mostra a descrição das descontinuidades mais comuns. Figura 7 Descontinuidades mais comuns nos processos de soldagem 15

19 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 16

20 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). 17

21 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. 18

22 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 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 frequentemente 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. 19

23 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 20

24 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. 21

25 Tabela 4 Tipos de filtros utilizados na soldagem 22

26 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. 23

27 Soldagem MIG/MAG Introdução O processo de soldagem MIG/MAG consiste na deposição de um elétrodo nu consumível no metal de base, que é liquefeito no calor do arco elétrico. Em relação ao MIG (Metal Inert Gás) é utilizado um gás de proteção inerte (Argônio e Hélio), e o MAG (Metal Active Gás) um gás de proteção ativo (Gás Carbônico, Oxigênio e Nitrogênio), em muitos casos usa-se uma mistura de um inerte com ativo. O elétrodo é constituído por um eletrodo-arame que é bobinado em um carretel por um motor, onde esse conjunto é denominado de cabeçote que pode ou não está embutida a fonte. 5.2 Principais vantagens e desvantagens Vantagens A versatilidade do processo por ser semi-automático, podendo também ser adaptado para soldagem automática; A alimentação contínua do eletrodo; A execução da soldagem em todas as posições; Elevada velocidade de soldagem; A alta taxa de deposição devida à densidade de corrente alta na ponta do arame; Por não ter escória, não tem risco de inclusão da mesma na soldagem de vários passes e não perde tempo para remoção de escória; Penetração da raiz é mais uniforme comparado ao eletrodo revestido; Problemas como os de distorção e tensões residuais são menores; 24

28 Possibilita o controle da penetração e a diluição durante o processo de soldagem Desvantagens Aumento na tendência de trincas, principalmente em aços temperáveis, devido a maior taxa de resfriamento proporcionada pela falta da produção de escória; A soldagem deve ser protegida de corrente de ar; Operação com maior dificuldade em locais de difícil acesso, pois o bocal da pistola precisa ficar próximo do metal-base a ser soldado; Grande emissão de raios ultravioleta; Equipamento de soldagem mais caro comparado ao do eletrodo revestido e equipamento menos portátil também. 5.3 Diferença entre MIG/MAG A diferença do MIG para o MAG está no tipo de gás utilizado na proteção da poça de soldagem. Esse gás de proteção pode ser inerte ou ativo, os inertes mais conhecidos são o argônio e o hélio, já o ativo é o CO2. O gás de proteção impede que o arame-eletrodo e a poça de fusão sejam contaminados por gases da atmosfera local e impurezas contidas no ambiente. O gás ativo atua na abertura e na continuidade do arco elétrico. Já o gás inerte atua na abertura, controle e manutenção do arco, influenciando no fluxo da poça de fusão. O gás tem fator importante na qualidade da solda, interferindo diretamente no cordão, poça de fusão e visual da peça a ser soldada. Em relação à condutibilidade térmica de um gás, quanto maior, mais estreita será a coluna de plasma, consequentemente aumentando a densidade de corrente, aumenta a temperatura, aumenta a penetração no cordão. A figura abaixo mostra a penetração e formato em diferentes tipos de gases. 25

29 Figura 11 Efeito dos diferentes tipos de gases sobre o formato do cordão Em relação a sua característica e sua aplicabilidade de cada gás podese fazer a seguinte classificação de acordo com a tabela abaixo. Tabela 5- Mistura de gases e suas aplicações GÁS OU MISTURA COMPORTAMENTO QUÍMICO APLICAÇÕES Argônio (Ar) inerte Quase todos metais (exceto aço) Hélio (He) Inerte Al, Mg, Cu, e suas ligas Ar + 20 a 50% He Ativo Idem He (melhor que 100% He) Nitrogênio (N 2 ) Ativo Cobre e suas ligas Ar + 20 a 30% N 2 Ativo Idem N 2 (melhor que 100% N 2 ) Ar + 1 a 2% O 2 Ativo Aço Inox e algumas ligas de Cu Ar + 3 a 5% O 2 Ativo Aço C e alguns baixa liga CO 2 Ativo Aço C e alguns baixa liga Ar + 20 a 50% CO 2 Ativo Diversos aços curto circuito Ar + CO 2 + O 2 Ativo Diversos aços As operações de soldagem também podem ser realizadas de diversas maneiras: manual, semi-automático, mecanizada e automática. Sendo o processo MIG/MAG considerado semi-automático e automático. 26

30 5.3.1 Gases ativos O processo com esse tipo de gás é geralmente utilizado para a soldagem de aços carbonos e de aços baixa liga, uma de suas vantagens é o baixo custo, e as maiores velocidades de soldagem e a elevada penetração comparados ao hélio e argônio. A desvantagem desse tipo de gás é elevada quantidade de respingo, e a atmosfera do arco oxidante podendo assim causar porosidade 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 MIG é composto pelo argônio, pelo hélio, ou a mistura deles. O argônio tem a vantagem de maior estabilidade, e na maior penetração central comparado ao hélio, mas o hélio tem a vantagem de melhor condutividade térmica e maior calor gerado no arco, ou seja, maior aporte térmico. 27

31 Equipamentos Equipamentos básicos Os equipamentos necessários para a realização da soldagem MIG/MAG, estão listados e mostrados na figura abaixo. Figura 12 Equipamentos do processo de soldagem MIG/MAG (1) Fonte 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. (2) Tocha de soldagem A forma de transição da corrente elétrica ao arame se dar através do bico de contato presente na tocha. Os espaços contidos no bocal servem para a passagem do gás de proteção. Já para o 28

32 controle do fluxo do arame. A figura abaixo mostra os componentes detalhados da tocha. Figura 13 Componentes da tocha do processo de soldagem MIG/MAG (3) Fonte de gás Permite a proteção da poça de fusão, influenciando numa melhor qualidade da solda. Pode servir como manutenção do arco. (4) Alimentador de arame - Por ser um processo semi-automático, a sua velocidade é controlada. Essa alimentação é feita através do cabeçote que é contido um carretel que é bobinado continuamente até o bocal da tocha (Conduíte material feito geralmente cobre onde passa o arame energizado transformando assim em eletrodo). 6.2 Alguns procedimentos antes e após a soldagem Depois de verificar os equipamentos e, se necessário, aplicar alguma preparação de junta ou lixamento, é importante também analisar os parâmetros da soldagem, que por sua vez deve ser cuidadosamente observado, devido ao fato de que existe um grande numero de variáveis, algumas delas podem ser citadas: velocidade de alimentação do arame, a corrente da soldagem, posicionamento da tocha, comprimento do eletrodo e a distancia da tocha á peça, vazão de gás de proteção, enfim, essas variáveis aludem a um contexto que predeterminam, por exemplo, o tipo de junta. 29

33 Após a realização do cordão de solda, deve-se a conferir o mesmo, verificando a possibilidade de descontinuidades, com grande chance de presença de porosidade e respingos, o que são freqüentes na soldagem MIG/MAG. 30

34 Variáveis do processo Parâmetros simétricos e vetoriais Essa etapa é controlada pelo operador no momento da realização da soldagem, passo que avalia a qualidade do profissional executante da soldagem. 7.2 A inclinação da tocha É o parâmetro simétrico que ira designar a geometria do cordão se mais largo ou mais estreito, mais profundo ou mais raso, de maior ou de menor espessura, como mostra na tabela 6 e na figura 13. Tabela 6 Influência do ângulo da tocha. 31

35 Figura 13 Conseqüências do ângulo da tocha durante a soldagem. 7.3 O comprimento do arco É a distância do início de saída do bocal da tocha até o início da formação do arco, também chamada de "stick out" ela vai ser ajustada de acordo com a velocidade de deposição do material de adição no momento da execução da soldagem, ultrapassar o ponto ideal acarretará em instabilidade no arco. Isto propicia a formação de descontinuidades e influencia na penetração e fusão do metal de adição com o de base. A figura abaixo mostra o perfil do cordão de solda com diferentes Stick-out. 32

36 Figura 14 Demonstração do cordão de solda diante de cada altura. 7.4 A velocidade da soldagem É uma das variáveis que é definida depois de se caracterizar todas as variáveis acima. Mesmo com todas elas corretas o manuseio do operador na velocidade e trançado será extremamente necessário para a qualidade da solda, os defeitos mais comuns no erro desta variável são a mordedura e a porosidade. 33

37 Transferência metálica Transferência curto-circuito É um modo de transferência que é realizada pelo contato do eletrodo consumível e a peça, onde gotas pequenas, próximas do diâmetro do arame são destacadas quando se há o contato eletrodo-peça. Essa transferência também é caracterizada pela baixa tensão e baixa corrente. A sua utilização está voltada para chapas finas e soldas fora de posição. Para melhor garantir uma boa estabilidade do arco na técnica de curtocircuito devem ser empregadas correntes baixas. A tabela abaixo mostra os tipos de arame e suas respectivas correntes utilizadas. Tabela 7 Diâmetro do arame utilizado e suas respectivas correntes 8.2 Transferência aerossol (Spray) O modo de transferência por spray é caracterizado pela sua grande quantidade de gotas produzidas, e pela pequena quantidade de respingo. Essas gotas têm dimensões menores que o diâmetro do arame e são projetadas pela coluna do arco com velocidade. Entretanto existe uma limitação 34

38 nesse modo de transferência, que é o de só poder soldar na posição plana e horizontal. Figura 15 Transferência metálica por aerossol 8.3 Transferência Globular Esse tipo de transferência é caracterizado pela grande quantidade de respingo ocasionada pela instabilidade do arco, e pela deposição de gotas maiores que o diâmetro do arame. Essa transferência é realizada praticamente pela ação da gravidade, e por esse motivo limita-se para soldagens nas posições plana e horizontal. A figura abaixo mostra didaticamente como ocorre os três tipos de transferência metálica. 35

39 Figura 16 Tipos de transferência metálica 8.4 Transferência pulsada Este modo de transferência se diferencia dos demais, pois as dimensões da gota e a freqüência de projeção das mesmas são controladas pelo equipamento de soldagem, o modo de transferência é mesmo do spray. 36

40 Arame tubular Soldagem por arame tubular O arame tubular é um eletrodo contínuo de seção reta tubular, com um invólucro de aço de baixo carbono, aço inoxidável ou liga de níquel, contendo desoxidantes, formadores de escória e estabilizadores. Com a vantagem de produção e versatilidade do processo MIG/MAG, sem a necessidade de manipulação de fluxos, criou-se um processo semelhante ao MIG/MAG. Este processo é comum atualmente chamá-lo de MAG com arame-eletrodo tubular. O arame-eletrodo possui materiais formadores de gases e vapores de proteção do arco e formadores de escória de cobertura. 37

41 Juntas na soldagem Tipos de junta 38

42 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 39

43 Vertical: o eixo da solda é na posição vertical. Figura 20 Solda de topo sentido vertical 11.2 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 40

44 Figura 24 - Solda de filete na posição sobre-cabeça 11.3 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 41

45 11.4 Soldas em chapas com juntas de ângulo Soldas em chapas com chanfro 42

46 11.5 Soldas em tubos com chanfro 43

47 Referências 12 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 HOFFMANN, Luzzatto Soldagem técnicas, manutenção, treinamento e dicas. Porto alegre,