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Roteiro para praticas de laboratório de Soldagem
Professor: Gilson Sampaio
Centro Universitário UNA
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Soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido - SMAW
Soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido (em Inglês Shielded Metal Arc Welding
– SMAW), também conhecida como soldagem manual a arco elétrico (MMA), é um
processo manual de soldagem que é realizado com o calor de um arco elétrico mantido
entre a extremidade de um eletrodo metálico revestido e a peça de trabalho.
É realizada com o calor de um arco elétrico mantido entre duas partes metálicas, a
extremidade de um eletrodo metálico revestido e a peça de trabalho/metal base. O calor
produzido pelo arco elétrico é suficiente para fundir o metal de base, a alma do eletrodo e o
revestimento. Quando as gotas de metal fundido são transferidas através do arco para a
poça de fusão, são protegidas da atmosfera pelos gases produzidos durante a
decomposição do revestimento. A escória líquida flutua em direção à superfície da poça de
fusão, onde protege o metal de solda da atmosfera durante a solidificação.
CARACTERÍSTICAS
O processo de soldagem com eletrodo revestido é o mais amplamente utilizado. Possui a
maior flexibilidade entre todos os processos de soldagem uma vez que a maioria dos metais
pode ser unida ou revestida pela soldagem.
Existe uma grande variedade de eletrodos revestidos, facilmente encontrados no mercado,
cada eletrodo contendo no seu revestimento a capacidade de produzir os próprios gases de
proteção dispensando o suprimento adicional de gases, necessário em outros processos de
soldagem.
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Eletrodos revestidos podem ser usado em todas as posições (plana, vertical, horizontal,
sobre cabeça), como em praticamente todas as espessuras de metal de base e em áreas
de acesso limitado. Também é usado para revestimentos duros, corte e goivagem.
É mais simples em termos de necessidades de equipamentos com custo do investimento
relativamente baixo.
VANTAGENS DESVANTAGENS
- Processo de Soldagem de baixo investimento;
- Não há necessidade suprimento de gases;
- Flexibilidade de aplicação;
- Grande variedade de consumíveis;
- Equipamentos podem ser usados também para
outros processos.
- Baixa produtividade;
- Necessidade de cuidados especiais com os
eletrodos;
- Volume de gases e fumos gerados no
processo.
APLICAÇÕES
A soldagem com eletrodo revestido é usada na fabricação e montagem de diferentes
equipamentos e estruturas, tanto em oficinas como no campo, sendo particularmente
interessante neste último caso.
Pode ser usada em grande número de materiais, como aços baixo carbono, baixa liga,
média liga e alta liga, aço inoxidável, ferro fundido, alumínio, cobre, níquel e ligas destes.
Diferentes combinações de metais dissimilares também podem ser soldadas com eletrodo
revestido.
Metais de baixo ponto de fusão como chumbo, estanho e zinco e metais muito refratários
ou muito reativos, como o titânio, zircônio, molibdênio e nióbio não são soldáveis por este
processo.
Em geral, um eletrodo em condições normais trará uma identificação em seu revestimento,
na extremidade próxima à ponta. Esta identificação deverá ser composta de uma letra e
quatro números. A sigla pertence, em geral, à norma americana de soldagem AWS
(American Welding Society, ou Associação Americana de Soldagem).
Com relação à identificação da norma AWS 5.1 para eletrodos revestidos para aço carbono,
podemos observar que a letra E (imagem ao lado) indica que se trata de um eletrodo
revestido; os dois números seguintes nos dão o limite de resistência, medido em psi. Nas
versões métricas da norma AWS, identificadas como M, as unidades de medidas se baseiam
no sistema internacional, no qual, por exemplo, o limite de resistência se mede em MPa (1
MPa = 0,102 Kg/mm2). Em nosso caso, utilizando o exemplo de um eletrodo classificado
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como E6013, este corresponde a uma resistência mínima à tração de 60.000 psi (cerca de
42Kg / mm2 ou 415 MPa).
O terceiro número indica a posição de soldagem. Esta nos permite trabalhar na posição
desejada, dependendo da aplicação a ser realizada.
Para o nosso caso, na classificação E 6013, o número 1 nos indica que podemos soldar em
todas as posições.
Se tivéssemos um número 2, a posição de soldagem seria apenas a posição plana e
vertical. Já se a posição de soldagem tivesse sido 4, todas as posições seriam possíveis,
incluindo a vertical descendente.
O quarto número é muito importante na hora de conhecer o eletrodo revestido. Este permite
saber, entre outras coisas:
• A corrente com a qual soldar e a polaridade a ser utilizada, no caso em que é
necessário definir. A corrente pode ser contínua ou alternada. No caso de corrente
contínua, existem duas possíveis polaridades: positiva ou negativa.
• O tipo de escória depositada na soldagem. Esta pode ser celulósica, rutílica e básica.
• O tipo de arco que se produz na soldagem: forte, fraco ou médio.
• A penetração sobre o metal base, que pode ser pouca, média ou profunda.
A quantidade de pó de ferro. Esta pode chegar a 50%.
A tabela 1 mostra as características correspondentes para cada designação do último dígito:
Último Dígito 0 1 2 3 4 5 6 7 8
Corrente/
Polaridade
CC
(+)
CA/CC
(+)
CA/CC
(-)
CA/CC
(+/-)
CA/CC
(+/-)
CC
(+)
CA/CC
(+)
CA/CC
(-)
CA/CC
(+)
Escória Celulósica Celulósica Rutílica Rutílica Rutílica Básica Básica Mineral Básica
Arco Forte Forte Médio Fraco Fraco Médio Médio Fraco Médio
Penetração Profunda Profunda Média Pouca Pouca Média Média Média Média
Pó de Fe 0 - 10% --- 0 - 10% 0 - 10% 30 - 50% --- --- 50% 30 - 50%
Fonte: ESAB, 2018
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Além da classificação descrita, a norma AWS permite, principalmente para eletrodos de
revestimento básico, utilizar uma classificação opcional.
Esses eletrodos utilizam uma sigla que é acrescentada à classificação básica da norma
AWS. Elas são R e HZ, sendo R = Eletrodo resistente à umidade. Em uma condição
ambiente de temperatura equivalente a 26,7ºC, umidade relativa do ar de 80%, para uma
exposição de 9 horas à umidade, o nível de absorção deve ser inferior a 0,4%. Exemplo:
E7018R.
A segunda classificação adicional (HZ) se refere ao nível de hidrogênio do eletrodo, sendo
que a letra Z equivale ao nível de hidrogênio (16, 8, 4 ml (H2) / 100g de metal depositado).
Exemplo E7018H4
A continuação, na tabela 2, mostra as classificações opcionais em relação à quantidade de
hidrogênio.
Classificação
AWS
Designação Hidrogênio
Difusível
Conteúdo médio de Hidrogênio Difusível H2
ml/100g
E7015 H16 / H8 / H4 16, 8, 4
E7016 H16 / H8 / H4 16, 8, 4
E7018 H16 / H8 / H4 16, 8, 4
E7028 H16 / H8 / H4 16, 8, 4
E7048 H16 / H8 / H4 16, 8, 4
Estes são apenas alguns exemplos que podemos encontrar na indústria. Para mais
informações, recomendamos consultar a norma AWS 5.1.
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Há outra maneira simples para calcular a corrente de soldagem em função do diâmetro do
eletrodo, além da norma AWS: calcular 30 A de corrente de soldagem para cada milímetro
de diâmetro.
Vale lembrar que este será um valor aproximado de corrente, que poderá aumentar ou
diminuir de acordo com a aplicação. Finalmente, a tabela 3 mostra uma relação entre
corrente e diâmetro do eletrodo.
Classificação AWS
Diâmetro
(mm)
Corrente de Soldagem (A)
EXX10
EXX11
E XX10-
XX
E XX12 E XX13 E XX14 E XX24
E XX15
E XX16
E XX18
E XX18-
XX
1,60 -- 25-40 30-50 -- -- -- --
2,00 -- 40-65 40-65 -- -- -- 45-70
2,50 55-75 60-85 60-85 60-90 80-120 65-90 70-90
3,25 90-130
100-
130
100-
130
100-
140
180-
225
100-
130
100-140
4,00 130-160
140-
180
140-
180
140-
180
270-
320
130-
170
130-190
5,00 160-200
200-
250
200-
250
200-
250
300-
340
180-
230
180-250
6,00 180-220
280-
350
170-
350
230-
300
320-
360
230-
300
230-310
Fonte: ESAB, 2018
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Aula Prática 1
Soldagem a Arco Elétrico com Eletrodo Revestido E-6013
Procedimento: Abertura de arco
Objetivo: Abrir o arco e o mantê-lo estável.
Procedimento:
1. Ajustar a corrente de soldagem de acordo com a espessura da chapa.
2. Coloque o eletrodo E-6013 no pegador com um ângulo de 90º.
3. Aproxime o eletrodo até que inicie o arco e mantenha a ponta do eletrodo a uma
distância de 2 a 3 mm da peça.
4. Afaste o eletrodo e observe a alteração do arco.
5. Aproxime o eletrodo e observe a alteração do arco.
6. Retire a escória com auxílio de uma picadeira.
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Aula Prática 2
Soldagem a Arco Elétrico com Eletrodo Revestido E-6013
Procedimento: Cordão de solda na posição Plana
Objetivo: Efetuar cordão com Eletrodo Revestido E-6013 na posição Plana.
Procedimento:
1. Ajustar a corrente de soldagem de acordo com a espessura da chapa.
2. Coloque o eletrodo E-6013 no pegador com um ângulo de 90º.
3. Aproxime o eletro (2 a 3 mm).
4. Abra o arco e mantenha o intervalo normal do arco.
5. Mova regularmente ao longo da junção com um ângulo de trabalho perpendicular.
Use um ângulo de arraste de 10º a 30º.
6. Finalize a solda. Remova a escória e inspecione o cordão de solda. Ele deve ser
levemente convexo com nenhuma sobreposição do reforço da solda sobre a chapa.
Deve também ser livre de buracos na superfície e inclusões de escória.
Comentário: Se a face do cordão é convexa, mas com sobreposição, então há muito metal
preenchedor. Isto acontece quando a velocidade de deslocamento é muito lenta, a Corrente
é muito alta ou o ângulo de arraste muito grande. Por outro lado, se o cordão é plano ou
mesmo côncavo, há muito pouco metal preenchedor. Isto acontece quando a velocidade de
deslocamento é muito grande ou a corrente é muito baixa. Se o cordão situa-se somente no
início do cordão, a corrente é muito baixa. Mude seus parâmetros de soldagem conforme o
necessário.
7. Após certificar-se dos ajustes necessários faça outra amostra. Inspecione como
anteriormente e verifique se seus ajustes surtiram algum efeito.
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Aula Prática 3
Soldagem a Arco Elétrico com Eletrodo Revestido E-7018
Procedimento: Cordão de solda na posição Plana
Objetivo: Efetuar cordão com Eletrodo Revestido E-7018 na posição Plana.
Procedimento:
1. Ajustar a corrente de soldagem de acordo com a espessura da chapa.
2. Coloque o eletrodo E-7018 no pegador com um ângulo de 90º.
3. Aproxime o eletro (2 a 3 mm).
4. Abra o arco e mantenha o intervalo normal do arco.
5. Mova regularmente ao longo da junção com um ângulo de trabalho perpendicular.
Use um ângulo de arraste de 10º a 30º.
6. Finalize a solda. Remova a escória e inspecione o cordão de solda. Ele deve ser
levemente convexo com nenhuma sobreposição do reforço da solda sobre a chapa.
Deve também ser livre de buracos na superfície e inclusões de escória.
7. Após certificar-se dos ajustes necessários faça outra amostra. Inspecione como
anteriormente e verifique se seus ajustes surtiram algum efeito.
Comentário: Compare os parâmetros de soldagem utilizados na prática 1 e 2, e observe
que os eletrodos utilizados possuem características diferentes e comportam
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Soldagem a Arco Elétrico com Atmosfera de Proteção Gasosa - GMAW
Na soldagem ao arco elétrico com gás de proteção (GMAW – Gas Metal Arc Welding),
também conhecida como soldagem MIG/MAG (MIG – Metal Inert Gas e MAG – Metal Active
Gas), um arco elétrico é estabelecido entre a peça e um consumível na forma de arame. O
arco funde continuamente o arame à medida que este é alimentado à poça de fusão. O metal
de solda é protegido da atmosfera pelo fluxo de um gás (ou mistura de gases) inerte ou ativo.
A Figura 1 mostra esse processo e uma parte da tocha de soldagem.
Figura 1 – Processo básico de soldagem MIG/MAG
Fonte: ESAB, 2018.
O processo de soldagem GMAW, foi introduzido na década de 1920 e tornado
comercialmente viável a partir de 1948. Consiste de um processo de alimentação constante
de um arame consumível (polaridade +), que é direcionado a uma peça metálica (polaridade
-), sob uma atmosfera de proteção gasosa.
Quando o arame consumível entra em contato com o metal de base, temos o fechamento
do circuito e a circulação de corrente elétrica entre o pólo positivo e o negativo, os metais
são aquecidos até a temperatura de fusão e o resultado é a chamada "poça de fusão" que
efetua a coalescência dos metais ali presentes. Parte desta poça de fusão é composta pelo
arame consumível ou metal de adição, e parte é composta pelo resultado da fusão entre o
arame e o metal de base, o que é chamado de diluição. Após o resfriamento desta poça de
fusão temos a união entre estes metais.
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Trata-se de um processo muito flexível que proporciona soldagens de qualidade com grande
produtividade, principalmente quando comparado com processos manuais como eletrodos
revestidos. O processo ficou caracterizado no mercado como MIG/MAG, ou seja, MIG (metal
inert gas), quando o gás de proteção utilizado para proteção da poça de fusão é inerte, ou
MAG (metal active gas), quando o gás de proteção da poça de fusão é ativo.
GASES DE PROTEÇÃO UTILIZADOS NO PROCESSO
Os gases de proteção têm como função primordial a proteção da poça de fusão, expulsando
os gases atmosféricos da região da solda, principalmente Oxigênio, Nitrogênio e Hidrogênio,
que são gases prejudiciais ao processo de soldagem. Além disso, os gases de proteção,
ainda possuem funções relacionadas a soldabilidade, penetração e pequena participação na
composição química da poça de fusão, quando gases ativos são empregados na soldagem.
Os gases de proteção podem ser de origem atômica como o Argônio e o Hélio, ou
moleculares como o CO2. Eles ainda se dividem quanto à composição, que pode ser simples
contendo apenas um tipo de gás, ou podem ser compostos por misturas, possuindo dois ou
mais tipos de gases em sua composição.
Arame x Tipo de Gás Ar CO2 Ar- CO2 Ar-He Ar-O2
Aços ao carbono e de
baixa liga
-- 100% 8, 15, 20, 25 ou 50%
de CO2 em Ar
-- --
Ligas de aço
inoxidável
-- --
até 4% de
CO2 em Ar
--
2 a 4% de
O2 em Ar
Alumínio e suas ligas 100% -- --
até 25% de
He em Ar
--
Cobre e suas ligas 100% -- --
até 75% de
He em Ar
--
Ligas de níquel 100% -- --
até 75% de
He em Ar
--
Metais reativos 100% -- -- até 75% de
He em Ar
--
Fonte: ESAB, 2018.
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COMPOSIÇÃO BÁSICA DE UM SISTEMA DE SOLDAGEM SEMI-AUTOMÁTICA PARA
APLICAÇÃO MIG/MAG
1 - CABO DE SOLDA (NEGATIVO)
2 - REFRIGERAÇÃO DA TOCHA (ENTRADA ÁGUA)
3 - GÁS DE PROTEÇÃO
4 - GATILHO DA TOCHA
5 - REFRIGERAÇÃO DA TOCHA (RETORNO ÁGUA)
6 - CONDUÍTE DO ARAME
7 - GÁS DE PROTEÇÃO VINDO DO CILINDRO
8 - SAÍDA DE ÁGUA DE REFRIGERAÇÃO
9 - ENTRADA DE ÁGUA DE REFRIGERAÇÃO
10 - CABO DE COMANDO (ALIMENTADOR/FONTE)
11 - CABO DE SOLDA (POSITIVO)
12 - CONEXÃO PARA A FONTE PRIMÁRIA (220/380/440 VCa)
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SIMPLES ESCOLHA DOS EQUIPAMENTOS
Uma das vantagens do processo GMAW é a facilidade de escolha dos equipamentos, sendo
que um conjunto de soldagem, pode ser facilmente configurado, sendo composto por:
Fonte de energia
Tem como função fornecer corrente de soldagem para o processo GMAW. Geralmente
possui curva característica de saída de tensão constante, podendo ser fabricada com
diversos tipos de tecnologia para controle da tensão, como chaves comutadoras, controle
tiristorizado ou através de inversores. Este possui melhor desempenho principalmente por
suas características, que possibilitam baixo consumo de energia, redução de peso e
dimensões e capacidade de alterar a forma de onda de saída através da interpretação de
sinais digitais.
Alimentador de Arame
Este tem como função alimentar o arame consumível através dos guias e conduítes,
devendo fornecer uma velocidade de alimentação sempre constante a fim de evitar
oscilações no processo. O alimentador de arame pode ser utilizado tanto para aplicações
semi-automáticas, quanto para aplicações automáticas, existindo ainda alimentadores de
arame específicos para soldagem robotizada.
Tocha "pistola" de soldagem:
A tocha de soldagem direciona a alimentação de arame e os fluxos de corrente elétrica e
gás de proteção para a poça de fusão. A tocha é composta de um cabo de cobre para a
passagem da corrente elétrica, um conduíte e uma mangueira, respectivamente para
direcionar o arame e o fluxo de gás.
TÉCNICAS DE SOLDAGEM
Para a soldagem nas posições plana e filete, duas técnicas são geralmente aplicadas, a
técnica puxando e a técnica empurrando. Nas duas técnicas, existem ângulos que devem
ser observados, o ângulo de ataque, formado entre a tocha de soldagem e o sentido
longitudinal da junta a ser soldada, e o ângulo de posicionamento, formado entre a tocha e
o sentido transversal da junta.
A técnica de soldagem empurrando proporciona um cordão de solda mais largo, e um reforço
menor, com menor penetração de garganta. Enquanto a técnica de soldagem puxando,
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proporciona um cordão de solda mais estreito, e reforço do cordão de solda e penetração de
garganta maiores. O que determina a técnica de soldagem puxando ou empurrando, são os
resultados a serem alcançados, e o tipo de junta a ser soldada, conforme mostrado na figura
a seguir:
Fonte: ESAB, 2018.
Para a soldagem na posição vertical, progressão ascendente e descendente, o
posicionamento da tocha é extremamente importante, e a soldagem deve ser realizada
somente como ilustrado. Pequenas oscilações da tocha, principalmente na progressão
ascendente, devem ser utilizadas a fim de garantir uma boa fusão lateral, em ambos os
casos, o arco deve ser mantido na borda da poça de fusão para assegurar uma penetração
completa da solda.
O processo de soldagem MIG/MAG proporciona muitas vantagens na soldagem manual e
automática dos metais para aplicações de alta e baixa produção. Suas vantagens
combinadas quando comparado ao eletrodo revestido, arco submerso e TIG são:
• a soldagem pode ser executada em todas as posições;
• não há necessidade de remoção de escória;
• alta taxa de deposição do metal de solda;
• tempo total de execução de soldas de cerca da metade do tempo se comparado ao
eletrodo revestido;
• altas velocidades de soldagem; menos distorção das peças;
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• largas aberturas preenchidas ou amanteigadas facilmente, tornando certos tipos de
soldagem de reparo mais eficientes;
• não há perdas de pontas como no eletrodo revestido.
Basicamente o processo MIG/MAG inclui três técnicas distintas de modo de transferência de
metal:
Transferência por Curto Circuito - Devido ao baixo aporte de calor a transferência por
curto circuito é indicada para a união de chapas finas e soldagens fora da posição plana,
nestes casos a transferência do metal ocorre quando o arame entra em contato com a poça
de fusão, provocando um aumento imediato da corrente, consequentemente o
destacamento da gota. Este tipo de transferência ocorre abaixo de 200 amperes e depende
do gás de proteção utilizado e da tecnologia da fonte.
Transferência globular - o diâmetro das gotas aumenta sendo igual ou maior que o
diâmetro do arame. Esse tipo de transferência ocorre na zona de transição quando os níveis
da amperagem e voltagem encontram-se entre o ponto de curto circuito e spray,
ocasionando um alto nível de instabilidade não utilizado na maioria das aplicações. A fase
globular aparece nas faixas de corrente entre 200 e 250 amperes.
Transferência por spray - ocorre em níveis elevados de amperagem sendo utilizada
normalmente na posição plana e horizontal para espessuras superiores a 5mm, nesse modo
a transferência do metal através do arco é feito na forma de micro gotas metálicas. Com os
equipamentos pulsados e inversores sinérgicos consegue-se anular ou diminuir os respingos
e atingir a fase de spray com níveis baixos de correntes proporcionando uma transferência
estabilizada na soldagem do alumino e ligas especiais
Fonte: ESAB, 2018.
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Aula Prática 4
Soldagem a Arco Elétrico com proteção gasosa – MIG/MAG
Procedimento: Abertura de arco
Objetivo: Abrir o arco e o mantê-lo estável.
Procedimento:
1. Ajustar a corrente, a tensão e a velocidade do arame.
2. Ajustar o fluxo de gás de proteção.
3. Aproxime a tocha de modo que o bico de contato fique a uma distância de 16 mm da
peça.
4. Afaste a tocha e observe a alteração do arco.
5. Aproxime a tocha e observe a alteração do arco.
6. Verifique a qualidade do material que solidificou.
Fonte: Eutetic, 2017
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Aula Prática 5
Soldagem a Arco Elétrico com proteção gasosa – MIG/MAG
Procedimento: Cordão de soldagem com transferência de metal por curto circuito.
Objetivo: Efetuar cordão com processo MIG/MAG na posição Plana com transferência de
metal por curto circuito.
Procedimento:
1. Ajustar a corrente, a tensão e a velocidade do arame para transferência de metal por
curto circuito.
2. Ajustar o fluxo de gás de proteção.
3. Aproxime a tocha de modo que o bico de contato fique a uma distância de 16 mm da
peça.
4. Afaste a tocha e observe a alteração do arco.
5. Aproxime a tocha e observe a alteração do arco.
6. Verifique a qualidade dos cordões e compare os.
7. Após certificar-se dos ajustes necessários faça outro cordão. Inspecione como
anteriormente e verifique se seus ajustes surtiram algum efeito. Repita o
procedimento até obter um cordão de boa qualidade visual.
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Aula Prática 6
Soldagem a Arco Elétrico com proteção gasosa – MIG/MAG
Procedimento: Cordão de soldagem com transferência de metal Globular.
Objetivo: Efetuar cordão com processo MIG/MAG na posição Plana com transferência de
metal por Globular.
Procedimento:
1. Ajustar a corrente, a tensão e a velocidade do arame para transferência de metal
Globular.
2. Ajustar o fluxo de gás de proteção.
3. Aproxime a tocha de modo que o bico de contato fique a uma distância de 16 mm da
peça.
4. Afaste a tocha e observe a alteração do arco.
5. Aproxime a tocha e observe a alteração do arco.
6. Verifique a qualidade dos cordões e compare os.
7. Após certificar-se dos ajustes necessários faça outro cordão. Inspecione como
anteriormente e verifique se seus ajustes surtiram algum efeito. Repita o
procedimento até obter um cordão de boa qualidade visual.
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Aula Prática 7
Soldagem a Arco Elétrico com proteção gasosa – MIG/MAG
Procedimento: Cordão de soldagem com transferência de metal por Spray.
Objetivo: Efetuar cordão com processo MIG/MAG na posição Plana com transferência de
metal por Spray.
Procedimento:
1. Ajustar a corrente, a tensão e a velocidade do arame para transferência de metal por
Spray.
2. Ajustar o fluxo de gás de proteção.
3. Aproxime a tocha de modo que o bico de contato fique a uma distância de 16 mm da
peça.
4. Afaste a tocha e observe a alteração do arco.
5. Aproxime a tocha e observe a alteração do arco.
6. Verifique a qualidade dos cordões e compare os.
Após certificar-se dos ajustes necessários faça outro cordão. Inspecione como anteriormente
e verifique se seus ajustes surtiram algum efeito. Repita o procedimento até obter um cordão
de boa qualidade visual.
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Soldagem a Arco com Proteção Gasosa e Eletrodo de Tungstênio.
TIG (GTAW)
Soldagem TIG (Tungsten Inert Gas) ou GTAW (Gas-Shielded Tungsten Arc Welding) é um
processo que utiliza um eletrodo sólido de tungstênio não consumível. O eletrodo, o arco e
a área em volta da poça de fusão da solda são protegidos por uma atmosfera protetora de
gás inerte. Se um metal de enchimento é necessário, ele é adicionado no limite da poça de
fusão.
A soldagem TIG produz uma solda limpa e de alta qualidade. Como não é gerada escória, a
chance de inclusão da mesma no metal de solda é eliminada, e a solda não necessita de
limpeza no final do processo.
Soldagem TIG pode ser usada para quase todos os metais e o processo pode ser manual
ou automático. A soldagem TIG é largamente utilizada para solda com alumínio e com
ligas de aço inoxidável onde a integridade da solda é de extrema importância. É também
utilizada para juntas de alta qualidade em indústrias nucleares, químicas, aeronáuticas e
de alimentos.
(OBS: Os tipos de gases mais indicados para o processo TIG são argônio, hélio ou mistura
entre esses dois gases.)
APLICAÇÕES
• Soldagem de tubos e chapas de espessuras finas;
• Passe de raiz em tubos de vários diâmetros e espessuras;
• Reparo e manutenção em geral;
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• Soldagem de alumínio e magnésio e suas ligas;
• Soldagem de materiais dissimilares;
• Soldagem de uma ampla gama de metais, como aços carbono e baixa liga, aços
inoxidáveis, ligas de alumínio, ligas de níquel, ligas de cobre e ligas de magnésio.
O ARCO ELÉTRICO TIG
Um grande número de elétrons escoam do pólo negativo para o pólo positivo em uma fração
de segundos. O processo de emissão dos elétrons e suas respectivas colisões geram um
arco extremamente quente. Para que isto aconteça o eletrodo deve possuir excelentes
qualidades termiônicas, ou seja, ele deve alcançar temperaturas suficientemente altas para
causar a emissão de elétrons por agitação térmica sem que seja consumido.
A soldagem TIG pode ser feita utilizando corrente contínua (CC- ou CC+) ou corrente
alternada (CA). Cada uma dessas alternativas irá influenciar fortemente os mecanismos de
emissão de elétrons e consequentemente as características de soldabilidade.
Em contato com o ar as ligas de alumínio formam uma superfície de óxido de alumínio que
dificulta ou mesmo impede sua soldagem. Para sobrepor esse problema se faz o uso de
corrente alternada, a qual associa as propriedades de limpeza da corrente CC+ e de
penetração da CC- a cada meio ciclo.
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TIPOS DE PROCESSO
TIPO DE
CORRENTE
CONTÍNUA ALTERNADA
Características Direta CC- Inversa CC+ CA
Objetivo
Penetração profunda e
preservação do
tungstênio
Penetração "rasa" e
efeito limpeza de
óxido superficial
Preservação do W e
efeito limpeza a
cada meio ciclo
Aplicação
Aços carbono,
baixa/alta liga,
inoxidáveis, prata e
cobre e ligas,
revestimentos
Viável para
soldagem de
pequenas
espessuras
Alumínio, magnésio
e suas ligas
Eletrodo de W:
capacidade de
suportar corrente
sem fundir
Ótima, pode-se usar
altos valores de
corrente
Pobre, somente
para baixos valores
de corrente
Boa, pode-se usar
valores
intermediários de
corrente
Ação de limpeza do
óxido na soldagem
de Al e Mg e suas
ligas
Não Sim Sim, a cada meio
ciclo
Balanço de calor no
arco (aprox.)
70% na peça,
30% no eletrodo
30% na peça,
70% no eletrodo
50% na peça,
50% no eletrodo
Fluxo de elétrons -
Penetração
Centro Universitário UNA
22
TIPOS DE CORRENTE
A ESAB possui uma variedade de equipamentos que, além dos tipos de correntes
convencionais, possibilitam a utilização de correntes controladas de forma a melhorar a
soldagem TIG. São elas:
Corrente direta Pulsada
• Pulsação térmica;
• Boa penetração;
• Melhor controle da poça de fusão;
• Baixo aporte térmico;
• Menor distorção;
• Soldagem de chapas finas.
TIG AC
Onda senoidal
• Baixa estabilidade do arco;
• Alta perda de energia;
• Baixo ruído.
Onda quadrada
• Alta estabilidade do arco;
• Baixa perda de energia;
• Alto ruído.
TIG Q-Wave
• Utiliza as melhores propriedades dos tipos de onda senoidal e quadrada;
• Baixo ruído;
• Maior estabilidade do arco.
Balanço da Onda
• Configuração que relaciona os tempos dos ciclos positivo e negativo na
soldagem em corrente alternada (alumínio);
• Um ciclo positivo mais longo resulta em melhor limpeza da camada de
óxidos e um maior aquecimento do eletrodo;
• Um ciclo negativo mais longo resulta em menor limpeza da camada de
óxidos entre tanto, um menor aquecimento do eletrodo e uma maior
penetração;
• Para um desempenho adequado os ciclos devem ser de pelo menos
50%.
Centro Universitário UNA
23
ABERTURA DE ARCO
A abertura convencional do arco elétrico na soldagem TIG envolve o arraste (ou "risco") do
eletrodo na peça. Esse procedimento contamina e danifica o eletrodo, além de poder causar
inclusões de tungstênio no metal de solda gerando sérios problemas no cordão.
Para eliminar esse problema a ESAB conta com uma série de equipamentos que possibilitam
a abertura do arco por outros recursos. Uma delas é a utilização de fontes de energia com
um estabilizador de alta freqüência, em que não é necessário encostar o eletrodo na peça
para iniciar o arco. Uma tensão de alta freqüência ioniza o gás de proteção, tornando-o
condutor, e um arco elétrico é estabelecido. A alta freqüência é automaticamente desligada
imediatamente após o início do arco.
Baixo Custo
Pode ser usado uma fonte p/ eletrodos revestidos.
Modo de
Operação
Arraste LiftArc Alta Frequência
Objetivo
O eletrodo é encostado
na peça e "riscado"
rapidamente na peça
p/ abertura do arco
O eletrodo é encostado na
peça e a tocha é levemente
retirada na posição inclinada
até a abertura do arco
Preservação do W e
efeito limpeza a cada
meio ciclo
Vantagens
Baixo Custo.
Pode ser usado uma
fonte p/ eletrodos
revestidos.
Baixo custo.
Usado em tochas
convencionais.
Não há desgaste do
eletrodo por contato.
Sem risco de inclusão
de tungstênio.
Desvantagens
Rápido desgaste do
eletrodo.
Risco de inclusão de
tungstênio.
Pequeno risco de inclusão.
Ruído.
Custo mais elevado.
Risco de distúrbio em
equipamentos
eletrônicos devido a
alta frequência.
Centro Universitário UNA
24
VANTAGENS E LIMITAÇÕES DO PROCESSO
Vantagens
• Elevado controle da poça de fusão;
• Ótimo acabamento;
Ótima qualidade das propriedades mecânicas;
• Não apresenta escória, respingos ou fumos de soldagem;
• Possibilidade de soldagem de chapas muito finas;
• Soldagem de inúmeras ligas metálicas (aço, níquel, inoxidáveis, titânio,
alumínio, magnésio, cobre, bronze e até mesmo ouro);
• Processo que visa a estanqueidade;
• Em determinadas espessuras e preparações não necessita de material de
adição.
Limitações
• Baixas taxas de deposição;
• Necessidade de maior coordenação e experiência do soldador no controle da
poça de fusão;
• Dificuldade de manter proteção adequada em ambientes com vento;
• Baixa tolerância a contaminantes.
Centro Universitário UNA
25
Aula Prática 8
Soldagem a Arco Elétrico com proteção gasosa e Eletrodo de tungstênio
GTAW
Procedimento: Abertura de arco
Objetivo: Abrir o arco e o mantê-lo estável.
Procedimento:
1. Ajustar a corrente.
2. Ajustar o fluxo de gás de proteção.
3. Aproxime a tocha até que o eletrodo de tungstênio toque a peça e abra o arco
4. Afaste a tocha e observe a alteração do arco.
5. Aproxime a tocha e observe a alteração do arco.
6. Identifique a distância que melhor resulte em poça de fusão.
Centro Universitário UNA
26
Aula Prática 9
Soldagem a Arco Elétrico com proteção gasosa e Eletrodo de tungstênio
GTAW
Procedimento: Cordão com processo GTAW autógeno.
Objetivo: Efetuar cordão com processo GTAW (TIG) na posição Plana sem adição de
material
Procedimento:
1. Ajustar a corrente.
2. Ajustar o fluxo de gás de proteção.
3. Aproxime a tocha até que o eletrodo de tungstênio toque a peça e abra o arco.
4. Afaste a tocha e observe a alteração do arco.
5. Aproxime a tocha e observe a alteração do arco.
6. Identifique a distância que melhor resulte em poça de fusão.
7. Verifique a qualidade dos cordões e compare os.
8. Após certificar-se dos ajustes necessários faça outro cordão. Inspecione como
anteriormente e verifique se seus ajustes surtiram algum efeito. Repita o
procedimento até obter um cordão de boa qualidade visual.
Centro Universitário UNA
27
Aula Prática 10
Soldagem a Arco Elétrico com proteção gasosa e Eletrodo de tungstênio
GTAW
Procedimento: Cordão com processo GTAW com metal de adição.
Objetivo: Efetuar cordão com processo GTAW (TIG) na posição Plana com metal de adição.
Procedimento:
1. Ajustar a corrente.
2. Ajustar o fluxo de gás de proteção.
3. Aproxime a tocha até que o eletrodo de tungstênio toque a peça e abra o arco.
4. Adicione o metal de adição (vareta ou arame) aproximando-o da poça de fusão.
5. Identifique a melhor frequência de adição de material.
6. Sincronize o movimento de adição de material com o de geração de poça de fusão.
7. Verifique a qualidade dos cordões.
8. Após certificar-se dos ajustes necessários faça outro cordão. Inspecione como
anteriormente e verifique se seus ajustes surtiram algum efeito. Repita o
procedimento até obter um cordão de boa qualidade visual.

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Roteiro de soldagem

  • 1. Roteiro para praticas de laboratório de Soldagem Professor: Gilson Sampaio
  • 2. Centro Universitário UNA 1 Soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido - SMAW Soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido (em Inglês Shielded Metal Arc Welding – SMAW), também conhecida como soldagem manual a arco elétrico (MMA), é um processo manual de soldagem que é realizado com o calor de um arco elétrico mantido entre a extremidade de um eletrodo metálico revestido e a peça de trabalho. É realizada com o calor de um arco elétrico mantido entre duas partes metálicas, a extremidade de um eletrodo metálico revestido e a peça de trabalho/metal base. O calor produzido pelo arco elétrico é suficiente para fundir o metal de base, a alma do eletrodo e o revestimento. Quando as gotas de metal fundido são transferidas através do arco para a poça de fusão, são protegidas da atmosfera pelos gases produzidos durante a decomposição do revestimento. A escória líquida flutua em direção à superfície da poça de fusão, onde protege o metal de solda da atmosfera durante a solidificação. CARACTERÍSTICAS O processo de soldagem com eletrodo revestido é o mais amplamente utilizado. Possui a maior flexibilidade entre todos os processos de soldagem uma vez que a maioria dos metais pode ser unida ou revestida pela soldagem. Existe uma grande variedade de eletrodos revestidos, facilmente encontrados no mercado, cada eletrodo contendo no seu revestimento a capacidade de produzir os próprios gases de proteção dispensando o suprimento adicional de gases, necessário em outros processos de soldagem.
  • 3. Centro Universitário UNA 2 Eletrodos revestidos podem ser usado em todas as posições (plana, vertical, horizontal, sobre cabeça), como em praticamente todas as espessuras de metal de base e em áreas de acesso limitado. Também é usado para revestimentos duros, corte e goivagem. É mais simples em termos de necessidades de equipamentos com custo do investimento relativamente baixo. VANTAGENS DESVANTAGENS - Processo de Soldagem de baixo investimento; - Não há necessidade suprimento de gases; - Flexibilidade de aplicação; - Grande variedade de consumíveis; - Equipamentos podem ser usados também para outros processos. - Baixa produtividade; - Necessidade de cuidados especiais com os eletrodos; - Volume de gases e fumos gerados no processo. APLICAÇÕES A soldagem com eletrodo revestido é usada na fabricação e montagem de diferentes equipamentos e estruturas, tanto em oficinas como no campo, sendo particularmente interessante neste último caso. Pode ser usada em grande número de materiais, como aços baixo carbono, baixa liga, média liga e alta liga, aço inoxidável, ferro fundido, alumínio, cobre, níquel e ligas destes. Diferentes combinações de metais dissimilares também podem ser soldadas com eletrodo revestido. Metais de baixo ponto de fusão como chumbo, estanho e zinco e metais muito refratários ou muito reativos, como o titânio, zircônio, molibdênio e nióbio não são soldáveis por este processo. Em geral, um eletrodo em condições normais trará uma identificação em seu revestimento, na extremidade próxima à ponta. Esta identificação deverá ser composta de uma letra e quatro números. A sigla pertence, em geral, à norma americana de soldagem AWS (American Welding Society, ou Associação Americana de Soldagem). Com relação à identificação da norma AWS 5.1 para eletrodos revestidos para aço carbono, podemos observar que a letra E (imagem ao lado) indica que se trata de um eletrodo revestido; os dois números seguintes nos dão o limite de resistência, medido em psi. Nas versões métricas da norma AWS, identificadas como M, as unidades de medidas se baseiam no sistema internacional, no qual, por exemplo, o limite de resistência se mede em MPa (1 MPa = 0,102 Kg/mm2). Em nosso caso, utilizando o exemplo de um eletrodo classificado
  • 4. Centro Universitário UNA 3 como E6013, este corresponde a uma resistência mínima à tração de 60.000 psi (cerca de 42Kg / mm2 ou 415 MPa). O terceiro número indica a posição de soldagem. Esta nos permite trabalhar na posição desejada, dependendo da aplicação a ser realizada. Para o nosso caso, na classificação E 6013, o número 1 nos indica que podemos soldar em todas as posições. Se tivéssemos um número 2, a posição de soldagem seria apenas a posição plana e vertical. Já se a posição de soldagem tivesse sido 4, todas as posições seriam possíveis, incluindo a vertical descendente. O quarto número é muito importante na hora de conhecer o eletrodo revestido. Este permite saber, entre outras coisas: • A corrente com a qual soldar e a polaridade a ser utilizada, no caso em que é necessário definir. A corrente pode ser contínua ou alternada. No caso de corrente contínua, existem duas possíveis polaridades: positiva ou negativa. • O tipo de escória depositada na soldagem. Esta pode ser celulósica, rutílica e básica. • O tipo de arco que se produz na soldagem: forte, fraco ou médio. • A penetração sobre o metal base, que pode ser pouca, média ou profunda. A quantidade de pó de ferro. Esta pode chegar a 50%. A tabela 1 mostra as características correspondentes para cada designação do último dígito: Último Dígito 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Corrente/ Polaridade CC (+) CA/CC (+) CA/CC (-) CA/CC (+/-) CA/CC (+/-) CC (+) CA/CC (+) CA/CC (-) CA/CC (+) Escória Celulósica Celulósica Rutílica Rutílica Rutílica Básica Básica Mineral Básica Arco Forte Forte Médio Fraco Fraco Médio Médio Fraco Médio Penetração Profunda Profunda Média Pouca Pouca Média Média Média Média Pó de Fe 0 - 10% --- 0 - 10% 0 - 10% 30 - 50% --- --- 50% 30 - 50% Fonte: ESAB, 2018
  • 5. Centro Universitário UNA 4 Além da classificação descrita, a norma AWS permite, principalmente para eletrodos de revestimento básico, utilizar uma classificação opcional. Esses eletrodos utilizam uma sigla que é acrescentada à classificação básica da norma AWS. Elas são R e HZ, sendo R = Eletrodo resistente à umidade. Em uma condição ambiente de temperatura equivalente a 26,7ºC, umidade relativa do ar de 80%, para uma exposição de 9 horas à umidade, o nível de absorção deve ser inferior a 0,4%. Exemplo: E7018R. A segunda classificação adicional (HZ) se refere ao nível de hidrogênio do eletrodo, sendo que a letra Z equivale ao nível de hidrogênio (16, 8, 4 ml (H2) / 100g de metal depositado). Exemplo E7018H4 A continuação, na tabela 2, mostra as classificações opcionais em relação à quantidade de hidrogênio. Classificação AWS Designação Hidrogênio Difusível Conteúdo médio de Hidrogênio Difusível H2 ml/100g E7015 H16 / H8 / H4 16, 8, 4 E7016 H16 / H8 / H4 16, 8, 4 E7018 H16 / H8 / H4 16, 8, 4 E7028 H16 / H8 / H4 16, 8, 4 E7048 H16 / H8 / H4 16, 8, 4 Estes são apenas alguns exemplos que podemos encontrar na indústria. Para mais informações, recomendamos consultar a norma AWS 5.1.
  • 6. Centro Universitário UNA 5 Há outra maneira simples para calcular a corrente de soldagem em função do diâmetro do eletrodo, além da norma AWS: calcular 30 A de corrente de soldagem para cada milímetro de diâmetro. Vale lembrar que este será um valor aproximado de corrente, que poderá aumentar ou diminuir de acordo com a aplicação. Finalmente, a tabela 3 mostra uma relação entre corrente e diâmetro do eletrodo. Classificação AWS Diâmetro (mm) Corrente de Soldagem (A) EXX10 EXX11 E XX10- XX E XX12 E XX13 E XX14 E XX24 E XX15 E XX16 E XX18 E XX18- XX 1,60 -- 25-40 30-50 -- -- -- -- 2,00 -- 40-65 40-65 -- -- -- 45-70 2,50 55-75 60-85 60-85 60-90 80-120 65-90 70-90 3,25 90-130 100- 130 100- 130 100- 140 180- 225 100- 130 100-140 4,00 130-160 140- 180 140- 180 140- 180 270- 320 130- 170 130-190 5,00 160-200 200- 250 200- 250 200- 250 300- 340 180- 230 180-250 6,00 180-220 280- 350 170- 350 230- 300 320- 360 230- 300 230-310 Fonte: ESAB, 2018
  • 7. Centro Universitário UNA 6 Aula Prática 1 Soldagem a Arco Elétrico com Eletrodo Revestido E-6013 Procedimento: Abertura de arco Objetivo: Abrir o arco e o mantê-lo estável. Procedimento: 1. Ajustar a corrente de soldagem de acordo com a espessura da chapa. 2. Coloque o eletrodo E-6013 no pegador com um ângulo de 90º. 3. Aproxime o eletrodo até que inicie o arco e mantenha a ponta do eletrodo a uma distância de 2 a 3 mm da peça. 4. Afaste o eletrodo e observe a alteração do arco. 5. Aproxime o eletrodo e observe a alteração do arco. 6. Retire a escória com auxílio de uma picadeira.
  • 8. Centro Universitário UNA 7 Aula Prática 2 Soldagem a Arco Elétrico com Eletrodo Revestido E-6013 Procedimento: Cordão de solda na posição Plana Objetivo: Efetuar cordão com Eletrodo Revestido E-6013 na posição Plana. Procedimento: 1. Ajustar a corrente de soldagem de acordo com a espessura da chapa. 2. Coloque o eletrodo E-6013 no pegador com um ângulo de 90º. 3. Aproxime o eletro (2 a 3 mm). 4. Abra o arco e mantenha o intervalo normal do arco. 5. Mova regularmente ao longo da junção com um ângulo de trabalho perpendicular. Use um ângulo de arraste de 10º a 30º. 6. Finalize a solda. Remova a escória e inspecione o cordão de solda. Ele deve ser levemente convexo com nenhuma sobreposição do reforço da solda sobre a chapa. Deve também ser livre de buracos na superfície e inclusões de escória. Comentário: Se a face do cordão é convexa, mas com sobreposição, então há muito metal preenchedor. Isto acontece quando a velocidade de deslocamento é muito lenta, a Corrente é muito alta ou o ângulo de arraste muito grande. Por outro lado, se o cordão é plano ou mesmo côncavo, há muito pouco metal preenchedor. Isto acontece quando a velocidade de deslocamento é muito grande ou a corrente é muito baixa. Se o cordão situa-se somente no início do cordão, a corrente é muito baixa. Mude seus parâmetros de soldagem conforme o necessário. 7. Após certificar-se dos ajustes necessários faça outra amostra. Inspecione como anteriormente e verifique se seus ajustes surtiram algum efeito.
  • 9. Centro Universitário UNA 8 Aula Prática 3 Soldagem a Arco Elétrico com Eletrodo Revestido E-7018 Procedimento: Cordão de solda na posição Plana Objetivo: Efetuar cordão com Eletrodo Revestido E-7018 na posição Plana. Procedimento: 1. Ajustar a corrente de soldagem de acordo com a espessura da chapa. 2. Coloque o eletrodo E-7018 no pegador com um ângulo de 90º. 3. Aproxime o eletro (2 a 3 mm). 4. Abra o arco e mantenha o intervalo normal do arco. 5. Mova regularmente ao longo da junção com um ângulo de trabalho perpendicular. Use um ângulo de arraste de 10º a 30º. 6. Finalize a solda. Remova a escória e inspecione o cordão de solda. Ele deve ser levemente convexo com nenhuma sobreposição do reforço da solda sobre a chapa. Deve também ser livre de buracos na superfície e inclusões de escória. 7. Após certificar-se dos ajustes necessários faça outra amostra. Inspecione como anteriormente e verifique se seus ajustes surtiram algum efeito. Comentário: Compare os parâmetros de soldagem utilizados na prática 1 e 2, e observe que os eletrodos utilizados possuem características diferentes e comportam
  • 10. Centro Universitário UNA 9 Soldagem a Arco Elétrico com Atmosfera de Proteção Gasosa - GMAW Na soldagem ao arco elétrico com gás de proteção (GMAW – Gas Metal Arc Welding), também conhecida como soldagem MIG/MAG (MIG – Metal Inert Gas e MAG – Metal Active Gas), um arco elétrico é estabelecido entre a peça e um consumível na forma de arame. O arco funde continuamente o arame à medida que este é alimentado à poça de fusão. O metal de solda é protegido da atmosfera pelo fluxo de um gás (ou mistura de gases) inerte ou ativo. A Figura 1 mostra esse processo e uma parte da tocha de soldagem. Figura 1 – Processo básico de soldagem MIG/MAG Fonte: ESAB, 2018. O processo de soldagem GMAW, foi introduzido na década de 1920 e tornado comercialmente viável a partir de 1948. Consiste de um processo de alimentação constante de um arame consumível (polaridade +), que é direcionado a uma peça metálica (polaridade -), sob uma atmosfera de proteção gasosa. Quando o arame consumível entra em contato com o metal de base, temos o fechamento do circuito e a circulação de corrente elétrica entre o pólo positivo e o negativo, os metais são aquecidos até a temperatura de fusão e o resultado é a chamada "poça de fusão" que efetua a coalescência dos metais ali presentes. Parte desta poça de fusão é composta pelo arame consumível ou metal de adição, e parte é composta pelo resultado da fusão entre o arame e o metal de base, o que é chamado de diluição. Após o resfriamento desta poça de fusão temos a união entre estes metais.
  • 11. Centro Universitário UNA 10 Trata-se de um processo muito flexível que proporciona soldagens de qualidade com grande produtividade, principalmente quando comparado com processos manuais como eletrodos revestidos. O processo ficou caracterizado no mercado como MIG/MAG, ou seja, MIG (metal inert gas), quando o gás de proteção utilizado para proteção da poça de fusão é inerte, ou MAG (metal active gas), quando o gás de proteção da poça de fusão é ativo. GASES DE PROTEÇÃO UTILIZADOS NO PROCESSO Os gases de proteção têm como função primordial a proteção da poça de fusão, expulsando os gases atmosféricos da região da solda, principalmente Oxigênio, Nitrogênio e Hidrogênio, que são gases prejudiciais ao processo de soldagem. Além disso, os gases de proteção, ainda possuem funções relacionadas a soldabilidade, penetração e pequena participação na composição química da poça de fusão, quando gases ativos são empregados na soldagem. Os gases de proteção podem ser de origem atômica como o Argônio e o Hélio, ou moleculares como o CO2. Eles ainda se dividem quanto à composição, que pode ser simples contendo apenas um tipo de gás, ou podem ser compostos por misturas, possuindo dois ou mais tipos de gases em sua composição. Arame x Tipo de Gás Ar CO2 Ar- CO2 Ar-He Ar-O2 Aços ao carbono e de baixa liga -- 100% 8, 15, 20, 25 ou 50% de CO2 em Ar -- -- Ligas de aço inoxidável -- -- até 4% de CO2 em Ar -- 2 a 4% de O2 em Ar Alumínio e suas ligas 100% -- -- até 25% de He em Ar -- Cobre e suas ligas 100% -- -- até 75% de He em Ar -- Ligas de níquel 100% -- -- até 75% de He em Ar -- Metais reativos 100% -- -- até 75% de He em Ar -- Fonte: ESAB, 2018.
  • 12. Centro Universitário UNA 11 COMPOSIÇÃO BÁSICA DE UM SISTEMA DE SOLDAGEM SEMI-AUTOMÁTICA PARA APLICAÇÃO MIG/MAG 1 - CABO DE SOLDA (NEGATIVO) 2 - REFRIGERAÇÃO DA TOCHA (ENTRADA ÁGUA) 3 - GÁS DE PROTEÇÃO 4 - GATILHO DA TOCHA 5 - REFRIGERAÇÃO DA TOCHA (RETORNO ÁGUA) 6 - CONDUÍTE DO ARAME 7 - GÁS DE PROTEÇÃO VINDO DO CILINDRO 8 - SAÍDA DE ÁGUA DE REFRIGERAÇÃO 9 - ENTRADA DE ÁGUA DE REFRIGERAÇÃO 10 - CABO DE COMANDO (ALIMENTADOR/FONTE) 11 - CABO DE SOLDA (POSITIVO) 12 - CONEXÃO PARA A FONTE PRIMÁRIA (220/380/440 VCa)
  • 13. Centro Universitário UNA 12 SIMPLES ESCOLHA DOS EQUIPAMENTOS Uma das vantagens do processo GMAW é a facilidade de escolha dos equipamentos, sendo que um conjunto de soldagem, pode ser facilmente configurado, sendo composto por: Fonte de energia Tem como função fornecer corrente de soldagem para o processo GMAW. Geralmente possui curva característica de saída de tensão constante, podendo ser fabricada com diversos tipos de tecnologia para controle da tensão, como chaves comutadoras, controle tiristorizado ou através de inversores. Este possui melhor desempenho principalmente por suas características, que possibilitam baixo consumo de energia, redução de peso e dimensões e capacidade de alterar a forma de onda de saída através da interpretação de sinais digitais. Alimentador de Arame Este tem como função alimentar o arame consumível através dos guias e conduítes, devendo fornecer uma velocidade de alimentação sempre constante a fim de evitar oscilações no processo. O alimentador de arame pode ser utilizado tanto para aplicações semi-automáticas, quanto para aplicações automáticas, existindo ainda alimentadores de arame específicos para soldagem robotizada. Tocha "pistola" de soldagem: A tocha de soldagem direciona a alimentação de arame e os fluxos de corrente elétrica e gás de proteção para a poça de fusão. A tocha é composta de um cabo de cobre para a passagem da corrente elétrica, um conduíte e uma mangueira, respectivamente para direcionar o arame e o fluxo de gás. TÉCNICAS DE SOLDAGEM Para a soldagem nas posições plana e filete, duas técnicas são geralmente aplicadas, a técnica puxando e a técnica empurrando. Nas duas técnicas, existem ângulos que devem ser observados, o ângulo de ataque, formado entre a tocha de soldagem e o sentido longitudinal da junta a ser soldada, e o ângulo de posicionamento, formado entre a tocha e o sentido transversal da junta. A técnica de soldagem empurrando proporciona um cordão de solda mais largo, e um reforço menor, com menor penetração de garganta. Enquanto a técnica de soldagem puxando,
  • 14. Centro Universitário UNA 13 proporciona um cordão de solda mais estreito, e reforço do cordão de solda e penetração de garganta maiores. O que determina a técnica de soldagem puxando ou empurrando, são os resultados a serem alcançados, e o tipo de junta a ser soldada, conforme mostrado na figura a seguir: Fonte: ESAB, 2018. Para a soldagem na posição vertical, progressão ascendente e descendente, o posicionamento da tocha é extremamente importante, e a soldagem deve ser realizada somente como ilustrado. Pequenas oscilações da tocha, principalmente na progressão ascendente, devem ser utilizadas a fim de garantir uma boa fusão lateral, em ambos os casos, o arco deve ser mantido na borda da poça de fusão para assegurar uma penetração completa da solda. O processo de soldagem MIG/MAG proporciona muitas vantagens na soldagem manual e automática dos metais para aplicações de alta e baixa produção. Suas vantagens combinadas quando comparado ao eletrodo revestido, arco submerso e TIG são: • a soldagem pode ser executada em todas as posições; • não há necessidade de remoção de escória; • alta taxa de deposição do metal de solda; • tempo total de execução de soldas de cerca da metade do tempo se comparado ao eletrodo revestido; • altas velocidades de soldagem; menos distorção das peças;
  • 15. Centro Universitário UNA 14 • largas aberturas preenchidas ou amanteigadas facilmente, tornando certos tipos de soldagem de reparo mais eficientes; • não há perdas de pontas como no eletrodo revestido. Basicamente o processo MIG/MAG inclui três técnicas distintas de modo de transferência de metal: Transferência por Curto Circuito - Devido ao baixo aporte de calor a transferência por curto circuito é indicada para a união de chapas finas e soldagens fora da posição plana, nestes casos a transferência do metal ocorre quando o arame entra em contato com a poça de fusão, provocando um aumento imediato da corrente, consequentemente o destacamento da gota. Este tipo de transferência ocorre abaixo de 200 amperes e depende do gás de proteção utilizado e da tecnologia da fonte. Transferência globular - o diâmetro das gotas aumenta sendo igual ou maior que o diâmetro do arame. Esse tipo de transferência ocorre na zona de transição quando os níveis da amperagem e voltagem encontram-se entre o ponto de curto circuito e spray, ocasionando um alto nível de instabilidade não utilizado na maioria das aplicações. A fase globular aparece nas faixas de corrente entre 200 e 250 amperes. Transferência por spray - ocorre em níveis elevados de amperagem sendo utilizada normalmente na posição plana e horizontal para espessuras superiores a 5mm, nesse modo a transferência do metal através do arco é feito na forma de micro gotas metálicas. Com os equipamentos pulsados e inversores sinérgicos consegue-se anular ou diminuir os respingos e atingir a fase de spray com níveis baixos de correntes proporcionando uma transferência estabilizada na soldagem do alumino e ligas especiais Fonte: ESAB, 2018.
  • 16. Centro Universitário UNA 15 Aula Prática 4 Soldagem a Arco Elétrico com proteção gasosa – MIG/MAG Procedimento: Abertura de arco Objetivo: Abrir o arco e o mantê-lo estável. Procedimento: 1. Ajustar a corrente, a tensão e a velocidade do arame. 2. Ajustar o fluxo de gás de proteção. 3. Aproxime a tocha de modo que o bico de contato fique a uma distância de 16 mm da peça. 4. Afaste a tocha e observe a alteração do arco. 5. Aproxime a tocha e observe a alteração do arco. 6. Verifique a qualidade do material que solidificou. Fonte: Eutetic, 2017
  • 17. Centro Universitário UNA 16 Aula Prática 5 Soldagem a Arco Elétrico com proteção gasosa – MIG/MAG Procedimento: Cordão de soldagem com transferência de metal por curto circuito. Objetivo: Efetuar cordão com processo MIG/MAG na posição Plana com transferência de metal por curto circuito. Procedimento: 1. Ajustar a corrente, a tensão e a velocidade do arame para transferência de metal por curto circuito. 2. Ajustar o fluxo de gás de proteção. 3. Aproxime a tocha de modo que o bico de contato fique a uma distância de 16 mm da peça. 4. Afaste a tocha e observe a alteração do arco. 5. Aproxime a tocha e observe a alteração do arco. 6. Verifique a qualidade dos cordões e compare os. 7. Após certificar-se dos ajustes necessários faça outro cordão. Inspecione como anteriormente e verifique se seus ajustes surtiram algum efeito. Repita o procedimento até obter um cordão de boa qualidade visual.
  • 18. Centro Universitário UNA 17 Aula Prática 6 Soldagem a Arco Elétrico com proteção gasosa – MIG/MAG Procedimento: Cordão de soldagem com transferência de metal Globular. Objetivo: Efetuar cordão com processo MIG/MAG na posição Plana com transferência de metal por Globular. Procedimento: 1. Ajustar a corrente, a tensão e a velocidade do arame para transferência de metal Globular. 2. Ajustar o fluxo de gás de proteção. 3. Aproxime a tocha de modo que o bico de contato fique a uma distância de 16 mm da peça. 4. Afaste a tocha e observe a alteração do arco. 5. Aproxime a tocha e observe a alteração do arco. 6. Verifique a qualidade dos cordões e compare os. 7. Após certificar-se dos ajustes necessários faça outro cordão. Inspecione como anteriormente e verifique se seus ajustes surtiram algum efeito. Repita o procedimento até obter um cordão de boa qualidade visual.
  • 19. Centro Universitário UNA 18 Aula Prática 7 Soldagem a Arco Elétrico com proteção gasosa – MIG/MAG Procedimento: Cordão de soldagem com transferência de metal por Spray. Objetivo: Efetuar cordão com processo MIG/MAG na posição Plana com transferência de metal por Spray. Procedimento: 1. Ajustar a corrente, a tensão e a velocidade do arame para transferência de metal por Spray. 2. Ajustar o fluxo de gás de proteção. 3. Aproxime a tocha de modo que o bico de contato fique a uma distância de 16 mm da peça. 4. Afaste a tocha e observe a alteração do arco. 5. Aproxime a tocha e observe a alteração do arco. 6. Verifique a qualidade dos cordões e compare os. Após certificar-se dos ajustes necessários faça outro cordão. Inspecione como anteriormente e verifique se seus ajustes surtiram algum efeito. Repita o procedimento até obter um cordão de boa qualidade visual.
  • 20. Centro Universitário UNA 19 Soldagem a Arco com Proteção Gasosa e Eletrodo de Tungstênio. TIG (GTAW) Soldagem TIG (Tungsten Inert Gas) ou GTAW (Gas-Shielded Tungsten Arc Welding) é um processo que utiliza um eletrodo sólido de tungstênio não consumível. O eletrodo, o arco e a área em volta da poça de fusão da solda são protegidos por uma atmosfera protetora de gás inerte. Se um metal de enchimento é necessário, ele é adicionado no limite da poça de fusão. A soldagem TIG produz uma solda limpa e de alta qualidade. Como não é gerada escória, a chance de inclusão da mesma no metal de solda é eliminada, e a solda não necessita de limpeza no final do processo. Soldagem TIG pode ser usada para quase todos os metais e o processo pode ser manual ou automático. A soldagem TIG é largamente utilizada para solda com alumínio e com ligas de aço inoxidável onde a integridade da solda é de extrema importância. É também utilizada para juntas de alta qualidade em indústrias nucleares, químicas, aeronáuticas e de alimentos. (OBS: Os tipos de gases mais indicados para o processo TIG são argônio, hélio ou mistura entre esses dois gases.) APLICAÇÕES • Soldagem de tubos e chapas de espessuras finas; • Passe de raiz em tubos de vários diâmetros e espessuras; • Reparo e manutenção em geral;
  • 21. Centro Universitário UNA 20 • Soldagem de alumínio e magnésio e suas ligas; • Soldagem de materiais dissimilares; • Soldagem de uma ampla gama de metais, como aços carbono e baixa liga, aços inoxidáveis, ligas de alumínio, ligas de níquel, ligas de cobre e ligas de magnésio. O ARCO ELÉTRICO TIG Um grande número de elétrons escoam do pólo negativo para o pólo positivo em uma fração de segundos. O processo de emissão dos elétrons e suas respectivas colisões geram um arco extremamente quente. Para que isto aconteça o eletrodo deve possuir excelentes qualidades termiônicas, ou seja, ele deve alcançar temperaturas suficientemente altas para causar a emissão de elétrons por agitação térmica sem que seja consumido. A soldagem TIG pode ser feita utilizando corrente contínua (CC- ou CC+) ou corrente alternada (CA). Cada uma dessas alternativas irá influenciar fortemente os mecanismos de emissão de elétrons e consequentemente as características de soldabilidade. Em contato com o ar as ligas de alumínio formam uma superfície de óxido de alumínio que dificulta ou mesmo impede sua soldagem. Para sobrepor esse problema se faz o uso de corrente alternada, a qual associa as propriedades de limpeza da corrente CC+ e de penetração da CC- a cada meio ciclo.
  • 22. Centro Universitário UNA 21 TIPOS DE PROCESSO TIPO DE CORRENTE CONTÍNUA ALTERNADA Características Direta CC- Inversa CC+ CA Objetivo Penetração profunda e preservação do tungstênio Penetração "rasa" e efeito limpeza de óxido superficial Preservação do W e efeito limpeza a cada meio ciclo Aplicação Aços carbono, baixa/alta liga, inoxidáveis, prata e cobre e ligas, revestimentos Viável para soldagem de pequenas espessuras Alumínio, magnésio e suas ligas Eletrodo de W: capacidade de suportar corrente sem fundir Ótima, pode-se usar altos valores de corrente Pobre, somente para baixos valores de corrente Boa, pode-se usar valores intermediários de corrente Ação de limpeza do óxido na soldagem de Al e Mg e suas ligas Não Sim Sim, a cada meio ciclo Balanço de calor no arco (aprox.) 70% na peça, 30% no eletrodo 30% na peça, 70% no eletrodo 50% na peça, 50% no eletrodo Fluxo de elétrons - Penetração
  • 23. Centro Universitário UNA 22 TIPOS DE CORRENTE A ESAB possui uma variedade de equipamentos que, além dos tipos de correntes convencionais, possibilitam a utilização de correntes controladas de forma a melhorar a soldagem TIG. São elas: Corrente direta Pulsada • Pulsação térmica; • Boa penetração; • Melhor controle da poça de fusão; • Baixo aporte térmico; • Menor distorção; • Soldagem de chapas finas. TIG AC Onda senoidal • Baixa estabilidade do arco; • Alta perda de energia; • Baixo ruído. Onda quadrada • Alta estabilidade do arco; • Baixa perda de energia; • Alto ruído. TIG Q-Wave • Utiliza as melhores propriedades dos tipos de onda senoidal e quadrada; • Baixo ruído; • Maior estabilidade do arco. Balanço da Onda • Configuração que relaciona os tempos dos ciclos positivo e negativo na soldagem em corrente alternada (alumínio); • Um ciclo positivo mais longo resulta em melhor limpeza da camada de óxidos e um maior aquecimento do eletrodo; • Um ciclo negativo mais longo resulta em menor limpeza da camada de óxidos entre tanto, um menor aquecimento do eletrodo e uma maior penetração; • Para um desempenho adequado os ciclos devem ser de pelo menos 50%.
  • 24. Centro Universitário UNA 23 ABERTURA DE ARCO A abertura convencional do arco elétrico na soldagem TIG envolve o arraste (ou "risco") do eletrodo na peça. Esse procedimento contamina e danifica o eletrodo, além de poder causar inclusões de tungstênio no metal de solda gerando sérios problemas no cordão. Para eliminar esse problema a ESAB conta com uma série de equipamentos que possibilitam a abertura do arco por outros recursos. Uma delas é a utilização de fontes de energia com um estabilizador de alta freqüência, em que não é necessário encostar o eletrodo na peça para iniciar o arco. Uma tensão de alta freqüência ioniza o gás de proteção, tornando-o condutor, e um arco elétrico é estabelecido. A alta freqüência é automaticamente desligada imediatamente após o início do arco. Baixo Custo Pode ser usado uma fonte p/ eletrodos revestidos. Modo de Operação Arraste LiftArc Alta Frequência Objetivo O eletrodo é encostado na peça e "riscado" rapidamente na peça p/ abertura do arco O eletrodo é encostado na peça e a tocha é levemente retirada na posição inclinada até a abertura do arco Preservação do W e efeito limpeza a cada meio ciclo Vantagens Baixo Custo. Pode ser usado uma fonte p/ eletrodos revestidos. Baixo custo. Usado em tochas convencionais. Não há desgaste do eletrodo por contato. Sem risco de inclusão de tungstênio. Desvantagens Rápido desgaste do eletrodo. Risco de inclusão de tungstênio. Pequeno risco de inclusão. Ruído. Custo mais elevado. Risco de distúrbio em equipamentos eletrônicos devido a alta frequência.
  • 25. Centro Universitário UNA 24 VANTAGENS E LIMITAÇÕES DO PROCESSO Vantagens • Elevado controle da poça de fusão; • Ótimo acabamento; Ótima qualidade das propriedades mecânicas; • Não apresenta escória, respingos ou fumos de soldagem; • Possibilidade de soldagem de chapas muito finas; • Soldagem de inúmeras ligas metálicas (aço, níquel, inoxidáveis, titânio, alumínio, magnésio, cobre, bronze e até mesmo ouro); • Processo que visa a estanqueidade; • Em determinadas espessuras e preparações não necessita de material de adição. Limitações • Baixas taxas de deposição; • Necessidade de maior coordenação e experiência do soldador no controle da poça de fusão; • Dificuldade de manter proteção adequada em ambientes com vento; • Baixa tolerância a contaminantes.
  • 26. Centro Universitário UNA 25 Aula Prática 8 Soldagem a Arco Elétrico com proteção gasosa e Eletrodo de tungstênio GTAW Procedimento: Abertura de arco Objetivo: Abrir o arco e o mantê-lo estável. Procedimento: 1. Ajustar a corrente. 2. Ajustar o fluxo de gás de proteção. 3. Aproxime a tocha até que o eletrodo de tungstênio toque a peça e abra o arco 4. Afaste a tocha e observe a alteração do arco. 5. Aproxime a tocha e observe a alteração do arco. 6. Identifique a distância que melhor resulte em poça de fusão.
  • 27. Centro Universitário UNA 26 Aula Prática 9 Soldagem a Arco Elétrico com proteção gasosa e Eletrodo de tungstênio GTAW Procedimento: Cordão com processo GTAW autógeno. Objetivo: Efetuar cordão com processo GTAW (TIG) na posição Plana sem adição de material Procedimento: 1. Ajustar a corrente. 2. Ajustar o fluxo de gás de proteção. 3. Aproxime a tocha até que o eletrodo de tungstênio toque a peça e abra o arco. 4. Afaste a tocha e observe a alteração do arco. 5. Aproxime a tocha e observe a alteração do arco. 6. Identifique a distância que melhor resulte em poça de fusão. 7. Verifique a qualidade dos cordões e compare os. 8. Após certificar-se dos ajustes necessários faça outro cordão. Inspecione como anteriormente e verifique se seus ajustes surtiram algum efeito. Repita o procedimento até obter um cordão de boa qualidade visual.
  • 28. Centro Universitário UNA 27 Aula Prática 10 Soldagem a Arco Elétrico com proteção gasosa e Eletrodo de tungstênio GTAW Procedimento: Cordão com processo GTAW com metal de adição. Objetivo: Efetuar cordão com processo GTAW (TIG) na posição Plana com metal de adição. Procedimento: 1. Ajustar a corrente. 2. Ajustar o fluxo de gás de proteção. 3. Aproxime a tocha até que o eletrodo de tungstênio toque a peça e abra o arco. 4. Adicione o metal de adição (vareta ou arame) aproximando-o da poça de fusão. 5. Identifique a melhor frequência de adição de material. 6. Sincronize o movimento de adição de material com o de geração de poça de fusão. 7. Verifique a qualidade dos cordões. 8. Após certificar-se dos ajustes necessários faça outro cordão. Inspecione como anteriormente e verifique se seus ajustes surtiram algum efeito. Repita o procedimento até obter um cordão de boa qualidade visual.