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Processos de Soldagem1Prof. Daniel Alves de AndradeAULA 05AULA 05 1SOLDAGEM TIGO processo de soldagem a arco sob proteo gasosa consiste em um aquecimento localizado da regio a se unir, at que esta atinja o ponto de fuso, formando - se ento a poa de metal lquido, que receber o metal de adio tambm na forma fundida.

FUNDAMENTOS DO PROCESSO

A energia necessria para fundir tanto o metal base quanto o metal de adio, fornecida pelo arco eltrico.No arco eltrico temos cargas eltricas fluindo entre dois eletrodos atravs de uma coluna de gs ionizado como mostra a figura2SOLDAGEM TIGPara isolar a regio de soldagem dos contaminantes atmosfricos ( nitrognio, oxignio e umidade ), que prejudicam as propriedades mecnicas da junta, so utilizados gases de proteo com caractersticas qumico-fsicas especficas que tambm ajudam a formar e manter o arco eltrico estvel.FUNDAMENTOS DO PROCESSO

A altura do arco eltrico controlada pela diferena de potencial (voltagem) aplicada entre os eletrodos, no caso do processo MIG/MAG, ou pela distncia eletrodo pea no caso do processo TIG, e sua intensidade pela corrente eltrica(amperagem) que se faz fluir atravs da coluna de gs ionizado (plasma).3SOLDAGEM TIGSOBRE O PROCESSO DE SOLDAGEM TIGO processo TIG na maior parte de sua aplicao, um processo essencialmente manual de soldagem. Aplicado principalmente na soldagem de chapas finas ( 0,2 a 3,0 mm ) de aos ao carbono, aos inoxidveis, alumnio e suas ligas, cobre e suas ligas, titnio etc..., e onde os requisitos de propriedades mecnicas ou acabamento exigem este tipo de processo de soldagem.

4SOLDAGEM TIGSOBRE O PROCESSO DE SOLDAGEM TIGO calor necessrio para a realizao da operao de soldagem fornecido pelo arco eltrico que estabelecido a partir de um eletrodo no consumvel de tungstnio puro ou ligado. Para evitar a oxidao deste eletrodo por gases ativos como o CO e o oxignio, so utilizados neste processo gases inertes puros, combinados ou no.A escolha da proteo ideal depende da espessura e tipo de metal base a ser soldado.Durante a operao de soldagem manual, aps a determinao da corrente de soldagem e vazo de gs, o soldador deve controlar a altura do arco eltrico, a velocidade de soldagem e a alimentao do metal de adio atravs de varetas.

5SOLDAGEM TIGSOBRE O PROCESSO DE SOLDAGEM TIGA fonte de soldagem fornece corrente (amperagem) constante podendo ser contnua ou alternada. Com corrente contnua deve-se utilizar a polaridade direta, isto , o eletrodo conectado no polo negativo e a pea no polo positivo. O valor e tipo da corrente dependem da espessura e tipo de metal base a ser soldado.

6SOLDAGEM TIGSOBRE O PROCESSO DE SOLDAGEM TIGNa fonte, alm do controle do valor da corrente de soldagem, temos o pr fluxo de gs que determina o intervalo de tempo entre o incio da vazo e a ignio do arco eltrico ( protegendo o eletrodo na abertura do arco eltrico ), o ps fluxo que determina o intervalo de tempo entre a extino do arco e o fim da vazo de gs ( protegendo a poa de fuso e o eletrodo, ainda quentes, da oxidao no final da operao de soldagem ) e a intensidade da corrente de alta frequncia ( utilizada para ignitar o arco eltrico e estabilizar o arco com corrente alternada ).

7SOLDAGEM TIGGASES DE PROTEOOs gases de proteo utilizados no processo TIG tem a funo de formar e estabilizar o arco eltrico, proteger a poa de fuso dos contaminantes atmosfricos e o eletrodo de tungstnio da oxidao ( o eletrodo se oxidado perde a sua propriedade de alta emissividade eletrnica desestabilizando o arco eltrico ).Os gases utilizados neste processo devem ser inertes, da a denominao TIG (Tungstnio Inerte Gs). Os mais utilizados so o argnio, hlio, misturas de argnio e hlio, e misturas de argnio e hidrognio.

8SOLDAGEM TIGGASES DE PROTEO

O argnio o gs comumente utilizado neste processo devido as seguintes caractersticas:- baixo custo.- alta densidade relativa ( 1,38 ) conferindo boa proteo do eletrodo, do arcoeltrico e da poa de fuso.- tima estabilidade de arco.- penetrao de solda satisfatria na maior parte das aplicaes.9SOLDAGEM TIGGASES DE PROTEO

Quando necessrio maior aporte trmico, como no caso da soldagem do alumnio e suas ligas, cobre e suas ligas de grandes espessuras, alm do pr - aquecimento recomendado o uso do gs hlio ou misturas de hlio com argnio.10SOLDAGEM TIGGASES DE PROTEOO gs hlio possui alta condutividade trmica, bem superior ao argnio, fornecendo mais calor poa de fuso proporcionando soldas com boa penetrao e molhabilidade. A figura mostra o perfil de penetrao da solda com hlio e argnio.

A utilizao do hlio puro possui os seguintes pontos desfavorveis:-alto custo.- baixa densidade relativa ( 0,14 ) sendo necessrio altas vazes para a mesma eficincia de proteo do argnio.- alta tenso do arco para o mesmo nvel de corrente com o argnio.- difcil ignio do arco.11SOLDAGEM TIGGASES DE PROTEO

Portanto, as misturas de argnio e hlio que apresentam caractersticas intermedirias entre os dois gases, so muitas vezes a melhor alternativa na escolha do gs de proteo ideal para determinada aplicao.O hidrognio, apesar de ser um gs ativo, tem caracterstica redutora podendo ser adicionado ao argnio em pequenas quantidades ( menor que 5% ) afim de aumentar a penetrao de solda e a velocidade na soldagem automatizada de aos inoxidveis12SOLDAGEM TIGFONTES DE SOLDAGEM NO PROCESSO TIGAs fontes para o processo TIG so do tipo corrente constante podendo fornecer corrente contnua, alternada com onda senoidal ou quadrada, e correntes pulsadas (as fontes utilizadas no processo eletrodo revestido podem ser facilmente adaptadas ao processo TIG ).Os valores de corrente fornecidos pelas fontes TIG geralmente variam de 5 a 500 amperes abrangendo uma grande gama de espessuras a partir de 0,2 mm. A tenso em circuito aberto no ultrapassa 80 Volts para a segurana do operador.13SOLDAGEM TIGCORRENTE ELTRICA NO PROCESSO TIGO tipo de corrente eltrica utilizada neste processo influencia a penetrao de solda, a limpeza superficial dos xidos da superfcie do metal base e o desgaste do eletrodo de tungstnio.A figura abaixo mostra o efeito do tipo de corrente na penetrao de solda e na concentrao de calor no eletrodo e na pea

14SOLDAGEM TIGCORRENTE CONTINUA

Com corrente contnua a polaridade direta ( eletrodo negativo ) a recomendada apesar de no proporcionar ao de limpeza. Com este tipo de corrente a penetrao profunda e o desgaste do eletrodo minimizado.Aplica-se a soldagem da maioria dos metais, todos os tipos de aos, cobre e suas ligas, titnio ou seja, metais onde no necessria a limpeza dos xidos superficiais.15SOLDAGEM TIGCORRENTE REVERSA

Na corrente reversa ( eletrodo positivo ) a ao de limpeza eficiente mas o desgaste excessivo do eletrodo inviabiliza a aplicao deste tipo de corrente.16SOLDAGEM TIGCORRENTE ALTERNADA

Na corrente alternada temos caractersticas intermedirias as anteriores. Este tipo de corrente por promover mdia penetrao e ao de limpeza satisfatria a indicada para a soldagem do alumnio e suas ligas e o magnsio e suas ligas, metais onde a limpeza dos xidos superficiais fundamental na realizao da operao de soldagem. Sempre que utilizado este tipo de corrente, o ignitor de alta frequncia permanece acionado durante toda a operao de soldagem para estabilizar o arco eltrico.17SOLDAGEM TIGELETRODOS PARA O PROCESSO TIGOs eletrodos para o processo TIG so varetas sinterizadas de tungstnio puro ou ligado ao trio ou zircnio, ambos na forma de xidos.O tungstnio possui alto ponto de fuso ( 3,392 C ) e evaporao ( 5,906 C ) e timas caractersticas de emissividade eletrnica. Estes eletrodos seguem a classificao AWS conforme tabela abaixoA adio destes elementos tem a finalidade de aumentar a emissividade eletrnica, estabilidade de arco e durabilidade do eletrodo.

18SOLDAGEM TIGELETRODOS PARA O PROCESSO TIGA tabela B mostra os valores de corrente eltrica em funo do tipo e dimetro do eletrodo e tipo de corrente eltrica utilizada, onde pode - se notar o baixo nvel de corrente suportado pelo eletrodo pelo desgaste do mesmo com corrente contnua polaridade reversa ( eletrodo positivo ).

19SOLDAGEM TIGELETRODOS PARA O PROCESSO TIGO eletrodo de tungstnio puro utilizado na soldagem com corrente alternada, sendo que o ligado ao zircnio suporta maior nvel de corrente como mostrado na tabela. Com corrente contnua recomendado a utilizao do eletrodo ligado ao trio.

20SOLDAGEM TIGPERFIL DA PONTA DO ELETRODONa utilizao de corrente contnua a ponta do eletrodo deve ser afiada conforme figura abaixo.

importante que a afiao seja no sentido longitudinal ao eixo do eletrodo e bem uniforme para proporcionar um arco estvel.21SOLDAGEM TIGPERFIL DA PONTA DO ELETRODOAlterando - se o ngulo da ponta do eletrodo obtm - se variao no perfil da penetrao. ngulos agudos concentram mais o arco aumentando a penetrao e ngulos maiores diminuem a penetrao aumentando a largura do cordo conforme mostrado na figura

Na utilizao de corrente alternada, a ponta do eletrodo deve tomar a forma de uma esfera. Quando a amperagem usada adequada ao dimetro do eletrodo, esta configurao alcanada pela fuso da ponta do eletrodo abrindo - se o arco por alguns instantes.22SOLDAGEM TIGMETAIS DE ADIOOs metais de adio para o processo TIG so fornecidas, para a soldagem manual, na forma de varetas com um metro de comprimento e em vrios dimetros sendo os de 1,6 a 6,4 mm os mais comumente utilizados.

Para a soldagem automatizada o metal de adio so fornecidos em bobinas de arames que so alimentados por sistemas semelhantes aos do processo MIG -MAG.

Existe uma grande variedade de metais de adio para o processo TIG tornando este aplicvel a soldagem de praticamente todos os metais industrialmente utilizados ( aos ao carbono, inoxidveis, alumnio e suas ligas, cobre e suas ligas, magnsio e suas ligas, nquel, titnio, ferro fundido etc...).

23SOLDAGEM TIGMETAIS DE ADIOEstes metais seguem a classificao AWSExemplo: arame ER 70 S 3 , onde,

ER = indica que o arame pode ser usado como eletrodo e vareta.

70 = indica o limite de resistncia a trao em 1.000 psi que neste caso seria de 70.000 psi ou 49,2 kgf/mm.

S = indica arame slido.

3 = digito relativo a composio qumica.

24SOLDAGEM TIGVARIVEIS DO PROCESSO E SUAS INFLUNCIASCorrente Eltrica ( amperagem )A principal influncia desta varivel est no controle da penetrao do cordo de solda. A figura mostra o aumento da penetrao com o aumento da corrente para uma mesma velocidade de soldagem.

25SOLDAGEM TIGVARIVEIS DO PROCESSO E SUAS INFLUNCIASDistncia do Eletrodo PeaEsta varivel controla a altura do arco eltrico. Quanto maior a distncia do eletrodo pea maior o altura e largura do arco eltrico. Com isto, maior rea do metal base quecida resultando num cordo mais largo. A figura abaixo ilustra este fato.

26SOLDAGEM TIGVARIVEIS DO PROCESSO E SUAS INFLUNCIASVelocidade de Avano ( Velocidade de Soldagem )Esta varivel tambm influencia a penetrao de solda. Para uma velocidade muito alta de soldagem, o arco no permanece tempo suficiente na regio de solda para proporcionar uma boa fuso e penetrao do cordo.

J para uma velocidade baixa, a penetrao aumenta mas, para uma velocidade excessivamente baixa de soldagem, o prprio metal fundido na poa funciona como isolante trmico para a transferncia de calor do arco para o metal base, prejudicando tambm a penetrao de solda. A figura abaixo mostra esta influncia.

27SOLDAGEM TIGVARIVEIS DO PROCESSO E SUAS INFLUNCIASInclinao na TochaDe acordo com a figura a seguir, soldando-se com inclinao positiva ( puxando a solda ), o arco eltrico atua diretamente sobre a poa de fuso, aumentando a penetrao. J, no sentido negativo ( empurrando a solda ), o arco eltrico permanece sobre o metal de base frio, reduzindo a penetrao da solda.Observao: Na soldagem do alumnio e suas ligas deve-se trabalhar com inclinao negativa (empurrando).

28SOLDAGEM TIGVARIVEIS DO PROCESSO E SUAS INFLUNCIASVazo de GsA vazo do gs responsvel pela proteo adequada do eletrodo e da poa de fuso garantindo soldas isentas de oxidao e porosidade.

Seu valor ideal depende do tipo de metal a ser soldado, condies de ventilao do ambiente e nvel de amperagem utilizado.

Logicamente, em funo destes fatores, quanto menor o seu valor maior aeconomia de gs no processo de soldagem.29SOLDAGEM TIGDEFEITOS DE SOLDAGEM E SUAS POSSVEIS CAUSASMordedura

30SOLDAGEM TIGDEFEITOS DE SOLDAGEM E SUAS POSSVEIS CAUSASFalta de Fuso

31SOLDAGEM TIGDEFEITOS DE SOLDAGEM E SUAS POSSVEIS CAUSASFalta de Penetrao

32SOLDAGEM TIGDEFEITOS DE SOLDAGEM E SUAS POSSVEIS CAUSASPorosidade

33SOLDAGEM TIGDEFEITOS DE SOLDAGEM E SUAS POSSVEIS CAUSASIncluso de Tungstnio

34SOLDAGEM TIGDEFEITOS DE SOLDAGEM E SUAS POSSVEIS CAUSASIncluso de Tungstnio

35SOLDAGEM TIGDEFEITOS DE SOLDAGEM E SUAS POSSVEIS CAUSASTrincas de Solidificao

36SOLDAGEM TIGTCNICAS DE SOLDAGEMLimpeza

37SOLDAGEM TIGTCNICAS DE SOLDAGEMPosicionamento da Tocha

38SOLDAGEM TIGTCNICAS DE SOLDAGEMPosicionamento da Tocha

39SOLDAGEM TIGCARACTERSTICAS DO PROCESSO

40SOLDAGEM TIGSEGURANA

Devido o soldador estar sujeito a itens agressivos como radiaes ultra violeta e infra vermelha, fumos em ambientes fechados, queimaduras por peas quentes e choques eltricos, para sua proteo indispensvel a utilizao de EPI completo indicado para o processo, ou seja: mscara com lente apropriada (em funo da amperagem utilizada de acordo com a tabela abaixo ), luvas, perneiras, avental, mangotes, sapato e culos de segurana como mostra a figura seguinte.41