12-GTAW

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14/02/2011
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Soldagem TIG
G
•Fundamentos
•Equipamentos
•Consumíveis
•Técnica operatória
A li õ I d t i i
So
ld
ag
em
 T
IG •Aplicações Industriais
Fundamentos
Definição e princípio de operação:
G
A soldagem a arco com eletrodo de tungstênio
e proteção gasosa (Gas Tungsten Arc Welding
– GTAW) é um processo no qual a união de
peças metálicas é produzida pelo aquecimento
e fusão destas através de um arco elétrico
So
ld
ag
em
 T
IG e fusão destas através de um arco elétricoestabelecido entre um eletrodo de
tungstênio, não consumível, e as peças a unir.
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Fundamentos
G
So
ld
ag
em
 T
IG
Fundamentos
Definição e princípio de operação:
G
Proteção feita por uma nuvem de gás inerte
ou mistura de gases inertes.
A soldagem pode ou não ser feita com adição
d m t l
So
ld
ag
em
 T
IG de metal.
Adição é feita diretamente na poça de fusão.
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Fundamentos
Excelente controle do calor cedido (controle
independente da fonte de calor e da adição
d t l) Æ ld d d
G
de metal) Æ soldagem de peças de pequena
espessura.
Eficiente proteção contra a contaminação Æ
soldagem de materiais de difícil soldabilidade.
Eletrodo não consumível Æ soldagem sem a
So
ld
ag
em
 T
IG
g
adição de metal de enchimento (chapas finas).
Ausência de reações metal-gás e metal-
escória Æ ótima visibilidade para o soldador.
Alto custo de equipamentos e consumíveis e
baixa produtividade relativa Æ aplicações em
Fundamentos
G
que a qualidade da solda mais importante que
a produtividade ou o custo da operação.
Arco bastante estável e suave Æ soldas com
boa aparência e acabamento e pouca ou
nenhuma limpeza após a operação
So
ld
ag
em
 T
IG nenhuma limpeza após a operação.
Normalmente manual, em qualquer posição,
mecanização fácil, com o uso de dispositivos
auxiliares de soldagem adequados, comum.
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Solda a maioria dos metais e suas ligas, ampla
faixa de espessuras.
Fundamentos
G
Alto custo Æ soldagem de não ferrosos, aços
inoxidáveis, peças de pequena espessura (da
ordem de mm) e passe de raiz em tubulações.
Possibilidade de usar o próprio metal de base
c m m t l d diçã (indisp nív l c m ci l
So
ld
ag
em
 T
IG como metal de adição (indisponível comercial-
mente) Æ cortar pedaços do metal base com
uma forma apropriada (tiras finas), particular-
mente para a soldagem manual.
• fonte de energia elétrica,
• tocha de soldagem apropriada,
Equipamentos
G
g p p ,
• fonte de gás protetor,
• dispositivo para a abertura do arco,
• cabos e mangueiras.
equipamentos auxiliares - manual ou mecani-
zada (aumento do controle do processo da
So
ld
ag
em
 T
IG zada (aumento do controle do processo, daprodutividade, facilidade de operação etc):
alimentadores de arame, osciladores do arco,
controladores automáticos de tensão etc.).
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Equipamentos
G
So
ld
ag
em
 T
IG
Fontes: tipo corrente constante; convencional
ou eletrônica; contínua, alternada ou pulsada;.
dê f l ô (
Equipamentos
G
TendênciaÎ fontes eletrônicas (tiristores ou
transistores). Mesma para SMAW.
Fontes TIG específicas: dispositivos para
abertura de arco (ignitor AF, toque), tempori-
zadores para controle de fluxo de gás e
So
ld
ag
em
 T
IG
p g
sistemas para refrigeração da tocha de
soldagem etc.
Capacidade: corrente mínima em torno de 10 A
e máxima de 200 a 500 A.
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Equipamentos
G
So
ld
ag
em
 T
IG
Equipamentos
G
So
ld
ag
em
 T
IG
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Tochas: função de suportar o eletrodo de
Equipamentos
G
Tochas: função de suportar o eletrodo de
tungstênio e fornecer o gás de proteção de
forma apropriada.
refrigeradas pelo gás de proteção (capacidade
até 150 A) ou a água (150 a 500 A). Circuito
f h d d f i ã m st
So
ld
ag
em
 T
IG fechado de refrigeração, composto por
reservatório, motor elétrico, bomba e radiador
(fonte de energia).
Equipamentos
G
So
ld
ag
em
 T
IG
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Internamente: pinça, fixar o eletrodo e fazer
Equipamentos
G
contato elétrico.
Possuem bocais (cerâmicos ou metálicos) para
direcionamento do fluxo de gás fornecidos em
diversos diâmetros.
So
ld
ag
em
 T
IG Espessura da peça a ser soldada e valor da
corrente de soldagem Æ diâmetros do
eletrodo e do bocal.
Equipamentos
G
So
ld
ag
em
 T
IG
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l
Equipamentos
G
Dispositivos especiais para melhorar a
proteção gasosa (“gas lens”, “trailing shields”).
fonte de gás protetor: cilindro ou cilindros de
gás inerte e reguladores de pressão e vazão de
gases.
So
ld
ag
em
 T
IG Diferentes misturas de gases usadas com
certa freqüência Æ misturadores.
Equipamentos
G
Misturadores: disponíveis comercialmente para
vários gases. Podem também ser construídos
para situações específicas.
Economizadores de gás e válvulas elétricas:
otimizar o consumo e a operação
So
ld
ag
em
 T
IG otimizar o consumo e a operação.
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Equipamentos
G
So
ld
ag
em
 T
IG
Eletrodos consumíveis, abertura do arco por
Equipamentos
G
Eletrodos consumíveis, abertura do arco por
toque. TIG, não recomendado Æ transferência
de tungstênio para a peça, dano ao eletrodo.
• Rampa de corrente (fontes eletrônicas).
• Ignitor de alta freqüência (sinal de alta
tensão 3-5kV e de alta freqüência 3-5kHz
So
ld
ag
em
 T
IG tensão, 3-5kV, e de alta freqüência, 3-5kHz,superposto à corrente de soldagem, para
ionizar a coluna de gás entre eletrodo e peça.
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Cabos: condução da corrente elétrica entre
fonte e peça, diâmetro deve ser compatível
t di tâ i
Equipamentos
G
com a corrente e distância.
Mangueiras: usadas para conduzir o gás ou
mistura e água, se for o caso, até a tocha.
Equipamentos ou sistemas auxiliares: usados
para facilitar ou mecanizar a operação de
So
ld
ag
em
 T
IG para facilitar ou mecanizar a operação desoldagem - posicionadores, dispositivos de
deslocamento, controladores automáticos de
comprimento de arco, alimentadores de arame,
osciladores do arco, temporizadores etc.
Equipamentos
G
So
ld
ag
em
 T
IG
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Consumíveis
G
• Gases de proteção e varetas e arames de
metal de adição.
• Peças de reposição: eletrodos de tungstênio
e os bocais de gás
So
ld
ag
em
 T
IG
e os bocais de gás.
gases de proteção: inertes, principalmente o
ô i héli i d
Consumíveis
G
argônio, o hélio e misturas destes.
Em alguns casos são usadas misturas
especiais com hidrogênio (aços inoxidáveis)
ou nitrogênio (cobre e suas ligas).
d í %
So
ld
ag
em
 T
IG Pureza dos gases - mínimo 99,99% e baixo
teor de umidade, bem controlado.
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Soldagem com argônio:
Consumíveis
G
• melhor estabilidade do arco
• menor consumo;
• menores tensões de arco;
• menor custo;
• maior facilidade na abertura do arco e
So
ld
ag
em
 T
IG
maior facilidade na abertura do arco e
• melhor efeito de limpeza dos óxidos na
soldagem com corrente alternada.
Soldagem com hélio:
Consumíveis
G
• maior consumo (mais leve que o ar);
• maior penetração do cordão de solda;
• custo bem maior (custo do gás e vazão);
• maior potência para mesma corrente (tensão)
Æ maior velocidade de soldagem
So
ld
ag
em
 T
IG
Æ maior velocidade de soldagem,
Æ soldagem de cobre e suas ligas,
Æ soldagem de peças de maiores espessuras.
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t l d di ã
Consumíveis
G
metal de adição:
• soldagem manual: varetas de 1 a 5 mm de
diâmetro e comprimento em torno de 1 m.
• soldagem mecanizada: fio de 1 a 5 mm de
diâmetro enrolado em bobinas com diferentes
So
ld
ag
em
 T
IG
diâmetro enrolado em bobinas com diferentes
capacidades, dependendo do equipamento
usado.
• disponíveis em ampla faixa de metais e ligas.
Consumíveis
G
• a composição química de metais de adição
tem limites de tolerância muito inferiores aos
de metal de base do mesmo tipo e tem e
custo bem mais elevado.
• são classificados de acordo com a
â
So
ld
ag
em
 T
IG composição química propriedades mecânicas
do metal depositado.
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Escolha do metal de adição: função da
composição química e das propriedades
Consumíveis
G
composição química e das propriedadesmecânicas desejadas para a solda. Em geral se
usa metal de adição similar ao metal de base,
mas não necessariamente idêntico.
O diâmetro do fio ou vareta Æ espessura das
peças a unir quantidade de material a ser
So
ld
ag
em
 T
IG peças a unir, quantidade de material a serdepositado e parâmetros de soldagem.
Catálogos dos fabricantes Æinformações
úteis e aplicações típicas dos produtos.
eletrodos: varetas sinterizadas de tungstênio
puro ou com adição de óxidos (tório, zircônio,
ádi é i )
Consumíveis
G
vanádio, cério).
função: conduzir a corrente elétrica até o arco.
a capacidade de condução varia com composição
química, diâmetro e com o tipo de corrente a
ser usada.
So
ld
ag
em
 T
IG tungstênio puro: menor custo, Corrente
zircônia: melhor desempenho, Alternada
Tória: maior durabilidade. Corrente contínua.
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Eletrodos são normalmente apontados - meios
químicos ou mecânicos.
Consumíveis
G
Soldagem mecanizada: configuração da ponta
pode ser uma variável importante para se
garantir uma boa repetitividade de resultados.
So
ld
ag
em
 T
IG
Antes da soldagem: remoção de óleo, graxas,
sujeira tinta ferrugem ou outras
Técnica Operatória
G
sujeira, tinta, ferrugem ou outras
contaminações existentes no metal base,
meios mecânicos (lixamento, escovamento,
etc.) ou químicos (decapagem, lavagem, etc.),
usando agentes líquidos ou gasosos.
Vazão de gás inerte iniciada alguns segundos
So
ld
ag
em
 T
IG Vazão de gás inerte iniciada alguns segundos
antes da abertura do arco (“pré-purga”).
Abertura com ignitor de alta freqüência ou
outro meio.
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Sequência: tocha parada por um certo tempo
para formação da poça de fusão, inicia-se o
Técnica Operatória
G
p f m ç p ç fu , n
movimento de translação e, se for o caso, o
movimento de tecimento e a adição de metal.
adição de metal é feita na poça de fusão, à
frente da tocha de soldagem, num ângulo em
torno de 15o com a peça, de forma contínua ou
So
ld
ag
em
 T
IG intermitente.
ponta aquecida da vareta sempre na nuvem
protetora, para evitar contaminação.
ao final da junta extinção do arco pela
Técnica Operatória
G
ao final da junta, extinção do arco pela,
interrupção da passagem de corrente.
tocha ainda em posição, fluxo de gás inerte por
um certo tempo (“pós-purga”).
i ã d l f d h Æ
So
ld
ag
em
 T
IG extinção do arco pelo afastamento da tocha Æ
contaminação do final do cordão pela
atmosfera.
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Posição da tocha: perpendicular ao plano da
peça (soldagem mecanizada)
Técnica Operatória
G
peça (soldagem mecanizada).
ligeiramente inclinada em relação à direção de
soldagem, para facilitar a visão do soldador
(soldagem manual).
juntas de ângulo formando “quinas” peças
So
ld
ag
em
 T
IG juntas de ângulo formando quinas , peçasauxiliares podem ser usadas para formar um
anteparo e favorecer a proteção gasosa.
• corrente contínua Æ ignitor de alta
freqüência usado apenas para a abertura de
Técnica Operatória
G
arco.
• corrente alternada e fonte convencional Æ o
ignitor ligado durante toda a operação, a fim
de estabilizar a descarga elétrica (o arco se
extingue a cada inversão de polaridade).
So
ld
ag
em
 T
IG
g p
• corrente alternada e fonte eletrônica Æ
mudança de polaridade num tempo muito curto,
não há necessidade de reabertura do arco a
cada inversão.
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alta freqüência Æ interferência na operação de
circuitos eletrônicos que estejam próximos
Técnica Operatória
G
circuitos eletrônicos que estejam próximos.
variáveis operatórias: comprimento do arco,
corrente, velocidade de soldagem e vazão de
gás de proteção.
comprimento do arco: é a distância entre a
So
ld
ag
em
 T
IG
comprimento do arco: é a distância entre a
ponta do eletrodo e a peça de trabalho.
Comprimento do arco Ï, tensão Ï, largura do
cordão Ï e penetração Ð.
soldagem com adição, comprimento do arco Ï
reforço Ð e penetração do cordão Ð.
Técnica Operatória
G
ç p ç
Arcos muito curtos ou muito longos tendem a
ser instáveis Æ formação de descontinuidades.
corrente de soldagem: ajustada diretamente
na fonte de energia. corrente Ï, penetração e
a largura do cordão Ï e reforço Ð (soldas com
So
ld
ag
em
 T
IG a largura do cordão Ï e reforço Ð (soldas comadição de metal).
A geometria do cordão de solda varia com o
tipo de corrente usada.
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Técnica Operatória
G
So
ld
ag
em
 T
IG
efeito de limpeza: remoção de camadas de
Técnica Operatória
G
f mp m ç m
óxidos superficiais no metal base, pela ação
do arco elétrico, quando o eletrodo é
positivo.
soldagem de metais fortemente reativos (Al,
Mg e Ti) CC+ vantajoso mas o balanço
So
ld
ag
em
 T
IG
Mg e Ti), CC+ vantajoso, mas o balanço
térmico é muito desfavorável, somente
soldagem de peças muito finas.
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alternativa: corrente alternada, ocorre a
Técnica Operatória
G
,
remoção de óxidos no semi-ciclo de corrente
com eletrodo positivo.
velocidade de soldagem: VsÏ, penetração,
largura e reforço Ð.
So
ld
ag
em
 T
IG velocidades exageradas Æ descontinuidades
(falta de fusão, falta de penetração e
mordeduras) no cordão de solda.
vazão de gás:
- baixa Æ proteção insuficiente (oxidação do
Técnica Operatória
G
cordão, porosidades, etc.)
- elevada Æ aumenta o custo da operação.
- muito elevada Æ turbulência no fluxo de gás,
resultando em efeitos semelhantes aos de
vazão muito baixa.
So
ld
ag
em
 T
IG vazão ideal Æ iniciando com uma vazão elevada,
ir diminuindo gradativamente até que se inicie
a oxidação superficial do cordão. Uma vazão
ligeiramente superior a esta última é a ideal.
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outras variáveis operatórias: influência
Técnica Operatória
G
outras variáveis operatórias: influência
secundária dentro de certos limites, ângulo da
ponta do eletrodo, distância bocal-peça e
tempos de pré e pós-purga de gás.
Na soldagem mecanizada, posição e velocidade
So
ld
ag
em
 T
IG
g p ç
de alimentação de metal podem se tornar
parâmetros importantes.
velocidade de alimentação elevada Æ reforço
Técnica Operatória
G
velocidade de alimentação elevada Æ reforço
excessivo e até mesmo fusão apenas parcial do
metal de adição.
alimentação no arco (e não na poça) de fusão Æ
transferência de metal para a peça se torna
So
ld
ag
em
 T
IG
p p ç
muito irregular, podendo causar instabilidade
no arco e tornar o cordão irregular.
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Técnica Operatória
G
A escolha dos parâmetros para uma dada
operação de soldagem é feita em função do
material a ser soldado, da espessura das
peças, da posição de soldagem e dos
equipamentos disponíveis, bem como a
d i ã d ã d t l d di ã
So
ld
ag
em
 T
IG decisão de uso ou não de metal de adição.
TIG Æ processo dos mais versáteis
Aplicações Industriais
G
p
(espessuras e metais soldáveis), soldas de
ótima qualidade, mas relativamente caro, lento
e de baixa produtividade.
Usos principais:
So
ld
ag
em
 T
IG • metais de pior soldabilidade,
• necessidade de controle rigoroso do calor,
• qualidade é mais importante que custo.
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Aplicações Industriais
G
Aplicações típicas: costura e união de tubos de
aço inoxidável, soldagem de Al, Mg e Ti,
particularmente peças leves ou de precisão e
passe de raiz em tubulações de aço carbono e
outros materiais.
So
ld
ag
em
 T
IG
outros materiais.