FeSr17_TIG

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FUNDIÇÃO E SOLDAGEM
Soldagem TIG
Prof. Dr. Ramsés Otto Cunha Lima
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TÓPICOS DE AULA
• Introdução;
• Visão geral sobre o processo;
• Equipamentos;
 Fonte;
 Tocha de soldagem;
 Eletrodos de tungstênio;
 Metal de adição;
• Corrente de soldagem;
• Etapas do processo;
• Vantagens e limitações.
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INTRODUÇÃO
• A Soldagem a Arco Gás-Tungstênio (Gas Tungsten Arc Welding - GTAW) ou,
como é mais conhecida no Brasil, TIG (Tungsten Inert Gas) é um processo no
qual a união é obtida pelo aquecimento dos materiais por um arco
estabelecido entre um eletrodo não consumível de tungstênio e a peça.
• A proteção do eletrodo e da zona da solda é feita por um gás inerte,
normalmente o argônio, ou mistura de gases inertes (Ar e He). Metal de
adição pode ser utilizado ou não.
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VISÃO GERAL SOBRE O PROCESSO
• A soldagem TIG pode ser usada na forma manual ou mecanizada e é
considerada como um dos processos de soldagem a arco que permite um
melhor controle das condições operacionais.
• Permite a execução de soldas de alta qualidade e excelente acabamento,
particularmente em juntas de pequena espessura (inferior a 10mm e mais
comumente entre 0,2 e 3mm).
• Seções de maior espessura
podem ser soldadas, mas, neste
caso, considerações econômicas
tendem a favorecer processos
com eletrodo consumível.
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VISÃO GERAL SOBRE O PROCESSO
• Excelente controle da energia transferida para a peça devido o controle
independente da fonte de calor e da adição de metal de enchimento;
• Processo aplicável para a maioria dos metais e suas ligas, particularmente
adequada na soldagem de chapas finas e de materiais de difícil soldabilidade;
• Grande visibilidade para o soldador, arco bastante estável, boa aparência
exigindo pouca ou nenhuma limpeza do cordão;
• Custo dos equipamentos mais alto e produtividade menor em relação ao
processo com eletrodo revestido;
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VISÃO GERAL SOBRE O PROCESSO
• A soldagem TIG é mais utilizada para aços ligados, aços inoxidáveis e ligas
não ferrosas.
• Um uso comum, para aços estruturais, é a execução de passes de raiz na
soldagem de tubulações, com os outros passes sendo realizados com outro
processo (eletrodo revestido ou MIG/MAG).
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EQUIPAMENTOS
• O seu equipamento básico consiste de uma fonte de energia (CC e/ou CA),
tocha com eletrodo de tungstênio, fonte de gás de proteção (Ar ou He) e um
sistema para a abertura do arco (geralmente um ignitor de alta frequência).
• Este ignitor ioniza o meio gasoso, dispensando a necessidade de tocar o
eletrodo na peça para a abertura do arco (o que pode causar a mútua
contaminação do eletrodo e do metal base).
• O equipamento para TIG é mais caro e complicado do que o usado na
soldagem com eletrodos revestidos (SMAW).
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EQUIPAMENTOS
• Equipamento utilizado no processo de soldagem TIG:
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FONTE
• A fonte de energia é similar à utilizada em eletrodo revestido, mas, devido
às características do processo TIG, deve apresentar uma melhor precisão no
ajuste da corrente e permitir a soldagem com menores níveis de corrente (até
cerca de 5A).
• O processo é mais utilizado com corrente contínua e o eletrodo de W no
polo negativo (CC-).
• Esta configuração garante uma fusão mais eficiente do metal base e um
menor aquecimento do eletrodo.
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FONTE
• Contudo, na soldagem de ligas de alumínio e de magnésio, que são
recobertos por uma camada de óxido de elevado ponto de fusão, é
importante que o metal base esteja ligado ao polo negativo da máquina, pois,
nesta polaridade, a emissão de elétrons da peça para o arco permite a quebra
e remoção da camada de óxido.
• Para garantir este efeito sem aquecer excessivamente o eletrodo, é comum
se trabalhar com CA na soldagem desses materiais.
• Neste caso, como o arco tende a se apagar a cada inversão de polaridade
de corrente, o ignitor de alta frequência deve operar continuamente para
manter o arco aceso.
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FONTE
• Equipamentos modernos de soldagem TIG apresentam recursos como o
uso de corrente contínua pulsada e de corrente alternada com onda
retangular (não senoidal).
• Na primeira técnica, a cada pulso de corrente, a poça de fusão cresce para
as suas dimensões esperadas e se contrai ao final do pulso.
• Este efeito permite um melhor controle da poça de fusão na soldagem de
peças de pequena espessura ou fora da posição plana.
• A segunda técnica é usada na soldagem de ligas de Al ou de Mg e dispensa
a necessidade de se manter o ignitor de alta frequência operando
continuamente para manter o arco funcionando a cada inversão de
polaridade.
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TOCHA DE SOLDAGEM
• Tem a função de suportar o eletrodo de tungstênio e fornecer o gás de
proteção de forma apropriada;
• Podem ser refrigeradas pelo próprio gás de proteção (até 150A) ou água
(150 a 500A);
• Possuem internamente uma pinça para suporte do eletrodo e bocais para
direcionamento do fluxo de gás;
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ELETRODOS DE TUNGSTÊNIO
• Os eletrodos são varetas de W sinterizado puro ou com adições de óxido de
Th, Zr ou de outros metais.
• Eletrodos “torinados”, isto é, com adições de óxido de tório, podem
conduzir uma maior corrente sem fundir parcialmente a sua ponta como
ocorre com os de W puro e tendem a apresentar um menor desgaste do que
estes.
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ELETRODOS DE TUNGSTÊNIO
• Ponta verde (puro):
 É o eletrodo considerado o “comum” e também é o mais barato deles.
 Contém 99,50% de tungstênio.
 Forma pequena bola após o uso.
 Indicado para soldagem de alumínio e magnésio.
 Excelente estabilidade de arco com TIG AC.
 Não deve ser usado em TIG CC.
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ELETRODOS DE TUNGSTÊNIO
• Ponta vermelha (1,7 e 2,2% Tório):
 Mais utilizado, preferidos por causa da excelente vida útil e facilidade
de uso (abertura do arco e alta amperagem).
 Opera muito abaixo da temperatura de fusão (baixo desgaste e baixo
risco de contaminação).
 Ideal para soldagem de aço carbono, aço inoxidável, níquel e titânio.
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ELETRODOS DE TUNGSTÊNIO
• Ponta cinza (1,80 e 2,20% Cério):
 Melhor para TIG CC baixa amperagem ou TIG AC.
 Fácil abertura de arco indicado para solda de tubos, pequenas peças e
chapas finas de aço carbono, aço inoxidável, titânio.
 Não é indicado para altas amperagens.
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ELETRODOS DE TUNGSTÊNIO
• Outros:
 Ponta dourada e azul (Lantânio): versátil (TIG AC e CC), excelente para
aço inoxidável (fonte pulsada);
 Ponta marrom e branca (Zircônio): somente para TIG AC, usado para
ferro, aço e aço inoxidável;
• Sinterizadas de W puro ou com adição de óxidos de cério, lantânio, tório ou
zircônio;
 W puro: Geralmente usado com CA em aplicações mais simples;
 Adição de óxidos: Melhora estabilidade de arco e durabilidade;
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ELETRODOS DE TUNGSTÊNIO
• A faixa de corrente utilizável para um eletrodo depende de seu tipo e
diâmetro e, também, do tipo e polaridade da corrente de soldagem.
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ELETRODOS DE TUNGSTÊNIO
• A extremidade de eletrodos de W puro tende a se fundir se tornando
hemisférica, sendo estes, em geral, apontados. Estes são usados
principalmente na soldagem de alumínio com corrente alternada.
• A forma da ponta do eletrodo, assim como o seu diâmetro, influencia o
formato do cordão de solda, sendo, portanto, uma variável do processo,
particularmente importante na soldagem mecanizada ou automática.
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ELETRODOS DE TUNGSTÊNIO
• Na utilização de corrente contínua a ponta do eletrodo deve ser afiada de
forma bem uniforma para proporcionar um arco estável.
• Alterando-se o ângulo da ponta do eletrodo obtém-se variação no perfil da
penetração.
 Ângulos agudos concentram mais o arco aumentando a penetração
 Ângulos maiores diminuem a penetração aumentando a largura do
cordão
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• A afiação pode ser dispensada para eletrodos com diâmetro < 1,6 mm.
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METAL DE ADIÇÃO
• Pode ser na forma de varetas (manual) ou de fios enrolados em bobinas
(mecanizada);
• Diâmetro varia entre 0,5 e 5 mm;
• Composição com limites de tolerância bem inferiores aos de metal de base
do mesmo tipo e, consequentemente, custo bem mais elevado;
• Classificados de acordo com a composição química e propriedades
mecânicas do metal depositado;
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CORRENTE DE SOLDAGEM
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CORRENTE DE SOLDAGEM
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ETAPAS DO PROCESSO
1) Preparação da superfície, por meio de lixamento, escovamento,
decapagem, para remoção de óleo, graxa, sujeira, tinta, óxidos.
2) Abertura do gás (pré-purga) para expulsar o ar da mangueira de gás e da
tocha.
3) Pré-vazão ou formação da cortina protetora antes da abertura do arco.
4) Abertura do arco por meio de um ignitor de alta frequência.
5) Formação da poça de fusão.
6) Adição do metal na poça de fusão, quando aplicável;
7) Ao final da junta, extinção do arco por interrupção da corrente elétrica;
8) Passagem do gás inerte sobre a última parte soldada para resfriamento do
eletrodo e proteção da poça de fusão em solidificação (pós- vazão).
9) Fechamento do fluxo de gás.
• (As etapas 3 e 8 são automáticas, fazem parte das características técnicas
do equipamento.)
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VANTAGENS E LIMITAÇÕES
• Vantagens, limitações e aplicações principais da soldagem GTAW:
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