A6 Soldagem TIG

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PROCESSOS DE SOLDAGEM 
 
 
Soldagem TIG e Soldagem a Plasma 
 
1 
Soldagem TIG 
Introdução 
 
 
2 
3 3 
Soldagem TIG 
DESCRIÇÃO DO PROCESSO 
 
 
• O processo de soldagem TIG (sigla em inglês de Tungsten Inert Gas) ou 
 GTAW (Gas-Shielded Tungsten Arc Welding) obtém a união de materiais 
 metálicos pelo seu aquecimento e fusão localizados através de um arco 
 elétrico estabelecido entre um eletrodo de tungstênio, não consumível e 
 a peça de trabalho. 
 
• A proteção do eletrodo e da poça de fusão contra a contaminação 
 (oxidação ) pela atmosfera (ar) é feita por um gás de proteção (inerte), 
 geralmente argônio, hélio ou uma mistura destes. 
 
4 4 
Soldagem TIG 
DESCRIÇÃO DO PROCESSO 
 
 
TIG Soldagem ao plasma 
Tungsten(Tungsténio) 
Inert (Inerte) 
Gas Welding 
GTAW 
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Soldagem TIG 
6 6 
Soldagem TIG 
DESCRIÇÃO DO PROCESSO 
 
 
 
7 7 
Soldagem TIG 
EQUIPAMENTO 
8 8 
Soldagem TIG 
Ignitor 
•Sistema de Gás de Proteção (Cilindro, Mangueiras, Regulador de pressão) 
•Fonte de Soldagem com Ignitor alta tensão, 
•Tocha de soldagem com eletrodo tungstênio 
•Cabo de terra 
EQUIPAMENTO 
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Soldagem TIG 
 
 
GÁS DE PROTEÇÃO 
 
• Os gases de proteção são direcionados pela tocha para o arco e a poça de 
 fusão para proteger o eletrodo e o material metálico fundido da contaminação 
 atmosférica. 
 
• Os tipos mais comuns de gases são o argônio e o hélio e as misturas entre 
 estes. 
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Soldagem TIG 
100% Ar 50% Ar + 
50% He 
25% Ar + 
75% He 
100% He 75% Ar + 
25% He 
CARACTERÍSTICAS GÁS DE PROTEÇÃO 
 
11 11 
Soldagem TIG 
CARACTERÍSTICAS GÁS DE PROTEÇÃO 
 
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Soldagem TIG 
 
 
GÁS DE PROTEÇÃO DO LADO CONTRÁRIO 
 
• Eles também podem ser utilizados como “back-up” para proteção do lado 
contrário da solda da oxidação durante a soldagem. 
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Soldagem TIG 
 
 
EQUIPAMENTO GÁS DE PROTEÇÃO 
Raiz sem proteção Raiz com proteção de 
 Gás de “back-up” ou purga 
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Soldagem TIG 
 
 
EQUIPAMENTO GÁS DE PROTEÇÃO 
15 15 
Soldagem TIG 
 
 
EQUIPAMENTO GÁS DE PROTEÇÃO 
16 16 
Soldagem TIG 
 
 
EQUIPAMENTO GÁS DE PROTEÇÃO 
17 17 
Soldagem TIG 
 
 
GÁS DE PROTEÇÃO 
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Soldagem TIG 
 
 
FONTE DE SOLDAGEM PARA TIG 
 
• As fontes usadas nos processos GTAW são do tipo 
 Corrente Constante, pois. uma vez sendo um processo tipicamente 
 manual, ao haver variação no comprimento do arco e 
consequentemente na tensão, a variação na corrente (que controla a 
aposição de calor no processo) será mínima. 
 
• Esta energia necessária pode ser fornecida, AC, CC- ou CC+ 
 (dependendo do material a ser soldado) 
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Soldagem TIG 
 
 
FONTE DE SOLDAGEM PARA TIG 
20 20 
Soldagem TIG 
 
 
FONTE DE SOLDAGEM PARA TIG 
 
21 21 
Soldagem TIG 
 
 
IGNITOR DE ALTA FREQUÊNCIA (ALTA TENSÃO) 
 
• Abertura do arco é realizado por sistema eletrônico de ionização da 
 atmosfera, sem contato físico eletrodo-peça. 
 
• A opção de alta freqüência para a abertura do arco é especialmente 
 vantajosa em operações com cordões pequenos de solda. Para que o 
 arco seja iniciado sem problemas é necessário que a ponta do eletrodo 
 de tungstênio esteja afiada, ou sem contaminação. 
 
• Um equipamento para facilitar a abertura do arco, e na soldagem CA 
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Soldagem TIG 
 
 
IGNITOR DE ALTA FREQUÊNCIA (ALTA TENSÃO) 
 
 
 
 
23 23 
Soldagem TIG 
 
 
TOCHA DE SOLDAGEM TIG 
 
Conexão máquina de solda 
Transporte de gás, energia, comando do gatilho e refrigeração 
 
Alto ciclo de trabalho 
Alto precisão de posicionamento 
Pequenos dimensões 
Longa vida útil 
 
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Soldagem TIG 
 
 
TOCHA DE SOLDAGEM TIG 
 
 
 
 
Refrigeração por 
agua 
Refrigeração por gás 
25 25 
Soldagem TIG 
TOCHA DE SOLDAGEM TIG 
 
 
 
 
26 26 
Soldagem TIG 
 
 
COMPONENTES DA TOCHA 
 
 
 
 
 
Corpo da tocha 
Capa de eletrodo 
Isolador 
Corpo fixador 
Pinça 
Bocal 
Gás lens 
Eletrodo Tungsténio 
Soldagem TIG 
CORPO DA TOCHA 
 
 
 
 
 
Proteção de calor para o soldador 
Proteção peças dentro da tocha 
Proteção eletrica 
Fixação peças dentro da tocha 
 
Gatilho controle de inicio de processo 
 
 
Soldagem TIG 
CAPA DE ELETRODO 
Proteção do eletrodo Tungsténio 
 
 
Soldagem TIG 
BOCAL DE GÁS DE PROTEÇÃO 
Orientação de gás para a solda 
Proteção de potencial 
Diferente aplicaçãos 
 
 
Soldagem TIG 
GÁS LENS 
Formação de fluxo de gás sem turbulencias 
 
 
Soldagem TIG 
CORPO FIXADOR 
Fixação do eletrodo tungsténio 
Transportação de corrente calor 
 
 
 
Soldagem TIG 
PINÇA 
Fixação do eletrodo tungsténio 
Transportação de corrente e calor 
 
 
 
Soldagem TIG 
ELETRODO TUNGSTÉNIO 
Transportação de corrente 
Formação de arco 
 
 
34 34 
Soldagem TIG 
ELETRODOS 
Os eletrodos para o processo TIG são as varetas sinterizadas de 
tungstênio puro ou ligado ao tório ou zircônio, ambos na forma de óxidos. 
O tungstênio possui alto ponto de fusão (3.392 °C) e evaporação 
(5.906 °C) e ótimas características de emissividade eletrônica. Estes 
eletrodos seguem a classificação AWS conforme tabela abaixo: 
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Soldagem TIG 
PURO (PONTA VERDE) 
 
 
•É o eletrodo considerado o "comum" e também é o mais barato deles. 
 
•Contém 99,50% de tungstênio. 
 
•Estes eletrodos, formam uma pequena bola em sua ponta após ser utilizado, e 
fornecem uma excelente estabilidade no arco em soldagem TIG AC. 
 
•Utilizado para soldagens de alumínio e magnésio, não deve ser utilizado em 
soldagens TIG DC (eletrodos com Tório ou Cério, oferecem melhor estabilidade 
de arco nesta situação). 
36 36 
Soldagem TIG 
COM TÓRIO (PONTA VERMELHA) 
 
•Contém no mínimo 97,30% de tungstênio e entre 1,7 e 2,2% de Tório. 
São os eletrodos mais utilizados atualmente, preferidos por causa da excelente 
vida útil e facilidade de uso. 
 
•O tório aumenta a qualidade de emissão de eletrodos no arco, o que proporciona 
facilidade para iniciar o arco e soldagens com alta amperagens. Este tipo de 
eletrodo opera muito abaixo de sua temperatura de fusão, o que significa baixo 
desgaste e baixo risco de contaminação. 
 
•É o eletrodo ideal para soldagem de aço carbono, aço inoxidável, níquel e titânio. 
37 37 
Soldagem TIG 
 
Com Cério (ponta cinza) 
 
•Contém no mínimo 97,30% de tungstênio e entre 1,80 e 2,20% de Cério. 
 
•Estes eletrodos tem sua melhor performance em soldagem TIG DC em baixa 
amperagem, e também pode ser utilizado, com eficiência, em soldagem TIG AC. 
 
•Este eletrodo tem uma abertura de arco excelente em baixa amperagem e é 
popular para quem solda tubos, pequenas peças, materiais finos e delicados, etc. 
 
•Pode ser usado em aço carbono, aço inoxidável e titânio 
38 38 
Soldagem TIG 
 
Com Lantânio (ponta dourada e ponta azul) 
 
•Contém no mínimo 97,8% de tungstênio e entre 1,30 e 1,70% de lantânio. 
 
•Estes eletrodos tem uma excelente abertura de arco, estabilidade e re-ignição 
do arco. 
 
•Elepode substituir eletrodos com tório, sendo usado em processos de 
soldagem tanto AC como DC, mas mostra suas vantagens em soldagem de 
aços inoxidáveis, usando fontes pulsadas 
39 39 
Soldagem TIG 
EQUIPAMENTO PARA AFIAÇÃO DO ELETRODO 
40 40 
Soldagem TIG 
AFIAÇÃO DO ELETRODO 
41 41 
Soldagem TIG 
AFIAÇÃO DO ELETRODO 
42 42 
Soldagem TIG 
EQUIPAMENTO PARA AFIAÇÃO DO ELETRODO 
43 43 
Soldagem TIG 
PROCEDIMENTO E 
PARÂMETROS DE SOLDAGEM 
 
44 44 
Soldagem TIG 
MÉTODOS DE INICIAÇÃO DO ARCO 
 
 
• Toque do eletrodo na peça 
 
• Toque do eletrodo na peça com LIFT-ARC 
 
• Alta freqüência, que fornece uma alta tensão 
 
 
45 45 
Soldagem TIG 
MÉTODOS DE INICIAÇÃO DO ARCO 
 
 
Toque do eletrodo na peça 
 
• O método mais simples de iniciação do arco, o toque do eletrodo na peça, 
 apesar de extremamente simples, não é recomendado, 
 pois ao tocar a peça o eletrodo pode contaminá-la e danificar-se e 
 a solda pode ser contaminada com tungstênio . 
 
 
 
46 46 
Soldagem TIG 
MÉTODOS DE INICIAÇÃO DO ARCO 
 
 
ALTA FREQÜÊNCIA – ALTA TENSÃO 
 
• Utilização de uma fonte de alta freqüência, que fornece uma 
 alta tensão com alta freqüência em série ao circuito de soldagem, 
 para ionizar o gás e permitir a abertura do arco e poder trabalhar com 
 uma corrente igual à corrente de soldagem ou não. 
 
 
47 47 
Soldagem TIG 
MÉTODOS DE INICIAÇÃO DO ARCO 
 
 
Toque do eletrodo na peça com LIFT-ARC 
 
•Toque do eletrodo na peça, 
•Limitação do corrente de curto circuito 
•Aumentar a distância entre eletrodo e peça 
 
 
48 48 
Soldagem TIG 
CORRENTE DE SOLDAGEM 
 
 
•Corrente Contínua DCEN 
•Corrente Contínua DCEP 
•Corrente contínua pulsada 
•Corrente alternada 
 
 
49 49 
Soldagem TIG 
CORRENTE DE SOLDAGEM DCEN 
 
• Em corrente contínua, na maioria dos casos utiliza-se DCEN com os eletrodos 
 fluindo do eletrodo para a peça e os íons no sentido contrário. Assim sendo, 70 % 
 do calor estará na peça e somente 30 % no eletrodo. 
 
• Desta forma, além de preservar o eletrodo a DCEN também provê maior 
 penetração. 
- 
+ 
50 50 
Soldagem TIG 
CORRENTE DE SOLDAGEM DCEP 
 
 
• Quando for importante o efeito de limpeza catódica, propiciada 
 pela saída de elétrons da peça, a DCEP pode ser utilizada. 
 
• Esta limpeza catódica é particularmente importante na soldagem 
 de materiais que tem óxidos refratários, como alumínio e magnésio, que são 
 retirados desta maneira 
 
+ 
- 
51 51 
Soldagem TIG 
EFEITO DE LIMPEZA DO ARCO 
52 52 
Soldagem TIG 
CORRENTE CONTÍNUA PULSADA 
 
• A corrente contínua pulsada envolve a variação repetitiva da corrente do arco 
 entre um valor mínimo ( “background” ) e um valor máximo, controlando-se o 
 tempo do pulso, o tempo no valor mínimo, nível de corrente máximo e nível de 
 corrente mínimo. 
 
53 53 
Soldagem TIG 
CORRENTE CONTÍNUA PULSADA 
 
• A principal vantagem da corrente pulsada é permitir uma combinação da força, 
 boa penetração e fusão do pulso, enquanto mantém a aérea de soldagem 
 relativamente fria. 
 
• Assim, é possível obter maiores penetrações do que em corrente contínua 
 constante e trabalhar com materiais mais sensíveis à aposição de calor com 
 minimização das distorções. 
 
54 54 
Soldagem TIG 
CORRENTE ALTERNADA 
 
• A CA é de grande utilidade em GTAW, pois combina a limpeza catódica do 
 processo com o eletrodo no pólo positivo, com a penetração mais profunda do 
 eletrodo negativo. 
 
 
55 55 
Soldagem TIG 
Características da soldagem TIG relacionadas com o 
tipo e polaridade da corrente 
 
56 56 
Soldagem TIG 
Metal de adição 
57 57 
Soldagem TIG 
Metal de adição 
 
• O metal de adição para a soldagem manual é fornecido na forma de varetas 
 com comprimento em torno de 1,0m. 
 
 
58 58 
Soldagem TIG 
Metal de adição 
 
• Para a soldagem mecanizada, o metal é fornecido na forma de um fio 
 enrolado em bobinas com diferentes capacidades, dependendo do 
 equipamento usado. 
59 59 
Soldagem TIG 
Metal de adição 
 
• Metais de adição estão disponíveis numa ampla faixa de materiais e ligas. 
 
• Geralmente a composição química de metais de adição tem limites de 
 tolerância muito inferiores aos de metal de base do mesmo tipo e custo bem 
 mais elevado. 
 
• Eles são classificados de acordo com sua composição química e com as 
 propriedades mecânicas do metal depositado. 
 
60 60 
Soldagem TIG 
Metal de adição 
 
• A escolha do metal de adição para uma determinada aplicação é feito em 
 função da composição química e das propriedades mecânicas desejadas 
 para a solda. 
 
• Em Geral se usa metal de adição similar ao metal de base, mas não 
 necessariamente idêntico. 
 
61 61 
Soldagem TIG 
Metal de adição 
 
• O diâmetro do fio ou vareta é escolhido em função da espessura das peças 
 a unir, da quantidade de material a ser depositado e dos parâmetros de 
 soldagem. 
 
• Os catálogos dos fabricantes geralmente apresentam informações úteis na 
 escolha de metal de adição e aplicações típicas dos produtos. 
62 62 
Soldagem TIG 
VANTAGENS e LIMITAÇÕES 
63 63 
Soldagem TIG 
VANTAGENS DO PROCESSO 
 
• Produz soldas de qualidade superior, geralmente livres de defeitos; 
• Produz soldas adequada para soldas de responsabilidade (passe de raiz) 
• Produz soldas livre de respingos que ocorrem em outros processos a arco; 
• Facilita a soldagem em locais de difícil acesso 
• O processo pode ser mecanizado ou robotizado 
• Pode ser utilizado com ou sem adição; 
• Ótimas resistências mecânicas da junta soldada 
 
 
64 64 
Soldagem TIG 
VANTAGENS DO PROCESSO 
 
• Pouca geração de fumos 
• Permite excelente controle na penetração de passes de raiz; 
• Solda em todas as posições 
• Versatilidade - solda praticamente todos os metais industrialmente utilizados 
• Permite um controle independente da fonte de calor e do material de adição. 
 
 
65 65 
Soldagem TIG 
LIMITAÇÕES DO PROCESSO 
 
• Taxas de deposição inferiores com processos de eletrodos consumíveis; 
• Há necessidade de maior destreza e coordenação do operador em relação ao 
 SMAW e GMAW; 
• É menos econômico que os processos de eletrodos consumíveis para 
 espessuras a 10 mm; 
• Há dificuldade de manter a proteção em ambientes turbulentos; 
• Pode haver inclusões de Tungstênio, no caso de haver contato do mesmo com a 
 poça de soldagem; 
• Pode haver contaminação da solda se o metal de adição não for adequadamente 
 protegido; 
 
66 66 
Soldagem TIG 
Aplicação e Qualidade 
 
67 67 
Soldagem TIG 
68 68 
Soldagem TIG 
69 69 
Soldagem TIG 
Eletrodo Revestido 
70 70 
Soldagem TIG 
VARIAÇÕES DO PROCESSO 
71 71 
Soldagem TIG 
VARIAÇÕES DO PROCESSO 
TIG 
 
Sem Metal de 
adição 
 
HotWire 
arame quente 
ColdWire 
arame frio 
Soldagem 
Orbital 
 
 
Com Metal de 
adição 
 
Manual 
 
Soldagem TIG 
SEM METAL DE ADIÇÃO 
72 
Soldagem TIG 
VARIAÇÕES DO PROCESSO 
73 
74 74 
Soldagem TIG 
VARIAÇÕES DO PROCESSO (Cold wire ou arame frio) 
peça 
Arame 
Tocha TIG Fonte 
de 
soldagem 
Alimentador 
Soldagem TIG 
VARIAÇÕES DO PROCESSO (Hot wire ou arame quente) 
Fonte 
peça 
Tocha TIG 
ArameBico de contato 
Fonte 
de 
soldagem 
Alimentador 
75 
Soldagem TIG 
ORBITAL 
76 
Soldagem arco plasma 
Soldagem por arco plasma 
77 
Soldagem arco plasma 
78 
A SOLDAGEM POR ARCO PLASMA 
 
• O processo PAW é basicamente uma extensão do processo TIG, mas com uma 
 densidade de energia muito mais alto, em virtude do plasma ser forçado a passar 
 através de um bocal de constrição. 
 
• A soldagem por arco plasma é um processo que produz união por fusão das 
 partes a serem unidas através de um arco elétrico estabelecido entre um eletrodo 
 de tungstênio, não consumível, e a peça ou um bocal constrição (Eletrodo de 
 plasma. 
 
• Plasma é um gás que é aquecido a uma temperatura extremamente elevada e 
 que também é ionizado, sendo que, a partir disso, ele se torna um condutor de 
 eletricidade. 
Soldagem arco plasma 
79 
A SOLDAGEM POR ARCO PLASMA 
 
• O processo soldagem a arco com plasma, assim como o processo TIG, usa 
 eletrodo não consumível. 
 
• A tocha tem um bocal que cria uma câmara de gás ao redor do eletrodo. O arco 
 aquece o gás na câmara até uma temperatura em que se torna ionizado e 
 conduz eletricidade. Este gás ionizado é definido como o Plasma. 
 
 
 
Soldagem arco plasma 
80 
81 81 
•Sistema de Gás de Proteção e Gás de Plasma 
•Fonte de Soldagem com Módulo de Plasma, 
•Tocha de soldagem com eletrodo tungstênio 
•Cabo de terra 
EQUIPAMENTO 
Soldagem arco plasma 
G
á
s
 P
la
s
m
a
 
G
á
s
 d
e
 P
ro
te
ç
ã
o
 Módulo 
Plasma 
Soldagem arco plasma 
82 
A SOLDAGEM POR ARCO PLASMA 
 
• A constrição do arco produz altas densidades de energia, o arco é bastante 
 estável, o calor aplicado ao material de base é bastante concentrado e o cordão 
 de solda é pouco afetado pela distância da tocha de soldagem em relação à peça 
 
 TIG Plasma TIG Plasma 
 
Soldagem arco plasma 
83 
A SOLDAGEM POR ARCO PLASMA 
 
 TIG Plasma 
Soldagem arco plasma 
84 
A SOLDAGEM POR ARCO PLASMA 
 
 
• Arco muito estável 
 TIG Plasma 
Soldagem arco plasma 
85 
FORMAS DE ARCO 
 
• Para realização da solda com o processo PAW são utilizadas duas 
 formas de arco: 
 transferido não transferido 
 
Soldagem arco plasma 
86 
A SOLDAGEM POR ARCO PLASMA 
 
• Arco transferido: 
 
o arco elétrico é estabelecido entre o eletrodo e material de base. O Arco 
transferido produz uma aquecimento entre o ânodo e o fluxo de plasma. Este 
modo é utilizado para a soldagem propriamente dita, devido à maior energia 
transferida para a peça. 
 
• Arco não transferido: 
o arco elétrico é estabelecido e mantido entre o eletrodo e o bocal de constrição . 
Este modo é mais utilizado nos processos de corte e na união de peças de 
material não condutor ou para aplicações onde se deseja baixa concentração de 
energia. 
 
Soldagem arco plasma 
87 
FONTE DE SOLDAGEM 
 
Fonte de soldagem 
 
Soldagem arco plasma 
88 
FONTE DE SOLDAGEM 
 
Módulo de Plasma 
 
Soldagem arco plasma 
89 
IGNIÇÃO DO ARCO 
 
• Um arco piloto de baixa corrente é iniciado entre o eletrodo e o bocal pelo 
 gerador de alta freqüência . 
 
• O gás ionizado do arco piloto forma um caminho de baixa resistência entre o 
 eletrodo e a peça. 
 
• Quando a fonte de soldagem altera os parâmetros para os soldagem , ocorre 
 ignição do arco principal entre eletrodo e a peça de trabalho. 
 
Soldagem arco plasma 
90 
IGNIÇÃO DO ARCO 
 
 arco piloto arco principal 
 
Soldagem arco plasma 
91 
APLICAÇÃO 
 
• O processo PAW poder ser empregado na maioria dos metais e em todas as 
 posições de soldagem 
 
• A soldagem pode ser feito com metal de adição ou sem metal de adição 
 
 
Soldagem arco plasma 
92 
METAL DE ADIÇÃO 
 
 
• Sem metal de adição 
 
• Metal de adição em forma de varetas (soldagem manual) 
 
• Metal de adição em forma de um arame enrolado em bobinas 
 
• Metal de adição em forma de pó 
Soldagem arco plasma 
93 
SEM METAL DE ADIÇÃO 
 
Keyhole 
 
Soldagem arco plasma 
94 
VARETAS (SOLDAGEM MANUAL) 
 
Soldagem arco plasma 
95 
ARAME ENROLADO EM BOBINAS 
 
Soldagem arco plasma 
96 
METAL DE ADIÇÃO EM FORMA DE PÓ 
 
 
Soldagem arco plasma 
97 
METAL DE ADIÇÃO EM FORMA DE PÓ 
 
 
Soldagem arco plasma 
98 
METAL DE ADIÇÃO EM FORMA DE PÓ 
 
 
Soldagem arco plasma 
99 
METAL DE ADIÇÃO EM FORMA DE PÓ 
 
 
Soldagem arco plasma 
100 
VANTAGENS DO PROCESSO 
 
• Maior concentração de energia e densidade de corrente, consequentemente, 
 maiores velocidades de soldagem e maiores penetrações. 
 
• Maior estabilidade do arco em baixos níveis de corrente, permitindo a soldagem 
 de finas espessuras (a partir de 0.05 mm) 
 
• O arco é mais "homogêneo" e de maior extensão, permitindo melhor visibilidade 
 operacional, maior Constancia da poça de fusão e menor sensibilidade a 
 variações no comprimento do arco. 
 
• Menor probabilidade de contaminação do cordão por inclusões de tungstênio e 
 de contaminação do eletrodo pelo material de adição uma vez que o mesmo 
 encontra-se dentro do bocal. 
 
 
 
Soldagem arco plasma 
101 
LIMITAÇÕES DO PROCESSO 
 
• Alto custo do equipamento; 
 
• Manutenção da tocha mais complicado e mais cara; 
 
• Maior consumo de gases (gás de proteção e gás de plasma); 
 
• Exigência de maior qualificação da mão de obra.