Metalurgia e soldagem dos aços

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Sumário
51. INTRODUÇÃO	
1.1. Conceito de Soldagem	5
1.2. A Importância da Soldagem	6
1.3. Efeitos da Soldagem nos Aços	6
1.4. Classificação dos Processos de Soldagem	7
1.5. O Engenheiro de Soldagem	9
1.6. Seleção dos Processos de Soldagem	10
1.7. As Propriedades dos Aços e a Soldagem	10
1.8. O Arco Elétrico	11
1.8.1. Perfil Elétrico	12
1.8.2. Efeitos Magnéticos	14
1.9. Tipos de Juntas e Chanfros	15
1.10. Exercícios Propostos	18
2. METALURGIA DA SOLDAGEM	19
2.1. Macroestrutura de uma Junta Soldada	19
2.2. Fluxo Térmico na Soldagem	24
2.3. Ciclos Térmicos de Soldagem	26
2.4. Velocidade de Resfriamento e Temperaturas Máximas	29
2.5. Diagrama de IRSID	33
2.6. Tratamentos Térmicos	35
2.6. Tratamentos Térmicos	36
2.7. Exercícios Propostos	39
3. PROCESSOS DE SOLDAGEM	42
3.1. Processo Eletrodo Revestido	42
3.2. Processo de Soldagem TIG	46
3.3. Processo MIG/MAG	50
3.4. Soldagem por Resistência Elétrica	57
3.5. Exercícios Propostos	60
4. Soldagem dos Aços Carbono e Ligados (1)	63
4.1. Soldabilidade	63
4.2. Classificação dos Aços	64
4.3. Soldagem dos Aços Carbono e de Baixa Liga	66
4.3.1. Aços de Baixo Carbono e Aços Doces	67
4.3.2. Aços de Médio Carbono	67
4.3.3. Aços de Alto Carbono	68
4.3.4. Aços de Baixo Liga	68
4.3.5. Procedimentos de Soldagem	70
4.4. Soldagem dos Aços Ligados	71
4.5. Exercícios Propostos	74
5. SOLDAGEM DOS AÇOS INOXIDÁVEIS	75
5.1- Aços Inoxidáveis Martensíticos	75
5.1.1 – Microestrutura da Região Soldada	76
5.1.2 – Procedimento de Soldagem	77
5.1.3 – Tratamento Térmico Pós Soldagem	77
5.2. Aços Inoxidáveis Ferríticos	78
5.2.1 - Microestrutura da Região de Solda	79
5.2.2 - Procedimentos de Soldagem	80
5.3 – Aços Inoxidáveis Austeníticos	81
5.3.1 - Microestrutura da Zona Fundida	83
5.3.2 - Procedimentos de Soldagem	83
5.3.3. Tratamento Térmico após a Soldagem	84
5.4 – Problemas na Soldagem dos Aços Inoxidáveis	85
5.4.1 - Trincas a Frio em Aços Martensíticos (Fragilização por Hidrogênio)	85
5.4.2 – Trincas a Quente em Aços Austeníticos	86
5.4.3. Formação de Fase Sigma	87
5.4.4. Fragilização à 475(C	88
5.4.5. Fragilização pelo Crescimento de Grão	88
5.4.6. Corrosão Intergranular	89
5.4.7. Corrosão sob Tensão	91
5.4.8. Outros Tipos de Corrosão	92
5.5. Escolha do Metal de Adição	92
5.5.1. Diagrama de Schaeffler	93
5.6. Exercícios Propostos	100
6. SOLDAGEM DE FERROS FUNDIDOS E METAIS NÃO FERROSOS	102
6.1. Soldagem de Ferros Fundidos	102
6.2. Soldagem de Metais Não Ferrosos	103
6.2.1. Alumínio e suas Ligas	103
6.2.2. Cobre e suas Ligas	106
6.3. Exercícios Propostos	108
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	109
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1. INTRODUÇÃO
1.1. Conceito de Soldagem
Classicamente a soldagem é considerada como um processo de união, porém, na atualidade, muitos processos de soldagem ou variações destes são usados para deposição de material sobre uma superfície, visando à recuperação de peças desgastadas ou para a formação de um revestimento com características especiais.
 Usualmente costuma-se definir soldagem como "processo de união de metais por fusão", entretanto deve-se ressaltar que não apenas os metais são soldáveis e que é possível se soldar sem fusão. Para efeito de nosso estudo, vamos utilizar duas definições de soldagem propostas na literatura:
"Operação que visa obter a união de duas ou mais peças, assegurando na junta a continuidade das propriedades físicas e químicas". (Dutra & Quites)
"Processo de união de materiais usados para obter a coalescência localizada de metais e não metais, produzida por aquecimento até uma temperatura adequada, com ou sem utilização de pressão e/ou material de adição". (American Welding Society - AWS)
Durante a soldagem dos diversos materiais, a temperatura do metal adjacente à solda atinge valores nos quais transformações microestruturais podem ocorrer. A ocorrência destas mudanças e o seu efeito sobre a junta soldada - em termos de resistência à corrosão e propriedades mecânicas - depende do teor de elementos de liga, espessura da chapa, metal de adição usado, configuração da junta, método de soldagem utilizado e habilidade do soldador. Apesar destas transformações microestruturais, o principal objetivo da soldagem é produzir uma solda com qualidade igual ou superior àquela do metal de base.
O processo de soldagem teve seu grande impulso durante a II Guerra Mundial, devido à fabricação de navios e aviões soldados. A evolução dos processos de soldagem ocorreu ao longo do tempo. Segundo Houldcroft, cada processo de soldagem deve preencher os seguintes requisitos:
* Gerar uma quantidade de energia capaz de unir dois materiais, similares ou não.
* Remover as contaminações das superfícies a serem unidas.
* Evitar que o ar atmosférico contamine a região durante a soldagem.
* Propiciar o controle da transformação de fase, para que a solda alcance as propriedades desejadas, sejam elas físicas, químicas ou mecânicas.
1.2. A Importância da Soldagem
A soldagem é um dos mais importantes e versáteis meios de fabricação disponíveis na indústria. A soldagem é usada para unir centenas de diferentes ligas comerciais em muitas diferentes formas. Aços carbono, ligados e aços inoxidáveis, bem como numerosas ligas não ferrosas tais como o alumínio, níquel e cobre, e metais como o titânio, nióbio, molibdênio e zircônio são extensivamente soldados. Muitos metais resistentes às altas temperaturas e superligados são transformados em componentes úteis pela soldagem. Metais numa larga faixa de espessura, desde poucos milímetros até materiais espessos são soldados. Realmente, muitos produtos não podem ser fabricados sem a utilização da soldagem, como por exemplo, produtos da usina nuclear, vasos de pressão e equipamentos da indústria química, etc..
A soldagem é de grande importância econômica devido ser uma das ferramentas disponíveis mais importante para o engenheiro em seu esforço para reduzir custos de produção e fabricação. A maior liberdade de projeto também é possível pelo uso da soldagem; o que é uma grande vantagem deste processo de fabricação.
1.3. Efeitos da Soldagem nos Aços
A grande maioria dos aços usados na soldagem consistem de aço carbono baixo carbono (C ( 0,30%). A fração restante consiste de aços carbono alto carbono e aços ligados.
A experiência prática tem mostrado que estas ligas não podem ser soldadas com o mesmo grau de dificuldade. Por exemplo, aços carbono com menos de 0,15% de carbono podem ser facilmente soldados por quase todos os processos resultando soldas de boa qualidade. Aços com conteúdo de carbono entre 0,15 a 0,30% podem ser totalmente soldados em espessuras até 12,7 mm. A soldagem de seções mais espessas poderá ou não necessitar de cuidados especiais. A soldagem de aços de alta resistência requer consideração especial, de forma que o calor de soldagem não prejudique a sua microestrutura temperada e revenida.
A razão pela qual todos os aços não podem ser soldados sem o uso de materiais especiais ou operações suplementares é que os mesmos são mais facilmente alterados pelo calor de soldagem do que outros. A aplicação do calor produz uma alteração estrutural, efeitos térmicos e mecânicos no metal a ser soldado ou em qualquer outro que venha a ser parte integrante da união. È suficiente dizer que os efeitos incluem expansão e contração, mudanças metalúrgicas (tais como, crescimento de grão) e alterações composicionais. No componente soldado, estes fatos podem aparecer de duas maneiras:
A presença de trincas no metal base e no metal de solda bem como porosidade ou inclusões no metal de solda.
Mudanças nas propriedades do metal base tais como resistência, ductilidade, tenacidade e resistência à corrosão.
Estes efeitos da soldagem podem ser minimizados ou eliminados através de mudanças nos métodos e práticas envolvidos na soldagem.
1.4. Classificação dos Processos de Soldagem
Uma peça metálica pode ser considerada como sendo formada por um grande número de átomos ligados aos seus vizinhos, estabelecendoum arranjo espacial característico. Cada átomo está distante do outro numa extensão r0 onde a energia do sistema é mínima, não tendendo a ligar-se a qualquer outro.
Na superfície, o número de vizinhos é menor implicando em energia maior que o átomo do interior. Uma união é possível se houver uma diminuição desta energia, como por exemplo, através da aproximação a distâncias bem pequenas (da ordem de r0) de duas peças metálicas. É o que acontece quando se coloca em contato dois blocos de gelo.
No caso de duas peças metálicas isto não ocorre, exceto em raras situações, devido a:
As superfícies metálicas apresentam grande rugosidade em escala atômica;
As superfícies metálicas estão cobertas por camadas de óxidos, umidade, graxa, poeira, etc., impedindo a ligação metal/metal.
Os dois modos de superar estes obstáculos deram origem aos dois grandes grupos de processos de soldagem. De acordo com a natureza da união os mesmos podem ser divididos em dois grandes grupos a saber: soldagem por fusão e soldagem por pressão.
A soldagem por pressão consiste na aplicação de pressões elevadas que deformam a superfície dos materiais, diminuindo a rugosidade da superfície e, consequentemente, a distância média entre as mesmas. São processos de aplicação mais ou menos restritas. Dentre estes podemos citar:
* Resistência Elétrica com junta overlap (sobreposição): por pontos e por costura.
* Resistência Elétrica com junta de topo: por centelhamento e por resistência pura.
* Por Indução
* Por Atrito
Na soldagem por fusão, a energia é aplicada com a intenção de produzir calor capaz de fundir o material, produzindo a ligação das superfícies na solidificação. Inclui a maioria dos processos mais utilizados atualmente, podendo ser subclassificado em:
* Soldagem a chama: oxi-acetilênica e ar-acetileno. 
* Soldagem a arco encoberto com fio contínuo ou com fita contínua.
* Soldagem a arco descoberto com eletrodo autoprotetor: eletrodo revestido (protetor externo) ou eletrodo tubular (protetor interno).
* Soldagem a arco descoberto com eletrodo imerso em atmosfera gasosa: com fio contínuo (MIG/MAG) ou com eletrodo permanente (TIG).
Os processos de soldagem também podem ser classificados de acordo com o tipo de fonte de energia. As fontes de energia empregadas nos processos de soldagem são mecânica, química, elétrica e radiante.
Fonte mecânica – O calor é gerado por atrito ou por ondas de choque, ou por deformação plástica do material.
Fonte química – O calor é gerado por reações químicas exotérmicas como, por exemplo, a queima de um combustível (chama) ou a reação de oxidação do alumínio.
Fonte elétrica – O calor é gerado ou pela passagem de corrente elétrica ou com a formação de um arco elétrico. No primeiro caso, o aquecimento é realizado por efeito joule, enquanto no segundo é através do potencial de ionização, corrente e outros parâmetros de soldagem.
Fonte radiante – O calor é gerado por radiação eletromagnética (laser) ou por um feixe de elétrons acelerados através de um potencial.
1.5. O Engenheiro de Soldagem
O engenheiro de soldagem pode ser considerado em quatros campos da engenharia, a saber:
O projeto de máquinas, estruturas e equipamentos;
As propriedades dos materiais disponíveis;
Os processos, procedimentos e equipamentos da indústria de soldagem;
Inspeção para manter a qualidade e sanidade das juntas soldadas até um nível definido e apropriado para o serviço.
Ele é chamado para decidir sobre problemas pertinentes a estes campos. Por exemplo, ele deve responder perguntas tais como: 
- O projeto é adequado para o serviço requerido? 
- O material é adequado para o serviço requerido? 
- O processo de soldagem, os procedimentos e o equipamento de soldagem são adequados?
Quando discute estas questões, o engenheiro de soldagem freqüentemente refere-se à característica do material denominada "soldabilidade". O que significa soldabilidade? Este termo não tem um significado aceitável universalmente e a sua interpretação varia largamente de acordo com o ponto de vista de cada um. A AWS define soldabilidade como "a capacidade do metal ser soldado sob condições de fabricação impostas para uma estrutura específica e adequada e para satisfazer plenamente o serviço requerido".
Deve ser entendido, primeiramente, que a adequação de uma estrutura soldada para uma condição específica de serviço depende dos seguintes fatores:
o projeto da estrutura, incluindo as juntas soldadas,
as características e propriedades do material base,
as propriedades e características das soldas e do material na região adjacente ao cordão de solda.
1.6. Seleção dos Processos de Soldagem
As estruturas de aços baixo carbono e não ligados podem ser projetadas com base nas propriedades do metal base e na composição do metal de solda. Entretanto, quando aços de alta resistência e aços ligados necessitam de serem soldados deve-se levar em consideração a seleção dos processos de soldagem e das técnicas de soldagem. Estes parâmetros podem exercer uma influência significante na qualidade da solda e nas características da zona afetada pelo calor e por conseqüência, na soldabilidade destes aços.
A indústria da soldagem desenvolveu vários processos que são capazes de produzir satisfatoriamente uma junção em um aço. Freqüentemente, a seleção para uma aplicação particular baseia-se em numerosos fatores que podem afetar as propriedades mecânicas desejadas da junta. Eles incluem a espessura e dimensão das partes; a posição das juntas a soldar; a quantidade de componentes a serem fabricados; a possibilidade de mecanização do processo; a aparência da junta acabada; e o custo e limitações estabelecidas para o produto.
1.7. As Propriedades dos Aços e a Soldagem
A extensiva substituição das estruturas rebitadas pelas soldadas iniciou-se durante a II Guerra Mundial e continua até hoje. Inicialmente esta substituição baseava-se nos ganhos de custos e produtividade, entretanto, os projetistas perceberam que as propriedades requeridas na construção de certas estruturas somente podiam ser obtidas através da soldagem. Por conseguinte, as propriedades do aço e da junta soldada são importantes para o projetista, metalurgista de soldagem e o engenheiro de soldagem.
Neste caso, deve-se conhecer as propriedades da junta que deve ser considerada no projeto da estrutura soldada e que influenciam a performance da mesma. As propriedades mais importantes incluem o limite de resistência à ruptura, ductilidade, tenacidade da fratura, resistência à fadiga, propriedades a temperatura elevada e resistência à corrosão. As propriedades dos materiais e aquelas requeridas na junta soldada é que vão ditar os procedimentos de soldagem a serem adotados. Abaixo citam-se alguns casos práticos:
Soldagem de aços resistentes ao desgaste e de alta temperabilidade necessitam de tratamentos de pré e pós aquecimento para evitar a formação de estruturas frágeis na zona afetada pelo calor.
Aços de alto coeficiente de expansão térmica devem ser soldados com baixo aporte de calor ou deve-se utilizar técnicas especiais de soldagem para evitar distorções.
Na soldagem de aços inoxidáveis ferríticos, deve-se controlar o aporte de calor para evitar crescimento de grão ou formação de martensita no seu contorno, o que pode fragilizar a junta soldada.
Materiais susceptíveis à corrosão sob tensão devem ser submetidos a tratamento de alívio de tensão ou ter aplicação de alguma técnica para as tensões internas de tração.
1.8. O Arco Elétrico
O estudo do arco elétrico é importante na soldagem porque:
Nos processos em que ele se aplica, o arco elétrico é a fonte de calor necessária para se executar a soldagem, sendo responsável pela formação da poça de fusão, pelo aquecimento do eletrodo e pelos ciclos térmicos de soldagem.
Sua alta temperatura e turbulência produzem intensas reações químicas, principalmente, reação gás-metal e reações escória-metal.O arco elétrico é o responsável pela transferência do metal de adição da ponta do eletrodo para a poça de fusão.
A demanda necessária para manter um arco estável determina as características que a fonte de energia deve possuir.
Um arco elétrico ou voltaico pode ser definido como "a descarga de corrente elétrica mantida através de um gás, iniciada por uma quantidade de elétrons emitidos do eletrodo negativo (cátodo) aquecido". Todavia todo gás é isolante térmico nas condições normais de temperatura e pressão. Portanto para que ele se torne condutor é necessário ionizá-lo, ou seja, formar íons ou elétrons livres em sua constituição. Um gás ionizado recebe a denominação de plasma. Nessa definição existem três conceitos importantes para o conhecimento do arco elétrico: calor, ionização e emissão.
Em soldagem, o arco normalmente ocorre entre um eletrodo cilíndrico e um plano (a peça), dando a esse um formato típico de tronco de cone. O eletrodo pode ser um material refratário como o tungstênio (eletrodo não consumível) ou de metal de menor ponto de fusão como o aço (eletrodo consumível). Neste último caso, o processo é mais complicado pois tem-se: (a) passagem de metal fundido (e, às vezes, de escória) através do arco, (b) geometria variável da ponta do eletrodo e (c) comprimento de arco variável e dependente do balanço entre as velocidades de alimentação e fusão do eletrodo.
1.8.1. Perfil Elétrico
Eletricamente, o arco de soldagem pode ser caracterizado pela diferença de potencial entre as suas extremidades e pela corrente que circula por este. A queda de potencial não é uniforme ao longo do mesmo, podendo ser divido em três regiões principais:
a) Zona de Queda Catódica: os elétrons são emitidos e acelerados para o ânodo através de campos elétricos.
b) Coluna de Plasma: constituída de elétrons livres, íons positivos, íons negativos. Forma o plasma, sendo a parte visível e brilhante do arco. 
c) Zona de Queda Anódica: constituída por elétrons. A queda de tensão é igual ao potencial de ionização do gás circundante.
A coluna de plasma corresponde a quase todo o volume do arco, podendo ter vários milímetros de comprimento, enquanto que as zonas de queda são pequenas regiões junto aos eletrodos, com espessuras da ordem de 10-2 a 10-3 mm. A queda de tensão na região anódica (VA) varia entre 1 e 10V e na catódica (VC), entre 1 e 15V, e são normalmente independente do comprimento do arco (la).
A queda de tensão na coluna de plasma é aproximadamente proporcional ao comprimento do arco (VCP ( E.la). E é o campo elétrico na coluna e depende da composição do gás de plasma. Em função do exposto, a tensão no arco, para um dado valor de corrente, pode ser representada pela equação de uma reta em função de la:
V = (VC + VA) + E . la
O calor é devido à movimentação de cargas elétricas no arco de um eletrodo permanente; a ocorrência de choques entre estas cargas gera o calor. O cátodo precisa emitir uma grande quantidade de elétrons, pois estes conduzem mais de 90% da carga elétrica através do arco. No arco, os íons positivos são praticamente imóveis se comparados com a velocidade dos elétrons, sendo estes, portanto, os responsáveis pela geração do calor. No caso de arco elétrico de eletrodos consumíveis, além do choque entre íons, ocorre também choque entre estes e átomos gerados na fusão do eletrodo e entre íons e as gotas que atravessam o arco.
A emissão termoiônica é um processo de liberação de elétrons de uma superfície aquecida. A mesma ocorre, basicamente, do aquecimento do material a uma temperatura suficientemente alta para causar a emissão (ou "vaporização") de elétrons em sua superfície por agitação térmica. A densidade de corrente resultante do efeito termoiônico é estimada pela equação empírica de Richardson-Dushman, também conhecida por "taxa de emissão termoiônica (Ie)":
Ie = A.T2.exp(-e(/(T)		(A/m2)
Onde:	A = constante que vale 6 a 7 x 105 A/m-2.oK-2
	T = temperatura absoluta (oK)
	e = carga do elétron (1,6 x 10-19C)
	( = constante de Boltzmann (1,38 x 10-23 J/oK)
	( = função trabalho termiônico do material (eV)
A função trabalho termoiônico representa a energia térmica que deve ser absorvida pelo elétron para ser emitido como elétron livre. 
A ionização ocorre quando um elétron localizado em uma órbita mais externa recebe uma quantidade de energia, sendo forçado para a órbita de maior energia. Conforme a energia que o elétron recebe, ele pode ou não sair da influência de campo eletromagnético do átomo e tornar-se um elétron livre. A energia necessária à produção de um elétron livre é chamada de potencial de ionização. No caso dos arcos elétricos de soldagem, o interesse está voltado para a ionização térmica, que é a ionização por colisão entre as partículas bem aquecidas.
Para se obter um arco voltaico para soldagem deve-se aquecer o gás existente entre o eletrodo e a peça e sujeitá-lo a um bombardeio eletrônico. Isto é conseguido, por exemplo, quando se toca o eletrodo na peça fazendo com que a tensão caia rapidamente para um valor próximo de zero e a corrente cresça a um valor elevado. Por efeito Joule, isto provoca um aquecimento na região de contato até a incandescência, favorecendo a emissão termoiônica. A quantidade de calor liberada facilita o arrancamento dos elétrons dos átomos do ambiente gasoso, ionizando o gás. Com a ionização térmica, o eletrodo pode ser afastado do metal base sem que o arco elétrico seja extinto.
1.8.2. Efeitos Magnéticos
O arco de soldagem é um condutor de corrente elétrica e assim sensível às interações da corrente elétrica por ele transportada com os campos magnéticos por ela gerada. Se um condutor de comprimento l, percorrido por uma corrente elétrica i, é colocado numa região onde exista um campo magnético B, então ele experimenta uma força F, conhecida como "Forca de Lorentz", que é dada por: 
F = B . i . l
Um importante efeito magnético que é o responsável pela penetração do cordão de solda e por garantir a transferência da gota metálica, sempre no sentido eletrodo-peça, independente da polaridade, é conhecido por "Jato de Plasma".
Sendo o arco de soldagem um condutor elétrico gasoso de forma cônica, quando a corrente elétrica passa por ele, induz um campo magnético de forma circular concêntrico com seu eixo. Surgem assim forças de Lorentz na região do arco, que têm sempre o sentido de fora para dentro.
A intensidade do campo magnético diminui com o quadrado da distância ao eixo condutor. Como o diâmetro do arco é menor na região próxima ao eletrodo, as forças de Lorentz tendem a ser maiores nessa região. Assim a pressão interna do arco na região próxima do eletrodo é sempre maior que na proximidade da peça. Essa diferença de pressão causa um fluxo de gás no sentido eletrodo peça, que é o "Jato de Plasma". 
Considerando que tanto o campo magnético como as forças de Lorentz são proporcionais à intensidade da corrente, quanto maior for esta, mais forte será o jato de plasma e consequentemente, maior a penetração do cordão de solda.
Na extremidade fundida de eletrodos consumíveis, as forças de Lorentz são capazes de deformá-la, tendendo a estrangular a parte líquida e separá-la do fio sólido, promovendo dessa forma a transferência da gota metálica.
Um outro efeito das forças de Lorentz é o chamado "Sopro Magnético". Usualmente o campo magnético induzido pela corrente tende a se distribuir uniformemente em torno do arco. Quando esta distribuição é perturbada, levando a uma maior concentração do campo magnético em um dos lados do arco, a força magnética passa a possuir uma componente transversal que tende a desviar lateralmente o arco. Este efeito, sopro magnético, dificulta a soldagem e aumenta as chances de formação de descontinuidades no cordão. Suas causas relacionam-se, principalmente, às mudanças bruscas na direção da corrente elétrica e uma distribuição assimétrica de material ferromagnético em torno do arco. O sopro magnéticopode ser minimizado por medidas como:
Inclinar o eletrodo para o lado que se dirige o arco,
Reduzir o comprimento do arco,
Balancear a saída de corrente da peça, ligando-a à fonte por mais de um cabo,
Reduzir a corrente de soldagem,
Soldar com corrente alternada.
1.9. Tipos de Juntas e Chanfros
A soldagem visa produzir uma junta entre dois elementos sólidos, conforme definição já comentada. Esta junta pode configurar-se de diversas maneiras, condicionando diferentemente o processo de soldagem.
O posicionamento das peças para união determina os vários tipos de juntas. Os principais tipos de juntas são os seguintes:
Junta de Topo: são aquelas em que os componentes a soldar encontram-se topo a topo, de modo que, numa seção transversal, estes componentes apresentam-se num mesmo nível. Exemplo:
Junta em Ângulo: juntas em que, numa seção transversal, os componentes a soldar apresentam-se sob a forma de um ângulo. Exemplo:
Juntas Sobrepostas: juntas formadas por dois componentes a soldar, de tal maneira que suas superfícies se sobrepõem. Exemplo:
Juntas de Aresta: junta formada por dois componentes a soldar, de tal modo que os bordos dos mesmos formam um ângulo de 180o . Exemplo:
Muitas vezes durante a soldagem, as dimensões das peças, a facilidade de se movê-las e a necessidade de projeto exigem uma preparação das mesmas na forma de cortes ou conformação especial da junta. Estas aberturas ou sulcos na superfície da peça ou peças a serem unidas e que determinam o espaço para conter a solda recebe o nome de chanfro. Os chanfros podem ser preparados por operações de corte a chama, plasma ou por usinagem.
O tipo de chanfro a ser usado em uma soldagem específica é escolhida em função do processo de soldagem, espessura das peças, suas dimensões, facilidades de acesso à região da solda, etc.. Alguns dos principais tipos de chanfros mais comumentes usados em soldagem são mostrados na figura abaixo.
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1.10. Exercícios Propostos
Conceitue soldagem e dê três exemplos de situações em que se realiza um processo de soldagem.
Por que é possível se soldarem dois blocos de gelo por aproximação?
Quais são os tipos de fonte de energia empregados nos processos de soldagem? Identifique pelo menos dois processos de soldagem que empregam cada uma delas.
Desenhe esquematicamente os quatro tipos de juntas possíveis de serem usadas nos diversos processos de soldagem e caracterize cada uma delas.
Explique como ocorre a soldagem nos processos de soldagem por pressão. Exemplifique.
Cite o nome de quatro processos de soldagem por fusão.
Considerando que o gás é isolante nas condições normais de temperatura e pressão, o que é necessário para que ele se torne condutor da corrente elétrica? Explique o fenômeno.
Explique como se dá a abertura de um arco voltaico de soldagem.
Por que o arco elétrico é a fonte de calor mais usada hoje em dia para a soldagem por fusão?
Explique como a correta definição e escolha do chanfro aplicável a uma junta pode interferir com a redução dos custos, considerando que esta deve ser uma das mais importantes preocupações do profissional de soldagem.
Se você fosse soldar uma chapa de 25 mm de espessura utilizando o processo de soldagem por eletrodo revestido e uma junta de topo com acesso somente por um lado, que tipos de chanfros você poderia usar? Você realizaria a solda em passe único?
Por que a preparação das juntas a soldar é de extrema importância num processo de soldagem?
Caracterize as três regiões do arco de soldagem.
Explique como as forças de Lorentz influenciam no grau de penetração do cordão de solda e na transferência da gota metálica.
Conceitue sopro magnético e indique medidas para minimizar ou eliminar a sua ocorrência.
Que proporção da corrente elétrica no arco é transportada por elétrons? E por ions positivos?
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2. METALURGIA DA SOLDAGEM
A maioria dos processos de soldagem utiliza o calor como principal fonte de energia, sendo necessário fornecê-lo à poça de fusão em quantidade e intensidade suficientes, de forma a garantir a execução de uma solda de boa qualidade. O calor é, portanto, elemento essencial à execução de uniões soldadas mas pode por outro lado, representar fonte potencial de problemas devido à sua influência direta nas transformações metalúrgicas que ocorrem na junta soldada.
As condições térmicas na solda e nas regiões próximas a ela devem ser estabelecidas para controlar estes fenômenos metalúrgicos na soldagem. De particular interesse pode-se citar:
aporte de energia ou de calor à junta soldada;
rendimento térmico do arco elétrico;
a distribuição da temperatura máxima (ciclo térmico) na zona afetada pelo calor (ZAC);
as velocidades de resfriamento em pontos do metal de solda e zona afetada pelo calor;
a velocidade de solidificação do metal de solda.
A velocidade de resfriamento é um dos aspectos mais importantes do fluxo térmico, uma vez que, após um ponto de solda ter alcançado sua temperatura máxima, o tempo no qual ele resfria exerce um efeito significativo sobre a estrutura e as propriedades do metal de base. A maioria dos processos de soldagem por fusão é caracterizado pela utilização de uma fonte de calor intensa e localizada. A história térmica de um ponto na soldagem pode ser dividida de maneira simplificada, em duas etapas básicas: uma etapa de aquecimento e outra de resfriamento.
2.1. Macroestrutura de uma Junta Soldada
É interessante sabermos que nas soldas existem três zonas de particular interesse, as quais podem ser identificadas por exame macrográfico. Na figura 1 representa-se a seção transversal de uma solda identificando as três regiões principais da solda.
Figura 1 – Macrografia de uma junta soldada
Zona Fundida (ZF) ( composta pelo metal de base e metal de adição ou somente pelo metal de base, no caso de soldagem autógena. Nesta região as temperaturas são maiores que a temperatura de fusão do material, sendo pois, a região da junta soldada onde efetivamente ocorreu a fusão e subsequente solidificação. 
A zona fundida pode ser formada sob as mais diversas condições. Na soldagem a arco com eletrodo consumível, o metal de adição fundido é transferido para a poça de fusão na forma de gotas, aquecidas a temperaturas muito elevadas, acima de 2000oC, no caso de aços.
A composição química final da zona fundida depende da diluição, ou seja, da participação relativa do metal de base e do metal de adição na formação da zona fundida. A diluição (D) é determinada pela razão entre a massa do metal de base fundida e a massa total da solda.
Uma das formas de se avaliar a diluição é através de macrografias da seção transversal da junta soldada. A diluição varia com o processo de soldagem, sendo por exemplo de 10 a 30% para o processo de soldagem por eletrodo revestido, de até 80% na soldagem por arco submerso e 0% na brasagem.
O controle da diluição é importante na soldagem de metais dissimilares, na deposição de revestimentos especiais sobre uma superfície metálica, na soldagem de metais de composição química desconhecida, caso muito comum em soldagem de manutenção e na soldagem de materiais que tenham altos teores de elementos prejudiciais à zona fundida, como o carbono e o enxofre.
Vejamos um exemplo prático da importância do controle da diluição envolvendo aços inoxidáveis. Para tal utilizaremos os diagramas de Schaefler e Bystram situando nos mesmos as composições químicas do metal base e metal de adição e, como conseqüência poderemos prever a estrutura da zona fundida e os problemas característicos.
Exemplo:
Soldagem de chapas de aço AISI 430 utilizando eletrodo AWS E309-16. Considerar diluição de 30%, que é o percentual do metal de base no metal de solda. 
Composição química do metal depositado com eletrodo E309-16 é a seguinte:
C = 0,09% Mn = 0,70% Cr = 22,1% Ni = 12,5% Si = 0,70% 
Composição química do açoAISI 430:
C = 0,03% Mn = 0,90% Cr = 19,3% Si = 0,40% 
Utilizando o Diagrama de Schaefler, calcula-se os valores de cromo e níquel equivalentes para o metal de base e o metal depositado:
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a) Creq = %Cr + %Mo + 1,5 %Si + 0,5 %Nb
 Metal depositado: Creq = 22,1 + 0,00 + 1,5 . 0,70 = 23,20%
 Metal de base: Creq = 19,3 + 0,00 + 1,5 . 0,40 = 19,9%
b) Nieq = %Ni + 30 %C + 0,5 %Mn
 Metal depositado: Nieq = 12,5 + 30 . 0,09 + 0,5 . 0,70 = 14,74%
 Metal de base: Nieq = 0 + 30 . 0,03 + 0,5 . 0,90 = 1,35%
Localizando no diagrama de Schaefler as composições químicas relativas ao metal de base e ao eletrodo, encontramos dois pontos equivalentes ao metal depositado e metal de base. Unindo-os e considerando a diluição de 30% vemos que a zona fundida será formada por austenita e ferrita, com o teor desta última da ordem de 18%. Nesta região, a liga está livre dos quatro defeitos previstos no diagrama de Bystram, ou seja, a solda poderá ser executada sem problemas.
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Diagrama de Bystram
�
Zona Afetada pelo Calor (ZAC) ( correspondente à região do metal de base não fundida adjacente à zona de fusão, porém, cujas temperaturas são sempre superiores à temperatura de transformação do material, podendo provocar alterações nas suas propriedades e microestrutura. Também chamada Zona Termicamente Afetada (ZTA).
As características da ZAC dependem principalmente do tipo de metal de base e do processo e procedimentos de soldagem, ou seja, do ciclo térmico e da repartição térmica. De acordo com o tipo de metal que está sendo soldado, os efeitos dos ciclos térmicos poderão ser os mais variados. No caso de metais não transformáveis (o alumínio, por exemplo), a mudança estrutural mais marcante será o crescimento de grão. 
Em metais transformáveis, a ZAC será mais complexa. No caso dos aços carbono e aços baixa liga, a ZAC apresentará as seguintes regiões características:
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a) Região de Crescimento de Grão: compreende a região do metal de base, mais próxima da solda, que foi submetida a temperaturas próximas da temperatura de fusão. Nesta situação a estrutura austenítica sofre um grande crescimento de grão. Este crescimento depende do tipo de aço e da energia de soldagem e, constitui a região mais problemática da ZAC podendo apresentar menor tenacidade e problemas de fissuração. É caracterizada por uma estrutura grosseira, com placas de ferrita, podendo apresentar perlita, bainita ou martensita.
b) Região de Refino de grão: compreende a região da junta aquecida a temperaturas comumente usadas na normalização dos aços (900 a 1000oC). Após o processo de soldagem, esta região é caracterizada por uma estrutura fina de ferrita e perlita, não sendo problemática na maioria dos casos.
c) Região Intercrítica: nesta região, a temperatura de pico varia entre 727oC e a linha A3, sendo caracterizada pela transformação parcial da estrutura original do metal de base.
Metal de Base (MB) ( região mais distante do cordão de solda moderadamente aquecida ou sem nenhuma influência do calor de soldagem. Não apresentam mudanças microestruturais perceptíveis. As temperaturas são inferiores às temperaturas críticas para o material (inferior a 727oC no caso dos aços carbono).
A linha de fusão ou zona de ligação é a região que faz a ligação entre os cristais da zona de fusão com os cristais da zona termicamente afetada. Em uma micrografia observa-se que se trata de uma linha de transição estrutural. É a região que durante a soldagem foi aquecida entre a linha liquidus e a linha solidus.
 
Quanto à sua geometria, os cordões de solda apresentam os seguintes elementos:
- Reforço: máxima altura alcançada pelo excesso de material de adição, medida a partir da superfície do material de base.
- Largura: máxima distância entre os pontos extremos alcançados pela fusão, sobre a superfície do material de base.
- Penetração: máxima profundidade alcançada pela fusão, medida perpendicularmente à superfície do material de base.
- Raiz da Solda: região do primeiro passe ou demão, junto à parede ou encosto dos bordos.
2.2. Fluxo Térmico na Soldagem
Para a soldagem a arco, pode-se considerar o arco como a única fonte de calor, definida pela sua energia de soldagem. Verifica-se que uma parte desta energia disponível é dissipada para a atmosfera sob a forma de calor irradiante, outra pequena fração perde-se por convecção no meio gasoso que protege a poça de fusão e, uma terceira parte é realmente usada para a execução da soldagem. Conclui-se, portanto, que nem toda a energia disponível é integralmente aproveitada para fundir o metal base e o eletrodo, sendo as perdas computadas através do que se chama rendimento térmico do processo, o qual é uma relação entre a quantidade de energia efetivamente absorvida na soldagem e a energia total fornecida ao arco.
A energia de soldagem é uma medida da quantidade de calor cedido à peça, por unidade de comprimento, definida por Eab = (t .E. A dissipação do calor ocorre principalmente por condução na peça, das regiões aquecidas para o restante do material. 
Considerando que E = U.I / V, podemos rescrever a equação de Eab como:
 
	Eab = (t . U.I / V 	onde:
Eab = energia absorvida pela peça, em J/mm
(t = rendimento térmico do processo
U = tensão do arco, em volts
I = corrente de soldagem, em A
V = velocidade de soldagem, em mm/s
Como não se consegue quantificar com precisão as perdas de energia em cada processo e, consequentemente, não se sabe a energia entregue à peça, as equações apresentam um certo erro. Uma das principais fonte de erro reside no fato de se considerar o rendimento térmico ((t) constante para cada processo, independentemente dos parâmetros de soldagem. Geralmente consideram-se os seguintes valores para o rendimento térmico:
	- Eletrodo revestido e MIG/MAG = 85 a 90%	- Arco submerso = 95%
	- Processo Oxi-acetileno = 35 a 65%		- Processo TIG = 40 a 50%
O baixo rendimento térmico no processo TIG é devido ao fato do calor gerado no eletrodo não ser transferido à peça, uma vez que o mesmo é retirado pela água de refrigeração, e devido aos gases usados, os quais resfriam a peça.
O rendimento de fusão correlaciona a energia de soldagem absorvida com a energia efetivamente utilizada na fusão da solda. É definida pela equação:
		(f = (S.H.V) / ((t.q), onde:
(f = rendimento de fusão
S = área da seção transversal ao cordão (mm2)
H = energia necessária para aquecer e fundir o material (J/mm3)
q = calor por unidade de tempo (J/s)
Apresentam-se na tabela 1 alguns valores típicos para (f e H.
Tabela 1 - Valores típicos de rendimento e energia de fusão
	PROCESSO
	(f (%)
	
	MATERIAL
	H (J/mm3)
	Oxiacetelênico
	< 5
	
	Aço Baixa Liga
	10
	TIG
	20
	
	Aço Inoxidável
	10
	ER
	30
	
	Níquel
	10
	MIG / MAG
	40
	
	Cobre
	06
	AS
	50
	
	Alumínio
	03
	ET
	80
	
	
	
	Plasma
	90
	
	
	
	Laser
	100
	
	
	
Como E = q/V e Eab = (t .E pode-se rescrever a equação de (f como:
	(f = (S.H) / ( (t E) ou (f = (S.H) / Eab
2.3. Ciclos Térmicos de Soldagem
O processo de aquecimento e resfriamento da junta é denominado ciclo térmico de soldagem. Na figura 2 representa-se esquematicamente um ciclo térmico de soldagem, o qual consiste basicamente de três fases: a etapa de aquecimento do material num início do processo, o ponto em que a temperatura máxima é atingida e finalmente, a etapa de resfriamento gradual até que a temperatura retorne ao valor inicial.
T (o C)
1200
1000
 800
600
400
200
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 	t (s)
Figura 2 – Ciclo Térmico de Soldagem
Durante a soldagem, cada ponto de material processado passa por um ciclo térmico cuja intensidade será função de sua localização em relação à fonte deenergia, no caso, o eletrodo. Esse ciclo térmico representa as temperaturas que o ponto em estudo atinge em cada instante do processo. É possível, portanto, obter para qualquer ponto do sólido em estudo o valor instantâneo da temperatura. 
Dessa forma, se desejarmos conhecer o ciclo térmico a que será submetido um determinado ponto da zona afetada pelo calor de uma junta soldada, ou se desejarmos interpretar as transformações metalúrgicas em um ponto do metal de base próximo à região da solda, bastará utilizarmos a equação abaixo:
1 / (Tm - To) = (4,13.(.C.e.y) / (Eab) + 1 / (Tf - To), onde
Tm = temperatura máxima (oC) a uma distância y (mm) da linha de fusão da solda.
To = temperatura de pré aquecimento (oC)
Tf = temperatura de fusão (oC )
Eab= energia absorvida pela chapa (J/mm)
( = densidade do material (g/mm3)
C = calor específico do metal sólido ( J/g. oC )
e = espessura da chapa (mm)
A equação da temperatura máxima acima pode ser usada para várias finalidades, entre as quais:
1. determinação da temperatura máxima em um ponto específico da ZAC;
2. para estimar a largura da ZAC;
3. mostrar o efeito da temperatura de pré aquecimento sobre a largura da ZAC.
Apesar da utilidade da equação de temperatura máxima, é importante recordar certas restrições ao seu uso. A mais importante destas é que a equação é derivada para a condição de "placas finas" na qual o calor é conduzido em direções paralelas ao plano da chapa. Quando o fluxo de calor for essencialmente planar, o volume do metal afetado pelo calor (ZAC) por unidade de comprimento de solda é 2.e.y. Este valor aplica-se às "placas espessas".
Para uma dada temperatura de pré aquecimento, os tempos de permanência de um ponto considerado à temperatura máxima aumentam com o aumento do aporte de energia e causam um decréscimo na velocidade de resfriamento. Para um dado valor de energia absorvida, aumentando-se a temperatura de pré aquecimento diminui-se a velocidade de resfriamento..
À medida que nos distanciamos da fonte de energia, os ciclos térmicos assumem características importantes. A figura 3 representa curvas típicas de uma família de ciclos térmicos correspondentes à soldagem por arco de uma chapa de aço onde a curva superior representa o ciclo térmico correspondente a uma temperatura máxima de 1400oC a qual foi encontrada em um ponto localizado a 10 mm do centro do cordão de solda e a curva inferior corresponde ao ciclo térmico de um ponto que alcança 515oC de temperatura máxima e que se encontra a 25 mm do centro da solda, podemos fazer as seguintes observações:
Figura 3 – Ciclos Térmicos de Soldagem
a temperatura máxima alcançada decresce rapidamente com o aumento da distância do ponto considerado ao centro da solda.
o tempo requerido para se chegar à temperatura máxima cresce à medida que se aumenta a distância ao centro do cordão.
 as velocidades de aquecimento e resfriamento decrescem à medida que aumenta sua distância ao centro do cordão.
Por outro lado, a determinação dos ciclos térmicos permite a obtenção das linhas isotérmicas, ou seja, o efeito que o aporte de calor concentrado na poça de fusão de um cordão de solda produz sobre a superfície da chapa mostrando a distribuição das linhas que alcançam igual temperatura (isotermas) a distintas distâncias do centro do arco.
Supõe-se que a solda avança segundo uma linha horizontal na chapa; as linhas internas encerram regiões que se encontram em temperaturas mais elevadas.
Quando se aumenta a temperatura de pré aquecimento as isotermas crescem, uma vez que a entrega de energia adicional desloca a isoterma para pontos mais distantes do centro do arco. Isto proporciona um aumento no tempo de aquecimento e eleva a temperatura máxima, porém, diminui a velocidade de resfriamento.
Efeito contrário tem a condutividade térmica do material, ou seja, quanto maior for a condutividade térmica da chapa as isotermas se contraem equivalendo dizer que o tempo de aquecimento e a temperatura máxima diminuem e a velocidade de resfriamento aumenta.
2.4. Velocidade de Resfriamento e Temperaturas Máximas
Costuma-se caracterizar a etapa de resfriamento pelo valor da velocidade de resfriamento a uma determinada temperatura T, ou pelo tempo t necessário para o ponto resfriar de uma temperatura T1 a outra T2. Diversas variáveis podem influenciar a velocidade de resfriamento de um material, dentre as quais citam-se:
a) Tipo de Metal de Base: quanto maior a condutividade térmica do material, maior é a velocidade de resfriamento;
b) Geometria da Junta: considerando todos os outros parâmetros idênticos, uma junta em T possui três direções para o fluxo de calor, enquanto uma junta de topo possui apenas duas, como mostra a figura abaixo. Logo, juntas em T tendem a esfriar mais rapidamente.
Junta de Topo				 Junta em “T”
c) Espessura da Junta: até uma espessura limite, a velocidade de resfriamento aumenta com a espessura da peça. Acima deste limite, a velocidade de resfriamento independe da espessura.
d) Energia de Soldagem e Temperatura Inicial da Peça: a velocidade de resfriamento diminui com o aumento destes dois parâmetros e a repartição térmica torna-se mais larga.
Visando verificar a relação da velocidade de resfriamento com o comprimento do cordão, foi feito um experimento utilizando uma junta de topo (bitérmica) e uma junta em T (tritérmica) sendo que em cada uma foi acoplado um termopar na região central do comprimento do cordão e na cratera do mesmo. Os parâmetros de soldagem utilizados foram: corrente de 170 A, tensão de 28 V e velocidade de soldagem de 15 cm/min.
Pode-se fazer as seguintes observações:
1. A velocidade de resfriamento no início do cordão é maior do que ao longo do mesmo. O mesmo ocorre com cordões pequenos. Isto é devido ao fato da peça estar inicialmente fria o que favorece a troca de calor, além de que o calor pode fluir em várias direções ao passo que ao longo do cordão, estas direções são apenas duas.
Esta velocidade de resfriamento alta pode gerar problemas na qualidade da solda de forma que pode-se adotar alguns artifícios para minimizar o seu efeito, tais como pré aquecer o local de início da soldagem ou usar almofada (sobremetal para ser cortado).
2. Quanto mais alta for a temperatura máxima num ponto, maior será a velocidade de resfriamento.
3. Na cratera, a velocidade de resfriamento também é alta devido ao fato de inexistir arco durante a solidificação nesta região, bem como, devido ao calor voltar a fluir em várias direções. Na cratera ocorrem rechupes, cujo interior é irregular devido à formação de dendritas, implicando em pontos de concentração de tensões e de heterogeneidade química, devido à segregação de impurezas.
As soluções que podem ser adotadas para evitar o problema são:
. soldar a mais e cortar o excesso,
. retornar o arco antes de apagá-lo e aquecer o final,
. refundir a cratera,
. fazer a “unha” do cordão que consiste em esmerilhar a região da cratera. Ao recomeçar a operação de soldagem, a “unha” será preenchida com material de adição, novamente. Este procedimento deve ser aplicado principalmente aos materiais susceptíveis à fragilização.
A velocidade de resfriamento também é afetada pela espessura da peça. A velocidade de resfriamento é tanto maior quanto maior for a espessura da placa, porém, a partir de um certo valor de espessura a mesma torna-se constante. O aumento da velocidade de resfriamento em função do aumento da espessura pode ser explicado pelo efeito de contorno, o qual representa a condução de calor na peça a partir da extremidade. Para os mesmos parâmetros de soldagem, o efeito de contorno deixa de existir ao se atingir uma determinada espessura, conhecida como espessura limite, tendo em vista que para esta espessura o gradiente de temperatura torna-se tão pequeno que mesmo aumentando-se a massa de material,já não se verifica nenhuma influência na velocidade de resfriamento. A este fenômeno é atribuído o fato da velocidade de resfriamento tornar-se constante a partir de certo valor de espessura.
A espessura limite depende da energia de soldagem, sendo sua variação diretamente proporcional à energia de soldagem. Como regra prática para os aços baixa liga pode-se adotar a espessura limite como aproximadamente igual à energia de soldagem. Espessuras menores que a espessura limite caracterizam as chapas finas e as maiores, as chapas grossas. 
A espessura limite pode ser determinada através da seguinte equação:
El = e . [( . C . (Tc - To) / (Eab)]½
Onde: El = espessura limite (adimensional)
( = densidade do material (g/mm3)
C = calor específico do metal sólido ( J/g. oC )
To = temperatura inicial da chapa (oC)
Tc = temperatura a partir da qual se deseja calcular a velocidade de resfriamento (oC)
E ab = energia absorvida pela chapa (J/mm)
Conforme o valor encontrado para a espessura limite, classifica-se a chapa como fina ou espessa permitindo-se definir qual a equação para cálculo da velocidade de resfriamento deverá ser utilizada.
El ≥ 0,9 → placa espessa
	0,9 > El > 0,6 → placa espessa
	El ≤ 0,6 → placa fina
Para temperaturas máximas maiores, a velocidade de resfriamento assume valores mais altos. A temperatura de pré-aquecimento também tem efeito sobre a velocidade de resfriamento. Com temperaturas de pré-aquecimento mais altas, o gradiente de temperatura é menor e, portanto, menor será a velocidade de resfriamento.
Para se calcular a velocidade de resfriamento da linha de centro de uma união de topo entre duas chapas grossas de mesma espessura, quando se deposita um grande número de passes, usa-se frequentemente a expressão:
	
R = [2. ( . K . (Tc - To)2 ]/ E ab , 
Onde: R = velocidade de resfriamento (oC /s)
		K = condutividade térmica do metal (J/mm . s . oC)
Para chapas finas emprega-se a seguinte expressão:
R = 2 . ( . k . ( . C. (e / Eab)2. (Tc - To)3
Onde: ( = densidade do material (g / mm3)
		C = calor específico do material (J/g . oC)
e = espessura da chapa (mm)
2.5. Diagrama de IRSID
O diagrama francês ou IRSID é um ábaco para determinação do tempo de resfriamento nas temperaturas entre 800 e 500oC. É muito usado pois considera a energia equivalente absorvida pela peça em função da eficiência do processo e geometria da junta. 
A seguir descreve-se as etapas para a sua utilização.
A partir dos parâmetros de soldagem (corrente, tensão e velocidade de soldagem) calcula-se a energia total entregue à peça.
E = (60.U.I) / (1000.V)		[kJ/cm]
Em função da geometria da junta ou do ângulo formado na junta em "X" ou "V" após o primeiro passe, efetua-se a correção da energia de soldagem, agora denominada energia corrigida (Ecorr).
Para se obter o valor de Ecorr deve-se traçar uma linha perpendicular ao eixo da energia total, anteriormente calculada, até atingir uma das três linhas que indicam a condição da junta, a saber: ( = 270o ou a = s; ( = 240o ou a = s/2 e ( = 180o ou a = 0.
A partir do ponto onde encontrou uma das linhas que indicam a condição da junta, traça-se uma perpendicular à escala da energia corrigida, determinando-se o valor de Ecorr.
A próxima etapa consiste na determinação da energia equivalente absorvida pela peça, a qual é determinada de modo análogo à energia corrigida, porém, a perpendicular deve encontrar a linha de eficiência do processo (TIG, MIG/MAG ou SMAW/SAW).
O diagrama IRSID tem como abcissa a energia equivalente transferida e como ordenada, a espessura da placa. Uma vez conhecidos estes valores basta marcar o ponto de interseção no diagrama e ler o valor do tempo de resfriamento. No caso de haver pré aquecimento da placa, deve-se fazer a correção dos valores de espessura e da energia equivalente transferida em função da temperatura de pré aquecimento.
Uma outra utilização para o diagrama IRSID está na determinação dos parâmetros de soldagem. Os mesmos podem ser obtidos a partir do tempo de resfriamento, o qual pode ser calculado pelos diagramas CRC em função do teor de martensita admitida ou pela dureza e da espessura da placa, bastando para isto um procedimento inverso ao anteriormente comentado.
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2.6. Tratamentos Térmicos
Conforme já estudamos, para se obter o controle metalúrgico de uma junta soldada e, por conseqüência, o controle das propriedades mecânicas, é necessário que se conheça os ciclos térmicos a que a junta soldada é submetida. Os tratamentos térmicos têm o objetivo de alterar ou conferir características determinadas à junta soldada.
Os tratamentos térmicos mais comumente empregados para melhorar as propriedades das juntas soldadas são: 
antes da soldagem: pré aquecimento
após a soldagem: recozimento para alívio de tensões, recozimento pleno e normalização.
a) Pré aquecimento
O pré aquecimento consiste em aquecer o metal base acima da temperatura ambiente antes da soldagem. Tem como objetivo, em princípio, a prevenção de nucleação de trincas na zona de fusão e na zona afetada pelo calor.
Os principais efeitos do pré aquecimento são: 
menor tendência à formação da martensita devido à diminuição do tempo de resfriamento;
redução da dureza obtida na zona afetada pelo calor;
diminuição das tensões e distorções residuais;
permitir que o hidrogênio tenha possibilidade de se difundir, reduzindo a tendência à fissuração a frio.
A temperatura de pré aquecimento não deve ser excessiva, devendo ser apenas a necessária para evitar o obtenção da estrutura martensítica. O mesmo pode ser realizado em um forno com controle de temperatura ou através de maçarico. As temperaturas de pré aquecimento são recomendadas em função do teor de carbono ou do carbono equivalente e da espessura da liga a ser soldada. Para aços carbono, soldados por eletrodo revestido pode-se usar a equação seguinte para determinação da temperatura de pré aquecimento:
T (oF) = 1000 x ( C - 0,11) + 18 x t	onde: C = teor de carbono da liga 
t = espessura da junta (mm)
T = temperatura de pré aquecimento (oF)
b) Tratamento Térmico de Alívio de Tensões
O tratamento térmico de alívio de tensões consiste, basicamente, em aquecer uniformemente a peça, de maneira a que o limite de escoamento do material fique reduzido a valores inferiores às tensões residuais. Nesta condição, as tensões residuais provocam deformações plásticas locais diminuindo de intensidade. 
As tensões residuais em juntas soldadas são causadas pela contração da junta quando esta é resfriada após a soldagem. Tensões de tração são geradas na região da solda e de compressão, nas vizinhanças da mesma, no metal base, para equilibrá-las.
Este tratamento é executado através do aquecimento da peça à temperatura apropriada e pela manutenção nesta temperatura por um determinado tempo, seguida de um resfriamento uniforme de modo a impedir a introdução de novas tensões. Para impedir mudanças na microestrutura ou dimensões da peça, a temperatura é mantida abaixo da temperatura crítica. 
Para os aços carbono, somente os tratamentos realizados em temperaturas superiores a 500oC são realmente eficazes. Para cada tipo de aço temperaturas específicas são recomendadas.
c) Normalização
A normalização consiste no aquecimento da peça a uma temperatura acima da zona crítica (temperatura A3), seguida de resfriamento ao ar. É necessário que a estrutura toda se austenitize antes do resfriamento.
O objetivo da normalização é a obtenção de uma microestrutura mais fina e uniforme. Os constituintes que se obtém da normalização do aço carbono são ferrita e perlita fina ou cementita e perlita fina. Dependendo do tipo de aço pode-se, eventualmente, obter-se bainita.
Via de regra, é recomendável a realização de um revenimento na junta soldada após o tratamento, para remover tensões residuais e diminuir a dureza.Temperatura (oC)
 Curva de Resfriamento
Tempo
d) Recozimento Pleno
O recozimento consiste no aquecimento da peça acima da zona crítica (A3) durante o tempo necessário para que toda a microestrutura se austenitize, seguido de um resfriamento muito lento, mediante o controle da velocidade de resfriamento. A micro estrutura obtida nos aços carbono é a perlita grossa e ferrita.
Para os aços, a temperatura de recozimento corresponde a 50oC acima da temperatura de austenitização, ou seja, cerca de 900 a 950oC para aços de baixo teor de carbono.
Temperatura (oC)		
 
 Curva de resfriamento
Tempo
Materiais de aços baixa liga ou endurecíveis ao ar sofrem uma redução considerável de propriedades mecânicas com o recozimento pleno, não sendo, portanto, recomendado este tratamento para juntas soldadas destes tipos de aços.
e) Têmpera e Revenimento
A têmpera consiste no aquecimento da peça acima da zona crítica seguido de resfriamento rápido. O objetivo da têmpera é a obtenção da estrutura martensítica resultando, por este motivo, o aumento da dureza e a redução da tenacidade da peça.
O revenimento é o tratamento térmico que normalmente acompanha a têmpera, pois atenua os inconvenientes produzidos por esta. O revenimento consiste em aquecer o material a temperaturas bastante inferiores à temperatura crítica, permitindo uma certa acomodação do sistema cristalino e, como conseqüência, a diminuição da dureza e o aumento da tenacidade da peça. A estrutura resultante chama-se de martensita revenida.
Temperatura (oC)		Curva de resfriamento
 Revenimento
Tempo
2.7. Exercícios Propostos
Como você pode delimitar o tamanho da zona afetada pelo calor de uma solda por fusão?
Defina reforço e largura do cordão de solda. Como estes parâmetros variam com a corrente e velocidade de soldagem numa solda por eletrodo revestido?
Que variáveis podem influenciar a velocidade de resfriamento num processo de soldagem? Explique como as mesmas se relacionam com a velocidade de resfriamento.
Conceitue energia de soldagem e mostre sua relação com os parâmetros elétricos e geométricos numa solda a arco voltaico.
Um vaso de pressão de aço inoxidável AISI 304L foi soldado pelo processo eletrodo revestido utilizando um eletrodo AWS E308LSi. Calcule qual será a composição química aproximada do metal depositado considerando uma diluição de 25%.
Dados: Metal Base: C = 0,03%, Mn = 1,00%, Si = 0,90%, Cr = 19,00% e Ni = 9,50%
Metal de Adição: C = 0,02%, Si = 0,88%, Mn = 1,71%, Cr = 20,35% e Ni = 9,64%
Defina rendimento térmico e rendimento de fusão. Por que é importante conhecer o rendimento térmico dos diversos processos de soldagem?
Desenhe esquematicamente as três regiões de uma solda a arco metálico e explique cada uma delas.
Com relação à soldagem por fusão, qual das três regiões deve ser considerada a mais crítica: ZF, ZAC ou MB? Justifique sua resposta com um exemplo prático.
Que alternativas podem ser utilizadas para diminuir a diluição numa junta soldada?
Por que a velocidade de resfriamento é maior no início e final do cordão do solda?
O que você entende por temperatura máxima numa junta soldada? Por que é importante conhecermos esta variável?
Que artifícios podem ser utilizados para minimizar os efeitos da velocidade de resfriamento na cratera do cordão de solda?
Por que a energia de soldagem e o pré-aquecimento são as variáveis mais importantes que afetam o ciclo térmico, do ponto de vista do engenheiro de soldagem?
Uma solda foi realizada utilizando uma temperatura de pré aquecimento de 100oC e uma outra foi realizada sem pré aquecimento. A primeira apresentou um menor valor para a velocidade de resfriamento. Explique o por que deste fato.
Por que a velocidade de resfriamento é maior nas chapas mais espessas do que naquelas mais finas, considerando os mesmos parâmetros de soldagem?
Por que a soldagem é capaz de induzir fissuras num material?
Como varia a temperatura máxima e o tempo requerido para se atingir esta temperatura numa junta soldada por processo a arco voltaico?
A equação da temperatura máxima pode ser utilizada para várias finalidades. Quais são elas?
19. Considere um processo de soldagem por arco metálico por proteção gasosa (MAG), quando se solda um perfil de aço carbono SAE 1030, de espessura 6 mm. Calcule o que se pede (utilize o diagrama Fe-C, se necessário):
Dados:
Densidade do aço carbono = 0,00785 g/mm3	Corrente de Soldagem = 140 A
Calor específico = 0,515 J/g.oC, 			Tensão = 23 V
Condutividade Térmica = 0,048 J/s.mm.oC		Veloc.de soldagem = 19 cm/min
Determine qual é a distância máxima do cordão de solda que a ZAC apresenta uma granulação grosseira.
Determine a largura da ZAC.
Determine a velocidade de resfriamento da ZAC, após ter-se atingido a temperatura de 850oC. Considere que o soldador realizou um pré aquecimento de 200oC na junta.
20. Calcule quanto tempo uma solda realizada pelo processo MIG, junta em ângulo, chapa de espessura 15 mm demoraria para resfriar de 800 a 500oC? Considere a energia de soldagem calculada no exercício anterior. Utilizar o diagrama de IRSID.
3. PROCESSOS DE SOLDAGEM
3.1. Processo Eletrodo Revestido
A soldagem com eletrodo revestido (Shielded Metal Arc Welding – SMAW) é definida como um processo de soldagem a arco, onde a união dos metais é produzida pelo aquecimento oriundo de um arco elétrico estabelecido entre um eletrodo revestido e o metal de base, na junta a ser soldada. 
O metal fundido do eletrodo é transferido através do arco até a poça de função do metal de base, formando assim o metal de solda depositado. Uma escória, que é formada do revestimento do eletrodo e das impurezas do metal de base, flutua para a superfície e cobre o depósito, protegendo-o da contaminação atmosférica e também controlando a taxa de resfriamento. O metal de adição vem da alma metálica do eletrodo (arame) e do revestimento, quando constituído de pó de ferro e elementos de liga. Apresenta-se na figura 4 um desenho esquemático do processo de soldagem por eletrodo revestido.
Figura 4 – Soldagem com Eletrodo Revestido
Esse processo teve início no princípio do século, com a utilização de arames nus para cercas, ligados a rede elétrica. O resultado dessa prática era realmente pobre, com sérios problemas de instabilidade de arco e depósito de solda contaminados. Observou-se que arames enferrujados, ou cobertos de cal, proporcionavam melhor estabilidade de arco, tendo-se adotado o eletrodo com revestimento ácido ainda no começo da primeira década. Observou-se também que, revestindo o arame com asbestos, o depósito era protegido da contaminação enquanto o algodão aumentava a penetração do arco. Esses fatos marcaram, em meados daquela década, o advento do revestimento celulósico. Desde esses estágios iniciais, o desenvolvimento tem sido contínuo, podendo-se mencionar o advento dos eletrodos rutílicos, em meados da década de 30; do revestimento básico, no início da década seguinte; e da adição de pó de ferro, em meados da década de 50.
O processo de soldagem com eletrodo revestido é usualmente operado manualmente. O equipamento básico consiste de uma fonte de energia, alicate para fixação dos eletrodos, cabos de ligação, grampo (conector de terra), e o eletrodo. Representa-se na figura 5 os principais componentes do equipamento de soldagem com eletrodo revestido.
Figura 5 – Equipamento para Soldagem com Eletrodo Revestido
As principais vantagens e limitações associadas a este processo são listadas a seguir:
Equipamento simples, portátil e barato.
 Não necessita de fluxos ou gases externos.
 Pouco sensível a correntes de ar.
 Processo muito versátil, quanto ao tipo de materiais soláveis.
 Facilidade para atingir áreas restritas.
 Produtividade relativamente baixa
 Exige limpeza apóscada passe
Um eletrodo revestido é constituído por uma vareta de metálica, recoberta por uma camada de fluxo. São obtidos através de extrusão, sob pressão de um revestimento sobre a alma, usualmente um arame endireitado e cortado na dimensão. A partir daí, uma seqüência de operações de secagem precede o empacotamento final. A composição do revestimento determina as característica operacionais dos eletrodos e influencia a composição química e propriedades mecânicas de solda. 
Os revestimentos são constituídos de produtos complexos que, de uma maneira geral, podem ser reunidos em três grandes grupos: revestimentos a base mineral, revestimentos a base de matéria orgânica e revestimentos básicos, a base de carbonato de cálcio.
Os primeiros, a base de mineral, possibilitam a proteção do metal de solda, contra os efeitos nocivos do oxigênio e do nitrogênio do ar, fundamentalmente por meio de uma escória líquida. Os orgânicos protegem, principalmente, por meio de uma cortina gasosa, que é produzida pela combustão do material orgânico do revestimento. Os tipos básicos protegem a solda por ambos os princípios, sendo que esses geram escória de reação básica. Nos outros tipos, a reação é ácida ou neutra.
Os revestimentos são constituído de produtos complexos que exercem, durante a soldagem inúmeras funções.
Isolamento Elétrico - O revestimento é mau condutor de eletricidade; ele isola o eletrodo evitando aberturas laterais do arco.
Isolamento Térmico - O eletrodo é percorrido por correntes altas e devido ao seu comprimento há intensa geração de calor; em parte o revestimento abriga este calor e evita sua perda.
Direcionamento do Arco – Em certos casos, o revestimento funde-se com atraso em relação à alma e em consequência, forma-se na extremidade do mesmo, uma cratera que guia o metal fundido para a poça de fusão, estabilizando o arco e protegendo o metal fundido. A este efeito chamamos "Efeito Canhão" ou "Efeito Pinch".
Função Metalúrgica – O revestimento pode conter elementos de liga que, quando de sua fusão, ficam inseridos na junta. Muitos possuem pó de ferro, que proporcionam uma maior produção de material de adição e um bom acabamento da solda. O silício atua como agente desoxidante. Também da queima do revestimento, surgem gases redutores (CO e H2) e, desse modo, o conjunto resultante, composto por esses gases, escória fundida e poça metálica, se assemelha a forno de redução. Após a solidificação da poça metálica, a escória solidificada acima do metal, trata termicamente a solda evitando um resfriamento demasiadamente rápido.
Proteção do Metal Fundido – O revestimento funde formando uma película de escória que recobre cada gota do metal em fusão e também a poça líquida, evitando o contato com o ar. Quando há geração de grande quantidade de gases, a proteção da poça líquida se processa mais pela ação gasosa do que pela escória formada.
Função Ionizante – Os gases emanados do revestimento, quando da sua queima, são muito mais facilmente ionizáveis do que o ar, por isto, propiciam uma abertura e manutenção mais fácil do arco.
Os eletrodos revestidos são classificados tendo como base as propriedades mecânicas do metal de solda na condição “como soldado”, tipo de revestimento, posição de soldagem do eletrodo e tipo de corrente.
A classificação estabelecida pela AWS (American Welding Society) identifica os eletrodos para aço agrupando-os em três categorias: para aços de baixo carbono, para aços de baixa liga e para os aços de alta liga.
A classificação de um eletrodo genérico para aços de baixo carbono (AWS A5.1) e baixa liga (AWS A5.5) tem a seguinte forma:
�
Os eletrodos para soldagem dos aços inoxidáveis são classificados segundo a norma A5.4. A identificação consiste na letra E seguida por um conjunto de dígitos correspondendo a classificação AISI da liga e de um sufixo designando o tipo de revestimento. Somente dois tipos de revestimentos são previstos: básico (sufixo 15) e rutílico (sufixo 16). O revestimento básico é usado para a soldagem com corrente contínua e polaridade inversa sendo que o rutílico pode operar também com corrente alternada.
Os eletrodos para a soldagem de alumínio e suas ligas são classificados pela norma A5.3. São raramente utilizados, sendo classificados em três grupos distintos: E1100, E3003 e E4013, correspondendo respectivamente a ligas Al, Al-Mn e Al-Si. A razão para o pequeno uso destes materiais é que, nas aplicações de responsabilidades, é dada preferência aos processos de soldagem ao arco sob proteção gasosa.
3.2. Processo de Soldagem TIG
A soldagem a arco com eletrodo não consumível de tungstênio e proteção gasosa (Gas Tungsten Arc Welding – GTAW) é um processo na qual a união de metais é produzida pelo aquecimento destes com um arco estabelecido entre um eletrodo de tungstênio não consumível e a peça.
A proteção durante a soldagem é conseguida com um gás inerte ou mistura de gases inertes, que também tem a função de transmitir a corrente elétrica quando ionizados durante o processo. A soldagem pode ser feita com ou sem metal de adição. Quando é feito com metal de adição, ele não é transferido através do arco, mas é fundido pelo arco. O eletrodo que conduz a corrente é um arame de tungstênio puro ou liga deste material. 
A área do arco é protegida da contaminação atmosférica pelo gás protetor, que flui do bico da pistola. O gás remove o ar, eliminando nitrogênio, oxigênio e hidrogênio do contato com o metal fundido e com o eletrodo de tungstênio aquecido. Como não existem reações metal-gás e metal-escória, não há grande geração de fumos e gases, o que permite ótima visibilidade para o soldador (controle e inspeção da poça e da solda). 
O custo dos equipamentos necessários e dos consumíveis usados é relativamente alto e a produtividade ou rendimento do processo é relativamente baixa, o que limita a sua aplicação a situações em que a qualidade da solda produzida seja um dos fatores mais importantes. Neste processo há intensa emissão de radiação ultravioleta. O arco elétrico na soldagem TIG é bastante suave, produzindo soldas com boa aparência e acabamento, exigindo pouca ou nenhuma limpeza após a operação. Permite soldar em várias posições. A figura 6 mostra esquematicamente este processo
Figura 6 – Soldagem TIG
.
Este processo é aplicável à maioria dos metais e sua ligas, numa ampla faixa de espessura. Entretanto, em virtude de seu custo relativamente elevado, é usado principalmente na soldagem de metais não ferrosos e aos aços inoxidáveis, na soldagem de peças de pequena espessura (da ordem de milímetros) e no passe de raíz na soldagem de tubulações.
O equipamento básico usado na soldagem TIG consiste de uma fonte de energia elétrica, uma tocha de soldagem apropriada, uma fonte de gás protetor, um dispositivo para a abertura do arco, cabos e mangueiras. A soldagem TIG é usualmente um processo manual mas pode ser mecanizado e até mesmo automatizado para permitir melhor controle do processo, maior produtividade, facilidade de operação. 
A fonte de corrente elétrica é do tipo corrente constante, ajustável, podendo ser contínua, alternada ou pulsada. A tocha de soldagem tem função suportar o eletrodo de tungstênio, conduzir a corrente elétrica e fornecer de forma apropriada o gás de proteção. Em processos automatizados utiliza-se tocha retas e na soldagem de materiais de espessuras finas ou peças de pequena dimensão são normalmente utilizadas microtochas.
As tochas TIG possuem internamente uma pinça, que serve para segurar o eletrodo de tungstênio e fazer o contato elétrico. Além disso, as tochas possuem ainda bocais para direcionamento do fluxo de gás, que podem ser cerâmicos ou metálicos. Estes bocais são fornecidos em diversos diâmetros, que devem ser escolhidos em função da espessura da peça a ser soldada ou da corrente de soldagem a ser usada.
A fonte de gás protetor consiste de um cilindro ou cilindros de gás inerte e reguladores de pressão e vazão degases. No caso de misturas, pode ainda ser usado um misturador. A quantidade de gás é proporcional ao diâmetro do eletrodo de tungstênio e do bocal de gás.
Na soldagem com eletrodos consumíveis, geralmente se faz a abertura do arco tocando o eletrodo na peça e estabelecendo um “curto circuito” momentâneo. Na soldagem TIG isto não é recomendável pois pode favorecer a transferência de tungstênio para a peça, além de danificar o eletrodo, que geralmente é apontado antes do início da operação.
Vários dispositivos podem ser usados para permitir o início do arco sem tocar a peça, como um arco piloto, contudo o mais usado atualmente é o chamado “ignitor de alta frequência”. A alta frequência evita a queda de tensão nos pontos neutros (passagem de um período para o outro).
 Os consumíveis principais na soldagem TIG são os gases de proteção e as varetas e arames de metal de adição. Os eletrodos de tungstênio, apesar de serem ditos não consumíveis, se desgastam durante o processo, devendo ser recondicionados e substituídos com certa frequência. Os gases de proteção mais comumente usados na soldagem TIG são o argônio, hélio ou mistura destes gases. A seleção do gás de proteção é feita principalmente em função do tipo de metal que se quer soldar, da posição de soldagem e da espessura das peças a unir. O argônio é muitas vezes preferido em relação ao hélio porque apresenta várias vantagens:
 Ação do arco mais suave e sem turbulências. Mais fácil a iniciação do arco.
 Menor tensão no arco para uma dada corrente e comprimento de arco.
Maior ação de limpeza na soldagem de materiais como alumínio e magnésio, em corrente alternada.
 Menor custo e maior disponibilidade.
 Menor vazão de gás para uma boa proteção.
 Melhor resistência a corrente de ar transversal.
Na soldagem TIG manual, o metal de adição é fornecido na forma de varetas de comprimento em torno de 1 m, enquanto que na soldagem automatizada, o mesmo é fornecido na forma de um fio enrolado em bobinas. O diâmetro do fio e varetas é padronizado e varia de 0,5 a 5,0 mm. Os metais de adição são encontrados numa ampla faixa de materiais e ligas, sendo classificados de acordo com sua composição química e com as propriedades mecânicas do metal depositado. 
O eletrodo normalmente usado na soldagem TIG é um eletrodo de tungstênio puro ou ligado com tória (óxido de tório) ou zircônia (óxido de zircônio). A seleção sobre qual o mais adequado para determinada aplicação é feita em função do material de base, da espessura da peça e do tipo e valor da corrente de soldagem. 
* Eletrodo de Tungstênio Puro:
 Vantagens: Mais barato. Quando utilizado em corrente alternada, propicia pequeno efeito de retificação da corrente. Boa estabilidade do arco elétrico.
 Desvantagens: Não é bom emissor de elétrons. Fácil desgaste. Não suporta altas correntes.
Usado na soldagem do alumínio e suas ligas, com ângulo de afiação de 90º.
* Eletrodo de Tungstênio Toriado:
 Vantagens: Difícil desgaste (não se verifica o arredondamento da ponta). Suporta altas correntes. Bom emissor de elétrons. 
Desvantagens: Mais caro. Quando utilizado em corrente alternada, propicia o efeito de retificação da corrente. Reduzida estabilidade
Cor de identificação: amarelo (0,9 a 1,2% de tória), lilás (2,8 a 3,2% de tória) e laranja (3,8 a 4,2% de tória).
Normalmente utilizado com corrente contínua e na soldagem dos aços carbono e baixa liga. Ângulo de afiação de 30 a 50º.
* Eletrodo de Tungstênio Zirconiado:
Cor de identificação: marrom (0,3 a 0,5% de zircônia) e branco (0,7 a 0,9% de zircônia).
Normalmente utilizado com corrente alternada.
 Os eletrodos são geralmente apontados antes de se iniciar a operação de soldagem, sendo esta variável bastante importante para se garantir uma boa repetitividade de resultados. Na soldagem com corrente contínua (eletrodo negativo), o ângulo de afiação do eletrodo é ordem de 30 a 45º, sendo realizado por meio de esmerilhamento. Os riscos do esmerilhamento devem ter a direção pararela ao eixo do eletrodo. Na soldagem com corrente alternada, eletrodos com diâmetros inferiores a 1,6 mm não são afiados e com diâmetros maiores ou iguais a 1,6 mm são afiados com ângulo aproximado de 90º. 
Se a extremidade do eletrodo for contaminada pelo contato com a poça de fusão ou com a vareta, então essa parte deve ser eliminada.
3.3. Processo MIG/MAG
A soldagem MIG/MAG usa o calor de um arco elétrico entre um eletrodo nu alimentado de maneira contínua e o metal de base. O calor funde o final do eletrodo e a superfície do metal de base para formar a solda. A proteção do arco e da poça de solda fundida vem inteiramente de um gás alimentado externamente, o qual pode ser inerte, ativo ou mistura destes. Portanto dependendo do gás poderemos ter os seguintes processos:
Processo MIG (Metal Inert Gas): injeção de gás inerte. O gás pode ser argônio, hélio, argônio + 1 a 3% de O2.
Processo MAG (Metal Active Gas): injeção de gás ativo ou mistura de gases que perdem a característica de inertes, quando parte do metal de solda é oxidado. Os gases utilizados são CO2 , CO2 + 5 a 10% O2, argônio + 15 a 30% CO2 , argônio + 5 a 15% O2, argônio + 25 a 30% N2.
A figura 7 mostra esquematicamente o processo de soldagem MIG/MAG. Este processo também é conhecido por GMAW (Gas Metal Arc Welding).
Figura 7 – Processo de Soldagem MIG/MAG
Escórias formadas nos processos de soldagem com eletrodo revestido e a arco submerso, não formam no processo de soldagem MIG/ MAG, porque neste processo não se usa fluxo. No entanto, um filme vítreo (que tem o aspecto de vidro) de sílica se forma de eletrodos de alto silício, o qual deve ser tratado como escória.
A soldagem MIG/ MAG é um processo normalmente semi-automático, em que a alimentação do arame eletrodo é feita mecanicamente, através de um alimentador motorizado, e o soldador é responsável pela iniciação e interrupção da soldagem, além de mover a tocha ao longo da junta. A manutenção do arco é garantida pela alimentação contínua de arame eletrodo e o comprimento do arco é, em princípio, mantido aproximadamente constante pelo próprio sistema, independentemente dos movimentos do soldador, dentro de certos limites.
O calor gerado pelo arco é usado para fundir as peças a serem unidas e o arame eletrodo, que é transferido para a junta e constitui o metal de adição.
A soldagem GMAW pode ser usada em materiais numa ampla faixa de espessuras, como mostra a tabela 2, tanto em ferrosos como em não ferrosos. O diâmetro dos eletrodos usados varia entre 0,8 a 3,2 mm. O processo MAG é utilizado apenas na soldagem de materiais ferrosos, enquanto a soldagem MIG pode ser usada tanto na soldagem de ferrosos quanto não ferrosos, como alumínio, cobre, magnésio, níquel e suas ligas.
Tabela 2 – Forma de preparação para diversas espessuras a soldar pelo processo MIG/ MAG
	Espessura (mm) (
	0,4
	1,6
	3,2
	4,8
	6,4
	10,0
	12,7....
	Procedimento
	
	
	
	
	
	
	
	Passe único sem preparação
	
	
	
	
	
	
	
	Passe único com preparação
	
	
	
	
	
	
	
	Passes múltiplos
	
	
	
	
	
	
	
A soldagem MIG/ MAG é usada em fabricação e manutenção de equipamentos e peças metálicas, na recuperação de peças desgastadas e no recobrimento de superfícies metálicas com materiais especiais. A soldagem GMAW tem sido uma das que apresentaram um maior crescimento em termos de utilização, nos últimos anos, em escala mundial. Este crescimento ocorre principalmente devido à tendência à substituição, sempre que possível, da soldagem manual por processos semi-automáticos, mecanizados e automáticos, para a obtenção de maior produtividade em soldagem. A mesma tem se mostrado uma das mais adequadas, dentre os processos de soldagem a arco, à soldagem automática e com a utilização de robôs.
A soldagem MIG/ MAG é um processo bastante versátil. As maiores vantagens são:
Alta taxa de deposição em relação