Aula 01 MIG MAG

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MIG/MAG
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
Arco elétrico = fusão por corrente elétrica entre os metais
MMA - Manual metal adition (Solda elétrica)
MIG - Metal Inert Gas
MAG - Metal Active Gas ( consumo)
TIG - Tungstênio Inert Gas
	GMAW, (abreviatura do inglês Gás Metal Arc Welding) que é a designação que engloba os dois processos.
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
É um processo de soldagem em que o aquecimento é realizado por um arco elétrico estabelecido entre um eletrodo consumível sem revestimento, e a peça de trabalho. A proteção do arco e da região de solda contra a contaminação da atmosfera, é feita por um gás, ou uma mistura de gases.
Proteção gasosa feita por gás inerte (MIG) ou ativo (MAG)
Uso de eletrodo de metálico consumível alimentado automaticamente
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
Indicada para a soldagem de todos os metais (aço carbono, aço inox, aço liga, alumínio, cobre, níquel, etc.) e em todas posições de soldagem
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Classificação
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Classificação
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
Solda peças com espessura acima de 0,76mm
Ótimo acabamento (dispensa a limpeza)
Elevada produtividade (alta taxa de deposição) e baixo custo
Permite o preenchimento de grandes aberturas e vazios (reparos)
Exige menor habilidade do soldador
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
Uso da polaridade reversa (eletrodo positivo). A polaridade direta raramente é utilizada
Faixa de corrente: 50 a 600A
Faixa de voltagem: 15 a 32V
Gases mais utilizados: argônio (inerte) e dióxido de carbono (ativo)
Alimentação contínua e em velocidade constante (ajustável) do eletrodo (arame)
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
Vantagens
Aplica-se a materiais ferrosos e não ferrosos
Alta taxa de deposição do metal de adição em comparação com outros processos
O processo é de fácil automatização
O processo não apresenta escoria exceto com o uso de CO2
É aplicável em todas as posições de soldagem
Apresenta baixos níveis de hidrogênio 
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
Desvantagens 
Apresenta investimentos iniciais com equipamentos mais caros
Grande sensibilidade a correntes de ar
Exige profissionais melhores treinados para operação dos equipamentos 
Apresenta custos maiores com gases de proteção
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
Equipamento
Fonte de energia (transformador/retificador)
Alimentador do arame
Cilindro de gás com regulador
Tocha de soldagem (pistola) 
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
Equipamento
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
Equipamento
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
Tocha
Sistema de refrigeração da tocha (água) para elevadas amperagens (>150A)
Bico de contato em cobre permitindo uso de arame sólido ou tubular
Diferentes modelos (reta ou curva) para diferentes aplicações
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
Tocha
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
Tocha
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
Tocha
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
Alimentador
O motor de alimentação de arame e o controle de soldagem
Função: puxar o arame do carretel e alimentá-lo ao arco;
O controle mantém a velocidade predeterminada do arame a um valor adequado à aplicação
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
Alimentador
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
Alimentador
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
Alimentador
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
Fonte de Energia
Fonte composta de transformador e retificador, normalmente eletrônica
Fornece um valor ajustável de corrente elétrica (contínua) e uma tensão constante
Possui um ignitor para abertura e extinção do arco e controles para ajustagem do processo
Faixa de operação: 5 a 10A (mínima) e 200 a 500A (máxima)
Possui um alimentador de arame interno ou externo. A velocidade de alimentação do arame determinará o valor da corrente
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
Máquina de Soldagem MIG/MAG B 450 
FATOR DE TRABALHO (%)
100% – 60% - 40%
400A - 430A - 450A
sem – 6min - 4min
intervalo intervalo intervalo
 4 min 6 min
MAQUINA DE SOLDA LAB-320
FATOR DE TRABALHO (%)
100% – 80% - 60%
250A - 280A - 320A
sem - 8min - 6min
intervalo intervalo intervalo
 2min 4min
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
Consumíveis
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
Consumíveis
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
Consumíveis
Norma AWS 70S-6 
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
Consumíveis
Especificação
Materiais
AWS - A 5.10
Alumínio e suas ligas
AWS - A 5.7 
Cobre e suas ligas
AWS - A 5.9
Aço inóx e aços com alto Cr 
AWS - A 5.14
Níquel e suas ligas 
AWS - A 5.16
Titânio e suas ligas 
AWS - A 5.18
Aço Carbono e baixa liga 
AWS - A 5.19
Magnésio e suas ligas 
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QUESTIONÁRIO
O que caracteriza a solda MIG e MAG?
Qual o significado da sigla MIG?
O que é polaridade reversa?
Cite duas vantagens da solda MIG
Quais os consumíveis do processos de solda MIG?
PROCESSOS DE SOLDAGEM
Gases de proteção
Os gases afetam as características do arco, a transferência de metal, a qualidade e a metalurgia da solda, alguns parâmetros de soldagem (corrente, velocidade, junta, chanfro e posição); penetração largura e formato do cordão de solda, tendência a aparecimento de defeitos e o custo final do cordão de solda.
A escolha do gás de proteção se dará em função de: metal de base, custo, disponibilidade, metal de adição, corrente de soldagem
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
Consumíveis
Gás de proteção (inerte e ativo)
Inerte: Argônio, Hélio e Nitrogênio (puros ou em misturas)
Ativo: Dióxido de Carbono (puro ou em misturas), Oxigênio, Hidrogênio e Nitrogênio (em misturas) 
Arame-eletrodo
Arame metálico sem revestimento (Aço Carbono, Aço Inoxidável, Cobre, Alumínio, Níquel, Titânio e Magnésio)
Arame tubular metálico preenchido com fluxo não metálico (soldagem por arame tubular)
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TABELA - GASES E MISTURAS UTILIZADOS NA SOLDAGEM MIG MAG
Gás ou mistura
Comportamento químico
Aplicações
Argônio (Ar)
inerte
quase todos metais (- aço)
Hélio (He)
inerte
Al, Mg, Cu e suas ligas
Ar + 20 a 50 % He
inerte
ídem He (melhor que 100% He)
Nitrogênio (N2)
inerte
Cobre e suas ligas
Ar + 20 a 30 % N2
inerte
ídem N2 (melhor que 100% N2)
Ar + 1 a 2 % O2
ligeiram. oxidante
aços inóx e alg. ligas Cu
Ar + 3 a 5 % O2
oxidante
aços Carb. e alguns b. liga
CO2
oxidante
aços Carb. e alguns b. liga
Ar + 20 a 50 % CO2
oxidante
div. aços - transf. c. circ
Ar + CO2 + O2
oxidante
diversos aços
PROCESSOS DE SOLDAGEM
Gases de proteção inativos
Argônio (Ar)
Melhor proteção, arco mais estável
Menor consumo e custo, solda mais limpa com AC
Utilizado preferencialmente em metais não ferrosos
Hélio (He)
Maior penetração e velocidade
Maior consumo e custo mais elevado
Utilizado em metais não ferrosos (preferencialmente Alumínio e Cobre) e peças de maior espessura
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
Gases de proteção inativos
Característica
Argônio
Hélio
Condutividade térmica
Baixa
Elevada
Tensão do arco
Menor
Maior
Calor gerado no arco
Menor
Maior
Aplicações
Chapas finas
Metais de baixa condutividade térmica
Chapas grossas
Metais de elevada condutividade térmica
Penetração central
Maior que nas laterais
Menor
Largura do cordão
Mais estreito
Mais largo
Transferência metálica
Todos os tipos
Globular ou curto-circuito
Estabilidade do arco
Boa
instável
Velocidade de soldagem
Menor
Maior
Efeito de limpeza na soldagem de alumínio e suas ligas
Maior
Menor
Custo/volume de gás
Menor
Maior
Peso em relação ao ar
398% a mais
14% do ar
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
Gases de proteçãoativos
Gás carbônico ou dióxido de carbono (CO2)
Baixo custo, indicado para solda de metais ferrosos (aço carbono e inoxidável)
Arco mais estável e maior quantidade de calor produzida
Não permite a transferência por aerosol (spray)
Maior penetração da solda
Exige elementos desoxidantes (Silício e Manganês) na composição química do arame
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
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PROCESSOS DE SOLDAGEM
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Modos de transferência metálica
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PROCESSOS DE TRANSFERÊNCIA METÁLICA
influenciam na transferência do metal:
Gás de proteção;
Intensidade e tipo de corrente;
Tensão do arco elétrico;
Diâmetro do arame;
Composição química do arame; e
Extensão do arame (“stick-out ”).
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PROCESSOS DE TRANSFERÊNCIA METÁLICA
Basicamente o processo MIG/MAG inclui três técnicas distintas
curto-circuito (short arc); 
Globular; 
Aerosol (spray arc).
Arco pulsado
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PROCESSOS DE TRANSFERÊNCIA METÁLICA
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PROCESSOS DE TRANSFERÊNCIA METÁLICA
Na soldagem com transferência por curto-circuito são utilizados arames de diâmetro na faixa de 0,8 mm a 1,2 mm, e aplicados pequenos comprimentos de arco (baixas tensões) e baixas correntes de soldagem
curto-circuito (short arc) 
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PROCESSOS DE TRANSFERÊNCIA METÁLICA
Peque produz pequena poça de fusão, de resfriamento rápido, sendo geralmente indicada para soldagem de seções finas, soldagem fora da posição plana e uniões com abertura excessiva de raiz.
curto-circuito (short arc) 
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PROCESSOS DE TRANSFERÊNCIA METÁLICA
A frequência de contato varia de 20 a 200 vezes por segundo
curto-circuito (short arc) 
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PROCESSOS DE TRANSFERÊNCIA METÁLICA
Quando a corrente e a tensão de soldagem são aumentadas para valores acima do máximo recomendado para a soldagem por curto circuito, a transferência de metal começará a tomar um aspecto diferente.
Essa técnica de soldagem é comumente conhecida como transferência globular, na qual o metal se transfere através do arco.
Globular 
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Transferência globular
Na transferência globular, o metal de adição se destaca do eletrodo basicamente por ação de seu peso (gravidade), sendo, portanto, similar a uma torneira gotejando. 
É típica da soldagem com proteção de CO2 para tensões mais elevadas e uma ampla faixa de correntes. 
Na soldagem com misturas ricas em Ar, a transferência globular ocorre com corrente baixa e tensão elevada. 
Com esta forma de transferência, um elevado nível de respingos e grande flutuação da corrente e tensão de soldagem são comuns e a operação está restrita à posição plana.
PROCESSOS DE TRANSFERÊNCIA METÁLICA
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PROCESSOS DE TRANSFERÊNCIA METÁLICA
Aumentando-se a corrente e a tensão de soldagem ainda mais, a transferência de metal torna-se um verdadeiro arco em aerossol (spray). 
A corrente mínima à qual esse fenômeno ocorre é chamada corrente de transição.
Aerosol (spray arc)
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Transferência por spray
Na transferência por spray, o metal se transfere como finas gotas sob a ação de forças eletromagnéticas do arco e independentemente da ação da gravidade. 
Esta forma de transferência ocorre na soldagem em CC+ com misturas de proteção ricas em argônio e com valores elevados de corrente. 
Ela é muito estável e livre de respingos. 
Infelizmente, a necessidade de correntes elevadas torna difícil, ou impossível, a sua aplicação na soldagem fora da posição plana (a poça de fusão tende a ser muito grande e de difícil controle) ou de peças de pequena espessura (excesso de penetração).
PROCESSOS DE TRANSFERÊNCIA METÁLICA
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PROCESSOS DE TRANSFERÊNCIA METÁLICA
A obtenção do spray está condicionada à utilização de determinados gases de proteção
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Transferência por curto-circuito
Na transferência por curto circuito, o eletrodo toca a poça de fusão periodicamente (de 20 a 200 vezes por segundo), ocorrendo a transferência de metal de adição durante estes curtos por ação da tensão superficial e das forças eletromagnéticas. 
É a forma de transferência mais usada na soldagem de aços (particularmente com proteção de CO2) fora da posição plana e de peças de pequena espessura (até 6 mm) devido às pequenas correntes de operação e à sua independência da ação da gravidade. 
Elevado nível de respingos e uma tendência à falta de fusão da junta (principalmente para juntas de grande espessura) são problemas típicos desta forma de operação.
Transferência Pulsada
A transferência pulsada é conseguida com fontes especiais que impõem uma forma especial à corrente de soldagem, caracterizada por pulsos periódicos de alta corrente. 
Esta pulsação permite uma transferência spray com valores médios de corrente inferiores aos valores nos quais esta forma de transferência ocorre normalmente. 
Assim, obtêm-se as vantagens desta transferência com baixos valores médios de corrente o que permite a sua aplicação na soldagem de juntas de pequena espessura e, também, fora da posição plana. As maiores limitações desta forma de operação são a sua maior complexidade de operação e a necessidade de equipamentos especiais (de maior custo e mais complexos).
PROCESSOS DE TRANSFERÊNCIA METÁLICA
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Vantagens
Processo com eletrodo contínuo.
Permite soldagem em qualquer posição.
Elevada taxa de deposição de metal.
Elevada penetração.
Pode soldar diferentes ligas metálicas.
Exige pouca limpeza após soldagem.
Limitações
Equipamento relativamente caro e complexo.
Pode apresentar dificuldade para soldar juntas de acesso restrito.
Proteção do arco é sensível a correntes de ar.
Pode gerar elevada quantidade de respingos.
Aplicações
Soldagem de ligas ferrosas e não ferrosas.
Soldagem de carrocerias e estruturas de veículos.
Soldagem de tubulações, etc.
Soldagem com arame tubular
A Soldagem a Arco com Eletrodo Tubular (Flux Cored Arc Welding - FCAW) é um processo no qual a coalescência dos metais é obtida pelo aquecimento destes por um arco entre um eletrodo tubular contínuo e a peça. 
O eletrodo tubular apresenta internamente um fluxo que desempenha funções similares ao revestimento do eletrodo no processo SMAW, isto é, estabilização do arco, ajuste de composição química da solda, proteção, etc.
O processo apresenta duas variações principais: 
Soldagem auto-protegida (innershield) - o fluxo fornece toda a proteção necessária na região do arco. 
Soldagem com proteção gasosa (dual shield) - parte da proteção é fornecida por um gás, de forma semelhante ao processo GMAW. 
Em ambas as formas, ele é operado, na maioria das aplicações, na forma semi-automática, utilizando basicamente o mesmo equipamento do processo GMAW.
Soldagem com proteção gasosa
Soldagem auto-protegida
Seção transversal de um arame tubular
Vantagens
Elevada produtividade e eficiência.
Soldagem em todas as posições.
Custo relativamente baixo.
Produz soldas de boa qualidade e aparência.
Limitações
Equipamento relativamente caro.
Pode gerar elevada quantidade de fumos.
Necessita limpeza após soldagem.
Aplicações
Soldagem de aços carbono e ligados.
Soldagem em fabricação, manutenção e em montagem no campo.
Soldagem de partes de veículos.
Soldagem TIG (GTAW)
A Soldagem a Arco Gás-Tungstênio (Gas Tungsten Arc Welding - GTAW) ou, como é mais conhecida no Brasil, TIG (Tungsten Inert Gas) é um processo no qual a união é obtida pelo aquecimento dos materiais por um arco estabelecido entre um eletrodo não consumível de tungstênio e a peça.
A proteção do eletrodo e da zona da solda é feita por um gás inerte, normalmente o argônio, ou mistura de gases inertes (Ar e He). Metal de adição pode ser utilizado ou não.
Soldagem TIG
(a)
(b)
(a) Detalhe da região do arco. (b) Montagem usual.
A soldagem GTAW pode ser usada na forma manual ou mecanizada e é considerada como um dos processos de soldagem a arco que permite um melhor controle das condições operacionais.
Permite a execução de soldas de alta qualidade e excelente acabamento, particularmente em juntas de pequena espessura (inferior a 10 mm e mais comumenteentre 0,2 e 3 mm). 
Seções de maior espessura podem ser soldadas, mas, neste caso, considerações econômicas tendem a favorecer processos com eletrodo consumível. 
A soldagem GTAW é mais utilizada para aços ligados, aços inoxidáveis e ligas não ferrosas. 
Um uso comum, para aços estruturais, é a execução de passes de raiz na soldagem de tubulações, com os outros passes sendo realizados com outro processo (SMAW ou GMAW).
Equipamento
O seu equipamento básico consiste de uma fonte de energia (CC e/ou CA), tocha com eletrodo de tungstênio, fonte de gás de proteção (Ar ou He) e um sistema para a abertura do arco (geralmente um ignitor de alta frequência). 
Este ignitor ioniza o meio gasoso, dispensando a necessidade de tocar o eletrodo na peça para a abertura do arco (o que pode causar a mútua contaminação do eletrodo e do metal base). 
O equipamento para GTAW é mais caro e complicado do que o usado na soldagem com eletrodos revestidos (SMAW).
A fonte de energia é similar à utilizada em SMAW, mas, devido às características do processo GTAW, deve apresentar uma melhor precisão no ajuste da corrente e permitir a soldagem com menores níveis de corrente (até cerca de 5 A). 
O processo é mais utilizado com corrente contínua e o eletrodo de W no polo negativo (CC-). 
Esta configuração garante uma fusão mais eficiente do metal base e um menor aquecimento do eletrodo.
Contudo, na soldagem de ligas de alumínio e de magnésio, que são recobertos por uma camada de óxido de elevado ponto de fusão, é importante que o metal base esteja ligado ao polo negativo da máquina, pois, nesta polaridade, a emissão de elétrons da peça para o arco permite a quebra e remoção da camada de óxido. 
Para garantir este efeito sem aquecer excessivamente o eletrodo, é comum se trabalhar com CA na soldagem desses materiais. 
Neste caso, como o arco tende a se apagar a cada inversão de polaridade de corrente, o ignitor de alta frequência deve operar continuamente para manter o arco aceso.
Equipamentos modernos de soldagem GTAW apresentam recursos como o uso de corrente contínua pulsada e de corrente alternada com onda retangular (não senoidal). 
Na primeira técnica, a cada pulso de corrente, a poça de fusão cresce para as suas dimensões esperadas e se contrai ao final do pulso. 
Este efeito permite um melhor controle da poça de fusão na soldagem de peças de pequena espessura ou fora da posição plana. 
A segunda técnica é usada na soldagem de ligas de Al ou de Mg e dispensa a necessidade de se manter o ignitor de alta frequência operando continuamente para manter o arco funcionando a cada inversão de polaridade.
Eletrodos
Os eletrodos são varetas de W sinterizado puro ou com adições de óxido de Th, Zr ou de outros metais. 
A faixa de corrente utilizável para um eletrodo depende de seu tipo e diâmetro e, também, do tipo e polaridade da corrente de soldagem.
Eletrodos “torinados”, isto é, com adições de óxido de tório, podem conduzir uma maior corrente sem fundir parcialmente a sua ponta como ocorre com os de W puro e tendem a apresentar um menor desgaste do que estes. 
A extremidade desses eletrodos pode ser apontada com um esmeril, ocasionando um arco mais estável e rígido quando se trabalha com menores densidades de corrente. 
A extremidade de eletrodos de W puro tende a se fundir se tornando hemisférica, não sendo estes, em geral, apontados. 
Os eletrodos de tungstênio puro são usados principalmente na soldagem de alumínio com corrente alternada. 
A forma da ponta do eletrodo, assim como o seu diâmetro, influencia o formato do cordão de solda, sendo, portanto, uma variável do processo, particularmente importante na soldagem mecanizada ou automática.
Vantagens
Excelente controle da poça de fusão.
Permite soldagem sem o uso de metal de adição.
Permite mecanização e automação do processo.
Usado para soldar a maioria dos metais.
Produz soldas de alta qualidade e excelente acabamento.
Gera pouco ou nenhum respingo.
Exige pouca ou nenhuma limpeza após a soldagem.
Permite a soldagem em qualquer posição.
Limitações
Produtividade relativamente baixa.
Custo de consumíveis e equipamento é relativamente elevado.
Aplicações
Soldagem de precisão ou de elevada qualidade.
Soldagem de peças de pequena espessura e tubulações de pequeno diâmetro.
Execução do passe de raiz em tubulações.
Soldagem de ligas especiais, não ferrosas e materiais exóticos.
Segurança
Emissão intensa de radiação ultra-violeta.