Arco Elétrico - Funcionamento

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O Arco Elétrico
Introdução
Definição
Características Elétricas
Características Térmicas
Características Magnéticas
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Introdução
O arco elétrico é a fonte de calor mais 
usada para soldagem por fusão.
– Fácil obtenção
– Baixo custo
– Tamanho reduzido
– Fácil controle
– Alta temperatura
– Alta potência
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Introdução
O arco de soldagem opera 
entre um eletrodo plano 
ou aproximadamente 
plano (a peça) e outro 
cilíndrico (o arame, 
vareta ou eletrodo), cuja 
área é muito menor do 
que a do primeiro. Assim, 
a maioria dos arcos de 
soldagem tem um formato 
aproximadamente cônico 
ou “de sino", com o 
diâmetro junto da peça 
maior do que o diâmetro 
próximo do eletrodo 
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Definição
O Arco elétrico de soldagem consiste de uma 
descarga elétrica sustentada através de um 
gás ionizado em alta temperatura (PLASMA), 
que produz energia térmica suficiente para ser 
usado na união de peças por fusão localizada.
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Características elétricas
Principais parâmetros
- Diferença de potencial entre os
eletrodos (tensão elétrica)
- Corrente elétrica.
- Distância entre eletrodos
(comprimento do arco)
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Características elétricas
Queda de 
tensão não 
uniforme ao 
longo do 
comprimento
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Características elétricas
Regiões de queda anódica e catódica:
– Gradiente térmico: 105 °C/mm
– Gradiente elétrico: 102 V/mm
– Fluxo de calor axial
Coluna de Plasma:
– Gradiente térmico: 102 °C/mm
– Gradiente elétrico: 100 V/mm
– Fluxo de calor radial
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A soma das quedas de tensão catódica e 
anódica é mais ou menos constante e 
independente das condições de operação.
A queda de tensão na coluna de plasma varia 
principalmente com o comprimento do arco, com 
a corrente, com o tipo e geometria dos 
eletrodos e com o gás de proteção.
Características elétricas
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Características elétricas
Curva característica estática
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Características elétricas
Tensão X Comprimento do arco
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Características elétricas
A corrente é transportada principalmente por 
elétrons e a estabilidade da descarga depende 
das condições de criação de elétrons livres e 
íons nos eletrodos e na coluna de plasma.
A estabilidade é afetada pela polaridade.
Arcos instáveis comprometem a qualidade da 
solda.
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Características térmicas
O arco é aproximadamente 100% eficiente na 
transformação de energia elétrica em energia 
térmica.
Q = V.I.t,
V – tensão (V), I – corrente (A), t – tempo (s) 
e Q (J) – energia gerada
O arco também gera radiação nas regiões 
infra-vermelho, visível e ultra-violeta do 
espectro eletromagnético (segurança).
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Características térmicas
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Características magnéticas
O arco de soldagem é um condutor elétrico e 
como tal induz campos magnéticos e está 
sujeitos às iterações entre a corrente elétrica 
transportada e o campo magnético por ela 
gerado.
Estes efeitos podem favorecer ou prejudicar a 
operação de soldagem
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Características magnéticas
Se um condutor de comprimento l percorrido 
por uma corrente elétrica i é colocado numa 
região onde exista um campo magnético B então 
ele sofre a ação de uma força magnética F, 
conhecida como “Força de Lorentz”, dada por
F = B.i.l
F, B e i são grandezas vetoriais e mutuamente 
perpendiculares entre si.
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Características Magnéticas
Jato de Plasma
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Características magnéticas
Efeito “Pinch”
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Transferência metálica
•Transferência curto-circuito √
•Transferência globular √
•Transferência spray ou aerosol √
• “spray stream” √
Processo dinâmico, envolvendo vários tipos 
de forças e que sofre a influência de 
diversos parâmetros, particularmente 
tensão, corrente e comprimento do arco.
Exemplo 1 Exemplo 2 Exemplo 3
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Características magnéticas
Sopro magnético: é um desvio do arco de sua 
posição normal de operação causada por uma 
distribuição assimétrica das forças de Lorentz, 
que pode ser causada por variação brusca na 
direção da corrente e/ou distribuição não 
uniforme de material ferromagnético em torno 
do arco. 
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Características Magnéticas
Causas do sopro magnético
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Características magnéticas
Medidas para minimizar o sopro:
•Inclinar o eletrodo para o lado do sopro,
•Soldar com arco mais curto,
•Usar corrente mais baixa,
•Colocar o cabo de retorno longe do arco,
•Usar mais de um cabo de retorno,
•Usar corrente alternada.