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Soldagem TIG (GTAW) Prof.: Gilson Sampaio DEFINIÇÃO É um processo de soldagem com arco, em que a união e produzida pelo calor do arco elétrico estabelecido entre um eletrodo de tungstênio não - consumível e as pecas a serem unidas. 2 A proteção contra contaminação pela atmosfera e realizada por uma nuvem de gás inerte aplicado por um bocal junto ao eletrodo. DEFINIÇÃO E APLICAÇÃO GTAW e a sigla internacional que significa “Gas Tunsten Arc Welding”, ou Soldagem a Arco com Proteção Gasosa e Eletrodo de Tungstênio. TIG é a abreviatura de “Tungsten Inert Gas”, que faz referencia ao eletrodo de tungstênio e o gás inerte utilizados no processo. Desenvolvido no inicio dos anos 40 para atender a industria aeroespacial, o processo TIG e mais adequado para soldar ligas não ferrosas e juntas que precisem de bom acabamento na raiz. Aplicável a maioria dos metais e suas ligas numa ampla faixa de espessuras, e um processo bastante utilizado nas ligas de alumínio, magnésio, titânio e aços inoxidáveis. Assim como a soldagem a gás, o processo de soldagem TIG permite a soldagem sem utilização de metal de adição – soldagem autógena. 3 APLICAÇÕES 4 SOLDAGEM TIG (GTAW) O processo TIG permite um controle independente da fonte de calor e do metal de adição, resultando em um excelente controle da energia transferida para a peca. Como utiliza gás inerte para a proteção contra a oxidação pela atmosfera, não ocorrem reações entre o metal fundido e o gás de proteção, não ha formação de escoria e tampouco ha formação de fumos, o que confere ótima visibilidade para o soldador. Não ha a necessidade do trabalho de remoção da escoria entre os passes. A soldagem e “limpa”, resultando em um cordão de solda com boa aparência e acabamento. O processo de soldagem TIG pode ser realizado em qualquer posição, e manual, mas pode ser mecanizado ou automatizado. A soldagem TIG manual e uma das que requer maior treinamento e habilidade do soldador. Nos processos mecanizados ou automatizados não existe a necessidade de um soldador, apenas de um operador, que entretanto deve conhecer bem a técnica para identificar possíveis problemas. 5 AS PRINCIPAIS VANTAGENS DO PROCESSO SÃO: •Produz soldas de alta qualidade; •Solda a maioria dos metais e ligas; •Produz poca de fusão calma; •A fonte de calor e concentrada, minimizando a ZTA (zona termicamente afetada) e as distorções. 6 AS PRINCIPAIS LIMITAÇÕES DO PROCESSO SÃO: •Processo com baixa taxa de deposição; •Impossibilidade de soldagem em locais com corrente de ar; •Possibilidade de inclusão de tungstênio na solda; •Emissão intensa de radiação ultravioleta. 7 EQUIPAMENTO BASICO O equipamento básico do processo TIG inclui: • Fonte de energia elétrica • Tocha de soldagem • Eletrodo para a abertura do arco • Fonte de gás protetor • Unidade para circulação de água para refrigeração da tocha, quando necessário. 8 O EQUIPAMENTO BASICO DO PROCESSO TIG 9 FONTE DE ENERGIA O processo TIG utiliza fontes de energia tipo CA e CC. Fontes do tipo CC são adequadas a soldagem de aços carbono, inox, ferramenta, titânio, cobre, enquanto que as fontes tipo CA são usadas na soldagem de alumínio, magnésio, latão e bronze. De forma geral, estas fontes podem gerar corretes que vao de 5 A, para a soldagem de pecas pequenas, ate valores de corrente entre 200 e 500 A. 10 FONTE DE ENERGIA Existem no mercado e são empregados como fonte de energia para o processo de soldagem TIG os seguintes equipamentos: • Transformador que fornece corrente alternada • Transformador / retificador de corrente continua. • Fonte de corrente pulsada • Fontes que podem fornecer corrente continua ou alternada. 11 TOCHA DE SOLDAGEM A função da tocha de soldagem e suportar o eletrodo de tungstênio e conduzir o gás de proteção a poça. Para isso ela e dotada de uma pinça para segurar o eletrodo e fazer o contato elétrico, e um bocal, que pode ser cerâmico ou metálico, para direcionar o fluxo de gás. Durante a soldagem, a tocha tem de ser resfriada, e esta refrigeração pode ser feita pelo próprio gás de proteção em tochas de capacidade de ate 150 A, ou por um circuito de água corrente, em tochas de capacidade entre 150 e 500 A. 12 CONSUMÍVEIS DO PROCESSO Os consumíveis do processo de soldagem TIG são: • Eletrodos • Gases de protecao • Varetas e arames de adicao. 13 ELETRODOS A função básica do eletrodo e conduzir a corrente elétrica ate o arco. Embora o processo de soldagem TIG utilize eletrodo não-consumivel, este pode ser considerado um consumível do processo, visto que se desgastam com o tempo e necessitam ser periodicamente trocados. A condução varia de acordo com a composição química, diâmetro da vareta e tipo de corrente de soldagem. Os eletrodos utilizados no processo TIG são de tungstênio (W) devido ao seu alto ponto de fusão (3392ºC) e grande emissividade eletrônica. São fabricados a partir de pó de tungstênio, ou seja, são varetas sintetizadas. 14 ELETRODOS Os eletrodos podem ser de tungstênio puro ou tungstênio ligado a Cério (Ce), Lantânio (La), Tório (Th) ou Zircônio (Zr). Na classificação AWS são apresentados nove tipos de eletrodos. São designados por EW, indicando tratar-se de eletrodo de W. Em seguida, aparece o símbolo do elemento de liga que compõe o eletrodo e um numero que indica o percentual aproximado desse elemento, como 1, 1,5 e 2 %. A letra P e usada para designar o eletrodo de tungstênio puro. 15 ELETRODOSCada tipo de eletrodo, por norma, e identificado com uma cor. A tabela abaixo resume a classificação dos eletrodos de W para soldagem TIG. 16 ELETRODOS A seleção do tipo e do diâmetro do eletrodo e feita em função: • do material que vai ser soldado; • da espessura da peca; • do tipo de junta; • do numero de passes necessários; • dos parâmetros de soldagem. 17 METAL DE ADIÇÃO É comum utilizar metais de adição no processo TIG, na forma de varetas para soldagem manual ou de arame para a soldagem mecanizada ou automatizada. A soldagem sem metal de adição (autógena) e limitada a materiais de espessura muito fina e ligas não propensas a trincas quando aquecidas. A função do metal de adição e diminuir as fissuras e participar do cordão de solda. Normalmente os metais de adição são similares ao metal de base, exceto pelos elementos adicionados especificamente para garantir a solvabilidade. 18 METAL DE ADIÇÃO A AWS classifica os metais de adicao para o processo TIG com base nas propriedades mecânicas e químicas. As normas são especificas para cada classe de materiais, e são as mesmas utilizadas para o processo de soldagem MIG-MAG. • A 5.7 cobre e ligas de cobre • A 5.9 inoxidáveis • A5. 10 alumínio e ligas • A5. 13 p/ recobrimento superficial • A5. 14 níquel e ligas • A5. 16 titânio e ligas • A5. 18 aços carbono • A5. 19 ligas de magnésio • A5. 21 para recobrimento superficial de compostos • A5. 24 zircônio e ligas • A5. 28 baixa liga • A5. 30 para insertos 19 GÁS DE PROTEÇÃO A função do gás e proteger o eletrodo e a poça de fusão da contaminação atmosférica e transferir corrente elétrica quando ionizado. Os gases usados como protetores são o Helio, o argonio ou uma mistura dos dois. A pureza do gás de proteção deve ficar em torno a 99,99% (4 noves), e a presença de vapor d’ agua deve ser mantida abaixo de 12 PPM. 20 GÁS DE PROTEÇÃO O gás usado influencia o comportamento do arco e o resultado da soldagem. As características do gás de proteção que e fatores de influencia são: • a densidade do gás, • o calor especifico e • a energia de ionização. 21 GÁS DE PROTEÇÃO Comparação entre uso de argônio e uso de Helio22 GÁS DE PROTEÇÃO Especificações para seleção de gás de proteção 23 CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS DO PROCESSO Requisitos para o arco elétrico no processo de soldagem TIG: • Um arco elétrico, idealmente, deve fornecer a máxima quantidade de calor ao metal-base e a mínima ao eletrodo. • No caso de alumínio e magnésio e suas ligas, o arco deve também promover a remoção da camada de óxidos que recobre estes materiais. 24 CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS DO PROCESSO No processo de soldagem TIG, o arco elétrico pode ser produzido utilizando-se as seguintes configurações elétricas: • C/C- corrente continua com eletrodo negativo • C/C+ corrente continua com eletrodo positivo. • C/A corrente alternada 25 CORRENTE CONTINUA COM ELETRODO NEGATIVO 26 CORRENTE CONTINUA COM ELETRODO POSITIVO 27 CORRENTE ALTERNADA 28 RESUMO DO EFEITO DA CORRENTE E POLARIDADE SOBRE O PROCESSO DE SOLDAGEM TIG 29 PROCEDIMENTO DE SOLDAGEM No inicio da soldagem, a tocha deve permanecer no ponto de partida por um tempo entre 3 e 5 segundos, para que se forme uma poça de fusão. A vazão do gás influencia a qualidade do cordão de solda. A tocha deve permanecer perpendicular em relação a superfície da junta de modo que o angulo de trabalho seja 90º. A vareta deve formar um angulo de 15º em relação a superfície da peca. O comprimento do arco deve variar entre 3 e 10 mm, dependendo do tipo e da localização da junta. A bitola da vareta deve ser função da quantidade de metal a ser depositado. A vazão do gás influencia a qualidade do cordao de solda. 30 LIMITES PARA JUNTAS 31 TIPOS DE JUNTAS 32 PERGUNTAS FREQUENTES 33 CUIDADOS 34 RESULTADO DA PROVA 35
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