Os+Diferentes+Tipos+de+Eletrodos+Para+Soldagem

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Niterói
2019
Niterói
2019
MAYCON CARLOS SANTOS DA SILVA
OS DIFERENTES TIPOS DE ELETRODOS PARA SOLDAGEM
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Instituição Anhanguera, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Mecânica.
BANCA EXAMINADORA
Prof(ª). Titulação Nome do Professor(a)
Prof(ª). Titulação Nome do Professor(a)
Prof(ª). Titulação Nome do Professor(a)
Niterói, dia de mês de ano
SILVA, Maycon Carlos Santos da. Os Diferentes Tipos de Eletrodos Para Soldagem. 2019. 29f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Anhanguera, Niterói, 2019.
RESUMO
Sabe-se que um eletrodo é um fio de metal revestido, sendo ele feito de materiais semelhantes ao metal que está sendo soldado. No entanto, existem diferentes tipos de eletrodos. Portanto, o presente estudo tem por objetivo exibir como deve ser feita a escolha adequada dos eletrodos para soldagem. O tema se mostra relevante pelo fato de poder mostrar para os profissionais da área que as desvantagens inerentes a eles são a baixa produtividade, os cuidados específicos que são imprescindíveis no trabalho e manipulo dos eletrodos revestidos, bem como o amplo volume de gases e fumos que são produzidos em meio a soldagem. Sobre a metodologia de pesquisa, trata-se de uma revisão literária que tem como objetivo abordar e apresentar os pensamentos dos autores consultados sobre o tema proposto no estudo para em seguida chegar aos objetivos propostos no presente estudo. concluiu-se que existem determinados fatores precisam ser levados em consideração no momento em que se vai escolher o eletrodo apropriado para uma aplicação de solta. Portanto, precisa-se considerar o tipo do metal de base, a posição da soldagem, o equipamento disponível, a espessura da chapa, a montagem, e os custos da soldagem.
Palavras-Chave: Eletrodos; Solda; Soldagem.
SILVA, Maycon Carlos Santos da. The Different Types Of Welding Electrodes. 2019. 29f. Course Conclusion Paper (Graduation in Mechanical Engineering) - Anhanguera, Niterói, 2019.
ABSTRACT
An electrode is known to be a coated metal wire and is made of materials similar to the metal being welded. However, there are different types of electrodes. Therefore, the present study aims to show how the proper choice of welding electrodes should be made. The theme is relevant because it can show professionals that the disadvantages inherent to them are the low productivity, the specific care that is essential in the work and handling of the coated electrodes, as well as the large volume of gases and fumes that they are produced by welding. Regarding the research methodology, this is a literary review that aims to address and present the thoughts of the authors consulted about the theme proposed in the study and then reach the objectives proposed in this study. It is concluded that there are certain factors that need to be taken into consideration when choosing the appropriate electrode for a loose application. Therefore, the type of base metal, welding position, available equipment, sheet thickness, mounting, and welding costs need to be considered.
Keywords: Electrodes; Welding; Welding.
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
FCAW - Flux Cored Arc Welding
GMAW - Gas Metal Arc Welding
GTAW - Gas-Shielded Tungsten Arc Welding
MIG - Metal Inert Gas
SMAW - Shielded Metal Arc Welding
TIG - Tungsten Inert Gas
WIG - Wolfranium Inert Gas
SUMÁRIO
81
INTRODUÇÃO
102
SOLDAGEM
102.1
CONCEITO
112.2
HISTÓRIA
132.3
EVOLUÇÃO
163
PRINCIPAIS TÉCNICAS DE SOLDAGEM
163.1
TÉCNICA GAS TUNGSTEN ARC WELDING (GTAW), OU TUNGSTEN INERT GAS (TIG)
173.2
TÉCNICA COM ARAME TUBULAR - FLUX CORED ARC WELDING (FCAW)
193.3
SOLDAGEM COM ELETRODOS REVESTIDOS - SHIELDED METAL ARC WELDING (SMAW)
224
ELETRODOS DE SOLDAGEM
224.1
ASPECTOS GERAIS
234.2
TIPOS DE ELETRODOS DE SOLDA
254.3
CLASSIFICAÇÃO DOS ELETRODOS DE SOLDA
275
CONSIDERAÇÕES FINAIS
28REFERÊNCIAS
1 INTRODUÇÃO
Quando se trata de soldagem, deve-se saber qual capacete para escurecimento automático comprar, qual engrenagem será a mais protetora, ou qual metal usar, são decisões que se deve tomar. Os iniciantes em soldagem só precisam considerar alguns fatores básicos, mas, depois que se começar a usar e ganhar mais experiência, precisará entender os elementos mais detalhados do equipamento e material.
Para um profissional em soldagem, deve-se considerar que uma das ferramentas de soldagem mais importantes é a pistola de solda (ou máquina de solda), que produz uma corrente elétrica que derrete a liga de metal. Os eletrodos de soldagem são essenciais, e é importante que um soldador saiba qual tipo usar para trabalhos diferentes.
O tema se mostra relevante pelo fato de poder mostrar para os profissionais da área que as desvantagens inerentes a eles são a baixa produtividade, os cuidados específicos que são imprescindíveis no trabalho e manipulo dos eletrodos revestidos, bem como o amplo volume de gases e fumos que são produzidos em meio a soldagem. Todavia, ainda se trata de um processo de soldagem amplamente aplicado em algumas indústrias.
Como problema da pesquisa, sabe-se que um eletrodo é um fio de metal revestido, sendo ele feito de materiais semelhantes ao metal que está sendo soldado. No entanto, existem diferentes tipos de eletrodos. Sendo assim, questiona-se: como deve ser feita a escolha dos eletrodos para soldagem?
Portanto, o presente estudo tem por objetivo exibir como deve ser feita a escolha adequada dos eletrodos para soldagem. Como objetivos específicos, busca-se abordar a soldagem de um modo geral; as principais técnicas de soldagem; e os eletrodos de soldagem.
Sobre a metodologia de pesquisa, trata-se de uma revisão literária que tem como objetivo abordar e apresentar os pensamentos dos autores consultados sobre o tema proposto no estudo para em seguida chegar aos objetivos propostos no presente estudo. Para tanto, foram utilizadas publicações e artigos eletrônicos provenientes de bibliotecas virtuais. Como critérios de seleção das obras, utilizou-se apenas obras publicadas em inglês e português entre os anos de 2000 e 2018. A pesquisa tem um aspecto exploratório-explicativo, com características de pesquisa qualitativa. Os descritores usados na busca eletrônica foram: Eletrodos; Solda; Soldagem.
2 SOLDAGEM
2.1 CONCEITO
A soldagem trata-se, basicamente, da união de metais. O que a soldagem faz é unir metais ou outros materiais em seu nível molecular com a tecnologia que se tem no momento. Isso porque a tecnologia de soldagem está sempre mudando e, com tantas forças militares confiando nela para fabricar seus produtos de defesa, existem processos de soldagem que ainda não se ouvir falar (CARVALHO, 2010).
O que se sabe sobre a soldagem moderna é que existem quatro componentes para uma solda. Os quatro componentes são os próprios metais, uma fonte de calor, material de enchimento e algum tipo de proteção do ar. O processo de soldagem funciona da seguinte maneira: O metal é aquecido ao seu ponto de fusão, ao mesmo tempo há algum tipo de proteção do ar para protegê-lo e, em seguida, um metal de adição é adicionado à área que precisa ser unida, produzindo assim uma única peça de metal (HASS, 2010).
Tempos atrás, quando na idade do bronze e do ferro começou-se a usar metais de maneira mais produtiva, usava-se um processo de fundição direta. O processo de fundição seria feito com um molde de areia da peça a ser adicionada. Depois que o molde era feito, bastava somente colocá-lo em cima da peça de metal à qual desejava-se adicionar uma peça e preenchê-la com metal fundido quente. Outra maneira de unir o metal era juntar dois pedaços de metal e danificar os lados abertos. Quando a área estava livre de vazamentos, simplesmente se derramava o metal fundido para encher a junta (TEIXEIRA, 2011).
A soldagem é um processo comum para unir metais usando uma grande variedade de aplicações. A soldagem ocorre em vários locais, desde ambientes externos em fazendas rurais e canteiros de obras a locais internos, como fábricas e oficinasde trabalho. Os processos de soldagem são bastante simples de entender e as técnicas básicas podem ser aprendidas rapidamente (NIELSEN, 2011).
De acordo com Teixeira (2011, p. 64), “a soldagem é a junção de metais em nível molecular”. Uma solda é uma ligação homogênea entre duas ou mais peças de metal, em que a resistência da junta soldada excede a resistência das peças de metal básicas.
No nível mais simples, a soldagem envolve o uso de quatro componentes: metais, fonte de calor, metal de adição e algum tipo de proteção do ar. Os metais são aquecidos ao seu ponto de fusão enquanto são protegidos do ar e, em seguida, um metal de adição é adicionado à área aquecida para produzir uma única peça de metal. Pode ser realizado com ou sem metal de adição e com ou sem pressão (HASS, 2010).
De tal modo, segundo Carvalho (2010, p. 57), existem vários tipos de soldagem que são usados. “A soldagem a arco de metal a gás (Gas Metal Arc Welding - GMAW) ou Metal Inert Gas (MIG), a soldagem a arco de tungstênio a gás (Gas-Shielded Tungsten Arc Welding - GTAW) ou Tungsten Inert Gas (TIG), a soldagem a arco de núcleo de fluxo são os tipos mais comuns encontrados em ambientes industriais”.
A soldagem trata-se de um tipo de procedimento em que duas peças são unidas, majorando sua temperatura até o ponto de fusão, de maneira a compor poças de material derretido nas extremidades em que a união precisa ser realizada. Caso seja preciso, é acrescentado um material de preenchimento separado, tendo a mesma composição dos materiais originais, e a piscina pode consolidar e assim conceber uma solda. O procedimento de soldagem descrito acima é denominado de soldagem por fusão, sendo esta popular na maneira de soldagem a gás, soldagem a arco elétrico, TIG, MIG, dentre outras (TEIXEIRA, 2011).
Outra maneira fundamental de soldagem, trata-se daquela que é popular como soldagem por pressão. Neste tipo de soldagem, as extremidades do material a ser unido são induzidas a um estado plástico e, posteriormente, são unidas justapondo pressão como na soldagem a forja (NIELSEN, 2011).
2.2 HISTÓRIA
A soldagem trata-se de uma técnica utilizada para unir peças metálicas geralmente através da aplicação de calor. Essa técnica foi descoberta durante os esforços para manipular ferro em formas úteis. Lâminas soldadas foram desenvolvidas no primeiro milênio d.C, sendo as mais famosas aquelas produzidas por armeiros árabes em Damasco, na Síria (HASS, 2010).
O processo de carburação do ferro para produzir aço duro era conhecido nessa época, mas, o aço resultante era muito frágil. A técnica de soldagem – que envolvia a interposição de ferro relativamente macio e resistente com material de alto carbono, seguida de forjamento de martelo – produzia uma lâmina forte e resistente (RODRIGUES, 2005).
Nos tempos modernos, a melhoria nas técnicas de fabricação de ferro, especialmente a introdução de ferro fundido, restringiu a soldagem ao ferreiro e ao joalheiro. Outras técnicas de junção, como a fixação por parafusos ou rebites, foram amplamente aplicadas a novos produtos, desde pontes e motores ferroviários até utensílios de cozinha (MOREIRA, 2008).
Os processos modernos de soldagem por fusão são um resultado da necessidade de obter uma junta contínua em grandes placas de aço. Soldagem a gás, solda a arco e solda por resistência surgiram no final do século XIX. A primeira tentativa real de adotar processos de soldagem em larga escala foi feita durante a Primeira Guerra Mundial. Em 1916, o processo de oxiacetileno estava bem desenvolvido, e as técnicas de soldagem empregadas então ainda são usadas (CARVALHO, 2010).
As principais melhorias desde então foram em equipamentos e segurança. A soldagem a arco, usando um eletrodo consumível, também foi introduzida neste período, mas, os fios desencapados inicialmente usados ​​produziram soldas quebradiças. Uma solução foi encontrada envolvendo o fio desencapado com amianto e um fio de alumínio entrelaçado (CAMPOS, 2005).
O eletrodo moderno, introduzido em 1907, consiste em um fio nu com uma camada complexa de minerais e metais. A soldagem a arco não foi universalmente usada até a Segunda Guerra Mundial, quando a necessidade urgente de meios rápidos de construção para transporte, usinas de energia, transporte e estruturas estimularam o trabalho de desenvolvimento necessário (BRACARENSE; MODENESI; MARQUES, 2009).
A solda por resistência, inventada em 1877 por Elihu Thomson, foi aceita muito antes da soldagem a arco para junção pontual e de costura de chapas. A soldagem de topo para fazer e unir barras e hastes foi desenvolvida durante a década de 1920. Na década de 1940, o processo de gás inerte de tungstênio, usando um eletrodo de tungstênio não consumível para realizar soldas de fusão, foi introduzido (CAMPOS, 2005).
Em 1948, um novo processo blindado a gás utilizou um eletrodo de fio consumido na solda. No século XXI, a soldagem por feixe de elétrons, a soldagem a laser e diversos processos em fase sólida, como soldagem por fricção, solda por fricção e junção ultrassônica foram desenvolvidos (CARVALHO, 2010).
O método de soldadura por vareta/arco (SMAW) foi inventado no ano de 1802, e envolve o uso de um eletrodo consumível que possui um fio de núcleo revestido por fluxo que fornece corrente elétrica. Quando em contato com o metal que está sendo soldado, um arco elétrico é criado na abertura gerando altas temperaturas de até 3593º C. Esse calor derrete o eletrodo e o metal, criando assim uma solda (CAMPOS, 2005).
Este método de soldagem é benéfico na medida em que não requer gás de proteção e é eficaz em metais enferrujados. No entanto, metais finos podem complicar o processo, exigindo a presença de um operador experiente e experiente. A soldagem a arco é melhor usada em metais pesados ​​de tamanho de 4 mm ou mais, e é usada na reparação de equipamentos pesados, montagem de aço e soldagem de tubulações, bem como na indústria de fabricação e construção (ALVES, 2008).
De acordo com Campos (2005, p. 70), o método de Gás de Metal Inerte (MIG) ou GMAW foi aperfeiçoado em meados da década de 1960. “A soldagem MIG utiliza uma espécie de pistola que é continuamente alimentada com um eletrodo totalmente consumível”.
2.3 EVOLUÇÃO
A soldagem por fricção, que usa velocidade rotacional e pressão para fornecer calor de fricção, foi desenvolvida na União Soviética. É um processo especializado e tem aplicações apenas onde um volume suficiente de peças semelhantes deve ser soldado devido às despesas iniciais com equipamentos e ferramentas. Esse processo é chamado de soldagem por inércia (BRACARENSE; MODENESI; MARQUES, 2009).
A soldagem a laser é um dos processos mais recentes. O laser foi desenvolvido originalmente no Bell Telephone Laboratories como um dispositivo de comunicação. Todavia, devido à tremenda concentração de energia em um espaço pequeno, provou ser uma poderosa fonte de calor. Foi amplamente usado para cortar metais e não metais. O laser vem encontrando aplicações de soldagem em operações de usinagem de metais automotivas (MOREIRA, 2008).
As tecnologias MIG pulsada e TIG pulsada avançaram para fornecer excelente desempenho de soldagem em alumínio de bitola fina, aço inoxidável e outras ligas. Pois sabe-se que a tecnologia de soldagem por pulso convencional e antiga não pode fornecer os recursos avançados de controle da nova tecnologia (NIELSEN, 2011).
Com novas tecnologias, a máquina de solda se adapta ao operador. A nova tecnologia MIG pulsada permite que os operadores ajustem o comprimento do arco para corresponder às suas preferências pessoais. Ela também permite que os operadores variem o eletrodo sem variar o comprimento do arco. Os operadores podem segurar uma haste longa para soldar em cantos profundos e o sistema ainda manterá parâmetros de soldagem ideais (com tecnologia mais antiga, a tensão geralmente varia fora de uma faixa aceitável) (CAMPOS, 2005).
A nova tecnologia elimina o incômodo de programar variáveis ​​pulsantes na maioria dos aplicativos. Os operadores definem a tensão e a velocidade dealimentação do fio, como fazem com a MIG convencional, e a tecnologia seleciona e mantém automaticamente os parâmetros de pulsação ideais. As únicas novas variáveis ​​que os operadores precisam ajustar são o comprimento do arco e o controle do arco (largura do arco), e são ajustados por um simples botão de controle e exibição digital (MOREIRA, 2008).
Tão bom quanto o MIG pulsado, o TIG continua a desempenhar um papel de liderança em aplicações de aparelhos de aço inoxidável de bitola fina, pois fornece maior controle sobre várias variáveis. O aço inoxidável não dissipa adequadamente o calor quando soldado. Em vez disso, retém calor na área onde o arco de soldagem está concentrado, o que pode levar a deformações e ferrugem. Os fabricantes descartam peças deformadas. Isso desperdiça tempo e materiais e pode ser a maior barreira para o cumprimento das metas de produção (NIELSEN, 2011).
Além do mais, foram desenvolvidos testes para inspecionar as soldas quanto a defeitos e falhas. Existem dois tipos de teste: não destrutivo e destrutivo. Frequentemente, basta uma inspeção visual, mas, para testar defeitos internos ou extremamente pequenos, outros métodos são necessários (BRACARENSE; MODENESI; MARQUES, 2009).
De acordo com Campos (2005, p. 94), “alguns métodos não destrutivos incluem testes de vazamento de pressão do ar e inspeções por ultrassom, raios-x, partículas magnéticas e penetrante de líquidos”. Testes não destrutivos não danificam a solda. Testes destrutivos são usados ​​para testar as propriedades físicas da solda. 
E por fim, normalmente, uma peça de teste é removida da solda ou uma amostra de solda é feita e testada, destruindo completamente a solda. Alguns exemplos de testes destrutivos são testes de tração, dureza, dobra, impacto, pressão e filete (CARVALHO, 2010).
3 PRINCIPAIS TÉCNICAS DE SOLDAGEM
3.1 TÉCNICA GAS TUNGSTEN ARC WELDING (GTAW), OU TUNGSTEN INERT GAS (TIG)
O Tungsten Inert Gas (TIG) trata-se de uma técnica de soldagem ao arco elétrico com proteção gasosa que usa um eletrodo de tungstênio, que é um gás inerte, para então proteger a poça de fusão. A denominação TIG trata-se de uma abreviação de Tungsten Inert Gas (gás inerte tungstênio), onde o tungstênio trata-se do material de que é produzido o eletrodo, e o gás inerte alude-se ao gás que não reage com os demais materiais (RODRIGUES, 2005).
Na Alemanha, por exemplo, esta técnica é conhecida como Wolfranium Inert Gas (WIG). A técnica TIG exibe determinadas variantes, tais como a soldagem TIG por pontos, TIG através de corrente pulsada e TIG através de arame quente ou "hot wire". A técnica TIG igualmente é popularmente conhecida como GTAW ou seja, soldagem a arco com gás tungstênio (MOREIRA, 2008).
Na técnica de soldagem TIG, o aquecimento é adquirido através de um arco elétrico provocado com a ajuda de um eletrodo não consumível de tungstênio, onde não há a necessidade se fundir para impedir falhas ou descontinuidades no cordão de solda (ALMEIDA et al., 2010).
O eletrodo e a poça de fusão são protegidos por uma atmosfera gasosa composta de gás inerte, ou seja, um gás que não reage com demais materiais, ou uma mistura de gases inertes, comumente argônio ou hélio (PIRES; LOUREIRO; BÖLMSJO, 2006).
Além do mais, a técnica TIG admite soldar materiais com ou sem material de adição. E dependendo da aplicação da solda, é admissível acrescer material à poça de fusão; neste caso, o material precisará ser compatibilizado com o metal de base (ALMEIDA et al., 2010).
A técnica TIG foi desenvolvida inicialmente na década de 1940 proposta para soldagem de aços inoxidáveis e de ligas de alumínio e magnésio. Com o passar do tempo, a técnica adveio a ser usada para soldar quase que todos os metais (PIRES; LOUREIRO; BÖLMSJO, 2006).
Esta técnica é também usada na soldagem de juntas e chapas, especialmente as de profundidade menor que 10mm. Trata-se de uma técnica apropriada para quase todos os metais, notadamente o titânio, zircônio, ligas de alumínio e magnésio, aços ligados, inoxidáveis, ligas de níquel e ligas especiais. Trata-se também de uma técnica muito usada para soldagem de tubos, na indústria marítima e de petróleo (PIRES; LOUREIRO; BÖLMSJO, 2006).
Esta técnica trata-se de um procedimento pelo qual a coalescência dos metais é adquirida pelo aquentamento dos próprios, através de um arco colocado entre um eletrodo não consumível de tungstênio e o componente. A proteção do eletrodo e do sítio da solda é realizada através de um gás inerte, comumente o argônio, ou mistura de gases inertes (Ar e He) (ALMEIDA et al., 2010).
De tal modo, o metal de adição pode vir a ser usado ou não. Nisto, uma soldagem em TIG pode ser feita de maneira manual ou mecanizada, e é tido como sendo um processo mais controlável no que se alude à soldagem a arco (MODENESI, 2013).
As principais variáveis desta técnica são as seguintes: corrente de soldagem, composição, diâmetro e configuração do eletrodo, composição do gás de proteção e metal de adição. O equipamento principal desta técnica incide em fonte de energia, tocha com eletrodo de tungstênio, fonte de gás de proteção (Ar ou He) e um sistema para a abertura do arco (comumente um ignitor de elevada frequência) (ALMEIDA et al., 2010).
A técnica de soldagem TIG tem um conjunto de vantagens, a saber: ótimo controle da poça de fusão; admite soldagem sem a utilização de metal de adição; pode ser utilizado para soldar grande parte dos materiais; produz solda de elevada qualidade e um ótimo acabamento; promove pouco ou nenhum respingo; demanda pouca ou qualquer limpeza posteriormente a soldagem; admite a soldagem em qualquer posição, entretanto, este mesmo processo exibe certas restrições, tais como, valor dos equipamentos e consumíveis é relativamente alto (MODENESI, 2013).
3.2 TÉCNICA COM ARAME TUBULAR - FLUX CORED ARC WELDING (FCAW)
Esta técnica que utiliza arame tubular, trata-se de um procedimento em que a coalescência dos metais é adquirida pelo aquecimento desses através de um arco entre um eletrodo tubular consecutivo e o componente. O eletrodo tubular exibe em seu interior um fluxo que exerce as funções de estabilizar o arco e ajustar o arranjo da solda. Segundo Alves (2009, p. 30), esta técnica exibe duas variações principais, tais como:
- Soldagem auto- protegida: onde o fluxo interno providencia toda a proteção imprescindível no sítio do arco;
- Soldagem com proteção gasosa: onde a proteção é provida através de um gás. Nesta técnica, o procedimento é comumente realizado de maneira semiautomática.
A soldagem com arame tubular, em inglês Flux Cored Arc Welding (FCAW), foi criada propendendo juntar as vantagens do método MIG (semiautomático) com as do método eletrodo revestido (revestimento fusível formador de gases protetores, escória, fornecedor de elementos de liga etc.). De tal maneira, o arame eletrodo maciço foi trocado por outro, que incide em um arame tubular com alma de fluxo fusível, idêntico ao usado no arco submerso (GOMES, 2006).
Assim, observa-se que uma das maiores vantagens do uso da técnica com arame tubular são as elevadas taxas de deposição alcançadas em conferição com as adquiridas com o método MIG aproveitando arame sólido e individualmente com a técnica de soldagem por eletrodos revestidos, para níveis iguais de qualidade (ESAB, 2015).
Portanto, o método FCAW trata-se daquele em que a união entre os metais é adquirida por meio do arco elétrico entre o eletrodo e o componente a ser soldado. A proteção do arco nesta técnica é realizada através do fluxo interno do arame podendo ser, ou não, completada por um gás de proteção (ALVES, 2009).
Além do papel de proteger o arco elétrico da contaminação pela atmosfera, o fluxo interno do arame pode, além disto, agir como desoxidante por meio da escória desenvolvida, adicionar elementos de liga ao metal de solda e estabilizar o arco. A escória composta, além de agir metalurgicamente, resguarda a solda em meio a consolidação (GOMES, 2006).
Os benefícios apresentados pelo método de soldagem com arames tubulares estão pertinentes com determinadasparticularidades, tais como: produtividade conexa ao uso de arames contínuos; benefícios metalúrgicos originários do fluxo interno do arame (ESAB, 2015).
O método de soldagem com arame tubular apresenta duas variações; uma delas é o eletrodo com proteção gasosa, onde o fluxo interno traz especialmente a função de desoxidante e de introdutor de elementos de liga. As funções de proteção do arco e ionização da atmosfera estão mais a colocação do gás colocado a parte (PIRES; LOUREIRO; BÖLMSJO, 2006).
O gás de proteção comumente é o dióxido de carbono ou uma mistura de argônio e dióxido de carbono. A ação de proteção a gás é adequada para produção de peças pequenas e soldagem de alta penetração; a outra variação é o processo sem proteção a gás, onde existe uma caracterização no interior da tocha e o arame é designado autoprotegido, portanto, o próprio eletrodo tem um fluxo interno que se incumbe de ajudar na proteção da poça de fusão (GOMES, 2006).
Como vantagem, o método FCAW possui propriedades que beneficiam a sua escolha em conferição com outros métodos a arco, tais como: a qualidade da solda depositada; elevada taxa de deposição; elevada produtividade; cordões com aspectos e contornos aceitáveis; grande parte dos aços podem ser soldados; é ótimo para materiais com espessuras maiores; menos susceptível a trincas; o eletrodo autoprotegido é mais transigente a variação do ambiente, portanto, soldagem ao ar livre (PIRES; LOUREIRO; BÖLMSJO, 2006).
Já as desvantagens, o arame tubular possui valor maior em relação ao Gas Metal Arc Welding (GMAW); tem escória, portanto, precisa de uma limpeza apropriada para concretizar novos cordões; restrito a soldagem de metais ferrosos e liga a base de níquel; são provocados mais fumos do que o método GMAW (GOMES, 2006).
Os arames tubulares admitem uma maior versatilidade que os arames sólidos para se adaptar a determinada aplicação individual ou algum requisito especial, pela probabilidade de se mudar a formulação ou a taxa de fluxo que pode variar de 15% a 50% de seu peso. O método FCAW pode ser aplicado em tubulações industriais, tanque de armazenamento, vasos de pressão, pontes, plataformas marítimas etc. (PIRES; LOUREIRO; BÖLMSJO, 2006).
Esta técnica apresenta um conjunto de vantagens, a saber: alta produtividade e eficácia, soldagem em todas as posições, valor relativamente menor quando comparado aos outros, causa solda de ótima qualidade e aparência. No entanto, essa mesma técnica igualmente exibe determinadas restrições, tais como: equipamento com elevado custo; pode ocasionar uma alta quantidade de fumos; precisa de limpeza depois do processo soldagem (ALVES, 2009).
3.3 SOLDAGEM COM ELETRODOS REVESTIDOS - SHIELDED METAL ARC WELDING (SMAW)
Sabe-se que a técnica de soldagem com eletrodo revestido alcança uma adesão de peças através do seu aquecimento situado com um arco elétrico constituído entre um eletrodo metálico consumível, recoberto com um fluxo (eletrodo revesti), e as peças (ANDRADE et al., 2010).
Neste contexto, o revestimento é consumido juntamente com o eletrodo pelo calor do arco, exercendo assim um conjunto de desempenhos essenciais ao procedimento de soldagem como, por exemplo, a estabilização do arco, a proteção do metal liquefeito pelo desenvolvimento de escória e de gases, bem como a adição de elementos de liga e de desoxidantes na poça de fusão (SILVA et al., 2013).
Sendo assim, os equipamentos e materiais em um posto de trabalho com soldagem através de eletrodos revestidos, abrangem, de modo genérico, uma mesa de soldagem, fonte de energia (corrente contínua ou corrente alternada) com controle do grau de corrente de soldagem, cabos, porta-eletrodo, eletrodos, ferramentas e material de segurança (ANDRADE et al., 2010).
Além disto, a fonte de energia pode exibir inúmeras variações, em se tratando de projeto e particularidades operacionais, conforme o seu fabricante e disposição. Entretanto, essa precisa ter uma saída do tipo corrente constante com aptidão e tipo de corrente apropriados para os eletrodos usados. Os cabos, o porta-eletrodo e a lente de proteção, igualmente precisam ser apropriados para o nível de corrente usado (SILVA et al., 2013).
Nesta técnica, o eletrodo é composto por um núcleo metálico chamado de alma, recoberto por uma camada de minerais e/ou demais materiais (revestimento). A alma do eletrodo, por outro lado, transporta a corrente elétrica e convém como metal de adição (ANDRADE et al., 2010).
Este revestimento causa escória e gases que protegem do ambiente o sítio sendo soldada e consolidam o arco. O revestimento pode também possuir elementos que são agrupados à solda, entusiasmando assim a sua composição química e particularidades metalúrgicas (NIELSEN, 2011).
O equipamento imprescindível nesta técnica, incide em porta-eletrodo, cabos e fonte de energia, que pode ser de Corrente Contínua (CC) ou Corrente Alternada (CA), dependendo do tipo de eletrodo e material que venha a ser soldado (ANDRADE et al., 2010).
Assim, como vantagens, esta técnica possui equipamentos simples, portáteis e baratos, que não precisam de fluxos ou gases externos, e são pouco sensíveis a corrente de ar; possui um processo muito versátil em se tratando de materiais soldáveis; possui facilidade para chegar em locais restritas de acesso, entretanto, este mesmo processo exibe determinadas restrições, tais como: aplicação complexa para materiais reativos, produtividade consideravelmente baixa; demanda limpeza a cada passe de soldagem (NIELSEN, 2011).
Todavia, em razão da necessidade da ampliação da produtividade dos procedimentos de soldagem, o método Shielded Metal Arc Welding (SMAW) foi dando espaço para outros tipos de métodos que permitissem maior automação e produtividade, como aquele no qual a combinação entre a proteção gasosa a base de CO2 e a utilização de arames com fluxo interno adaptaram um progresso ainda maior na qualidade do cordão de solda causado (ANDRADE et al., 2010).
4 ELETRODOS DE SOLDAGEM
4.1 ASPECTOS GERAIS
Percebe-se que os processos de soldagem evoluíram muito nos últimos anos, dando origem a uma variedade de métodos novos e inovadores. Como tal, é necessário que se entenda essas técnicas para que se possa saber saiba qual é o certo para um determinado tipo de trabalho. Além do mais, todo método de soldagem tem vantagens e desvantagens distintas, e pode-se desejar dedicar um tempo para considerar qual processo será ideal para uma determinada aplicação (MOREIRA, 2008).
Neste contexto, tem-se o eletrodo, que se trata de um fio de metal revestido feito de materiais com uma composição semelhante ao metal a ser soldado. Há uma variedade de fatores que influenciam na escolha do eletrodo correto para cada projeto. Os eletrodos SMAW ou de bastão são consumíveis, o que significa que eles se tornam parte da solda, enquanto os eletrodos TIG não são consumíveis, pois não fundem e se tornam parte da solda, exigindo o uso de uma haste de solda. O eletrodo de soldagem MIG é alimentado continuamente (BRACARENSE; MODENESI; MARQUES, 2009).
Segundo Alves (2008, p. 50), “a seleção de eletrodos é essencial para facilitar a limpeza, a resistência da solda, a qualidade do cordão e minimizar qualquer respingo”. Os eletrodos precisam ser armazenados em um ambiente sem umidade e cuidadosamente removidos de qualquer embalagem
De tal maneira, quando o metal fundido é exposto ao ar, ele é capaz de absorver oxigênio e nitrogênio, e torna-se quebradiço ou é afetado negativamente. Uma cobertura de escória é necessária para proteger o metal fundido ou solidificado da atmosfera. Esta cobertura pode ser obtida a partir do revestimento do eletrodo (CARVALHO, 2010).
A composição do revestimento do eletrodo de soldagem determina sua usabilidade, bem como a composição do metal de solda depositado e a especificação do eletrodo. De tal modo, a formulação de revestimentos de eletrodos de soldagem é baseada em princípios bem estabelecidos de metalurgia, química e física (BRACARENSE; MODENESI; MARQUES, 2009).
O revestimento protege o metal de danos, estabilizao arco e melhora a solda de outras maneiras, que incluem: superfície de metal de solda lisa com bordas uniformes; respingos mínimos adjacentes à solda; um arco de soldagem estável; controle de penetração; um revestimento forte e resistente; remoção de escória mais fácil; taxa de deposição melhorada (CARVALHO, 2010).
Os eletrodos de arco metálico podem ser agrupados e classificados como eletrodos revestidos nus ou finamente revestidos e eletrodos revestidos de arco blindado ou pesado. O eletrodo revestido é o tipo mais popular de metal de adição usado na soldagem a arco. A composição da cobertura do eletrodo determina a usabilidade do eletrodo, a composição do metal depositado e a especificação do eletrodo (BRACARENSE; MODENESI; MARQUES, 2009).
No entanto, ressalta-se que o tipo de eletrodo utilizado depende das propriedades específicas requeridas na solda depositada. Estes incluem resistência à corrosão, ductilidade, alta resistência à tração, o tipo de metal base a ser soldado, a posição da solda (plana, horizontal, vertical ou superior); e o tipo de corrente e polaridade necessária (CARVALHO, 2010).
Na soldagem a arco, um eletrodo é usado para conduzir corrente através de uma peça de trabalho para fundir duas peças. Dependendo do processo, o eletrodo pode ser consumível, no caso de soldagem a arco de metal a gás ou soldagem a arco de metal blindado, ou não consumível, como na soldagem a arco de tungstênio a gás (BRACARENSE; MODENESI; MARQUES, 2009).
Para um sistema de corrente contínua, a haste de solda pode ser um cátodo para uma solda do tipo de enchimento ou um ânodo para outros processos de soldagem. Para um soldador de arco de corrente alternada, o eletrodo de soldagem não seria considerado um ânodo ou cátodo (CARVALHO, 2010).
Já para os sistemas elétricos que usam corrente alternada, os eletrodos são as conexões do circuito para o objeto a ser atuado pela corrente elétrica, mas, não são designados ânodo ou cátodo porque a direção do fluxo dos elétrons muda periodicamente, geralmente muitas vezes por segundo (BRACARENSE; MODENESI; MARQUES, 2009).
4.2 TIPOS DE ELETRODOS DE SOLDA
Inicialmente, cabe aqui dizer que há dois fatores que se deve considerar antes de selecionar os eletrodos de soldagem: a haste do eletrodo deve ter maior resistência à tração do que os metais originais; é preciso considerar o design, a forma, as especificações das juntas e as posições de soldagem. Assim, basicamente, dependendo do processo, existem dois tipos de eletrodos de soldagem, a saber: eletrodos consumíveis; e eletrodos não consumíveis (MOREIRA, 2008).
Os eletrodos consumíveis têm baixo ponto de fusão. Esses tipos de eletrodos de soldagem são preferidos para uso na soldagem a MIG. Para fabricar eletrodos consumíveis, são utilizados materiais como aço macio e aço níquel. A única precaução que se deve tomar é substituir os eletrodos consumíveis após intervalos regulares. A única desvantagem do uso desses eletrodos é que eles não têm um grande número de aplicações em diferentes setores, mas, ao mesmo tempo, são fáceis de usar e manter (CARVALHO, 2010).
Os eletrodos consumíveis são classificados como: eletrodos desencapados; e eletrodos revestidos. Os eletrodos desencapados são eletrodos sem qualquer tipo de revestimento e usados principalmente em aplicações em que não há necessidade de eletrodo revestido. Já os eletrodos revestidos, estes são classificados de acordo com o fator de revestimento. O fator de revestimento é a razão entre o diâmetro do eletrodo e o diâmetro do fio do núcleo. Então, a seguir estão os subtipos de eletrodos revestidos (MOREIRA, 2008).
Eletrodos de revestimento leve com fator de revestimento de 1,25; o revestimento leve aplicado aos eletrodos ajuda a remover impurezas, como óxidos e fósforo. Tem-se também o revestimento leve, que também ajuda a melhorar a estabilidade do arco; eletrodos de revestimento médio com fator de revestimento de 1,45 (CARVALHO, 2010).
E por fim, o arco blindado ou eletrodos fortemente revestidos com fator de revestimento variando entre 1,6 e 2,2; esses eletrodos têm uma composição adequada e bem definida. Os eletrodos fortemente revestidos são projetados em três tipos: eletrodos com revestimento de celulose, eletrodos com revestimento mineral e os eletrodos com revestimento tanto de celulose quanto de revestimento mineral (BRACARENSE; MODENESI; MARQUES, 2009).
Em se tratando dos eletrodos não consumíveis, esses tipos de eletrodos de soldagem também são chamados de eletrodos refratários. Existem novamente dois subtipos de eletrodos não consumíveis: eletrodos de carbono ou grafite; e eletrodos de tungstênio (ALVES, 2008).
Segundo Carvalho (2010, p. 63), “os eletrodos de carbono ou grafite são compostos de carbono e grafite, e são usados principalmente nas aplicações de corte e soldagem a arco”. Já os eletrodos de tungstênio, basicamente, “são compostos de tungstênio, como o próprio nome sugere, e são um eletrodo de metal sem carga”.
Como o nome sugere, esses tipos de eletrodos de soldagem não são consumidos em todo o processo de soldagem. Mas, praticamente, devido aos processos de vaporização e oxidação que ocorrem durante a soldagem, há uma pequena redução no comprimento do eletrodo (BRACARENSE; MODENESI; MARQUES, 2009).
Os eletrodos não consumíveis têm alto ponto de fusão e são incapazes de preencher a lacuna na peça de trabalho. Eletrodos não consumíveis são feitos de materiais como tungstênio puro, grafite ou carbono revestido com cobre. O ponto de fusão do carbono é 3350 graus Celsius e o do tungstênio é 3422 graus Celsius. Eletrodos não consumíveis são usados ​​na soldagem TIG e soldagem a arco de carbono (CARVALHO, 2010).
As características mais importantes dos eletrodos não consumíveis são: ao usar eletrodos não consumíveis, deve-se usar gases de proteção. Os gases de proteção são gases inertes e a razão por trás deles é proteger a área de soldagem do oxigênio e da atmosfera circundante; os eletrodos não consumíveis geralmente são feitos como cátodo e as peças de trabalho como ânodo (ALVES, 2008).
4.3 CLASSIFICAÇÃO DOS ELETRODOS DE SOLDA
Essa classificação é baseada em uma abordagem prática para o uso e seleção de eletrodos de soldagem. De tal modo, a American Welding Society classificou os eletrodos em diferentes formatos para o entendimento adequado dos diferentes eletrodos facilmente e para identificá-los confortavelmente (ANDRADE et al., 2010).
Para tanto, suponha-se aqui que se considere o eletrodo chamado E6018-X. Aqui o “E” indica que este é um eletrodo. Os dois dígitos consecutivos após a letra “E” fornecem a resistência à tração do eletrodo. Essa resistência à tração é medida em psi e essa força é 1000 vezes o número especificado. Isso significa que aqui essa resistência à tração do eletrodo fornecido é de 60.000 psi (ALVES, 2008).
Aqui, “1” indica a posição da soldagem. A posição de soldagem é indicada por 1,2 e 4. Assim, “1” indica posição plana, horizontal e vertical. “2” indica posição horizontal e plana. E “4” indica posição plana, horizontal e verticalmente para baixo (ANDRADE et al., 2010).
Do mesmo modo, o número “8” fornece informações sobre o tipo de revestimento e a corrente usada. Ele também fala sobre a penetração do eletrodo, que significa que o eletrodo pode penetrar profundamente, baixo, médio (ALVES, 2008).
O “X” no E6018-X fala sobre as especificações adicionais de um eletrodo. Aqui, o termo “X” nem sempre é mencionado. É usado apenas quando um eletrodo possui alguns recursos adicionais. Esta classificação é aplicável ao eletrodo revestido de aço macio. No caso de se considerar outros tipos de eletrodos, a classificação será a mesma, mas, apenas o recurso representado pela letra “X” pode variar (ANDRADE et al., 2010).
Algumas propriedades adicionais representadas pela letra “X” são: -1: indica que o eletrodo é mais dúctil e possui alta tenacidade; -M: é confortável para aplicações militares e com baixo teor de umidade; -H4, -H8, -H16: todos representam o limite máximo de hidrogênio difusível medido em milímetros por 100 gramas.Por exemplo, -H4 = 4 mL por 100 gramas (ALVES, 2008).
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
O presente estudo teve por objetivo exibir como deve ser feita a escolha adequada dos eletrodos para soldagem. Desta maneira, concluiu-se que existem determinados fatores precisam ser levados em consideração no momento em que se vai escolher o eletrodo apropriado para uma aplicação de solta. Portanto, precisa-se considerar o tipo do metal de base, a posição da soldagem, o equipamento disponível, a espessura da chapa, a montagem, e os custos da soldagem.
A seleção do eletrodo é fundamental para facilitar a limpeza, a resistência da solda, a qualidade do cordão, e minimizar os respingos. Os eletrodos precisam ser armazenados em um ambiente livre de umidade e cuidadosamente removidos de qualquer embalagem.
Um eletrodo é um dos materiais mais importantes na soldagem, e a ampla seleção de eletrodos pode ser um fator importante. Com algumas informações básicas sobre os fatores a serem considerados, a escolha do eletrodo certo não exige que a produtividade de um soldador seja interrompida. Embora haja muitas informações sobre a seleção do eletrodo correto, existem muitos soldadores e que recomendam certos eletrodos por sua versatilidade e facilidade de uso. 
Em síntese, constatou-se que o eletrodo é um fio de metal revestido. É feito de materiais semelhantes ao metal que está sendo soldado. Para iniciantes, existem eletrodos consumíveis e não consumíveis. Na soldagem SMAW, os eletrodos são consumíveis, o que significa que o eletrodo é consumido durante o uso e derrete com a solda. 
Nos eletrodos de soldagem TIG, não são consumíveis; portanto, eles não derretem e se tornam parte da solda. Com a soldagem GMAW, os eletrodos são alimentados continuamente com arame. A soldagem a arco de fluxo requer um eletrodo tubular consumível alimentado continuamente contendo um fluxo. Nisto, como soldador profissional, deve-se conhecer os diferentes tipos de eletrodos e suas aplicações para realizar o trabalho de soldagem corretamente. 
Por fim, como sugestão para trabalhos futuros, recomenda-se estudos que procurem diferenciar e apontar os processos de soldagem MIG para o reparo e conservação no preenchimento de cavidades localizadas nas pás de turbinas hidráulicas erodidas por cavitação através da metodologia das camadas sucessivas.
REFERÊNCIAS
ALMEIDA, V. G. de; PAULA JUNIOR, Ó. S; NASCIMENTO, R. A., RODRIGUES, S; Desenvolvimento de um Sistema Mecanizado para Soldagem de Componentes Estrutural de uma Escavadeira Hidráulica. In: XXXVI Congresso Nacional de Soldagem, 10, 2010, Recife – PE. Anais XXXVI Congresso Nacional de Soldagem CT- 45, 2010.
ALVES, L. F. R. Estudo comparativo da soldagem do aço inoxidável austenítico AISI-316L utilizando os processos de soldagem TIG, FCAW e MIG/MAG. 2008. Monografia. Centro Universitário de Itajubá. Itajubá. 2008.
ALVES, L. H. D. Utilização do método de Taguchi na modelagem e otimização de vazios relacionados à solidificação em processos de fundição de Aço ABNT 1030. Tese de Doutorado em Engenharia Mecânica/Área de Concentração em Gestão e Otimização) – Faculdade de Engenharia do Campus de Guaratinguetá. Universidade Estadual Paulista. Guaratinguetá, 2009.
ANDRADE, L. G. D; DIAS, W. C; RIBEIRO, L. F; BRACARENSE, A. Q; PESSOA, E. C. P; LIU, S. Efeito do teor de carbono de carbono do metal de base e da alma do eletrodo revestido sobre a porosidade em soldas molhadas. Soldag. Insp. Vol. 15, nº 02, 2010. 
BRACARENSE, A. Q; MODENESI, P. J; MARQUES, P. V. Soldagem – Fundamentos e tecnologia. Belo Horizonte: Editora UFMG, 2009.
CAMPOS, P. T. Caracterização mecânica e microestrutural de juntas soldadas pelos processos MIG/MAG (GMAW) e arame tubular (FCAW). Dissertação de Mestrado em Engenharia Mecânica. Departamento de Ciências Exatas e de Tecnologia. Pontifícia Universidade Católica do Paraná. Curitiba. 2005.
CARVALHO, R. S. Desenvolvimento de Sistema Robótico Integrado para Automatização da Soldagem na Indústria Naval. Relatório Técnico Parcial 1, UFSC, Florianópolis 2010.
ESAB. Elektriska Svetsnings Aktie Bolaget. Soldagem e Corte. CoreWeld 70 Plus. Um verdadeiro Plus em Performance. 2015.
GOMES, E. B. Análise do comportamento da soldagem por curto-circuito aplicado ao processo eletrodo tubular através da metodologia Taguchi. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de Itajubá, 2006.
HASS, A. R. Análise da influência dos parâmetros de operação sobre a geometria do cordão de solda obtido pelo processo de soldagem por eletrodo tubular. Monografia. Departamento de Engenharia Mecânica. Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre. 2010.
MODENESI, P. J. A química da formação do cordão na soldagem TIG. Revista Soldagem & Inspeção. São Paulo, v. 18, nº 03, 2013. 
MOREIRA, A. F. Influência da atmosfera protetora no cordão de solda obtido através dos processos de soldagem GMAW e FCAW. Dissertação de Mestrado em Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, Universidade Estadual Paulista, Ilha Solteira. 2008. 
NIELSEN, S. E. Hybrid welding of thick section mild steel. FORCE Institute, Brøndby, Denmark, 2011. 
PIRES, N. J; LOUREIRO, A; BÖLMSJO, G; Welding Robots: Technology, System Issues and Applications. Germany: Springer-Verlag London Limited, 2006.
RODRIGUES, L. O. Análise e otimização de parâmetros na soldagem com arame tubular. Dissertação de Mestrado em Engenharia Mecânica. Instituto de Engenharia Mecânica. Universidade Federal de Itajubá. Itajubá. 2005.
SILVA, L. F; SANTOS, V. R; PARCIORNICK, S; RIZZO, F. A; MONTEIRO, M. J; BRACARENSE, A. Q; PESSOA, E. C; VIEIRA, L. A; MARINHO, R. R. Influência do molibdênio em propriedades do metal de solda na soldagem molhada com eletrodos oxi-rutílicos. Soldag. Insp. Vol. 18, nº 02, 2013.
TEIXEIRA, G. S. Análise da influência dos parâmetros de soldagem sobre a geometria do cordão de solda depositado pelo processo de soldagem TIG-MAG em Tandem. 2011. Dissertação de Mestrado em Engenharia/Engenharia Mecânica). Escola de Engenharia. Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre, 2011. 
MAYCON CARLOS SANTOS DA SILVA
 
OS DIFERENTES TIPOS DE ELETRODOS PARA SOLDAGEM
MAYCON CARLOS SANTOS DA SILVA
OS DIFERENTES TIPOS DE ELETRODOS PARA SOLDAGEM
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Instituição Anhanguera, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Mecânica.
Orientador: Carla Palma.