Tecno_Soldadura_Cap3

Prévia do material em texto

LDADURA POR ARCO ELÉTRICO 
• 
Física do arco elétrico 
Fatores externos que afetam 
a qualidade do arco 
• 
Particulares de cada processo 
relativamente ao arco 
Máquinas para soldadura 
por arco 
3.1. Física do Arco Elétrico 
A soldadura implica, na maioria dos casos, a fusão do material de base e, geralmente, também a do material 
de adição, embora haja exceções, conforme poderemos ver adiante. Quando pretendemos a fusão intensa dos 
materiais de base e de adição, utiliza-se em grande parte dos casos, como fonte de calor, um arco elétrico gerado 
pela passagem da corrente elétrica através de um meio gasoso situado entre o cátodo (elétrodo negativo) e o 
ânodo (elétrodo positivo). O arco elétrico é muito utilizado porque é um meio prático de gerar a energia necessária 
à soldadura. Os equipamentos apresentam custos aceitáveis, o controlo do processo é relativamente simples e 
o nível de risco para a saúde dos operadores é relativamente baixo. O arco elétrico produzido irá transformar 
energia elétrica em energia calorífica. Esta energia é transmitida à peça através da projeção do arco sobre a peça, 
dependendo da área de contacto entre a extremidade do arco e a peça. No entanto, dependendo do material de 
base, este calor tende a difundir-se no material de base, dificultando em determinados casos a soldadura. Assim, 
é importante que o calor fornecido pela fonte de alimentação se processe a uma taxa bastante superior à de 
dissipação do mesmo, através do material de base, para que se produza o efeito pretendido de fusão do material 
de base e do material de adição. 
onde ET simboliza a Entrega Térmica (J/mm), V a Diferença de Potencial (Volt), / a Intensidade de Corrente (Ampere) e v 
a Velocidade de Soldadura (mm/s). 
Em termos práticos, e de forma aproximada, poderemos afirmar que a quantidade de calor Q, expressa em _1/ 
mrn3, necessária para fundir um dado volume de material, poderá ser calculada através da seguinte expressão, sendo 
300000 um fator empírico que promove a adaptação de unidades e confere a aproximação necessária: 
= (7' + 273)2 Q 
300000 
onde Tm 
 representa a temperatura de fusão do material que se pretende fundir, expressa em °C. Por outro lado, 
',poderá medir-se a Eficiência da Fusão (f,), grandeza adimensional, através da seguinte expressão: 
0 ' Arr 	Arr- v 	• Air '1' 	 (1.4) 
— 	= 
- HATT f i•P fi •E•I 
onde Aw 
 representa a Secção reta do material fundido, expressa em mm2, H NET representa o Calor efetivamente 
transferido para a junta, expresso em J/mm, v representa a Velocidade de Soldadura, em mm/s, P representa a 
Energia total fornecida pela fonte, expressa em Watt, e f1 representa a Eficiência da Transferência Térmica, estando 
normalmente contido entre 0.8 e 1.0. Poderemos dizer que a eficiência do processo de soldadura por Feixe de 
Eletrões estará em cerca de 100% (1.0), já que a área de atuação é tão pequena e a velocidade de transmissão da 
energia tão elevada, que poderemos considerar que não existem perdas no processo. Rearranjando as expressões 
anteriores, poderemos chegar a uma outra expressão que relaciona a secção do material a unir com o calor que 
será necessário fornecer à junta: 
(1.3) 
T
E
C
N
O
L
O
G
IA
 D
A
 S
O
L
D
A
D
U
R
A
 
Área de contacto (A0) Fonte 
de energia An 
	f2 H NET = 	• H 
Q 	Q 
(1.5) 
 
Figura 53 
- Diagrama esquemático da projeção do arco elétrico sobre o material de base (Modenesi, 2001). 
Desta forma, o calor produzirá tanto mais efeito quanto mais concentrada for a área de contacto atrás referida, 
 or!, 
for o tempo necessário para a transmissão de energia e maior for a energia efetiva despendida no processo. Enl`z_c, 
a Potência Específica, expressa 
 ern W/m2
, poderá ser traduzida pela seguinte expressão para os processos d
e al' 
elétrico: 
De uma forma geral, poderemos afirmar que uma fonte está apta a ser utilizada em soldadura se a sua potência 
específica se situa entre 106 e 1013 W/m2. Abaixo do valor mínimo, a fonte não liberta calor suficiente para vencer 
a dissipação efetuada pelo material e, acima do valor máximo apontado, verifica-se a vaporização antes mesmo 
de ocorrer uma fusão e ligação do material, pelo que estas condições se tornam mais favoráveis ao corte de 
materiais, do que à soldadura. De seguida apresenta-se uma tabela que permite perceber qual o intervalo de 
Potência Específica próprio de cada processo, sendo necessário considerar que a área de contacto dos diferentes 
processos é também diferente. 
Tabela 8 - Gam a de Potência Específica característica de cada processo de soldadura (Adaptado de Modenesi, 2001). 
Plasma 
Laser 
Elétrodo Revestido 5 • 106 - 1 • 108 
5 108 - 5 101 ° 
5 • 1 09 - 5 • 10" 
FR
A
N
C
 
Pcsp = 
nta a 
in
.
te 
onde V representa a DiferenÇa de Potencial 
 ern 
 carga da fonte de energia, expressa em Volt,Ireprese 
	
dl 
de Corrente, expressa em Ampere, A, representa a Área de 
 Contact° expressa em m
2 e q representa o ren 
.rn 
processo. Por outro lado, poderemos considerar que a EntregaTérMica se define através da seguinte exPres 
. V • I 
2.10'0 -5.10u 
tOr Pecífica condiciona a geometria do cordão. Efetivamente, quanto mais elevada for a Potência Ira ser a concentração de calor, pois, como foi visto anteriormente, a Potência Específica expressa 
flergla cedida à junta por unidade de área. 
1/64 de esperar 
que os cordões assumam geometrias diferentes de processo para processo, e também 
tos de parâmetros utilizados em cada processo de soldadura. 
r = 
V 
10" 
	
1012 
	10" 
Pat&lda ESpedfiCa (VV/M2) 10' 
	
108 109 
	10'° 
TE
C
N
O
LO
G
IA
 
(1.9) 
-141Or 
106 
Figura 54- 
Diferentes geometrias usualmente assumidas pelos cordões de soldadura, em função da potência Específica própria 
de cada processo e de cada conjunto de parâmetros (Modenesi, 2009). 
Observando a figura anterior, facilmente poderemos concluir que um processo que caracteristicamente apresente 
baixa Potência Específica produz cordões geralmente mais largos e com menor penetração. Por outro lado, quando 
o 
processo apresenta Potência Específica mais elevada, sem que se entre na gama de valores que conduzem a uma 
evaporação do metal, os cordões tenderão a ser mais estreitos e com acentuada penetração, provocando normalmente 
zonas termicamente afetadas mais moderadas ou mesmo inexistentes, já que o calor é t
ransmito a uma menor porção 
volumétrica de material e a dissipação desse mesmo calor fica mais facilitada. 
Da figura anterior, poderíamos dizer que o cordão mais largo e menos profundo é caracteristicamente obtido 
por processos como o Elétrodo Revestido ou MIG-MAG, enquanto o cordão extremamente fino e profundo é mais 
característico de processos avançados, tais como o Laser e Feixe de Eletrões. 
Considerando que a fonte de calor atua homogeneamente na superfície, teremos que a diferença de temperatu 
longo de uma chapa muito espessa é dada pela seguinte expressão: 
, 
onde c 10 corresponde ao Diâmetro da área de contacto (mm) e tm 
 corresponde ao Tempo necessário para criar o 
banho de fusão. Assim, a uma maior maior Potência Específica, corresponderá uma maior Velocidade máxima de 
soldadura ou, por outras palavras, uma maior produtividade. 
Ao conhecermos os processos acima referidos, facilmente verificamos que a maior Potência Específica da 
Soldadura por Feixe de Eletrões não é conseguida através da fonte de energia usada, mas sim de uma forte redução 
da área de atuação do feixe. No entanto, isto traduz-se noutras dificuldades: será difícil de garantir ao humano, de 
forma manual, imprimir a velocidade necessária ao processo de soldadura por Feixe de Eletrões, enquanto facilmente 
consegue manipular e soldar com outros tipos de processos, nomeadamente o Eletrodo Revestido, pelo facto de a 
área de contacto ser substancialmente maior neste processo. 
No arco elétrico os eletrões, durante o seu trajeto (do cátodo parao ânodo), vão chocar com moléculas. Se a 
sua energia for suficiente, esse choque vai dar lugar à formação de iões, os quais contribuem para a estabilidade 
(manutenção) do arco. Esta ionização é proporcionada pela facilidade que os gases utilizados nestes processos de 
soldadura apresentam em perder um eletrão e formar iões positivos (Hélio, Argon. Hidrogénio, Azoto). 
Venfica-se assim um duplo fluxo: o de eletrões do cátodo em direção ao ânodo, e o de iões positivos resultantes dos 
choques em sentido contrário. Já no caso do 02 (Oxigénio molecular) ou CO2 (Dióxido de Carbono), estes gases têm 
tendência a captar um eletrão, formando assim iões negativos que terão uma direção e sentido de movimento idêntico 
ao dos eletrões. Concluindo, poderemos afirmar que no total existem três tipos de movimentação de partículas: 
• Os eletrões que partem do cátodo em direção ao ânodo, devido à diferença de potencial em jogo; 
• Os iões positivos formados na sequência dos choques, que voltam ao cátodo; 
• Os iões negativos que terão tendência a dirigir-se ao ânodo. 
O comportamento do arco elétrico é influenciado pela atmosfera envolvente que rodeia o elétrodo ou metal 
de adição. A estabilidade e direcionalidade do arco dependem da composição do revestimento do elétrodo no 
caso da soldadura por elétrodo revestido, ou do gás de proteção na soldadura por MIG/MAG (Metal Inert Gás/Metal 
Atáve Gás) ou TIG (Tungsten inert Gás). A estabilidade do arco está normal mente associada à energia de ionização e à 
temperatura, conforme será referido adiante. 
Na soldadura por arco elétrico, correntes acima de 1000 A são utilizadas apenas em processos específicos como 
o 
arco submerso, dedicado à soldadura de peças mais espessas. Contudo, o mais comum é encontrarmos valores 
comPreendidos entre 10 e 200 A. Correntes na ordem de 1 A ou inferiores são encontradas apenas em processos 
cam° 
 oTIG e a soldadura por microplasma. 
A forma do arco 
elétrico depende fortemente da geometria da extremidade dos elétrodos e da existência de 
.
resitições à sua 
expansão. O arco elétrico não possui restrições, exceto na soldadura por plasma, operando entre 
a suPe
to 
	plana 
ou quase plana das peças que se pretendem soldar e a extremidade de um elétrodo cuja área é 
• c4rn Progressão do 
diâmetro desde o elétrodo até à peça a soldar. Os processos de soldadura a plasma e por 
rnenor.Assim a 
maioria dos arcos em soldadura possui um formato aproximadamente cónico, ou em forma de 
• 
, 
—cOrnPr.im 	
arco é constituído quase que exclusivamente pela coluna de plasma, a qual pode ter vários 
ento, enquanto as zonas de queda de potencial, ou zonas dos elétrodos, correspondem apenas 
de volume, o 
não seguem 
este princípio, por estarem constrangidos ou submersos. 
Onde o elétrodo é consumível, apresentam quedas de tensão no cátodo superiores. A título de 
l
Junto aos 
mesmos, com comprimento na ordem dos 10-6 m. No arco, a queda de tensão na região 
e 10 Volt 
e a queda catódica, entre i e 15 Volt. Estes valores dizem respeito ao processo TIG, já que •
Idadegcuj 
 r
e
' s
c
v
o
a
r
l
r
o
e 
 r
n
e
t
s
e 
 Iceormefeprrê
i Comprimento do Ar 
 op
e
r
o e 
 
oceDssifoerMen1Gç-a de po
Gn
t
a
e
t
n
a
c
b
ia
e
l
l
.
a seguinte, no que respeita 
P, 	a•t 
T —To ---- s • k 
onde erfc 
representa a Função de Erro Complementar, 
a 
o Coeficiente de Difusão (m
2/s), k 
a Condutividade Termo 
do material (VV/m.K), To 
 representa a 
Temperatura inicial da chapa (K), 
z 
representa a distância do ponto considera 
superfície da chapa que está a ser aquecida (mm) e t representa o tempo de atuação da fonte de energia calorífica' 
Deveremos ainda considerar que, na superfície da chapa, ou seja, para z=0, teremos: 
 
Pe, ra- 
;r 
ex4— 4 - a•I 
—z z- 
It 
4 a-t 
7 
el fc 	t 
atendendo às características da fonte e do material de base: 
 
Desta forma, poderemos estimar o tempo necessário a que seja conseguida a fusão da superfície 
T 
2 
— 
P,sp 
onde a temperatura de fusão (T,), calor específico 
(c) 
e massa específica (p) 
são características esPecíf'cas 
de base. Se o tempo de atuação for inferior ao necessário, não se verificará a fusão adequada do Ma
terial
u e
; 
soldadura não terá as propriedades requeridas. A velocidade influi significativamente no processo, 
 Pe° 
 devi 
definir a velocidade máxima a registar no processo, para que a energia cedida à junta produza o efe‘t
° 
FR
A
N
C
 
V
I:M
O
W
:1
10
S
 V
C
] V
19
0
1 0
N
D
3
1
 
VA
lI
S
 'D
 T
 O
D
SI
D
N
V
dd
 
Cátodo 
e 
e 
e 
e 
V 
(volts) 
Carga 
de 
espaço 
Ânodo 
Legenda 
O NI- molécula 
® I- Ião positivo 
O e - eletrão 
Zona de queda de tensão catódica 
Zona de coluna de arco 
Zona de queda de tensão anódica 
T
E
C
N
O
L
O
G
IA
 D
A
 S
O
L
D
A
D
U
R
A
 
FR
A
N
C
I S
C
O
 J
. G
. S
IL
V
A
 
Tabela 9 -Valores de referência para o comprimento do arco e diferenças de potencial no arco, para o processo MIG-MAG 
(Modenesi, 2009). 
_ 
200 1,3 6,9 0,8 _ 
200 2,5 6,9 1,6 
200 5,0 6,9 3,2 _ 
400 5,0 6,9 3,2 
Va -Tensão na queda anódica; V, -Tensão na queda catódica; V, - Tensão na coluna de plasma 
O valor da queda de tensão na coluna de plasma é aproximadamente proporcional a I, ou seja, V cf, = E.Id onde V 0, 
representa a Diferença de Potencial na coluna de plasma, la representa o comprimento do arco, expresso em milímetros, e E 
representa o campo elétrico na coluna, que depende de vários fatores, entre os quais da composição do gás que dá origem 
ao plasma. Por exemplo, no arcoTIG, E vale entre cerca de 800 e 1000 V/m para o Argon e entre 1500 e 2000 V/m para o Nebo. 
Estes valores aumentam quando o arco perde mais energia para o ambiente (por exemplo, para um mesmo gás, E é maior 
para um arco restringido). 
Como a mobilidade dos eletrões é, aproximadamente, 100 vezes superior à dos iões (100 m/s para 1 m/s), a passagem da 
corrente elétrica é assegurada essencialmente pela movimentação dos eletrões. Estudos científicos efetuados permitiram 
concluir que a coluna do arco elétrico é um meio eletricamente neutro, o que pressupõe que a quantidade de cargas 
negativas e positivas em trânsito no arco seja sensivelmente igual. Na prática, verifica-se que a mancha anódica apresenta 
uma intensidade luminosa (cerca de 3500 K) superior à mancha catódica (cerca de 2700 K), o que resultará, em parte, do 
choque dos eletrões a maior velocidade corn o ânodo. A diferença de potencial dissipa-se ao longo do arco, verificando-se que 
as maiores quedas de tensão têm lugar junto do ânodo e do cátodo, conforme poderá ser observado na imagem seguinte. 
e • o 
102 cm/A e M G 
104cmiL, 
(mm) 
_ 
mah , 
Figura 55- Distribuição da dissipação da diferença de potencial ao longo do arco, entre o cátodo e o ânodo 
(Introdução ÔTecrios" 
da Soldadura Luísa Quintino, ISO). 
Assim, poderá considerar-se que um arco elétrico é equivalente a uma impedância que: 
• É inversamente proporcional à densidade de carga transportada e à sua mobilidade; 
• Depende da distribuição radial e axial da densidade de carga; 
• Depende da temperatura. 
A transferência de calor e a massa da coluna de arco relativa ao material fundido são determinados pela distribuição 
de temperatura e pela quantidade de gás que flui através do arco. Estes fatores estão, por sua vez, relacionados com 
a quantidade de energia elétrica que é convertida em calor na coluna do arco. 
A energia consumida no arco elétrico é fornecida por urna fonte adequada, a qual fornece o tipo de corrente 
necessária (alternada ou continua), diferença de potencial (expressa em Volt) e intensidade de corrente (expressa 
em Ampere). Seguidamente serão tratados os equipamentos responsáveis pelo fornecimento da energia necessária. 
Em termos gerais poderá considerar-se que a formação de urn arco elétrico estável requer: 
• Temperatura elevada do cátodo, para que se gere aemissão de eletrões; 
• Voltagem elevada, maior do que o potencial de ionização do gás que constitui o arco elétrico; 
• Um ambiente gasoso que gere iões positivos em número suficiente. 
Deverá ainda referir-se que o gás de proteção utilizado em alguns tipos de soldadura por arco elétrico possui uma 
influência notória no processo. Gases com condutividade térmica baixa (por exemplo o Argon) dão origem a arcos 
estáveis, enquanto gases de elevada condutividade térmica (por exemplo Hélio) conduzem a arcos mais instáveis. 
A equação de Saha para determinar o grau de ionização de uma coluna de gás, pode ser expressa da seguinte forma: 
	
nE • 	_ 2 Zi. 	• 117, • • 
	 exp 
—V, 	 (1 .1 0) 
	
770 	 Zo • h3 	 k - T 
em que ne , n,, no representam a densidade de partículas (número de partículas por unidade de volume, de eletrões, 
iões, e átomos neutros, respetivamente, com ne = n,), V, representa o potencial de ionização do átomo neutro, Z, e Z. 
representam funções de partição dos iões e partículas neutras, H representa a constante de Planck, me representa a 
massa dos eletrões, k representa a constante de Boltzman e T representa a temperatura. 
Figura 56 
de urn 
 arco elétrico estável, com um comprimento do arco de 50 mm e uma intensidade de corrente de 500 A. 
II 
V
]i
fI
CI
V
C1
10
S 
V
C]
 V
ID
0
1
0
N
3
31
 
V
Al
IS
 D
I
 O
D
S
O
N
V
dd
 
Nos processos de soldadura por arco elétrico utilizam-se dois tipos de corrente: 
• Corrente alternada; 
• Corrente contínua. 
A utilização de corrente contínua em relação à corrente alternada, traz algumas vantagens entre as quais s. 
podem referir: 
A ocorrência de um arco mais estável devido à ausência do problema do reescorvamento do arco todos os mel,. 
ciclos; 
Uma vez que a polaridade é constante, consegue-se uma mais fácil e regular transferência de metal através 
arco. 
A polaridade também influencia as condições de soldadura, através do arco elétrico. No entanto, o comportamento 
não é homogéneo para todos os tipos de soldadura por arco elétrico, pois a envolvente tem também uma forte 
influência no comportamento do arco e nos resultados da soldadura. 
Assim, na soldadura MIG utiliza-se essencialmente polaridade inversa para evitar os problemas de instabilidade no 
arco elétrico e, consequentemente, do modo de transferência. Por outro lado, com a polaridade inversa verifica-se um 
maior aquecimento do elétrodo, com um consequente aumento da taxa de fusão deste, o que se traduz numa maior 
quantidade de material fundido por unidade de tempo. De outra forma, a penetração aumentaria significativamente, 
com possibilidade de furar o material de base, para espessuras mais finas. 
Normalmente, utiliza-se polaridade direta na soldadura TIG, para reduzir a quantidade de calor libertado no 
eléctrodo não consumível e evitar a sua fusão. Por outro lado, o material de base estará mais quente, promovendo 
a penetração. Na soldadura de chapas finas, passa a utilizar-se a polaridade inversa, para evitar fundir demasiado o 
material de base a soldar. 
Para obter um arco elétrico estável devem seguir-se os seguintes princípios: 
Estabilidade na localização da mancha catódica ou anódica no elétrodo; 
Se o elétrodo for consumível, a transferência do metal em fusão do elétrodo para a peça deverá ser regular, em 
pequenas gotas, de modo axial, bem dirigida e sem salpicos; 
• Na peça, o banho de fusão deve mover-se suavemente, e manter uma posição fixa em relação ao elétrodo, i.e.o 
arco deve incidir sempre na mesma zona do banho de fusão, o que no caso de soldaduras de grande velocidade 
ou de pequeno banho de fusão é particularmente crítico, uma vez que nestes casos o arco tende a ter um caráter 
errático; 
• A corrente de soldadura deve ser estável. 
• O arco não se deve extinguir facilmente. 
Um gás com baixo potencial de ionização como o Argon, transforma átomos em iões com facilidade. Um gás 
 coal 
elevado potencial de ionização como o Hélio, produz um arco mais difícil de iniciar e mais instável. 
Os gases que têm condutividade térmica mais elevada transferem mais calor para a peça, influenciando a 
 form 
do cordão de soldadura obtido. 
A composição dos fumos desenvolvidos e, nomeadamente, o teor de ozono libertado, é um condicionante 
 at 
em conta na seleção do gás de proteção. 
A condutividade térmica dos diferentes gases varia com a temperatura, conforme se poderá observar na 
ngL 
do gráfico seguinte. 
r I 
12 16 20 24 28 32 36 
Temperatura, 103 K 
Figura 57 - Va riação da condutividade térmica dos diferentes gases e misturas gasosas utilizadas em soldadura em função da 
temperatura (AWS — Welding Technology, 1998). 
3.2. Fatores externos que afetam a qualidade do arco 
Os efeitos dos campos magnéticos externos no arco elétrico são determinados pela força de Lorentz, a qual é proporcional 
ao vetor do produto da força de campo exterior pela intensidade da corrente. São estes campos magnéticos externos 
que ocasionam deflexão do arco. Sob certas condições, o arco tem tendência a afastar-se do ponto da soldadura, 
tornando difícil a execução de um cordão com características satisfatórias. Este fenómeno, ao qual se chama sopro 
magnético, resulta de efeitos magnéticos que envolvem o arco elétrico. Em geral, o sopro magnético é o resultado de 
duas condições básicas: 
• 
Mudança de direção do fluxo de corrente ao entrar na peça e ao ser conduzido para o"cabo de massa"; 
• c
A
o
d
rd
is
ã
t
o p
ribu
e
i
r
ç
t
ã
o d
oa
o
ss
fi
i
m d
mét
e
ric
c
a
ha
d
p
o
a
c
s d
am
e
p
m
o
a
m
te
a
ri
g
a
n
is
é
f
t
e
ic
rr
o
om
em
ag
t
n
o
é
r
t
n
i
o
co
d
s
o . arco, que normalmente ocorre quando se executa o 
taisAcodm
efloexcãoo
lagdeor:s rco
o
u
conduz a fusão. 
Para 	
distribuição não-uniforme do calor pela junta, com aquecimento preferencial de 
uma ou mais peças em detrimento de outra ou outras, o que leva a que possam verificar-se defeitos de soldadura graves, 
e 
	
clua Contrariar
bd ac 
 e 
efetiva 
efeitos nefastos do Sopro Magnético, utilizam-se algumas técnicas operacionais básicas, mas que 
Produzem efeito. Numa primeira abordagem, deverá afastar-se e/ou mudar o local onde o acoplamento do cabo de 
s
m
i assa está a operar, de forma a que os campos magnéticos desenvolvidos mudem de direção. Se, mesmo assim, a 
d
tuaçâo não for ultrapassada
a 
 
d o 
 
a rco :ão
re
s
c
e
o
ja
T
n
e
o
nd
g
a
e
d
ra
o
l,
q
tã
u
o
e 
b
a
o
corrente contínua seja substituída por corrente alternada, a qual, 
alternância constante, quebra o efeito pernicioso dos campos magnéticos e permite o restabelecimento da sitauaçid°à;mais 
desejável: o 
arco passará a estar de novo perfeitamente direcionado, embora a produtividade do processo 
Figura 58 - Forma como se desenvolvem forças exterior que conduzem à deflexão do arco e respetivo efeito (Sopro Magnético) 40 
(L. Quintino, 2003). 
3.3. Particulares de cada processo relativamente ao arco 
Apesar de tudo aquilo que já foi referido neste capítulo, convém salvaguardar que existem muitas outras particularidad 
relacionadas com o arco elétrico, as quais dependem fortemente de cada processo, pois as diferentes condições de opera! 
traduzem-se em efeitos diferentes no arco. 
A título de exemplo, e porque estes assuntos irão ser tratados com o devido relevo quando for apresentado cada processo, 
existem alguns fatores determinantes na variação devida a cada processo, sendo seguidamente apontadas apenas algumas 
das causas: 
T
E
C
N
O
L
O
G
IA
 D
A
 S
O
L
D
A
D
U
R
A
 
• Alguns processos de soldadura por arco utilizam elétrodos consumíveis (ELÉTRODO REVESTIDO, MIG-MAG, FIO FLUXADO 
e ARCO SUBMERSO), no qual o arco está a ser estabelecido por um elétrodo que se está a fundir e a transferir para a junta; 
• Outros processos, tais como oTIG e o PLASMA, usam um elétrodo apenas para conduzir a corrente,o qual não é consumíve
l 
(embora se desgaste); 
• Alguns processos obtêm a proteção soba forma de fluxo gasoso (MIG-MAG,TIG, PLASMA), enquanto outros utilizam urn
3 
barreira sólida (ARCO SUBMERSO) como proteção, a qual tem características diferentes das apresentadas pelos gases de 
proteção, nomeadamente no que diz respeito à condução da corrente elétrica e capacidade de ionização; 
• Alguns processos geram a proteção durante o processo (ELÉTRODO REVESTIDO e FIO FLUXADO), enquant- 
restantes não. 
3.4. Máquinas para Soldadura por Arco 
3.4.1. Conceção das fontes de alimentação para soldadura 
Conforme é do conhecimento geral, a tensão disponibilizada pela rede elétrica é de 400/230 VAC 
 (Corrente alteIn3d 
No entanto, as necessidades dos processos de soldadura assentam essencialmente em tensões relativamente 
ba 
A primeira 
função das fontes de corrente para soldadura consiste em reduzir a tensão relativamente elevada fornecida 
Pela rede, para uma saída adequada à faixa de tensão geralmente utilizada em soldadura: 20 a 80 Volt. Para conseguir 
i5
50, poderemos utilizar um transformador, inversor de estado sólido ou um motor-gerador. 
Na maior parte 
das fontes de energia elétrica são utilizados transformadores. O seu princípio de funcionamento está 
descrito na figura seguinte, e pode ser explicado abreviadamente da seguinte forma: 
O tr
ansformador é constituído por um circuito primário e outro secundário, isolados eletricamente um do outro; 
A Passagem de corrente de um para o outro dá-se por indução, através de um núcleo magnético; O Primário é constituído 
por um elevado número de espiras (tensão mais elevada) e por fio com secção relativamente baixa (
intensidade de corrente reduzida); 
O secundário 
 é constituído por baixo número de espiras (menor tensão) e por fio com uma secção mais elevada 
(intensidade de corrente maior); 
utili
zado poderá ser de Cobre (fontes mais comuns) ou de Alumínio (fontes portáteis), sendo revestido por um 
sMalteiverniz, com vista a isolar as espiras umas das outras. 
V
A
l
I S
 'D
 T
 O
D
S
ID
N
V
dd
 
Forças sobre 
o arco 
correntes elevadas, tanto do tipo alternada como contínua, tornando assim necessária a conexão à rede de um aparelho 
capaz deforn 
requisitos
ece
d
r 
 e
a energia
fornec
forma
fornecimento de 
 emais
energia rgia àd 
 adequada.
sola 
 
Os dura foram mudando ao longo das últimas décadas, face à forte 
que a eletrónica de potência teve neste período. Isso mesmo pode ser analisado na figura seguinte. 
evolução 
1980 Switched Inverters 
Figura 
59 - Resenha histórica da evolução dos princípios da transformação e adaptação da corrente elétrica aos processos 
de soldadura por arco elétrico. 
V
ff
I C
JV
C1
1
0
S
 V
G
 V
ID
O
1
O
N
D
3.
1
 
U1 
S 
10 Conversor para Soldadura 
Transformador Soldadura 
1950 Retificadores 
leil• 
1970 Retificadores 
controlados por Tiristores 
FR
A
N
CI
S
C
O
 J
. G
. S
IL
V
A
 
Motor 
Elétrico 
	 III 
Transformador 
iL • 
Transformador 
11[ 
Transformador 
50 Hz 
	 41— 
Díodos 
Tirístores Bobina 
5-100 KHz 
III 
Transístores 	Transformador 	Díodos 	 Bobina 
Díodos 	 Bobina 
Gerador 
41— 
Ligação ao circuito 
de soldadura 
Retificação em "meia-onda"(1 díodo) 
Figura 61 - Retificação da corrente em "meia-onda". 
Retificação em "onda completa" (4 díodos) 
Figura 62 - Retificação da corrente em "onda completa". 
Figura 60- Representação esquemática de um transformador utilizado para soldadura por arco elétrico. 
De salientar que os transformadores elétricos funcionam apenas em corrente alternada, recebendo-a da rede e 
fornecendo-a sem que lhe seja produzida qualquer alteração em termos de frequência. No caso dos transformadores 
mais comuns, trabalham a 50 ou 60 Hz, enquanto nos sistemas Inverter, trabalham a frequências bastante mais 
elevadas. 
A corrente alternada é usada em soldadura, mas apenas em casos muito concretos, nomeadamente na ligação de 
materiais que criam camadas superficiais de óxidos com muita facilidade, o que impede o adequado escorvamento 
do arco e estabilidade do mesmo em operação. No entanto, na esmagadora maioria dos processos e na soldadura da 
maior parte dos materiais, é usada essencialmente corrente contínua. 
Para obtermos corrente contínua, a partir de corrente alternada, necessitamos efetuar a retificação da corrente
, ou 
seja, eliminar a alternância entre onda positiva e negativa em cada elétrodo, segundo a frequência estabelecida.
0 
processo de retificação poderá ainda ser realizado apenas em"meia-onda"ou em "onda completa". Quando o proce55c' 
é realizado em "meia-onda", é usado apenas um díodo e só uma das alternâncias é eliminada, conforme o mostra
0 
na figura seguinte. A forma como o díodo é introduzido no circuito dita se são eliminadas apenas as alternánc
0 
negativas (caso da figura) ou apenas as positivas. No caso da retificação de "onda com pieta", a alternância neg30 
(caso da figura) é convertida em alternância positiva, mantendo-se alguma ondulação, mas restrita ao 
 quadrant' 
positivo. Para este efeito, terão que ser utilizados quatro díodos, os quais são colocados de forma estratégica para' 
a a retificação produza os resultados pretendidos. No entanto, esta ondulação ainda é nefasta à estabilidade do 3
11: 
pelo que se efetua normalmente uma filtragem, através de bobinas e condensadores, com vista a tornar a ondulaç re 
 
num sinal de valor constante. Neste caso, diz-se que a corrente foi retificada e filtrada, produzindo resultados 
 bast° 
melhores em termos de estabilidade do arco. 
O esquema atrás indicado diz respeito a um sistema 
sistemas trifásicos, onde as ondas sinusoidais, desfasadas 
uma corrente quase contínua, a qual voltará a necessitar 
Este sistema poderá ser observado na figura seguinte. 
iirae6d30- 
E 	
ma representativo de uma ponte retificadora trifásica de onda completa, e do sistema trifásico de corrente 
alternada antes e após retificação. 
se
Voltand 
kio aos sistemas monofásicos, é seguidamente apresentado um esquema de uma fonte de alimentação simples, 
na numa Ponte retificadora constituída por quatro díodos de potência. No entanto, este esquema incorpora já alguns 
 tarn_ 
 t°sque conferem uma adequada filtragem da corrente, através da inclusão de condensadores, bobina e resistência
- 
Pao, elA _mem 
 
o, 
estabilidad 	
que vão permitir obter um sinal mais retilíneo na saída e, com isso, melhorar significativamente a arco. 
monofásico, mas o princípio é aplicável da mesma forma a 
de 120°, se sobrepõem no quadrante positivo, dando lugar a 
da adequada filtragem para melhorar a estabilidade do arco. 
Controlo 
eletrónico 
e circuito 
de disparo - 	Entrada de 
torrente contínua 
Bobina de filtragem 
A Retificador 
Transformador 
Regulação eletrónica 
Retorno da informação 
Figura 66- Esquema elétrico de uma fonte de alimentação trifásica do tipo Inverter DC. 
Bobina de filtragem 
- 
Saída de corrente 
alternada para o arco 
Figura 67- Esquema elétrico de uma fonte de alimentação do tipo Inverter AC. 
Estas fontes de alimentação têm um princípio de funcionamento bastante diferente do habitual, embora utilizem si 
 
sternas 
parcialmente idênticos. O princípio de geração da corrente contínua numa fonte Inverter DC segue os seguintes Passos: 
rrent 
É r
ecebida a corrente alternada da rede, tal como é fornecida; 
realizada uma retificação prévia, de onda completa; 
co 	e 
egui
damente, o sinal é filtrado e inserido num oscilador, que vai transformar a corrente contínua novamente em 
controlada; alternada, mas agora com uma frequência mais elevada e com onda quadrada, a qual é mais facilmente 
transform o a corrente é novamente alternada, poderá agora ser condicionada em termos de tensão e corrente por um 
praticamente vulgar (trabalhará numa frequência superior); 
Figura 64- Esquema elétrico de uma fonte de alimentação monofásica de onda completa, providada adequada filtragem. 
Apesar destas fontes de alimentação serem já bastante razoáveis, não permitiam um adequado controlo da tens:,. 
de saída, nem da intensidade de corrente, o que constituía uma séria limitação em termos de uso na soldadura. 
evolução dos díodos para os transístores permitiu um forte avanço nesta matéria mas, o avanço de transístores p. 
tirístores permitiu ganhos ainda mais significativos no controlo dos principais parâmetros de soldadura: intensida..‘ 
de corrente e diferença de potencial. Os esquemas elétricos genéricos destas fontes poderão ser observados 
figura seguinte. 
Transístores de 
potência principais 
I
Transístorm# 
de contrplo L 
Transformador 
e Retificador 
0) 
Contro ador 
eletrónico 
Figura 65 - Esquemas elétricos genéricos para fontes de alimentação de corrente contínua para soldadura, baseadas em transr 
e em tirístores. 
A evolução da eletrônica permitiu ainda um novo avanço, igualmente significativo, passando para as f
°r1
i
l 
._'‘. 
de alimentação designadas por Inverter. Estas podem ainda adotar a designação de 
Inverter AC ou Wee( 
conforme sejam capazes de fornecer corrente alternada ou corrente contínua, respetivamente. 
V
81
1G
V
M
O
S
 V
C
] V
19
0
1
0
N
D
3
1
 
V
A
ll
S
 *
9
 . 1
 O
D
SI
D
N
V
d
d 
I 	S, 230 VAC 
•--)" 	 
Ti 
Transístor de 
comutação/retenção 
I Controlo • 
Controlador 
eletrónico 
Li 
C3 LZS D3 Cl 	7$ Dl 
R 	 • 	CS T 	Rei slstência 
-tampão 
C2 1—T ZS. D2 C4 1.--r ZS D4 
+VSAlDA 
C6 
C7 Alicate de massa 
CS - Condensador de saída 
de elevada capacidade 
Corrente 
Média 
Controlo por Modelação 
de Frequência 
Média 
Controlo por 
Largura de Pico 
1 
Corrente 
V
2:I
fI
CI
V
C1
1
0
S
 V
C]
 V
ID
O
1
O
N
D
3 1
 
(b) 
Média 
Tempo (ms) 
Nr...8 
Média 
T
E
C
N
O
L
O
G
IA
 D
A
 S
O
L
D
A
D
U
R
A
 
V
A
lI
S
 . 9
 I
 O
D
SI
D
N
V
d
d 
Seguidamente, a corrente que sai do transformador é retificada, sendo facilmente condicionada através de sistem
as 
de controlo bastante rigorosos e relativamente fáceis de regular pelo operador, estando agora pronta a ser utilizada 
na soldadura, sob a forma de corrente pulsada. 
A corrente pulsada consiste num sistema idêntico ao correspondente à corrente alternada, mas no qual não há 
variação de quadrante, ou seja, a tensão varia entre um mínimo e um pico, sob a forma de onda quadrada, normalment
e 
sem mudar de sinal/quadrante. Neste caso, o controlo passa a ser quase perfeito porque poderemos regular o valor da 
tensão de base, da tensão de pico, da frequência, assim como o tempo que permanece no valor de base ou de pico. Iss
o 
mesmo poderá ser observado na figura seguinte. 
Figura 68- 
Representação esquemática de duas formas de controlo da entrega térmica no processo de soldadura por arco, através 
de máquinas do tipo Inverter. 
A flexibilidade conseguida pelas regulações anteriormente descritas torna o processo apto para a realização de 
soldaduras em materiais mais difíceis de soldar ou em posições de soldadura em que o controlo do banho de fusãoé 
problemático. Para além disso, a corrente pulsada pode também passar a alternada, variando de quadrante, permitindo 
a regulação do tempo que está na alternância positiva e negativa de forma distinta. Em resumo, materiais difíceis 
de soldar, como por exemplo o Alumínio, poderão ser soldados mais facilmente por este processo, através de unla 
adequada regulação dos vários parâmetros de controlo do sinal. 
Paralelamente, surgiram as máquinas sinérgicas pulsadas de soldadura MIG-MAG, as quais representam uma varianl
e 
das máquinas MIG-MAG de corrente pulsada. Estes equipamentos fornecem impulsos de corrente a partir da unidad
e 
elétrica para promover a projeção de gotículas fundidas de material de adição de idêntico volume, predetermin
ado 
através da secção do fio do elétrodo, combinando com as outras relações paramétricas necessárias para que o arco 
mantenha estável e o fio funda de forma uniforme. Os impulsos da unidade são programados de forma apropriada 
 pat 
cada material e diâmetro de fio, sendo os detalhes guardados numa base de dados do microprocessador da máci
u° 
que, perante a introdução de alguns dados, permite desde logo aceder ao conjunto mais indicado dos restante' 
parâmetros, para um dado conjunto de condições de soldadura (tipo do material de base, espessura do matet
ial 
base, mistura gasosa a utilizar, etc.). 
 Os equipamentos mais modernos contêm já uma longa lista de combin
aP 
As 
para diferentes diâmetro de fio e tipos de consumíveis, incluindo programas para fios fluxados ou fio sólid°. 
características principais de funcionamento sinérgico são: 
• Parâmetros dos impulsos são selecionados automaticamente; 
Frequência ou duração dos impulsos está diretamente relacionada com a velocidade 
Controle eletrónico dos parâmetros garante uniformidade do tamanho do grão 
penetração mais homogénea. 
Ern termos práticos, isto permite que um operador possa pré-selecionar o material do fio e diâmetro uma vez para 
uaiquer operação de soldadura e, em seguida, ajustar o controlo da taxa de alimentação do arame. A regulação de 
cilirn único botão neste tipo de fonte de energia é uma das principais vantagens deste sistema em relação aos conjuntos 
convencionais, que exigem que os pa râmetros de im pu lso (freq uência dos impulsos, pico, corrente de base, etc.) sejam 
definidos individualmente para cada tipo de fio e velocidade de alimentação. 
Assim, os conjuntos de soldadura sinérgicos oferecem as vantagens associadas aos equipamentos para soldadura 
miG-MAG com corrente pulsada, combinando o mesmo com um sistema de controlo amigável para o soldador. O 
controlo sinérgico é também usado em MIG-MAG convencional, no qual a tensão é ajustada em relação à alimentação 
do fio. Assim, é possível comprar um alimentador de arame sinérgico que executa essa função em conjunto com uma 
fonte de alimentação provida de um retificador comum. 
As fontes sinérgicas têm ganho mercado de forma significativa no século XXI, em detrimento de todas as outras, 
devido à facilidade de adaptação dos parâmetros às condições de soldadura mais adversas, à sua elevada flexibilidade 
de regulação, ao auxílio que as mesmas proporcionam aos soldadores em termos de informação de base concedida e ao 
facto de permitirem a sua conexão a vários processos que usam o arco elétrico. Estas fontes possibilitam ainda a recolha 
de parâmetros, possibilitando o incremento da rastreabilidade dos processos. 
3.44 Principais parâmetros que caracterizam as fontes de alimentação 
Ao tentar selecionar uma fonte de alimentação para soldadura por arco elétrico, o utilizador poderá sentir algumas 
dificuldades em perceber todas as características que estão descritas nos catálogos dos fabricantes, assim como 
perceber qual a sua real influência no trabalho que pretende desenvolver. Seguidamente serão explicadas algumas das 
características principais dos equipamentos, com o intuito de ajudar o utilizador menos familiarizado com a soldadura 
a interpretar convenientemente uma ficha de características de um equipamento deste género, sendo mostradas 
igualmente as características técnicas de uma máquina como exemplo. 
As fontes de alimentação são essencialmente caracterizadas pelos seguintes aspetos: 
• Intensidade de curto-circuito (I,c): Máxima intensidade que a fonte é capaz de fornecer. É expressa em Ampere. 
Quando se promove o escorvamento do arco, estamos para todos os efeitos a provocar um curto-circuito na saída 
da fonte de alimentação, facto que conduz ao fornecimento, nesse instante, do nível máximo de intensidade de 
corrente que a fonte poderá debitar, anulando a diferença de potencial à saída. 
Tensão em vazio (V0): Máxima tensão (diferença de potencial) que poderá estar disponível entre os terminais da 
fF
s
o
a
ar
í
tn
d
oe
a
rc
d
ed
a
e m
fonte
ar: Marcha: :
e 
E
x
s
p
t
r
e
esé
sa
um
em
pa
Volt. Possui normalmente regulação, com vista à utilização com diferentes tipos de 
material de adição. Designa-se por tensão em vazio, já que tem tendência a descer quando em carga, situação que 
normalmente é prevista pelos operadores mais experientes. 
f
a
at
q
o
u
r 
 a I i d a d e do equipamento e arâ 
necessitarmos 	
s
m
ua
et
a
r
p
o
t
i
i
m
da.
p
o
o
p
rt
a
a
r
n
a
te na seleção de um equipamento, traduzindo de forma implícita 
acioim
rreenntraeçmxima que poderemos utilizar em função do tempo de 
cada tipo de uso. Normalmente, os equipamentos trazem na sua 
ficha de características vários fatores de marcha, já tipificados segundo alguns valores padrão, que indicam qual a 
uso contínuo que vamos poder obter da fonte de alimenta
m
çã
a
o
r
.
c
C
ha
om
d 
 o será facilmente previsível, para obtermos a corrente máxima que o aparelho conseguirá debitar, 
s
teremos que
n
laz
o
e
é
r um uso mais restrito do mesmo no tempo, ou seja, teremos um fator de marcha mais moderado. 
tarmos de efetuar um uso mais intenso no tempo, a fonte de alimentação terá apenas capacidade para 
a 	ruma menor intensidade de corrente. Se a qualidade da fonte de alimentação for boa, a diferença entre 
intensidade de corrente máxima disponível na fonte e a corrente que a mesma é capaz de fornecer, com um de 
e 100
v
%
a
,
m
se
e
r
n
a
te
m
a
en
m
o
e
r
ih
Q
o
u
r.
ando esta diferença é acentuada, isso revela que a qualidade da fonte de 
oe.Sepueidvearmemen:e
s i
é
nt
a
e
p
rp
re
re
se
ta
n
r
ta
e
d
ss
o,
as
a
m
tí
e
tu
sm
lo
a
d
s
e
ca
e
r
x
a
e
c
m
te
p
rí
l
s
o
t
,
ic
u
a
m
s. 
 equipamento e a respetiva ficha de características técnicas, for
Irnit
drndo que o leitor se aperceba da forma como os fabricantes de equipamentos caracterizam as máquinas e de que de alimentação do arame; 
na soldadura, assim 
 corn° 
FR
A
N
C
IS
C
O
 J
. G
. S
IL
V
A
 
Faixa de Tensão em Vazio 
Faixa de Corrente/Tensão 
Cargas Autorizadas 
Tensão de Alimentação 
Potência Aparente 
Classe Térmica 
Smashweld 
18 - 45 V 
50 A/17V-400 A/34V 
220 A/25V@ 100% 
270 A/ 27.5V@60% 
315 A/29.8 V@ 35% 
30.220 / 330 / 440 V - 50 / 60 Hz 
7.3 KVA @100% 
H (180°C) 
V
H
fIC
IV
C1
10
S
 V
G
 V
10
01
0N
D
31
 
VA
lI
S
 . 5
 T
 O
D
SI
D
N
V
dd
 
FABRICANTE 
AC Trans 	mador de soldadura --(11}- Standards: VDE 0541 
Typ: T47 K 5 1 N°.: 
oldadura -., 	80 A@23V... 4 0A@37V 
x 35% 60% 100% 
 
p
r..' 1 - 0 Hz I, 420A 350A 270A 
6 	...6 	V U2 37V 34V 31V 
\ 
Input
- 
1 	0 H 2 	V I, 121 A 91 A 	68A 
in O V I, 71 A 53 A 	40 A 
P 	k V I I A 	A 
ELÉTRODO TIG 
MIG/MAG ARCO SUBMERSO 
Número de fases 
Alternada 	 
Contínua - 
Frequência 
Tensão máxima e 
mínima em vazio 
Intervalos de ajuste 	 
Intensidades e tensões 
máximas de soldadura 
para cada fator de marca 
(de 35%, 60%e 100%) 
Intensidade máxima 
de soldadura com 
um fator de marcha 
de 100% 
400 x 1030 x 767 mm 
148 kg 
P23 
IEC 60974-1 
Embutido 
1.5- 19 m/min 
Característica horizontal 
Característica vertical 
0.6 - 1.2 mm 
0.8 - 1.2 mm 
0.9 - 1.2 mm 
- 2.5 s 
0.0 - 3.0 s 
T
E
C
N
O
L
O
G
IA
 D
A
 S
O
L
D
A
D
U
R
A
 
FR
A
N
C
IS
C
O
 J
. G
. S
IL
V
A
 
oidar a MIG-M, apresenta qual a gama de velocidades de alimentação do fio de material de adição a que poderemos 
:rabalhar, expressa usualmente em metros por minuto. A máquina indica ainda quais as gamas de diâmetro do fio de 
adição que pode admitir, tanto para fio sólido (MIG-MAG), como para fio tubular (FIO FLUXADO). A ficha fornece ainda 
indicações sobre a gama de tempos que poderemos regular no equipamento para soldar de forma intermitente e o 
env° de "Anti-stick" que representa o tempo em que a fonte ainda fornece corrente após o término da soldadura, de 
rrna que o arame não cole na poça de fusão e preencha convenientemente o fim do cordão. 
A leitura da placa de características que normalmente é colocada na parte exterior do equipamento, traduz algumas 
' estas propriedades, umas de forma explícita e outras através de simbologia apropriada. A figura seguinte ajudará 
- ertamente a interpretar da melhor forma uma placa de características, a qual traduz todos os itens anteriormente 
eferidos. 
Dimensões (L x C x A) 
Peso em Arame 
Classe de Proteção 
Norma 
Tipo de Alimentador de Arame 
Faixa de Velocidade do Arame 
Diâmetro do Arame: 
Sólido = Aço Carbono/Inoxidável 
Liga Leve = Alumínio/Cobre 
Tubulares 
Tempo de Ponto e de Soldadura 
Intermitente 
Tempo de "Anti-stick" 
Figura 69 - Características técnicas de uma máquina de soldadura ESAB. 
Na figura anterior, poderemos constatar que o fabricante nos indica qual a faixa da tensão em vazio disponível 
Depois, indica qual a intensidade de corrente máxima expectável para cada nível de tensão de trabalho e, logo de 
seguida, indica quais as intensidades de corrente e tensão de trabalho máximas que poderemos obter da máquina 
para cada patamar do fator de marcha: 35%, 60% e 100%. Poderá definir-se Fator de Marcha (Duty-Cycle ratio) como 
o rácio de tempo consecutivo em que a fonte de alimentação é capaz de estar a fornecer a corrente indicada num 
dado intervalo de tempo padrão, sem sobreaquecer. Este tempo padrão é considerado como 10 minutos nos EUA 
e 5 minutos em outros países (AWS Welding Processes — Vol. 2). No passado, já foi usada como referência 1 hora. A 
percentagem indicada diz respeito a cada um destes tempos padrão, consoante a norma e o país a que se refere-
Apesar do equipamento estar preparado para fornecer uma intensidade de corrente máxima de 400 Ampere, verifica 
se que se a fonte precisar de trabalhar de forma ininterrupta (FM = 100%), apenas poderá utilizar 220 Ampere. ASSiill 
os 400 Ampere deverão ser entendidos como uma intensidade de corrente de pico, ou seja, que pode ser utilizada 
pontualmente, pois se utilizarmos a máquina com um fator de marcha de 35%, a intensidade máxima admissível já 
apenas de 315 Ampere. 
Na folha de características poderemos ainda ver que é um aparelho destinado a ser ligado a uma instalação trifásica 
(30) cuja diferença de potencial entre fases deverá estar compreendida entre 220 e 440 Volt, e frequência de 50 ºlj 
60 Hertz, Indica-nos ainda qual a potência máxima consumida à rede, o que serve para dimensionarmos a instal 
ar: 
 
elétrica e as devidas proteções (disjuntores). Sendo uma máquina multiprocesso e, portanto, com capacidade P áll 
Característica descendente 
hL. 
Figura 70 - Exemplo de uma placa de características de uma máquina de soldadura, e forma como a mesma deve ser interpretada. 
3.4.3. Cu 	
características 
_As 
rnáquinas utilizadas na soldadura a arco podem ser de diferentes tipos e apresentar diversos modos de operação. L._rummente, as 
fontes são classificadas de acordo com a sua curva característica em fontes de (a) corrente constante (C) ou de (b) 
tensão constante (CV). 
Símbolo da 
característica 
da máquina 
(a) 
V
K
II
S .
5
 T
 O
D
SI
D
N
V
dd
 
V
IA
 (I
W
O
-1
0
S
 V
CI
 V
19
01
0N
D
31
 
(a) Curva característica de fonte 
de corrente constante 
(b) Curva característica de fonte 
de tensão constante 
Consoante a diferença de potencial no arco, poderemos ter arcos mais curtos ou mais compridos. Idealmente, o 
comprimento do arco deverá ser igual ao diâmetro do elétrodo. No entanto, em processos manuais, e dependendo 
da habilidade do operador, existe a necessidade de manter o arco estável mesmo quando a distância é pontualmente 
maior, pelo que ter uma maior tensão disponível será vantajoso. Conforme referido anteriormente, arcos demasiado 
longos provocam defeitos nos cordões de soldadura e zonas adjacentes. 
Tensão (V) 
CC 
105 A 
Intensidade (A) 
Característica 
da máquina 
/ de soldadura 
25V 
22V 
18V 
15V 
Comprimento do arco 
5 mm 
4 mm 
Pontode funcionamento 
ou de soldadura 
2 mm 
Característica 
do arco 
Figura 73 - Diferentes Curvas de funcionamento para uma mesma Curva característica. 
T
E
C
N
O
L O
G
IA
 D
A
 S
O
L
D
A
D
U
R
A
 
F
R
A
N
C
IS
C
O
 J
. G
. S
IL
V
A
 
Corrente (A) 
(h) 
Figura 71 - Representação esquemática de curvas características de (a) Corrente Constante e de (b)Tensão Constante 
correspondentes a fontes de alimentação para soldadura. 
Atendendo à classificação anteriormente descrita, deverá entender-se ainda que a intensidade de corrente está; 
intimamente ligada à taxa a que o elétrodo irá ser consumido (no caso de elétrodo consumível) ou calor gerado no arco (nci 
caso de processos de elétrodo não consumível), sendo o calor gerado tanto maior quanto mais elevada for a intensidade 
de corrente. Já no caso da diferença de potencial, deve ser associada essencialmente ao comprimento do arco, que poder 
assumir maiores dimensões quando a diferença de potencial é maior. 
Atendendo ao anteriormente exposto, deverá ficar claro que: 
• A intensidade de corrente está intimamente ligada à espessura do material de base, ao tipo e diâmetro do elétrodo 
utilizado, à posição de soldadura e ao número de passes que se pretendem executar numa junta (quando aplicável). 
• Estar disponível uma maior diferença de potencial não implica a necessidade de utilização de um comprimento de arco ik 
maior, mas permite uma maior estabilidade do arco perante flutuações do comprimento causadas por falta de prática 
do operador. Deverá aqui ser referido que um comprimento exagerado do arco está normalmente associado a defeitos 
no cordão de soldadura, tais como projeções (usualmente designados por "salpicos"), entre outros que serão referidos no 
capítulo próprio. 
As fontes de corrente constante são as mais comuns e são utilizadas geralmente em processos como a soldadura por 
eletrodo revestido, TIG ou plasma. Estas fontes de alimentação caracterizam-se por apresentar uma linearidade bastante 
grande no fornecimento da intensidade de corrente ao processo de soldadura, embora não cumpram exatamente a 
terminologia que serve para as caracterizar ("constante''), sendo mais fácil variar a tensão em torno de cada intensidade de 
corrente selecionada para um dado processo. 
Já as fontes de alimentação de tensão constante são usadas principalmente nos processos MIG-MAG, tanto com fio sólido 
como com fio fluxado e, nestes casos, a tensão é praticamente constante, enquanto a corrente poderá variar em torno de ca . 
diferença de potencial estipulada, segundo a curva característica respetiva. 
Deve aqui ficar patente que existem fontes apenas de um dos dois tipos acima considerados, assim como tambern 
existem fontes que integram as duas curvas características. Aliás, um equipamento multiprocesso deverá integrar os dois 
tipos considerados, já que permite a soldadura por Elétrodo Revestido e TIG (Corrente Constante) e também pelo process° 
MIG-MAG (Tensão Constante). 
Não deverá ser feita confusão entre a curva característica de uma máquina de soldadura e as correspondentes cu1va5 
de
i 
 de trabalho, as quais serão apresentadas seguidamente. Efetivamente, se considerarmos os dois polos de uma fonte 
alimentação para soldadura com os respetivos acessórios conectados (por exemplo, porta-elétrodos e alicate de massa) sell 
se tocarem, a diferença de potencial que existe entre os dois é a que corresponde à Tensão em Vazio regulada para a f°Pre 
Visto não estarem ligados entre si, não há circulação de corrente elétrica, pelo que a intensidade solicitada à fonte será rlul 
Este caso corresponde ao ponto 3 da figura seguinte. Quando procedemos ao escorvamento, ou seja, ao início do arco, a 
tensão entre o elétrodo e a peça será idêntica à Tensão em Vazio da fonte, e a intensidade de corrente no escorvamento do 
arco será relativamente baixa (ponto 1 da figura). Logo que o arco se torna efetivo, a diferença de potencial decresce, porque 
fica em carga, e a intensidade de corrente sobe, correspondendo ao ponto 2 da figura. Por outro lado, se não existisse arco e o 
orta-elétrodos fosse colocado em contacto direto com a peça, registar-se-ia um curto-circuito, levando a que a diferença de 
Ppotencial se anulasse e a intensidade de corrente assumisse o valor máximo, o que corresponde ao ponto 4 da figura. 
Fonte 
o 
C 
Figura 72 - Curva característica de uma fonte de alimentação para soldadura versus Curva de trabalho. 
Corrente (A) 
4 
Arco 
- Curva característica de corrente constante (Fonte) 
Curva de funcionamento (Arco) 
1 	Ponto de início de funcionamento 
2 	Ponto de funcionamento estável 
3 	Tensão em Vazio (V„) 
4 	Corrente de curto-circuito Ow) 
4 
1 TE
C
N
O
L
O
G
IA
 D
A
 S
O
L
D
A
D
U
R
A
 
11 
FR
A
N
C
IS
C
O
 J
. G
. S
IL
V
A
 
V
tI
fI
G
V
C
11
0S
 V
G
 V
19
0
10
N
D
3
1
 
V
A
lI S
 'D
 T
 O
D
SI
D
N
V
dJ
 
O aspeto de uma fonte de alimentação atual poderá ser observado na figura seguinte. O aparelho de maiores 
dimensões corresponde à fonte de energia, do tipo Inverter, a qual está apta para fornecer corrente contínua e pulsad
a, 
Em determinados casos, também fornece corrente alternada. É uma fonte mista, possuindo curvas características de 
corrente e tensão constantes, permitindo portanto a soldadura pelos processos de Elétrodo Revestido, MIG-p AAG, 
FIO FLUXADO e TIG. Tem acoplado na parte superior o sistema de controlo de velocidade de alimentação do fio 
para o processo MIG-MAG e fio fluxado, assim como outras possíveis regulações, correspondentes ao tempo de 
fornecimento de gás (Tempo de pré-gás e de pós-gás). Na parte de trás está colocada a garrafa de gás par
a os: 
processos MIG-MAG e TIG, com os respetivos manómetros de pressão e fluxo do gás. 
• 
Figura 74- Configuração habitual das fontes de alimentação flexíveis, que permitem ser usadas na soldadura a elétrodo revestido, 
MIG-MAG P TIG (Corrente alternada e contínua, com fornecimento simultâneo de gás e material de adição) 
(Fonte: FRONIUS, modelo TranSted). 
3.4.4. Seleção da fonte de energia elétrica a utilizar 
A aquisição por parte de uma empresa de uma fonte de alimentação de corrente elétrica deverá ter em consider 
os seguintes aspetos: 
Frequência: a soldadura de determinados materiais mais suscetíveis à criação rápida de películas de Óxidos na 
superfície como como por exemplo o Alumínio, impõe a necessidade do uso de alta-frequência no início da soldadura, com 
vista 
ao rompimento dessa mesma película no escorvamento; 
Controlo/Regulação dos parâmetros: exigências superiores em termos de garantia da qualidade do serviço realizado 
impõem a seleção de equipamentos mais estáveis e com um maior rigor no controlo dos parâmetros. Quando 
a exigência é grande, deverá ser ponderada a aquisição de uma máquina que permita o fornecimento de corrente 
pulsada. 
Versatilidade: quando a variação em termos de materiais e espessuras a soldar é uma constante em determinadas 
unidades de produção, será de equacionar a aquisição de máquinas sinérgicas, em que ooperador tem uma significativa 
ajuda por parte da máquina na regulação dos parâmetros, permitindo inclusivamente a conexão a uma base de dados 
que estabeleça os parâmetros em função de cada produto específico. 
Mobilidade/portabilídade do aparelho: este fator está essencialmente relacionado com os locais previsíveis de utilização 
do equipamento, isto é, em oficina (fixo) ou em estaleiro (de obra em obra), e as condições de rede elétrica que poderá 
ter de suportar nos locais onde necessitar de ser instalado; 
Custo: dentro dos condicionalismos técnicos atrás referidos, deverá ser selecionada a fonte que permita a realização dos 
trabalhos previstos, com o mínimo de sofisticação técnica desnecessária, tendo em atenção não só o investimento na 
sua aquisição mas também os custos de manutenção e perspetivas de degradação. 
3.4.5. idados a ter com as fontes dealimentação 
Com vista a incrementar a vida útil das fontes de alimentação e reduzir ao mínimo possível os seus custos de manutenção, 
deverão ser tidos em consideração os seguintes cuidados: 
• Apertar perfeitamente todos os cabos à fonte; 
• Proteger o equipamento de humidade excessiva; 
• Evitar quedas e choques; 
• Não forçar os comandos de regulação do equipamento; 
• Evitar possíveis curto-circuitos nos cabos; 
• Desligar a fonte quando não estiver a ser utilizada, com vista a evitar um aquecimento contínuo; 
• Verificar as condições da rede (estabilidade e nível de tensão fornecida) antes de conectar à mesma; 
• Cortar imediatamente a alimentação da fonte em caso de incêndio desta. 
Conforme anteriormente referido, deverá ser respeitado o fator de marcha indicado para a fonte de alimentação, 
evitando sobreaquecimentos que vão retirando vida útil às máquinas de soldadura. 
Tal como qualquer outra máquina usada na produção metalomecânica, estes equipamentos necessitam de manutenção 
Preventiva periódica, principalmente no que diz respeito às conexões. Em termos de eletrónica, a manutenção costuma 
restringir-se ao tipo curativo. 
• Processos de soldadura visados: a maior ou menor gama de processos que poderão vir a ser cobertos pe 
utilização do aparelho terá um peso importante no tipo de equipamento a adquirir, ao nível da regulação de 
parâmetros como a tensão em vazio (diferença de potencial V0). A tensão em vazio está também relacionada c°111 
o escorvamento, o qual dependerá do tipo de elétrodo/material de adição a usar e do gás utilizado. As fontes de 
alimentação actuais permitem, na maior parte dos casos, incorporar também os sistemas de controlo do flu° 
gasoso e velocidade de alimentação do fio de material de adição; 
• Espessuras máximas do material de base a soldar e diâmetro do material de adição: este fator terá partil 
c 
importância na seleção da intensidade de corrente máxima a fornecer pela fonte; 
. Fator de marcha: este fator terá essencialmente a ver com o tipo (tempo) de utilização prevista para o aparelho 
nem todas as fontes permitem um trabalho de 24 sobre 24 horas, isto é, fator de marcha de 100%; 
1. Como define "Potência Específica" em soldadura? 
2. Poderá, com menor potência disponível no 
equipamento, ter uma maior Potência Específica? 
3. Porque é que é necessária uma atmosfera 
envolvente em torno do arco? 
4. Deverá a proteção manter-se algum tempo sobre 
a soldadura após o arco se extinguir? 
5. Qual o processo que aparenta apresentar maior 
potência específica? 
Em que unidades é expressa a Potência Específica? 
7. A queda de tensão é uniforme ao longo do 
comprimento do arco? Porquê? 
8. Em que consiste o escorvamento? 
9. Quais as condições necessárias ao estabelecimento 
du arco elétrico? 
10. Quais os fatores que contribuem para a estabilidade 
do arco? 
11. Que fatores estão na base do aparecimento 
de "sopro magnético"? 
12. Quais as duas formas mais correntes de tentar 
eliminar o "sopro magnético"? 
13. De que forma se manifesta o "sopro magnético"? 
14. Qual a influência que o gás de proteção pode ter 
na facilidade de escorvamento? 
15. De que forma o gás de proteção condiciona a tensão 
em vazio da fonte de alimentação? 
16. Qual o tipo de corrente que assegura uma maior 
estabilidade do arco? 
Porquê? 
17. No geral, qual é o tipo de polaridade que origina 
uma maior penetração? 
18. Em que consiste uma fonte de alimentação do tipo 
"Inverter"? 
19. Quais os processos de soldadura a que mais se 
adequa as curvas de "Tensão Constante"? 
20. 0 que define a "Corrente de Curto-Circuito" numa 
curva característica de uma fonte de alimentação? 
21. Qual a gama de comprimentos do arco que deve set 
respeitada relativamente ao diâmetro do elétrodo ou 
do fio de material de adição? 
22. Quais as vantagens oferecidas por uma fonte do tipo 
"Sinérgico"? 
23. Defina "Fator de Marcha': 
24. Quais os dois fatores mais importantes a ter em 
conta no momento de selecionar uma fonte de 
alimentação? 
25. 0 que entende por"Corrente Pulsada"? 
26. Que tipos de corrente estão as máquinas do tipo 
"Inverter" preparadas para fornecer? 
27. Como é gerada a "Onda quadrada" fornecida Pel35 
Fontes de Alimentação do tipo "Inverter"? 
28. Porque é que uma Fonte de Alimentação do tiP. 
"Inverter"tem tanta flexibilidade e interesse para 
soldadura? 
6 
V
ii
fIC
IV
M
O
S
 V
C I
 1/
19
0
1
0
N
D
3 1
 
W
IS
 '9
 T 
O
D
SO
N
V
H
d 
TE
C
N
O
LO
G
IA
 D
A
 S
O
LD
A
D
U
R
A
 
II 
 
 
 
FR
A
N
C
IS
C
O
 J.
 G
. S
IL
VA
 
O 
29. Como posso realizar a limpeza catódica 
da superfície de um dado material de adição 
(por exemplo, ligas de Alumínio)? 
30. Como posso balancear o aquecimento entre 
o elétrodo e o banho de fusão? 
31. Designa-se por polaridade direta quando ligamos 
o elétrodo a que polo da máquina de corrente 
contínua? 
32. Como varia a geometria de um cordão de soldadura 
quando passamos a usar Corrente Alternada em vez 
de Corrente Contínua, relativamente a cada um dos 
tipos de polaridade que podem ser utilizados? 
33. Como posso avaliar a qualidade de uma fonte de 
alimentação de corrente elétrica para soldadura 
através da sua placa de características? 
34. Quais são os processos mais exigentes para uma 
fonte de alimentação de corrente elétrica? 
35. 
Uma mesma fonte de alimentação poderá oferecer 
ao soldador curvas características de corrente 
constante e de tensão constante? 
36. 
Descreva o princípio de funcionamento de uma 
máquina do tipo "Inverter", no que respeita à forma 
Como a eletricidade é tratada desde a entrada à saída 
da fonte de alimentação. 
37. Defina "Aporte Térmico". 
38. Porque é que as curvas de trabalho possuem uma 
configuração completamente diferente das curvas 
características das máquinas, no que toca ao seu 
posicionamento no referencial de eixos? 
39. Que fatores contribuem para o facto de o polo que 
recebe os eletrões aquecer de forma mais intensa? 
40. De que forma poderá uma fonte de alimentação 
contribuir para uma maior estabilidade do arco 
durante o processos de soldadura? 
41. Determinadas máquinas estão providas de um 
sistema de fornecimento de corrente de alta-
frequência no início do processo de soldadura. 
É importante a máquina dispor desta função? 
Para que serve? 
42. Indique quais os processos que exigem um maior 
factor de marcha às máquinas de soldadura, 
e porquê. 
	Page 1
	Page 2
	Page 3
	Page 4
	Page 5
	Page 6
	Page 7
	Page 8
	Page 9
	Page 10
	Page 11
	Page 12
	Page 13