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Soldagem GMAW Prof. Dr. André Galdino • Após esta aula, o aluno deverá ser capaz de: a) Definir o que é o processo de soldagem GMAW; b) Diferenciar as formas de transferência de metal; c) Compreender os instrumentos utilizados na soldagem GMAW. 2 1. Objetivos: PF 1 - Dr. André G. S. Galdino • Para melhor aproveitamento da aula, o aluno precisará dos seguintes conceitos: a) Metalurgia de soldagem; b) Terminologia e simbologia de soldagem; c) Segurança em soldagem. 3 2. Pré-requisitos necessários para a aula: PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 3. Processo GMAW: • GMAW é um processo de soldagem em que a união é produzida pelo aquecimento de um arco elétrico entre um eletrodo consumível sem revestimento e a peça. • A proteção é feita por um gás, ou uma mistura de gases. • No Brasil, é mais conhecida como MIG/MAG. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 4 4. Importância do Mig/Mag: PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 5 Figura 1 – Comparação da utilização dos vários métodos de soldagem na Europa: Arco Submerso (SAW), Eletrodo Revestido (MMA) e MIG/MAG (incluindo arames sólidos e tubulares). 5. Denominação: • A soldagem a arco com eletrodos fusíveis sobre proteção gasosa, é conhecida pelas denominações de Mig ou pela denominação Mag. • A designação que engloba os dois processos é o termo GMAW (abreviatura do inglês Gas Metal Arc Welding). PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 6 5.1. MIG: • Se denomina Metal Inert Gas (MIG) ao processo de soldagem quando a proteção gasosa utilizada for constituída de um gás inerte, ou seja, um gás normalmente monoatômico como argônio e outros gases, e que não tem nenhuma atividade física com a poça de fusão. • Geralmente usado em metais não ferrosos. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 7 5.2. MAG: • Denomina-se Metal Active Gas (MAG) ao processo de soldagem quando a proteção gasosa é feita com um gás dito ativo, ou seja, um gás que interage com a poça de fusão, normalmente CO2. • Processo geralmente usado em metais ferrosos . PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 8 Figura 2 – Processo MIG/MAG: 1. Arco elétrico 2. Eletrodo 3. Carretel ou tambor 4. Roletes de tração 5. Conduíte flexível 6. Conjunto de mangueiras 7. Pistola de soldagem 8. Fonte de potência 9. Bico de Contato 10. Gás de proteção 11. Bocal do Gás de proteção 12. Poça de fusão. 9PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 6. Início do processo: • O conceito foi introduzido em 1920, e tornado comercialmente viável após 1948. • Inicialmente foi empregado com um gás de proteção inerte na soldagem do alumínio. • Consequentemente, o termo soldagem MIG foi inicialmente aplicado e ainda é uma referência ao processo. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 10 7. Desenvolvimento: • Desenvolvido posteriormente acrescentaram atividades com baixas densidades de corrente e correntes contínuas pulsadas, empregando o uso de gases de proteção reativos ou ativos (particularmente o CO2) e misturas de gases. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 11 8. Fundamentos do processo: • Soldagem GMAW é um processo de soldagem a arco que produz a coalescência dos metais pelo aquecimento destes com um arco elétrico estabelecido entre um eletrodo metálico contínuo (e consumível) e a peça. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 12 • Coalescência é a junção das partes que serão soldadas através do crescimento de uma gotícula de líquido pela incorporação em sua massa de outra gotícula com a qual entra em contato. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 13 • A transferência do metal é superior na comparação com o processo TIG devido ao aumento da eficiência do ganho de calor causado pela presença no arco das partículas de material superaquecido. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 14 • As partículas funcionam como elementos no processo de transferência de calor, sendo a transferência de material processada a uma taxa de várias centenas de gotículas por segundo. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 15 16PF 1 - Dr. André G. S. Galdino Figura 3 – Esquema representativo da soldagem GMAW. • O processo de soldagem funciona com corrente contínua (CC), normalmente com o arame no polo positivo. • Essa configuração é conhecida como polaridade inversa (ou reversa). • A polaridade direta é raramente utilizada por causa da transferência deficiente do metal fundido do arame de solda para a peça. • Não são usadas correntes alternadas (CA). PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 17 • São empregadas correntes de soldagem de 50 A até mais que 600 A e tensões de 15 V até 32 V. • Um arco elétrico auto corrigido e estável é obtido com o uso de uma fonte de tensão constante e com um alimentador de arame de velocidade constante. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 18 9. Transferência do metal: • O processo inclui três técnicas distintas de modo de transferência de metal: curto circuito (short arc), globular (globular) e aerossol (spray arc). • Os fatores que determinam o modo de transferência de metal são: a corrente de soldagem, o diâmetro do arame, o comprimento do arco (tensão), as características da fonte e o gás de proteção. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 19 9.1. Transferência por curto circuito: • Usam arames com diâmetro de 0,8 mm a 1,2 mm e pequenos comprimentos de arco (baixas tensões) e baixas correntes de soldagem. • Tem pequena poça de fusão de solidificação rápida. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 20 • Usada para materiais de pequena espessura em qualquer posição, materiais de grande espessura nas posições vertical e sobre cabeça, e no enchimento de largas aberturas. • A soldagem por curto-circuito também deve ser empregada quando se tem como requisito uma distorção mínima da peça. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 21 • O metal é transferido do arame à poça de fusão apenas quando há contato entre os dois, ou a cada curto-circuito. • O arame entra em curto-circuito com a peça de 20 a 200 vezes por segundo. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 22 • Quando o arame toca a poça, a corrente aumenta para uma corrente de curto-circuito. Quando esse valor é atingido, o metal é transferido. O arco é então reaberto. • Como o arame está sendo alimentado mais rapidamente que o arco consegue fundi-lo, o arco será extinguido por outro curto. • O ciclo recomeça. O aumento da corrente causado pelo curto circuito gera respingos. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 23 Figura 4 – Uma gota é formada no fim do eletrodo. Ela cresce e entra em contato com a poça de fusão, o arco sofre um curto circuito. Isto eleva a corrente que é liberada, permitindo novo ciclo (1.Ciclo do curto. 2.Período do arco. 3.Período do curto). 24PF 1 - Dr. André G. S. Galdino Tabela 1 – Corrente de curto circuito para vários diâmetros de arame. 25PF 1 - Dr. André G. S. Galdino • Não há metal transferido durante o período de arco aberto, somente nos curtos-circuitos. • Para garantir estabilidade do arco devem ser empregadas correntes baixas. • As faixas podem ser ampliadas dependendo do gás de proteção selecionado. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 26 9.2. Transferência globular: • Quando a corrente e a tensão de soldagem são aumentadas para valores acima do máximo recomendado para a soldagem por curto circuito, a transferência de metal começará a tomar um aspecto diferente. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 27 • A densidade de corrente é inferior em relação bitola do eletrodo e insuficiente para destacá- las. • Deste modo, o glóbulo que se forma na ponta do eletrodo aumenta de tamanho até se separar sob efeito da ação da gravidade. • Essa técnica de soldagem é comumente conhecida como transferência globular. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 28 • Nessa técnica o metal se transfere através do arco. • Usualmente as gotas de metal fundido têm diâmetro maior que o do próprio arame. • Isto tem como efeito o fornecimento de um baixo aporte térmico à junta. • O resultado é uma solda de muito pouca penetração. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 29 • Esse modo de transferência pode ser errático, com respingos e curtos-circuitos ocasionais. • Além de só poder ser utilizada na posição plana,o arco tende a comportar-se de maneira instável durante a transferência do metal, e as velocidades de soldagem praticáveis, mesmo em material de pouca espessura, são muito baixas. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 30 • Por essas razões, este modo de transferência não é utilizado para soldar o alumínio. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 31 Figura 5 – Ilustração da transferência globular. 32PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 9.3. Transferência por spray: • Aumentando-se ainda mais a corrente e a tensão, a transferência de metal torna-se um arco em aerossol (spray). • A corrente mínima à qual esse fenômeno ocorre é chamada corrente de transição e depende do diâmetro do arame e do gás de proteção. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 33 • A transferência fina e axial é típica do arco em aerossol. • As gotas que saem do arame são muito pequenas, proporcionando boa estabilidade ao arco. • Curtos circuitos são raros. • Poucos respingos são associados com essa técnica de soldagem. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 34 Tabela 2 - Corrente mínima para a soldagem por spray. 35PF 1 - Dr. André G. S. Galdino • A soldagem em aerossol pode produzir altas taxas de deposição do metal de solda. Essa técnica de soldagem é geralmente empregada para unir materiais de espessura 2,4 mm e maiores. • Exceto na soldagem de alumínio ou cobre, o processo de arco em aerossol fica geralmente restrito apenas à soldagem na posição plana por causa da grande poça de fusão. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 36 • No entanto, aços carbono podem ser soldados fora de posição usando essa técnica com uma poça de fusão pequena, geralmente com arames de diâmetro 0,89 mm ou 1,10 mm. • Mas se o gás de proteção para soldar aços carbono tiver mais de 15% de dióxido de carbono (CO2), não haverá transição de transferência globular para spray. 37PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 38PF 1 - Dr. André G. S. Galdino Figura 6 – Ilustração da transferência por spray. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 39 Figura 7 – (a) Transferência globular; (b) Transferência por spray. 9.4. Arco pulsado (MIG pulsado): • Uma variação da técnica de arco em aerossol é conhecida como soldagem pulsada em aerossol. • Nela, a corrente é variada entre um valor alto e um baixo. • O nível baixo de corrente fica abaixo da corrente de transição, enquanto que o nível alto fica dentro da faixa de arco em aerossol. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 40 • O metal é transferido para a peça durante o período de aplicação de corrente alta. • Geralmente é transferida uma gota durante cada pulso de corrente alta. Valores comuns de frequência ficam entre 60 e 120 pulsos por segundo. • Como a corrente de pico fica na região de arco em aerossol, a estabilidade do arco é similar à da soldagem em aerossol convencional. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 41 • O período de baixa corrente mantém o arco aberto e serve para reduzir a corrente média. • A técnica pulsada em aerossol produzirá um arco com níveis de correntes mais baixos que para a convencional. • A corrente média mais baixa possibilita soldar peças de pequena espessura usando maiores diâmetros de arame que nos outros. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 42 • A técnica também pode ser empregada na soldagem fora de posição de peças de grande espessura. • O Arco Pulsante (em operações automatizadas) onde ocorre o arco mantido por uma corrente baixa principal com sobreposição de pulsos de alta corrente e transferência por spray durante os pulsos. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 43 Figura 8 – Princípio do arco pulsado. 1. Pico da corrente de pulso. 2. Corrente de transição. 3. Corrente média de soldagem. 4. Corrente de base. 44PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 45PF 1 - Dr. André G. S. Galdino Figura 9 – Técnica de soldagem por arco pulsado em aerossol. 9.5. Formas de transferência: CURTO CIRCUITO (Micro Arame) Transferências sucessivas por curto circuitos Utiliza baixa corrente e arcos curtos (25 a 200 A) GLOBULAR (MAG = Macro Arame/ Arame Tubular) Gotas de grandes dimensões a baixas velocidades Utiliza altas correntes e arcos longos ( 75 a 900 A) JATO OU SPRAY (MIG) - Gotas finas e altas velocidades Utiliza altas correntes e altas voltagens (50 a 600 A) corrente tensão Valores recomendados corrente tensão corrente tensão 46PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 47PF 1 - Dr. André G. S. Galdino Figura 10 – Esquema de transferência metálica por curto circuito, globular e por pulverização. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 48 Figura 11 – Esquema de transferência metálica por curto circuito, globular, por pulverização e por spray pulsado. 10. Equipamentos: • Os equipamentos básicos para a soldagem MIG/MAG são mostrados esquematicamente na Figura 12. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 49 PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 50 Figura 12 – Esquema dos equipamentos para o processo MIG/MAG. • Equipamentos a) Tocha, bicos de contato e bocais; b) Fonte de energia; c) Alimentador de arame; d) Sistema de controle; e) Cabos elétricos e garras de fixação; f) Canalizações e válvulas redutoras; g) Fonte de gás. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 51 10.1. Tocha: • A tocha guia o arame e o gás de proteção para a região de soldagem. • Ela também leva a energia de soldagem até o arame. • Geralmente são adicionados sistemas de refrigeração na tocha para facilitar o manuseio. • Nos casos em que são executados trabalhos com altas correntes é possível usar uma tocha mais robusta. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 52 PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 53 Figura 13 – Pistola utilizada no processo MIG/MAG. 10.1.1. Partes da tocha: • A tocha é constituída das seguintes partes: a) Bico de contato; b) Bocal; c) Conduítes; d) Cabos. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 54 55PF 1 - Dr. André G. S. Galdino Figura 14 – Partes da pistola utilizada no processo MIG/MAG. 10.1.1.1. Bico: • É de cobre e utilizado para conduzir a energia de soldagem até o arame e o arame até a peça. • É uma peça de reposição. • Deve ser preso firmemente à tocha e centrado no bocal. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 56 • Conectado à fonte de soldagem seu diâmetro interno é importante pois alimenta de arame o processo. • Existe relação entre o diâmetro correto do bico de contato para cada diâmetro de arame. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 57 10.1.1.2. Bocal: • O bocal direciona um fluxo de gás até a região de soldagem. • Bocais grandes são usados na soldagem a altas correntes onde a poça de fusão é larga. • Bocais menores são empregados na soldagem para baixas correntes. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 58 10.1.1.3. Conduítes: • É conectado entre a tocha e as roldanas de alimentação. • Direciona o arame à tocha e ao bico de contato. • Para a estabilidade do arco é necessária uma alimentação uniforme e se não suportado adequadamente pelo conduíte, o arame pode se enroscar. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 59 • Quando os arames são de aço, a espiral do conduíte deve ser de aço. • Cada tocha tem conduítes recomendados para diâmetro e material do arame. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 60 10.2. Fonte de energia: • Na soldagem MIG/MAG, existem duas alternativas básicas de se conseguir que a velocidade de consumo (de fusão) do eletrodo seja, em média, igual à velocidade de alimentação, de modo que o comprimento do arco permaneça relativamente constante. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 61 • A primeira é permitir que o equipamento controle a velocidade de alimentação, de modo a igualá-la à velocidade de fusão. • A outra é manter a velocidade de alimentação constante e permitir variações nos parâmetros de soldagem, de modo a manter a velocidade de consumo aproximadamente constante e, em média, igual à velocidade de alimentação. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 62 • As soldas MIG/MAG são executadas com polaridade reversa (CC+). • O polo positivo é conectado à tocha, enquanto o negativo é conectado à peça. • Como a velocidade de alimentação do arame e, portanto, a corrente, é regulada pelo controle de soldagem, o ajuste básicofeito pela fonte de soldagem é no comprimento do arco, que é ajustado pela tensão de soldagem. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 63 • A fonte proporciona uma tensão do arco relativamente constante durante a soldagem. • Ela determina o comprimento do arco. • Quando ocorre a variação da velocidade de alimentação ou a mudança da tensão, a fonte aumenta ou diminui a corrente (a taxa de fusão do arame) dependendo da mudança no comprimento do arco. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 64 • Depois, a taxa de fusão do arame muda automaticamente para restaurar o comprimento original do arco. • A característica de autocorreção do comprimento do arco do sistema de soldagem por tensão constante é muito importante na produção de condições estáveis de soldagem. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 65 • Características elétricas específicas — a tensão do arco, a inclinação da curva tensão-corrente da fonte e a indutância, dentre outras — são necessárias para controlar o calor do arco, os respingos, etc. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 66 10.3. Motor de alimentação: • O motor de alimentação e o controle de soldagem tem função de puxar o arame do carretel e alimentá-lo ao arco. • O controle não apenas mantém a velocidade de ajuste independente do peso, mas também regula seu início e fim a partir do sinal enviado pelo gatilho da tocha. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 67 • O gás de proteção, a água e a fonte de soldagem são normalmente enviados à tocha pela caixa de controle. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 68 Mecanismo de alimentação Distância alimentador – pistola (m) Bitolas de arame manuseadas (mm) Por impulso “push” 3,0 a 3,5 1,6 Por tração “push” 3,0 a 3,5 1,6 Por impulso-tração “push-pull” 8,0 0,8 a 1,6 Bobina sobre a pistola “spool on gun” 15,0 0,8 a 1,2 PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 69 Tabela 3 – Tipos de motor de alimentação. Figura 15 – Alimentador de arame (cabeçote). Há modelos com equipamento embutido. 70PF 1 - Dr. André G. S. Galdino • O processo de soldagem MIG/MAG é considerado um processo semiautomático, em que a alimentação do arame-eletrodo é feita mecanicamente através de um alimentador motorizado, ficando para o soldador a responsabilidade pela iniciação e interrupção do arco, além da condução da tocha durante a execução da soldagem. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 71 11. Consumíveis: • Os consumíveis utilizados na soldagem MIG/MAG são: a) Arame eletrodo; b) Gases; c) Líquido para proteção da tocha e regiões adjacentes à solda contra adesão de respingos (quase sempre utilizado). PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 72 11.1. Arame eletrodo: • Os arames para soldagem são constituídos de metais ou ligas metálicas que possuem composição química, dureza, condições superficiais e dimensões bem controladas. • Arames de má qualidade, em termos dessas propriedades citadas, podem produzir falhas de alimentação, instabilidade no arco e descontinuidades no cordão de solda. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 73 • Os arames de aço para soldagem MIG/MAG e a arco submerso são tradicionalmente cobreados, uma vez que a camada de cobre protege o arame contra a corrosão e melhora o contato elétrico entre este e o bico de contato na tocha de soldagem. • Também há os arames não cobreados ou com baixo teor de cobre para soldagem MIG/MAG. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 74 • Resultados experimentais mostraram que não há grandes variações de comportamento e estabilidade do processo na soldagem com arames cobreados e não cobreados. • Entretanto, quando se usam arames não cobreados, o desgaste do bico de contato parece ser maior. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 75 • A seleção do arame a ser utilizado para uma dada operação é feita em termos da composição química do metal de base, do gás de proteção a ser utilizado e da composição química e propriedades mecânicas desejadas para a solda. • O Quadro 1 relaciona as especificações AWS de arames para a soldagem MIG/MAG de diferentes materiais. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 76 Quadro 1 - Especificações AWS de materiais de adição para soldagem MIG/MAG. Especificação AWS Consumível A 5.7 Arames de cobre e suas ligas A 5.9 Arames de aço inoxidável A 5.10 Arames de alumínio e suas ligas A 5.14 Arames de níquel e suas ligas A 5.15 Arames para soldagem de ferro fundido A 5.16 Arames de titânio e suas ligas A 5.18 Arames sólidos e tubulares de aço carbono com pó metálico interno A 5.19 Arames de magnésio e suas ligas PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 77 PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 78 Especificação AWS Consumível A 5.20 Arames tubulares de aço carbono com fluxo interno A 5.21 Arames para revestimento A 5.22 Arames tubulares para soldagem de aço inoxidável A 5.24 Arames para a soldagem de zircônio A 5.28 Arames de aços de baixa liga Quadro 1 - Especificações AWS de materiais de adição para soldagem MIG/MAG (continuação). • Os arames para soldagem de aços, em geral, podem ter seção inteiramente metálica, chamados arames sólidos, ou ser do tipo tubular, formado por uma camada metálica fechada, e ter um enchimento interno. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 79 • Este pode ser um fluxo convencional, similar ao usado na soldagem com eletrodos revestidos, e, neste caso, é chamado arame tubular ou então ser uma mistura de pós metálicos, sem um nome específico em português, quase sempre referido como arame tubular com pó metálico. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 80 • Em inglês utilizam-se as denominações flux cored e metal cored, respectivamente, para os dois tipos de arame, principalmente na Europa. • Nos EUA, os arames tubulares com pó metálico interno são designados por composite. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 81 • A classificação dos arames para soldagem de aços pelas especificações AWS A 5.18 e A 5.28, que engloba os arames sólidos e os arames com enchimento metálico, tem o seguinte formato: PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 82 PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 83 Figura 16 – Interpretação da especificação de arames para soldagem MIG/MAG. • Exemplos de arames utilizados para MIG/MAG: • ER 70S-2 a 7; • ER 90C; • ER 100S-1. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 84 11.2. Gases de proteção: • Os gases de proteção utilizados em soldagem MIG MAG podem ser inertes, ativos ou misturas destes dois tipos. • O tipo de gás influencia as características do arco e transferência do metal, penetração largura e formato do cordão de solda, velocidade de soldagem, tendência a aparecimento de defeitos e o custo final do cordão de solda. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 85 Quadro 2 – Gases e misturas usados na soldagem MIG/MAG. Gás ou mistura Comportamento químico Aplicações Argônio Inerte Quase todos os metais, exceto aço. Hélio Inerte Al, Mg, Cu e suas ligas. Alta penetração. Ar + He (20 – 50%) Inerte Idem, He, mas melhor que 100% He. Nitrogênio - Cobre, maior energia de soldagem. Ar + 20-20% N2 - Idem N2, mas melhor que 100% N2. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 86 87PF 1 - Dr. André G. S. Galdino Quadro 2 – Gases e misturas usados na soldagem MIG/MAG (continuação). Gás ou mistura Comportamento químico Aplicações Ar + 1-2% O2 Ligeiramente oxidante Aços inoxidáveis e algumas ligas de Cu. Ar + 3-5% O2 Oxidante Aços carbono e alguns aços de baixa liga. CO2 Oxidante Aços carbono e alguns aços de baixa liga. Ar + 20-50% CO2 Oxidante Aços Ar + CO2 + O2 Oxidante Aços • Os gases inertes puros são usados principalmente na soldagem de metais não ferrosos, particularmente os mais reativos, como o alumínio, o magnésio e o titânio. • Na soldagem de ferrosos, a adição de pequenas quantidades de gases ativos (contendo oxigênio) melhora sensivelmente a estabilidade do arco (a presença de óxidos facilita a emissão de elétrons) e a transferência de metal. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 88 12. Influência dos gases de proteção na soldagem: • O gás de proteção tem grande influência na forma do arco elétrico. • O argônio proporciona um arco mais estável, aumenta a frequência de transferência das gotas, alémde reduzir a frequência de curtos- circuitos entre as mesmas gotas e a poça de fusão. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 89 • Com a utilização do CO2, obtém-se um arco elétrico mais concentrado, que oferece uma boa penetração. • A transferência se processa em forma de glóbulos que se destacam do arame eletrodo por pinçamento, sendo muitas vezes lançados na direção contrária por um componente denominado força do arco elétrico, de origem eletromagnética. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 90 PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 91 Figura 17 – Altura do arco elétrico na soldagem MIG/MAG em função do gás de proteção. • A penetração e o perfil do cordão também mudam em função do gás/mistura de gases utilizados. • Resumindo, a composição do gás influencia no modo de transferência do metal de adição, quantidade de respingos, fumaça, fumos, o formato e a aparência do cordão, o grau de penetração e o custo de limpeza. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 92 PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 93 Figura 18 – Penetração e perfil do cordão na soldagem MIG/MAG em função do gás de proteção. 13. Parâmetros de soldagem: • As variáveis mais importantes, que afetam a penetração e a geometria do cordão são: PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 94 a) Corrente de soldagem: Se forem mantidas constantes todas as demais variáveis de soldagem, um aumento na corrente de soldagem (aumento na velocidade de alimentação do arame), irá causar aumento na profundidade e largura de penetração, aumento na taxa de deposição e aumento do cordão de solda. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 95 Quadro 3 – Recomendações de corrente elétrica para soldagem de vários materiais. Material Bitola (mm) Intervalo de corrente (A) Aços carbono e de baixa liga 0,8 40 – 200 1,0 60 – 260 1,2 120 – 360 1,6 270 – 450 Aços inoxidáveis austeníticos 0,8 75 – 150 1,0 110 – 180 1,2 140 – 310 1,6 280 – 450 PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 96 PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 97 Quadro 3 – Recomendações de corrente elétrica para soldagem de vários materiais (continuação). Material Bitola (mm) Intervalo de corrente (A) Alumínio e suas ligas 0,8 50 – 175 1,2 90 – 250 1,6 160 – 350 2,4 220 – 400 3,2 350 - 470 Cobre suas ligas 0,8 130 – 280 1,2 200 – 400 1,6 250 – 450 2,4 350 – 550 PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 98 Quadro 3 – Recomendações de corrente elétrica para soldagem de vários materiais (continuação). Material Bitola (mm) Intervalo de corrente (A) Magnésio e suas ligas 1,0 150 – 300 1,2 160 – 320 1,6 210 – 400 2,4 320 – 510 3,2 400 – 600 Níquel e suas ligas 1,0 110 – 170 1,2 150 – 260 1,6 100 - 400 b) Tensão de soldagem: Nas mesmas condições citadas acima, um aumento na tensão proporcionará alargamento e achatamento do cordão de solda, aumento da largura de fusão e aumento do aporte térmico que resultará em um aumento do tamanho da zona termicamente afetada. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 99 • Uma tensão de soldagem muito alta poderá causar porosidades, respingos e mordeduras. • Já uma tensão muito baixa tenderia a estreitar o cordão de solda e aumentar a altura do reforço do cordão. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 100 c) Velocidade de soldagem: Uma velocidade de soldagem baixa resultará em um cordão muito largo com muito depósito de material. Já velocidades muito altas produzem cordões estreitos e com pouca penetração. Quando a velocidade é excessivamente alta, a tendência é de que cause mordeduras no cordão de solda. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 101 d) Extensão livre do eletrodo: Define-se como extensão livre do eletrodo ou stick-out a distância entre o último ponto de contato elétrico do arame (normalmente o tubo de contato), e a ponta do eletrodo ainda não fundida. Quando esta distância aumenta, aumenta também a resistência elétrica do eletrodo, que terá assim mais tempo para aquecer-se por efeito Joule. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 102 • Com esta elevação da temperatura do eletrodo, será necessária uma menor corrente para fundir o eletrodo para a mesma taxa de alimentação, ou vendo de outra forma, para a mesma corrente de soldagem utilizada, se obterá uma maior taxa de deposição, porém com menor penetração. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 103 • As extensões normalmente utilizadas situam- se na faixa entre 6 e 13 mm para a transferência por curto circuito e entre 13 e 35 mm para os demais modos de transferência. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 104 Figura 19 – Sugestão de altura do eletrodo até o bico de contato (stick-out) para transferências curto-circuito e spray. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 105 PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 106 Figura 20 – Influência da distância bico de contato – peça (DBCP) na soldagem MIG/MAG. e) Inclinação da pistola de soldagem: A inclinação da pistola de soldagem durante a execução dos cordões, tem, a nível de forma e penetração do cordão, um efeito mais marcante do que algumas variações em parâmetros como velocidade e tensão de soldagem. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 107 • Na soldagem à esquerda, aponta-se o cordão para o metal de base frio, causando com isto cordões mais largos, achatados e de menor penetração. • Já quando se solda no sentido oposto (à direita), apontando-se para a poça de fusão os cordões são mais estreitos, o reforço é mais convexo, o arco é mais estável e a penetração é máxima. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 108 PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 109 Figura 21 – Influência do sentido de soldagem na soldagem MIG/MAG. f) Diâmetro do eletrodo: Cada eletrodo de uma dada concepção e natureza, tem uma faixa de corrente utilizável de trabalho. Esta faixa é naturalmente delineada por efeitos indesejáveis, tais como ausência de molhabilidade em valores muito baixos de correntes, e salpicos e porosidades no caso de valores muito elevados. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 110 • Tanto a taxa de fusão de um eletrodo, como sua penetração, são entre outras coisas função da densidade de corrente. • Assim, em igualdade de corrente, um eletrodo mais fino penetrará mais e depositará mais rapidamente do que um eletrodo de maior diâmetro. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 111 • Deve-se lembrar porém, que esta aparente vantagem acabará saindo mais caro uma vez que, devido ao processo produtivo, em igualdade de peso, o arame de menor diâmetro é sempre mais caro. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 112 g) Comprimento do arco: um arco com comprimento muito pequeno pode causar curtos circuitos acidentais quando a transferência é globular ou spray, resultando em instabilidade do arco e, consequentemente, porosidade no cordão. Já o comprimento muito grande tende a oscilar e a causar um cordão de penetração e largura irregulares. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 113 Quadro 4 – Influência do comprimento do arco elétrico na soldagem MIG/MAG. Características Comprimento do arco elétrico Muito pequeno Muito grande Penetração Profunda Rasa Largura do cordão Estreita Larga Reforço da solda Alto achatado Superfície da poça Com depressão Plana Respingo Muito Pouco Ruído do arco estalido Zumbido Porosidade na solda Muita Pouca PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 114 14. Vantagens e limitações: • Vantagens: • Processo semiautomático bastante versátil, podendo ser adaptado facilmente para a soldagem automática; • O eletrodo nu é alimentado continuamente; • A soldagem pode ser executada em todas as posições; • A velocidade de soldagem é elevada; PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 115 • Taxa de deposição elevada devido à densidade de corrente alta na ponta do arame; • Não há formação de escória e, consequentemente, não se perde tempo na sua remoção, nem se corre o risco de inclusão de escória na soldagem em vários passes; • Penetração de raiz mais uniforme que no processo com eletrodos revestidos; PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 116 • Processo com baixo teor de hidrogênio que, no caso de eletrodos nus, fica por volta de 5 ppm/100 g de material; • Problemas de distorção e tensões residuais diminuídos; • Soldagem com visibilidade total da peça de fusão;• Possibilidade de controlar a penetração e a diluição durante a soldagem; PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 117 • Facilidade de execução de soldagem; • O soldador pode ser facilmente treinado para soldar em todas as posições. • Limitações: • Maior velocidade de resfriamento por não haver escória, o que aumenta a ocorrência de trincas, principalmente no caso de aços temperáveis; PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 118 • A soldagem deve ser protegida de correntes de ar; • Como o bocal da pistola precisa ficar próximo do metal base a ser soldado, a operação não é fácil em locais de acesso difícil; • Projeções de gotas de metal líquido durante a soldagem; • Grande emissão de raios ultravioleta; PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 119 • Equipamento de soldagem mais caro e complexo que o do processo com eletrodo revestido; • Equipamento menos portátil que o do processo com eletrodo revestido. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 120 Referências: • MARQUES, P. V., MODENESI, P. J., BRACARENSE, A. Q. Soldagem: fundamentos e tecnologia. Belo Horizonte: Editora UFMG, 2009. • WAINER, E.; BRANDI, S. D.; HOMEM DE MELLO, F. D. Soldagem: processos e metalurgia. São Paulo: Editora Blucher, 1992. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 121 • ZIEDAS, S.; TATINI, I. Soldagem. São Paulo: SENAI-SP, 1997. • ESAB. Apostila de soldagem MIG/MAG. Disponível em: < https://www.esab.com.br/br/pt/education/ap ostilas/upload/1901104rev0_apostilasoldage mmigmag_low.pdf>. Acesso em: 28/12/2020. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 122 • GIMENEZ JUNIOR, L.; RAMALHO, J. P. MIG/MAG. Disponível em: https://infosolda.com.br/wp- content/uploads/Downloads/Artigos/processo s_solda/mig-mag.pdf>. Acesso em: 28/12/2020. PF 1 - Dr. André G. S. Galdino 123
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