Processo TIG

Prévia do material em texto

PROCESSOS DE SOLDAGEM 
VII
Jurandyr de Souza Cunha Filho
Eng º Mecânico
Eng º de Segurança do Trabalho
D. Sc. PEN-COPPE-UFRJ
PROCESSO TIG
DEFINIÇÃO:
TIG (Tungsten Inert Gas) 
(Gas Tungsten Arc Welding – GTAW)
O processo de soldagem definido como o processo de
soldagem a arco elétrico estabelecido entre um eletrodo não
consumível a base de tungstênio e a peça a ser soldada. A
poça de fusão é protegida por um fluxo de gás inerte, ou
mistura.
• Proteção gasosa feita por gás inerte ou mistura de gases 
inertes (Argônio e Hélio)
• Soldagem poderá ser feita com ou sem material de adição
O processo GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) popularmente
conhecido como TIG, tornou-se possível soldar alumínio e aço
inoxidável com facilidade e com um alto grau de qualidade.
É muito comum, também utilizar o TIG para o passe de raiz na
soldagem de peças espessas e de grande responsabilidade.
É um processo que requer muita habilidade do soldador, uma
limpeza perfeita dos metais a serem soldados, além de emitir
grande quantidade de radiação ultravioleta.
Pode-se soldar aços carbono, inoxidáveis, alumínio, magnésio,
titânio, cobre, zircônio e outros metais de difícil soldagem, nas
espessuras de 0,5 a 50 mm.
Passe de raiz
GTAW
GTAW
VANTAGENS:
• Soldas de excelente qualidade 
• Acabamento do cordão de solda 
• Menor aquecimento da peça soldada 
• Baixa sensibilização à corrosão intergranular
• Ausência de respingos 
• Pode ser automatizado 
• Baixa produção de escória e fumos, com ótima visibilidade da 
poça de fusão
• Excelente controle da energia transferida (arco suave e 
estável)
• Indicada para chapas finas e peças de difícil soldabilidade
• Ótimo acabamento (pouca necessidade de limpeza)
DESVANTAGENS:
• Dificuldade de utilização em presença de corrente de ar.
• Inadequado para soldagem de chapas de mais de 6 mm.
• Produtividade baixa devido à taxa de deposição (< 0,5 kg/h)
• Comprimento fixo do consumível (vareta 1,0 m máximo)
• Custo do equipamento
• Processo depende da habilidade do soldador, quando não
automatizado
Vareta TIG
É um processo lento, usualmente manual, podendo ser automatizado
(taxas de 0,2 a 2 kg/h) e as soldas produzidas são de excelente
qualidade; não produz escória, gera poucos respingos, pouca fumaça,
pequena Z.T.A. com poucas deformações e pode ser utilizado em
todas as posições. Os cordões de solda são de ótimo acabamento,
uniformes, geralmente não requerendo nenhum procedimento de
acabamento ou limpeza posterior.
A soldagem TIG é bastante adequada para espessuras finas, pois
possibilita o perfeito controle da fonte de calor, sendo que muitas
vezes ela é utilizada sem metal de adição, somente caldeando-se as
bordas do metal a ser soldado. É muito comum, também utilizar o TIG
para o passe de raiz na soldagem de peças espessas e de grande
responsabilidade.
FUNCIONAMENTO:
O GTAW funciona através do eletrodo de tungstênio ( ou liga de
tungstênio ) preso a uma tocha. Por essa mesma tocha é
alimentado o gás que irá proteger a soldagem contra a
contaminação da atmosfera.
 Fonte de energia (transformador/retificador)
 Ignitor
 Eletrodo não consumível de Tungstênio
 Tocha de soldagem (pistola) 
IGNITOR
No processo TIG, a ignição do arco é feita sem tocar o
eletrodo na peça para evitar a transferência do tungstênio
para a peça e danos no eletrodo, o qual deve ser apontado
antes do início do trabalho. A abertura é feita por meio de
dispositivos que formam um tipo de arco piloto. O mais
utilizado é um ignitor de alta frequência que providencia um sinal
de alta tensão e alta frequência, de 5kV e 5kHz, e permite a
ionização da coluna de gás entre o eletrodo e a peça, induzindo a
abertura. Alguns segundos antes de abrir o arco, é recomendável
iniciar a vazão do gás inerte; esse intervalo de tempo é
conhecido como pré-purga de gás. Em seguida, acende-se o
arco com auxílio do ignitor de alta frequência e dirige-se a tocha
para um determinado local de modo a permitira formação da
poça de fusão; quando a poça atinge o tamanho necessário,
pode-se iniciar a soldagem.
• Fonte composta de transformador e retificador, normalmente 
eletrônica
• Fornece um valor constante e ajustável de corrente elétrica
• Trabalha com corrente contínua, alternada e pulsada
• Possui um ignitor para abertura e extinção do arco e 
controles para ajustagem do processo
• Faixa de operação: 5 a 10A (mínima) e 200 a 500A (máxima)
BOCAL DE 
CERÂMICA
ELETRODO NÃO CONSUMÍVEL
TOCHA DE SOLDAGEM (PISTOLA)
Nozzle – Bocal
Colet - difusor de gás
Colet body – corpo do difusor
Handle – punho da tocha
Cap - capa
O eletrodo não consumível utilizado para soldagem é constituído
de Tungstênio puro ou ligado a diversos elementos químicos, pois
a presença desses elementos de liga aumenta a capacidade de
emissão de elétrons, além de permitir uma maior vida útil ao
eletrodo. A classificação AWS A 5.12 apresenta os valores
máximos de cada elemento químico:
O eletrodo serve apenas como ponto focal para o
direcionamento do arco, sendo que para não haver fusão do
mesmo na temperatura do arco, utiliza-se o Tungstênio, que
possui ponto de fusão 3.370ºC; sua ponta deve ser
convenientemente preparada para minimizar o diâmetro do
arco conforme esquema a seguir.
SELEÇÃO DA CORRENTE.
Polaridade direta Polaridade inversa
A corrente de soldagem é uma das variáveis mais importantes
do processo tendo uma forte influência na penetração da solda.
Maiores correntes causam uma maior penetração permitindo a
soldagem de chapas mais espessas ou um aumento na
velocidade de soldagem.
O tipo de corrente e, se for o caso, a sua polaridade influenciam
a distribuição de calor no eletrodo e na peça, a estabilidade do
processo e a sua capacidade de remoção de filmes de óxido da
superfície da peça. A forma mais usual de soldagem é com CC
e o eletrodo negativo.(CC-)
Nesta condição, o processo apresenta uma maior estabilidade e
o calor é transferido com maior intensidade para a peça.
Nos processos de soldagem da maioria dos materiais procura-
se ligar o eletrodo em CC polaridade direta (CC-), pois o calor
gerado em sua extremidade é menor, comparada à polaridade
inversa.
Na soldagem do Alumínio, no entanto, muitas vezes utiliza-se a
polaridade inversa (CC+), mesmo com o risco de fusão do
eletrodo, pois para quebrar a camada de óxido de alumínio, de
alto ponto de fusão, é necessário que o fluxo de elétrons saia do
Alumínio para o eletrodo (fenômeno que recebe o nome de
dispersão); melhor que utilizar CC em Alumínio é optar pelo uso
de corrente alternada, que quebra a camada de óxido e não
aquece em demasia a ponta do eletrodo
Os gases de proteção mais utilizados são o Argônio e o Hélio,
ou uma mistura de ambos; os gases são direcionados por
bocais cerâmicos.
O Argônio é o gás mais utilizado, principalmente devido ao
menor custo e maior disponibilidade, mas possui outras
vantagens:
Arco mais suave e estável, sem turbulências; menor voltagem
do arco, para um dado comprimento do arco; menor vazão de
gás para uma boa proteção; facilita a abertura do arco (mais
ionizável); resiste mais às correntes de ar.
GÁS DE PROTEÇÃO:
O Hélio é utilizado para soldagem de materiais mais espessos,
pois produz mais calor; por ter a densidade menor que a do ar,
é utilizado para soldagens sobre cabeça; promove maior
penetração do cordão; possui custo mais elevado que o
Argônio, pois sua obtenção é difícil.
É bastante utilizada a mistura de Argônio e Hélio para algumas
aplicações de soldagem, sendo seu uso bem difundido na
soldagem TIG das ligas de alumínio, titânio, cobre e aços
inoxidáveis; o objetivo é se beneficiar das melhores
características de cada gás, aumentando a largura de fusão e
melhorando a aparência do cordão de solda.
• Argônio (Ar ou SG-A)
– Melhor proteção, arco mais estável
– Menor consumo e custo, solda mais limpa com AC
• Hélio (He ou SG-He)
– Maior penetração e velocidade
– Maiorconsumo e custo mais elevado
• Mistura de Argônio e Hélio (SG-AHe-XX)
Como se podem utilizar todas as formas de corrente para
soldagem TIG, normalmente se utiliza um
transformador/retificador que pode fornecer tanto CC como
CA. Trata-se de máquinas especialmente desenvolvidas
para soldagem TIG e que incorporam as unidades de
controle de fluxo de gás protetor e de geração de corrente
de alta frequência. Foram lançados no mercado
equipamentos para soldagem automática de tubos,
recebendo o processo a denominação de TIG ORBITAL
(pelo fato de realizar o cordão de solda automaticamente em
360º).
TIG ORBITAL
Recentemente desenvolveram-se equipamentos ainda mais
específicos que incorporam uma unidade de programação e
que fornece CC pulsada com frequência na faixa de 1 a 10 Hz;
tal equipamento é normalmente utilizado em aplicações
automatizadas.
A principal vantagem da corrente pulsada é permitir uma
combinação da força, boa penetração e fusão do pulso,
enquanto mantém a área de soldagem relativamente fria.
Assim, é possível obter maiores penetrações do que em
corrente contínua constante e trabalhar com materiais mais
sensíveis ao aporte de calor com minimização das distorções.
SOLDAGEM TIG PULSADA
De acordo com a norma fazem-se necessários testes de Pureza,
Ponto de Orvalho e Composição da Mistura (quando for uma
mistura de gases).
Os requerimentos de pureza e ponto de orvalho, aplicados aos
gases de proteção são apresentados na tabela a seguir:
GASES DE PROTEÇÃO
A AWS utiliza os seguintes sistemas para classificação:
Gás Puro:
SG – B
Onde SG – Gás de proteção (Shielding Gas).
B – designa o tipo de gás.
Mistura de Gases:
SG – B X - % para 2 gases;
SG – B X Y - %/% para 3 gases;
SG – B X Y Z - %/%/% para 4 gases;
Onde SG – Gas de Proteção.
B – designa o gás principal.
X – designa o segundo gás da mistura.
Y e Z – designam o terceiro e quarto gás na mistura.
% - designa a % do menor gás na mistura.
Exemplos da designação de gás de proteção segundo a 
AWS
Metal de adição
• Pode ser utilizado vareta (manual) ou arame 
(automatizada)
• Normatizado pela AWS
Metal de adição, aço carbono
https://www.youtube.com/watch?v=_tIaGvN5AFQ
http://eikinternational.com/EIK/Automation-TIG-Orbital-Welding-Machine.html
https://www.youtube.com/watch?v=_tIaGvN5AFQ
http://eikinternational.com/EIK/Automation-TIG-Orbital-Welding-Machine.html