AULA_Soldagem em Processo MIG_MAG

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PROCESSO DE SOLDAGEM MIG / MAG (GMAW – Gas Metal Arc Welding)
INSTRUTOR: FABIANO F. GUEDES
	O processo de soldagem é um dos processos mais importantes e mais usados na indústria seja como uma etapa do processo, ou na manutenção.	Surgiu após a descoberta do arco elétrico, em 1865, quando um inglês obteve a primeira patente de soldagem, após unir com sucesso duas peças de ferro, passando uma corrente elétrica através de ambas as peças e produzindo uma solda por fusão. 
	Após a invenção do eletrodo revestido e com o desenvolvimento do processo de soldagem, por volta de 1940, os irmão Hobart, desenvolveram um equipamento muito próximo dos atuais, sendo utilizado inicialmente pela industrias automobilísticas americanas, que usava um eletrodo com corrente direta e alterava a voltagem do arco para regular a penetração da solda, sem utilizar nenhum gás inerte para proteção da solda.
	Somente em 1948, o processo MIG/MAG foi finalmente desenvolvido, como ele é hoje, pelo Battelle Memorial Institute. Usava - se arame e uma fonte de energia com voltagem constante. Esta solução oferecia uma alta taxa de deposição de material, mas o alto custo do gás de proteção na época limitava sua aplicação.
	
	
INTRODUÇÃO
	Já nos idos de 1953, com o desenvolvimento dos processos e utilização do gás CO2 (dióxido de carbono) e outras misturas como gás de proteção, o processo MIG/MAG se tornou viável para soldagem em escala industrial. Entre 1958 e 1959, algumas variações do processo MIG/MAG foram lançadas, e com isto implementando uma grande versatilidade na utilização deste tipo de soldagem, principalmente onde se utilizava chapas finas.
	Nos idos de 1970, com o surgimento dos transistores ( Dispositivo semicondutor, geralmente feito de silício ou germânio, usado para amplificar ou atenuar a intensidade da corrente elétrica em circuitos eletrônicos. São fundamentais na construção de todos os dispositivos eletrônicos modernos, sendo usados em chips de computadores e smartphones, por exemplo. Têm duas funções básicas: amplificar a corrente elétrica ou barrar a sua passagem.) foi possível a regulagem dos vários parâmetros de soldagem com maior sensibilidade. Mais recentemente, a utilização de corrente pulsada foi testada junto com o processo MIG/MAG, chamando este método de “pulsed spray-arc”. 
	Cada vez mais se utilizava a soldagem MIG/MAG nos processos de soldagem industriais, principalmente pelo avanço nas fontes de energia utilizadas, nas altas taxas de deposição obtidas, facilidade de treinamento do soldador, versatilidade de posições para soldar, sem falar no seu baixo custo em comparação às outras alternativas.	
	
INTRODUÇÃO
	O processo MIG/MAG é atualmente o mais popular método de soldagem utilizado nas industrias, desde a automobilística até a naval e espacial. Linhas completamente automatizadas e robotizadas são uma unanimidade em industrias de todo o mundo, utilizando como base a soldagem MIG/MAG. 
	A última novidade foi nos idos de 1980, onde surgiram as fontes de energia Inversoras, extremamente compactas, com total controle dos parâmetros ideais para a soldagem e com grande economia de energia elétrica.
	Existem importantes avanços no uso da eletrônica nas máquinas de solda atuais, com utilização de processadores, memórias, programas sinérgicos, controle a distância dos parâmetros de soldagem, etc. Com isso, tem se obtido maior precisão nas regulagens da soldagem, associado a um aumento de qualidade e produtividade.
INTRODUÇÃO
UMA DAS PRIMEIRAS FOTOS DE UMA SOLDAGEM
PROCESSO DE SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
GMAW (Gas Metal Arc Welding) - É a sigla internacional que significa “Gas Metal Arc Welding”, ou Soldagem a Arco com Proteção Gasosa e Eletrodo Consumível. 
	O processo de soldagem MIG MAG pode ser definido como um processo de soldagem por fusão, que utiliza o calor de um arco elétrico formado entre um eletrodo metálico consumível e o metal de base. Tanto o arco quanto a poça de fusão são protegidos contra a contaminação pela atmosfera, por um gás, ou uma mistura de gases.
GMAW: Gas Metal Welding
MIG: Metal Inert Gas
MAG: Metal Active Gas
PROCESSO DE SOLDAGEM MIG/MAG
Eletrodo Nu
Metal de Base
Poça de Fusão
Gás de Proteção
Tubo de Contato
Bocal 
Vertical Ascendente
s/escória
Gatilho 
APLICAÇÃO DO PROCESSO MIG/MAG
MIG metais não ferrosos
EX.: Soldagem de Alumínio
MAG metais ferrosos
Ex.: Aço do Botijão 
	Melhorias contínuas tornaram o processo MIG/MAG aplicável à soldagem de todos os metais comercialmente importantes como os aços, o alumínio, aços inoxidáveis, cobre e vários outros. Materiais com espessura acima de 0,76 mm podem ser soldados praticamente em todas as posições.
VANTAGENS DO PROCESSO MIG/MAG
	O processo de soldagem MIG/MAG proporciona muitas vantagens na soldagem manual e automática dos metais para aplicações de alta e baixa produção. 
	Suas vantagens combinadas quando comparado ao eletrodo revestido, arco submerso e TIG são:
A soldagem pode ser executada em todas as posições;
Não há necessidade de remoção de escória;
Alta taxa de deposição do metal de solda;
Tempo total de execução de soldas de cerca da metade do tempo se comparado ao eletrodo revestido;
Altas velocidades de soldagem;
Menos distorção das peças;
Largas aberturas preenchidas facilmente, tornando certos tipos de soldagem de reparo mais eficientes;
Não há perdas de pontas como no eletrodo revestido;
Exige menor habilidade do soldador.
VANTAGENS DO PROCESSO MIG/MAG
Soldagem MIG/MAG ou GMAW
 A visibilidade da poça de fusão é excelente.
DESVANTAGENS DO PROCESSO MIG/MAG
	O processo de soldagem MIG/MAG tem algumas desvantagens:
Acessibilidade e Mobilidade;
Faltas de Fusão;
Limitado a espessuras até 50 mm;
Risco de Inclusões com CO2;
Grande sensibilidade às correntes de ar;
Custos dos Gases de Proteção.
EQUIPAMENTOS MIG/MAG, ACESSÓRIOS E CONSUMÍVEIS
Soldagem MIG/MAG ou GMAW
Tocha de soldagem
Arame Eletrodo 
para a abertura do arco
Fonte de gás protetor
Sistema de alimentação 
do eletrodo em forma 
de bobina de arame
Unidade para circulação de água para refrigeração da tocha, quando necessário.
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
	Na soldagem MIG/MAG, usualmente temos:
Uso da polaridade reversa (eletrodo positivo), a polaridade direta é menos utilizada;
Faixa de corrente: 50 a 600A;
Faixa de voltagem: 15 a 32V;
Gases mais utilizados: argônio (inerte) e dióxido de carbono (ativo);
Alimentação contínua e em velocidade constante (ajustável) do eletrodo (arame).
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
Soldagem MIG/MAG (GMAW) - Sistema alimentador do eletrodo
	A tocha de soldagem conduz simultaneamente o eletrodo, a energia elétrica e o gás de proteção, a fim de produzir o arco de soldagem. 
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
A tocha de soldagem consiste de:
Bico de contato, que energiza o arame-eletrodo;
Bocal que orienta o fluxo de gás, feito em cobre ou material cerâmico;
Gatilho de acionamento do sistema, ou seja, abre o circuito, aciona o alimentador do arame e comanda o fluxo de gás;
	A tocha de soldagem pode ser refrigerada pelo próprio gás de proteção que conduz ou por água.
	Correntes de trabalho acima de 220 A e ciclos de trabalho superiores a 60%, utiliza-se a refrigeração com água.
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
Fontes de gás:
	Cilindro de gás ou mistura de gases de proteção dotado de regulador de pressão (manômetro) e/ou vazão (fluxômetro).
Manômetro
Regulador de pressão com fluxômetro
Fluxômetro = medidor de vazão
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
Consumíveis utilizados no processo de soldagem MIG/MAG:
Eletrodo ou arame ou metal de adição;
Gás de proteção;
Líquido para proteção da tocha e das regiões adjacentes à solda contra a adesão de respingos.
	Os eletrodos são fornecidos em bobinas com diâmetro que varia de 0,8 a 3,4mm. O diâmetro do eletrodo será em função da espessura da peça e da corrente usada na soldagem.
	São tradicionalmente revestidos com cobre (cobreados), visando a proteção do arame contra a corrosão e melhorar o contato elétrico entre o eletrodoe o bico de contato.
TÉCNICA DE SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
Obs.: Geralmente os soldadores acham que a técnica de soldagem puxando proporciona um arco mais estável e menos respingos na peça.
SENTIDO DE SOLDAGEM TÉCNICA DE SOLDAGEM PUXANDO
SENTIDO DE SOLDAGEM TÉCNICA DE SOLDAGEM EMPURANDO
VERTICAL DESCENDENTE
VERTICAL ASCENDENTE
SENTIDO DE SOLDAGEM 
SENTIDO DE SOLDAGEM 
TÉCNICA DE SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
As normas AWS adotam o seguinte formato para arames utilizados em processos de soldagem TIG, MIG, MAG e arco submerso:
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
TRANSFERÊNCIAS METÁLICA
	Na soldadura com arames sólidos por arco (GMAW = Gas Metal Arc Welding), as numerosas variedades de gases de proteção, arames de solda e de fontes de energia resultam em três modos diferentes de transferência do metal através do arco: Curto-circuito, Globular e Spray. 
 Cada modo de transferência do metal tem vantagens e limitações específicas.
Corrente de Soldagem
Short Circuit Transfer
Globular Transfer
Spray Transfer
Curto-circuito
Globular 
Spray 
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
O Curto circuito (short arc) – toque do arame na poça de fusão;
O Globular – transferência do metal em gotas grandes atraídas pela gravidade;
O Aerosol (spray arc) – transferência do metal em gotículas que são atraídas por forças magnéticas.
Fatores que influenciam a transferência: 
Corrente;
Comprimento do arco;
Gás de proteção;
Diâmetro do arame;
Fonte de energia.
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
TRANSFERÊNCIA POR CURTO-CIRCUITO
	A gota de metal se forma na ponta do eletrodo, aumenta de diâmetro até tocar a de fusão. A gota é puxada para a poça de fusão pela tensão superficial.
	Ocorre com baixos valores de tensão e corrente, para eletrodos com diâmetro de 0,8 a 1,2mm.
	Devido a baixa quantidade de calor transferida para a peça, é recomendado para soldagem de chapas finas. 
	Pelo pequeno volume da poça de fusão e pela forma como a gota é puxada para a poça de fusão, este modo de transferência é adequado para soldagem em qualquer posição.
	Os problemas deste modo de transferência são a pequena penetração, a quantidade de respingos e a instabilidade do arco.
Curto circuito
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
TRANSFERÊNCIA GLOBULAR
	Neste modo de transferência, a gota de metal alcança um diâmetro maior que o do eletrodo, porém não chega a tocar a peça. 
	A gota viaja no arco elétrico, do eletrodo à poça. A quantidade de respingos é elevada, devido a baixa direcionalidade da transferência. 
	Possui quantidade de calor intermediária e está limitado à soldagem na posição plana. 
	Também apresenta o problema de falta de penetração, além de falta de fusão ou reforço do cordão de solda Excessivo.
Globular 
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
TRANSFERÊNCIA POR SPRAY, OU PULVERIZAÇÃO AXIAL
	A gota, ainda com diâmetro pequeno, menor que o do eletrodo, é transferida à peça na direção axial. 
	A quantidade de calor transferida à peça é elevada, e por isso é adequado para a soldagem de chapas grossas. 
	Ocorre apenas quando se usa argônio ou misturas ricas em argônio.
	Este modo de transferência apresenta alta taxa de deposição e por isso está limitado à posição plana de soldagem.
	A transferência por spray apresenta a maior estabilidade do arco.
Spray 
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
MIG (Metal Inert Gas) 
MAG (Metal Active Gas)
Comparação entre os modos de transferências
Soldagem MIG no Alumínio
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
Gráfico Tensão x Corrente
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
TRANSFERÊNCIA SPRAY
X
X
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
Corrente Contínua – Influência da Polaridade
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
 PARÂMETROS DO PROCESSO - POLARIDADE
A polaridade mais indicada 
para a soldagem MIG / MAG 
é a polaridade inversa (CC+)
Com o uso da polaridade direta (CC-),
ocorre a repulsão da gota causada pelas forças dos jatos de plasma e de vapor metálico. A gota é empurrada para cima e desviada de sua trajetória normal, tornando instável a transferência do metal.
NÃO
SIM
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
TENSÃO DE SOLDAGEM
	A tensão no arco é diretamente proporcional ao comprimento do arco, ou seja, quanto maior o comprimento do arco, maior a tensão do arco.
	A tensão de soldagem também afeta o formato do cordão de solda. Tensões elevadas produzem cordões mais largos com maior quantidade de respingos;
	Tensões baixas, por outro lado, resultam em arco menos estável e maior absorção de gases.
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
 CORRENTE DE SOLDAGEM
	A corrente de soldagem está diretamente relacionada à velocidade de alimentação do arame.
 	Esta relação é denominada de característica de queima. 
	Cada tipo de arame de soldagem possui sua característica de queima. 
Obs.: Normalmente há um indicador de amperagem na fonte.
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
 MIG/MAG X ELETRODO REVESTIDO
ALTA PRODUTIVIDADE
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
CALCULO DA TAXA DE DEPOSIÇÃO
 A taxa de deposição descreve o quanto de metal de solda será depositado numa hora de arco aberto. 
Taxa de Deposição (kg/h) = vel. alim. Arame (m/min) x 60min/h
 m/kg de arame
Tabela no próximo slide 
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
A Tabela informa a quantidade de metros por quilo de diversos tipos e diâmetros de arame
Tabela - Quantidade de metros por quilo de arames de solda
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
EXTENSÃO DO ELETRODO (STICK-OUT)
	Quanto maior a extensão do eletrodo, maior será o aquecimento devido ao efeito Joule e menor será a corrente de soldagem necessária para fundir o arame.
	Trata-se da distância entre o contato elétrico e a peça de trabalho.
 É nessa região que ocorre o efeito Joule, ou seja, o aquecimento do metal devido à passagem de corrente elétrica.
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
Uma corrente suficientemente baixa, denominada corrente de base (Ib), que não gera a transferência, mas produz o início da fusão, e uma corrente superior a corrente de transição globular / pulverização, denominada corrente de pico (Ip), que gera a transferência.
	A vantagem deste modo é a obtenção de uma transferência com característica de pulverização, com corrente média bem menor, reduzindo o custo da operação. 
	Além disso, a quantidade de calor transferida à peça é bem menor, o que é vantajoso pelos seguintes motivos:
• menor nível de distorções
• maior controle da poça de fusão
• possibilita a soldagem fora de posição
• possibilita a soldagem de chapas com 
 menores espessuras
TRANSFERÊNCIA POR ARCO PULSANTE
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
(1) Valores relativos à transferência por curto-circuito.
	Tipo de
transferência
metálica	Gás de
proteção	Posição de
soldagem 	Energia de
soldagem (1)	Penetração (1)	Estabilidade
do arco
	Curto-circuito 	todos	todas	1,0	1,0	ruim 
	Globular 	todos	plana	1,2	1,2	intermediário 
	Pulverização 
axial	argônio e
misturas ricas
em argônio	plana/horizontal	1,8	1,8	boa 
	Arco pulsado	argônio e
misturas ricas
em argônio
	todas	1,2 - 1,6	1,2 - 1,6	boa 
TIPOS DE TRANSFERÊNCIA METÁLICA
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
MANIPULAÇÕES DA TOCHA
As recomendações que se seguem servem apenas como um guia a ser utilizado durante o treinamento de soldadores.
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
Gases inertes (Ar, He ou Ar + He) são usados na soldagem de metais mais reativos, como alumínio, magnésio e titânio. 
Gases ativos (uso de CO2 puro ou com adições de oxigênio ou argônio) são usados na soldagem de aços carbono e baixa liga.
As vantagens do uso de gases ativos são:
• Baixo custo;
• Maior estabilidade do arco;
• Maior velocidade de soldagem;
• Maior penetração.
GASES INERTES E ATIVOS
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
MISTURA DE GASES DE PROTEÇÃO
	Pequenos teores de gases ativos adicionados ao gás inerte tem as seguintes funções:
• Mudar o contorno do cordão;
• Aumentar a penetração;
• Diminuir a quantidade de respingos.
	A figura abaixo mostra o efeito da adição de 5% de oxigênio sobre a soldagem de chapas de aço carbono. Obtém-se um cordão mais estreito e com menor quantidade de respingos.
SOLDAGEM MIG/MAG- GMAW
	A figuras abaixo mostra esquema do efeito do gás de proteção sobre o contorno e a penetração do cordão de solda.
Mistura de Gases de proteção
	Teores mais altos de gases ativos com inertes, em diferentes proporções, permitem a soldagem com melhor estabilidade de arco nos metais ferrosos. 
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
A soldagem do aços inoxidáveis
não é feita com CO2 puro porque 
reduz as propriedades mecânicas
e a resistência a corrosão
Indústrias de auto peças, 
motocicleta, bicicletas e caldeiraria
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
 FONTES DE GÁS
Cilindro de gás ou mistura de gases de proteção dotado de regulador de pressão (manômetro) e/ou vazão (fluxômetro).
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
Ângulo incorreto da tocha
Baixa adição de calor
Geometria inadequada da junta
Alta velocidade de soldagem
Adição de calor excessivo
Abertura muito grande entre as parte a unir
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
Impurezas no MB
Falta ou excesso de proteção gasosa
 (regulagem inadequada da vazão do gás 
 de proteção, corrente de ar ou bocal 
 obstruído pelo acumulo de respingos)
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
Excesso de energia do arco ou manuseio inadequado da tocha
O soldador deve regular os parâmetros de soldagem em função 
 do tipo da junta, posição de soldagem e espessura do MB 
Posição de soldagem
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
Acumulo de tensões no cordão de solda
SOLDAGEM MIG/MAG - GMAW
AVALIAÇÃO MIG/MAG
1- Por que o processo MIG/MAG trabalha com densidade de corrente bem maiores do que no processo com eletrodo revestido?
2- Qual a corrente utilizada no processo MIG/MAG?
1- Maiores amperagens danificaria o revestimento do eletrodo
2- Corrente utilizada: contínua reversa cc+
PROCESSO DE SOLDAGEM MIG / MAG (GMAW – Gas Metal Arc Welding)
INSTRUTOR: FABIANO F. GUEDES