Apostila Brasagem Tig Mig Mag Engenharia

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1 APOSTILA PARA ENGENHARIA DE PROCESSOS DE SOLDAGEM 3.9- Processo de soldagem por Brasagem Brasagem um processo de unio de metais em que uma liga de adio, possuindo ponto de fuso inferior temperatura "solidus" do material dos componentes aquecida juntamente com o metal base at se fundir, e, por efeito de capilaridade, este material de enchimento fundido preenche o vazio da junta a ser constituda. A brasagem do alumnio se processa sem que o metal base se funda. Com exceo da brasagem a vcuo, todos os outros processos de brasagem requerem o uso de um fluxo para permitir a remoo do xido superficial, de modo que o metal de adio fundido tenha contato direto com o metal das partes da junta, tornando a coalescncia mais fcil. A figura 3.58(a, b) mostra fotomicrografias tpicas de juntas brasadas. Antes do desenvolvimento da maioria dos processos de soldagem atuais, a brasagem foi um mtodo de unio amplamente empregado. A sua aplicao destinou-se fabricao de uma variedade de produtos, tais como: perfis arquitetnicos, utenslios domsticos, conexes eltricas e trocadores de calor. Atualmente, vrias dessas aplicaes so unidas por outras tcnicas, mas em algumas delas a brasagem ainda o mtodo mais prtico. Por exemplo, atualmente, um trocador de calor em alumnio um conjunto brasado constitudo de tubos e chapa conformada, com centenas ou at milhares de ligaes, sendo que a maioria delas inacessveis por qualquer outro processo de unio. Juntas brasadas nas ligas tratveis termicamente podem ser temperadas em gua a partir da temperatura de brasagem, sendo equivalente ao tratamento de solubilizao. E, posteriormente, para produzir resistncias maiores basta submetlas ao envelhecimento natural ou artificial. Uma desvantagem da brasagem que todo o conjunto a ser brasado tem que ser aquecido at uma temperatura prxima de fuso do metal base. Devido ao decrscimo rpido da resistncia ao escoamento das ligas de alumnio em temperaturas elevadas, o uso de dispositivos para fixar os componentes normalmente necessrio, caso contrrio estes ficam sujeitos s distores durante a brasagem, em funo de seu prprio peso. Outra desvantagem da brasagem o

2 efeito corrosivo provocado ao alumnio pelos resduos provenientes da maioria dos fluxos. Duas medidas podem ser tomadas para evitar este problema. Uma delas utilizar a brasagem a vcuo para eliminar a necessidade do emprego de fluxo. A outra usar um fluxo no corrosivo, por exemplo, o NOCOLOK (MR) (Marca Registrada de um fluxo que no contm constituintes corrosivos ao alumnio). H cinco mtodos usuais de brasagem em alumnio: brasagem em forno; brasagem por imerso em banho de sal; brasagem a vcuo; brasagem a chama automtica; brasagem a maarico. Os quatro primeiros acima so mtodos de alta produo que requerem equipamentos grandes e sistemas de controle sofisticados, e para tal o investimento de capital relativamente elevado. A brasagem a maarico limitada principalmente a peas bem simples e a reparos de componentes acabados.

FIGURA 3.58: Fotomicrografias tpicas de juntas brasadas

3 3.10- Processo de soldagem TIG A soldagem a arco tungstnio com a atmosfera gasosa, ou mais comumente designada como soldagem TIG ("Tungsten Inert Gs"), um processo de soldagem em que o arco eltrico estabelecido entre um eletrodo de tungstnio noconsumvel e a pea, numa atmosfera de gs inerte. No processo TIG o arco eltrico pode ser obtido por meio, de corrente alternada (CA), corrente contnua e eletrodo positivo (CCEP) ou corrente contnua e eletrodo negativo (CCEN). Entretanto, na indstria em geral o processo TIG (CA) o tinua sendo aplicado nesses casos, embora a soldagem MIG com corrente pulsante tem se mostrado superior para muitas aplicaes e, portanto, a soldagem TIG (CA) est se tornando pouco comum.

FIGURA 3.59: Processo TIG .

4 O processo TIG (CC) destinado principalmente a soldagem automatizada e apresenta algumas vantagens exclusivas que sero abordadas mais adiante. O processo TIG no to eficaz em determinados tipos de juntas quanto o MIG. Ele no penetra com a mesma facilidade em chanfros estreitos ou em ngulo, de modo que nas soldas de filete apresenta dificuldade em penetrar na raiz. As velocidades de soldagem mais usuais com o TIG so menores do que com o MIG. Portanto, o ltimo possui vantagens indubitveis para muitas aplicaes. Um arco de soldagem TIG ideal aquele que fornece a mxima quantidade de calor ao metal base e a mnima ao eletrodo. Alm disso, atravs da sua ao de limpeza deve promover a remoo do xido de alumnio na frente da poa de solda. Cada um dos trs modos mencionados acima (CA, CCEN e CCEP) carece de um ou mais desses requerimentos em dado nvel. O arco (CCEN) dirige cerca de 80% do seu calor para a poa de solda, proporcionando a formao de cordes de solda com penetrao relativamente elevada e estreita, porm a sua ao de limpeza precria. Por outro lado, e o restante (80%), que vai para o eletrodo, removido pela gua de refrigerao da tocha, e dessa forma desperdiado. Ao contrrio do anterior, as soldas so largas e pouco penetradas. E, neste caso, devido ao aquecimento excessivo do eletrodo, o dimetro do mesmo deve ser maior do que no processo (CCEN), e efetivamente resfriado. O ARCO TIG (CA) Como mencionado anteriormente, um arco protegido com gs produz calor nas propores aproximadas de 80% no nodo (+) e 20% no ctodo (-). No entanto, o arco TIG (CA) reverte a polaridade na mesma frequncia da rede (60 Hz), ou seja, ora o eletrodo negativo, ora positivo, e, por essa razo, o calor dividido igualmente entre o eletrodo (50%) e a poa de solda (50%). Esta reverso de polaridade, teoricamente, uma combinao dos dois processos anteriores (CCEN e CCEP), conferindo ao processo TIG (CA) as vantagens de ambos, isto , limpeza e penetrao. O calor que vai para o eletrodo precisa ser removido para evitar o seu superaquecimento; por isso que a maioria das tochas TIG utilizadas para soldar alumnio so refrigeradas a gua. O aspecto de alterncia do arco (120 vezes por segundo com fontes de 60 Hz) acarreta um problema de estabilidade de arco. O tungstnio, especialmente quando fundido, um bom emissor de eltrons, mas o alumnio no o . Devido a isto, o arco se extingue entre a metade dos ciclos e, assim, precisa ser reaberto instantaneamente; o que relativamente fcil quando da tcnica com o eletrodo

5 negativo, mas muito difcil na tcnica com o eletrodo positivo. Sob circunstncias normais, este problema superado com o uso de uma descarga de alta voltagem adicionada ao arco, a fim de ajudar na sua abertura e estabilidade, onde tal operao ioniza suficientemente o gs de proteo, permitindo que o arco prossiga com um atraso mnimo. A descarga de alta voltagem provm de uma fonte de energia de alta frequncia, que um componente existente em todas as mquinas de solda TIG atuais. Contudo, sob condies anormais, tal como a permanncia do arco em dado local por tempo bastante longo para remover totalmente todos os traos de xido da superfcie do alumnio, possvel que em alguns ciclos com o eletrodo positivo no somente ocorra um atraso na abertura do arco como, s vezes, pode falhar inteiramente. Isto torna o arco to instvel que ele chega a no aceitar com facilidade a deposio do metal de adio na poa de solda. E, se a instabilidade for muito severa, tambm haver uma perda aprecivel de ao de limpeza, porque ela s acontece durante o semiciclo com o eletrodo positivo. Denomina-se retificao parcial quando ocorre um atraso na abertura do arco durante o semiciclo com eletrodo positivo, e haver alguma perda da ao de limpeza. Se o arco no abre durante toda a metade deste ciclo, denomina-se a isto retificao total, e a perda da ao de limpeza ser maior. Como visto, a diferena entre a emissividade do tungstnio e a do alumnio acarreta instabilidade do arco, que por sua vez atua, em um dado nvel, como um retificador no circuito de soldagem, ocasionando um fluxo de corrente maior durante um dos meiociclos do que no outro (ver Figura 7.2). Isto produz uma componente de corrente contnua no circuito secundrio do transformador, que tende a saturar magneticamente o seu ncleo, permitindo o surgimento de altos nveis de corrente primria pouco comuns no transformador, o que pode superaquec-lo e danific-lo. Para corrigir este problema, o uso de baterias acumuladoras de 6 Volts (uma para cada 75 amperes de corrente de soldagem) no circuito de soldagem, como mostra a Figura 7.3, era comum em mquinas antigas para bloquear o fluxo de corrente contnua. J as mquinas atuais utilizam vrios condensadores de bloqueio no lugar de baterias para evitar a componente de corrente contnua de uma forma simples e mais livre de problemas.

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FIGURA 3.60:Comportamento do arco eltrico em corrente alternada

7 3.10.1- Soldagem tig (CA) Para empregar o processo necessrio possuir o seguinte equipamento e consumveis: Uma fonte de potncia corrente alternada (CA) projetada para a soldagem TIG. Tambm possvel adaptar alguns componentes adicionais a uma mquina de soldagem CA convencional, tais como um gerador de alta frequncia e controles de gua e gs. No entanto, o uso de equipamentos adaptados raramente funciona to bem quanto as mquinas construdas especificamente para este fim. Um suprimento de gs de proteo com regulador de presso e fluxmetro. Uma tocha de soldagem com todos os cabos necessrios e mangueiras para o cabo de energia, gs, gua de refrigerao e um bocal para o gs. Um eletrodo de tungstnio de bitola e tipo indicado. Um suprimento de gua de refrigerao. Metal de adio (alumnio ou liga de alumnio), normalmente disponvel na forma de varetas em peas retas ou arame enrolado em carretis. Cada um dos componentes acima ser descrito separadamente. Fontes de Potncia Um transformador monofsico de onda senoidal com corrente de sada ajustvel sem escalonamento e com voltagem de circuito aberto limitada a 80 volts para segurana do operador uma fonte de potncia (TIG) apropriada para soldaralumnio. Alm disso, deve conter um gerador de energia de alta frequncia para assegurar a abertura efetiva do arco e a sua estabilizao. Na maioria das mquinas a intensidade da alta frequncia pode ser ajustada, e tambm h um circuito de controle para ligar e desligar o gs de proteo e a gua, alm de um rel de tempo que controla a psvazo do gs com a finalidade de proteger o eletrodo durante o seu esfriamento. As mquinas modernas costumam ser equipadas com um controle remoto a fim de comandar o gs, a gua e a energia, frequentemente possuem um reostato manejvel com o p para ajustar a corrente durante a soldagem. Este recurso pode ser muito til na soldagem de juntas complicadas, e tambm no enchimento de cratera no fechamento da solda. As fontes de potncia TIG encontram-se disponveis numa gama de capacidades, normalmente at 500 amperes. Mquinas especiais, que so as unidades de onda quadrada. Sao capazes de fornecer um arco muito mais estvel, principalmente no caso de soldas em alumnio,

8 sem precisar utilizar a descarga de alta voltagem, embora tenham que fazer uso dela para abrir o arco. Essas mquinas so conhecidas como fontes de onda quadrada, porque a forma da onda da corrente de soldagem parece uma onda realmente quadrada. Este benefcio s tornou-se possvel com os avanos obtidos na indstria eletro-eletrnica com o advento dos componentes em estado slido (transistores de alta potncia e alta velocidade de comutao). Dentro de certos limites, essas mquinas tambm conseguem intervalos de tempo desiguais em cada polaridade, o que, de um lado, melhora a ao de limpeza e, de outro, aumenta o poder de penetrao, alm de reduzir a quantidade de calor para o eletrodo, de tal forma que normalmente possvel utilizar um eletrodo de bitola menor do que aquele utilizado no processo AC convencional. Da mesma forma que a frequncia, a amplitude de cada ciclo tambm pode ser diferente. A Figura 3.61 mostra as formas de onda em corrente alternada. Gs de Proteo O gs, alm de proteger a regio do arco compreendida pela poa de solda atravs da expulso do ar, eliminando o oxignio, o nitrognio e o hidrognio do contato com o metal fundido, transfere a corrente eltrica quando ionizado. Para a soldagem TIG (CA) do alumnio, o argnio puro o gs de proteo mais apropriado. O argnio no s fornece soldados na posio plana, as misturas de argnio e hlio fornecem bons resultados, em virtude de o hlio gerar um arco mais quente. Em contrapartida, o custo do hlio bem superior ao do argnio, alm do que, devido sua baixa densidade, as taxas de fluxo usuais so bem maiores. Alm disso, muito raro na soldagem TIG (CA) o emprego de misturas com mais de 50% de hlio em argnio, em virtude de a ao de limpeza do arco com o hlio ser precria. Uma abertura de arco estvel como propicia melhor ao de limpeza do que os outros gases inertes usuais. Em material espesso ou em chanfros grandes O grau de pureza do gs de proteo essencial. Os gases com grau de soldagem devem ser fornecidos com 99,998% de pureza com relao ao argnio e 99,995% para o hlio, e os seus respectivos pontos de orvalho devem ser -60C ou menores. Cabe lembrar que esta pureza precisa ser mantida at que o gs chegue efetivamente ao arco. Isto significa dizer que o sistema por onde o gs de proteo passa deve ser mantido sempre limpo e seco, porque at mesmo o mnimo vestgio de sujeira ou umidade pode ocasionar porosidade excessiva na solda. Assim sendo, deve-se tomar todo cuidado para que no entre ar algum no sistema de conduo

9 de gs e que no haja vazamento de gua no caso de a tocha que est sendo usada ser refrigerada a gua. A fonte de potncia deve possuir dois temporizadores para o gs de proteo, pr e ps-fluxo, onde os respectivos perodos so ajustados de acordo com as condies de soldagem. O pr-fluxo para expulsar o ar da mangueira do gs e da tocha antes da abertura do arco. O ps-fluxo para proteger o eletrodo da oxidao do ar at que o mesmo seja suficientemente resfriado, aps o trmino da soldagem.

FIGURA 3.61 Formas de onda em corrente alternada

Tochas de Soldagem A espessura do metal a ser soldado e, consequentemente, os nveis de correntes utilizados determinam o tipo de tocha adequada para um dado servio. H muito poucas aplicaes em soldagem manual que requerem correntes acima de 400 amperes; todavia, o nvel mximo de corrente suportado por uma dada tocha afetado pelo tipo de refrigerao. Uma grande variedade de tochas TIG encontra-se disponvel no mercado para regimes de trabalhos leve, mdio e pesado. Todas as tochas, com exceo das empregadas em servios leves, so refrigeradas a gua, e

10 a mesma gua tambm serve para refrigerar o cabo fora. A maioria das tochas so equipadas com bocais cermicos ou metlicos, sendo que os primeiros so os preferidos pelos usurios, devido ao seu baixo custo e boa durabilidade. As tochas para trabalhos leves tm a vantagem de possurem um conjunto de cabos e mangueiras menores, tornando-as de fcil manipulao. Por outro lado, as tochas maiores permitem o uso de eletrodos de bitolas maiores (4,8 a 6,3 mm) e, consequentemente, corrente de soldagem elevada. Uma tocha TIG, para atender uma faixa ampla de espessuras em alumnio, deve ser capaz de operar com eletrodo de bitola de pelo menos 4,8 mm. Os fabricantes de tochas TIG normalmente classificam os seus produtos baseados na soldagem em corrente contnua e eletrodo negativo (CCEN). Dessa forma, recomenda-se verificar, antes de comprar a tocha, se a classificao da mesma atende as condies de trabalho para a soldagem em corrente alternada. Eletrodos A escolha de uma classificao do tipo e da bitola de um eletrodo, para suportar uma corrente de soldagem, influenciada pela espessura e pelo tipo de liga do metal base. A capacidade dos eletrodos de tungstnio passagem da corrente dependente de inmeros outros fatores, tais como: tipo e polaridade da corrente, gs de proteo empregado, tipo de equipamento utilizado (com resfriamento a ar ou gua), da extenso do eletrodo alm do anel suporte (fixao do eletrodo com luva ou tubo) e a posio da soldagem. Um eletrodo de uma determinada bitola ter a sua maior capacidade de conduzir corrente com corrente contnua e eletrodo negativo (CCEN); ter menor capacidade condutora com corrente alternada (CA); e menor ainda com corrente contnua e eletrodo positivo (CCEP). Os eletrodos so disponveis em trs tipos de classificao, ou seja, tungstnio puro, tungstnio zirconiado e tungstnio toriado. Os eletrodos de tungstnio puro ou zirconiado so adequados para a soldagem em corrente alternada, todavia o zirconiado possui capacidade ligeiramente maior de conduzir corrente, bem como, apresenta maior resistncia s contaminaes. J os eletrodos de tungstnio toriado so projetados para serem usados em corrente contnua. Todavia, em CA, ao em vez da formao de uma ponta esfrica, prefervel para a soldagem de ligas de alumnio, forma-se na sua extremidade vrias projees pequenas, esfricas e discretas, que acarretam instabilidade do arco e, consequentemente, prejudicam a sua ao de limpeza,

11 assim como h tendncia de ocorrer volatilizao de tungstnio para a poa de solda. Dessa forma, os eletrodos de tungstnio toriado no so indicados para a soldagem em corrente alternada.A Tabela 3.11 relaciona alguns valores tpicos de corrente para os dois tipos usuais de eletrodos de tungstnio empregados na soldagem com CA. Tabela 3.11: Valores tpicos de corrente para os dois tipos usuais de eletrodos de tungstnio

Para se obter resultados satisfatrios na soldagem TIGCA, a ponta do eletrodo depois de fundida deve ter configurao esfrica, regular e brilhante. Quando a bitola do eletrodo muito maior em relao corrente que est sendo utilizada, a sua extremidade no toma a configurao totalmente esfrica e o arco tende a ser errtico (sem direo). No caso inverso, isto , bitola do eletrodo bem pequena, a sua ponta pode superaquecer e formar uma esfera maior que o eletrodo, levando instabilidade do arco, assim como h uma tendncia de volatilizao de tungstnio para a poa de solda. Os eletrodos so disponveis nas bitolas de 0,3 mm at 6,3 mm. Embora a escolha da bitola seja usualmente feita de acordo com uma faixa tpica de corrente, h situaes onde o uso de uma bitola de eletrodo maior do que o normal benfica - por exemplo, na soldagem com a tocha na posio horizontal, porque um eletrodo de bitola maior menos propenso a superaquecer e a encurvarse. Neste caso, o soldador deve utilizar o eletrodo de bitola imediatamente maior do que a recomendada e, alm disso, esmerilhar a sua ponta de forma cnica at atingir a bitola de uso, de modo que o tamanho da esfera fundida durante a soldagem seja o desejado

12 NOTA: Todos os valores so baseados no uso do argnio como proteo gasosa. As faixas de corrente podem variar, dependendo do gs de proteo, do tipo do equipamento ou da aplicao especfica.. O eletrodo deve estar centralizado em relao ao bocal da tocha de modo que a poa de solda fique bem protegida pelo gs. Normalmente, a extenso do eletrodo, dentro da proteo gasosa, cerca de 3,0 mm alm do bocal, mas em virtude das caractersticas da aplicao, tal como em soldas de canto (junta em "T"), uma extenso maior pode ser necessria como tambm vazes de gs ligeiramente mais altas para assegurar a proteo da poa de solda. A vazo de gs de proteo deve ser mantida no apenas no decorrer da soldagem, mas tambm depois da interrupo do arco, at que o eletrodo atinja a temperatura ambiente. Quando os eletrodos so resfriados de modo correto, a sua ponta fundida tem o aspecto brilhante e polido; quando so resfriados inadequadamente, eles podem oxidarse, apresentando a ponta fundida revestida por uma pelcula colorida; esta pelcula, se no for removida, pode comprometer a qualidade da solda nas soldagens posteriores. Sistemas de Refrigerao Embora seja possvel utilizar gua proveniente da rede da fbrica para refrigerao da tocha, a presso precisa ser reduzida em torno de 30 psi. Tambm, sempre que a temperatura da gua menor do que a ambiente, haver tendncia de ocorrer condensao nos componentes da tocha caso a gua continue fluindo aps o trmino da operao de soldagem, ou seja, os componentes "suam". So por essas e outras razes prticas que a maioria das mquinas de soldas TIG so equipadas com sistemas de recirculao para resfriar a gua e aliment-la com presso adequada. Alm disso, ao contrrio dos sistemas em que o fornecimento de gua feito direto da rede, os sistemas fechados fornecem gua a uma temperatura uniforme, ligeiramente acima da ambiente, evitando com isso que ocorra condensao na tocha quando a mesma no est sendo utilizada. Vrias mquinas de soldagem TIG so equipadas com controles eletrnicos para presso ou fluxo, os quais interrompem a corrente de soldagem quando a vazo de gua de refrigerao insuficiente. Tais dispositivos protegem os componentes da tocha.

13 Metal de Adio A soldagem TIG (CA) em alumnio pode ser feita com ou sem metal de adio. A soldagem sem metal de adio, denominada de autgena, limitada, principalmente a materiais de espessura muito fina e ligas que no sejam propensas a trinca a quente. O metal de adio ajuda a minimizar a fissurao, compensa variaes na montagem da junta e participa na elaborao de soldas de filete e outras soldas onde a deposio de metal necessria para fazer a solda. Na soldagem TIG, o metal de adio normalmente comercializado em varetas retas com comprimento de aproximadamente 1,0 metro, nas bitolas de 1,6 a 6,4 mm. Na soldagem automatizada o metal de adio fornecido em bobinas, sendo o mesmo alimentado mecanicamente por um cabeote alimentador at a poa de fuso. Tcnica de Soldagem Manual Uma vez que todos os componentes estejam montados e posicionados, devese fazer alguns ajustes na vazo do gs e na corrente de soldagem a serem utilizadas. Depois disso, a soldagem se processa de acordo com as seguintes instrues. Na soldagem TIG manual, uma das mos segura a tocha e a outra vareta de adio (quando necessrio). A abertura do arco se d diretamente na junta atravs da oscilao da tocha, a fim de posicionar o eletrodo bem prximo pea para permitir que a corrente de alta frequncia estabelea um arco com o alumnio e, alm disso, determinar uma trajetria para a passagem da corrente de soldagem efetiva. Posteriormente, o arco deve permanecer imvel, at que haja fuso de metal base suficiente para formar uma poa de solda estvel e regular. E a partir da, a mesma deve ser mantida com estas caractersticas durante a execuo da soldagem. Um arco TIG adequado aquele que apresenta estabilidade direcional, assim como possui um som prprio similar a um zumbido. J um arco instvel apresentase de modo irregular e com um som de estalido, alm do que, quando se adiciona metal de enchimento, uma certa quantidade de metal fundido expelida para fora da poa de solda. Outro fato importante que o eletrodo, quando aquecido, nunca deve tocar a poa de solda ou a vareta de adio, porque instantaneamente ficar contaminado com alumnio, ocasionando instabilidade do arco e soldas sujas, visto que a instabilidade do arco compromete a sua ao de limpeza.

14 Quando a contaminao do eletrodo mnima, uma maneira simples de remov-la atravs da obteno de um arco eltrico sobre um retalho de metal, utilizando-se para isso um valor de corrente acima do normal, durante poucos segundos, at que o arco retorne a ser estvel novamente. No caso de uma contaminao mais severa, a ponta do eletrodo deve ser removida por esmerilhamento, e, em seguida, atravs da obteno de um arco eltrico sobre um recorte de metal, reconstitui-se a extremidade de perfil esfrico e o eletrodo est novamente em condies de soldagem. O comprimento do arco varia de 3 a 10 mm, dependendo do tipo e localizao da junta. Arcos mais curtos ajudam a obter maior penetrao, evitam mordeduras e propiciam um controle melhor da largura e do perfil do cordo. Como regra prtica, o comprimento do arco deve ser aproximadamente igual ao dimetro do eletrodo de tungstnio. Nas soldas de filetes a extenso do eletrodo dentro da proteo gasosa deve ter um comprimento um pouco maior a fim de se obter um arco maiscurto, de tal forma que seja possvel a penetrao da solda atingir a raiz da junta. Durante a soldagem, a tocha deve permanecer perpendicular em relao superfcie da junta (ngulo de trabalho igual a 90, porm ligeiramente inclinada para a frente (ngulo de soldagem positivo de 5o a 15), como mostra a Figura 7.5.

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FIGURA 3.62 ILUSTRAO DAS POSIES DA TOCHA NA SOLDAGEM TIG Ao se soldar componentes de espessuras desiguais, o arco, neste caso, deve ser direcionado mais para o lado da junta de maior espessura a fim de se obter fuso e penetrao iguais nos dois lados. No incio da soldagem, a tocha deve permanecer no ponto de partida at que o arco tenha fundido uma poa limpa e brilhante do tamanho requerido (isto no deve levar mais do que 3 a 5 segundos). A tocha ento movimentada firmemente a uma velocidade uniforme, enquanto que a vareta de adio introduzida na borda frontal ou lateral da poa. Aqui importante ressaltar que o material de enchimento no deve ser adicionado antes de se ter uma poa adequada. No caso da vareta, ela deve ser conduzida durante a soldagem formando um ngulo de 20 a 30 com a superfcie da pea, levemente deslocada em relao linha de centro da junta, e alimentada na poa fundida com um movimento de vaivm em intervalos frequentes, regulares e curtos (mas no fora da proteo gasosa). A cada vez que a vareta adicionada, a tocha movida lentamente para trs a fim de permitir que a vareta seja introduzida na poa. Quando se obtm o tamanho de cordo desejado, a tocha movida para a frente para avanar a poa. Este movimento para a frente e para trs da tocha e da vareta repetido suave e uniformemente em passos de 1,5 a 5,0 mm. Todavia, este movimento torna-se dispensvel quando se vai soldar uma junta sem o uso de metal de adio. Ainda assim, neste caso, soldadores experientes tm o hbito de dispor de uma vareta, pois, no caso de ajunta no estar perfeitamente justa ou alinhada, alguma deposio de material pode ser ocasionalmente necessria para assegurar a coalescncia. A tcnica descrita acima requer do soldador muito treino para que ele possa adquirir a habilidade necessria para sincronizar os movimentos tanto da tocha

16 como da vareta, a fim de produzir soldas com "escamas" espaadas uniformemente. A velocidade da soldagem e a frequncia com que a vareta adicionada na poa de solda variam de acordo com a habilidade do soldador e, tambm, com a bitola da vareta. Quando se utiliza a corrente ideal em relao ao tipo de junta e espessura do metal, a velocidade de soldagem ser alta osuficiente para causar o mnimo dano trmico ao metal base. Em contrapartida, com correntes abaixo da ideal, o tempo para que o calor de soldagem seja conduzido atravs do metal base ter que ser maior, vindo a provocar um aumento de sua temperatura e uma reduo do calor na poa de solda. Isto reduz a velocidade de soldagem por um fator que maior do que a reduo na corrente. Portanto, uma soldagem desenvolvida com corrente menor do que a recomendada provoca maior dano trmico ao metal base. Para finalizar uma solda sem deixar que ocorra cratera, o comprimento do arco deve ser diminudo e a corrente reduzida, embora a vareta continue ainda sendo adicionada poa de solda at que ela se solidifique. Equipamentos que possuem controle de corrente, tanto operado manualmente ou com o p, so de grande valia neste tipo de operao. O processo TIG pode ser utilizado em todas as posies de soldagem, porm ajustes no procedimento e na tcnica podem ser necessrios. Nas posies de soldagem, onde a gravidade torna o controle da poa de solda mais difcil, nveis de correntes um pouco mais baixos so preferveis. Na posio vertical a soldagem deve ser conduzida de baixo para cima para evitar que o metal escorra antes de solidificarse. Procedimentos de Soldagem O procedimento de soldagem um conjunto de parmetros que asseguram a penetrao e o perfil do cordo desejados, de acordo com uma velocidade de soldagem factvel, sem causar defeitos ou exigir que o soldador seja por demais habilidoso. O procedimento para ser qualificado precisa ser testado e provar que atende os requisitos especificados. A norma ANSI/AWS Dl.2-83 ("Structural Welding Code -Aluminum") uma das normas de soldagem para estruturas mais usual, a qual especifica os ensaios e os critrios para qualificao de procedimentos. A elaborao de uma qualificao de procedimento de soldagem requer que se estabelea o valor praticvel para cada parmetro de soldagem e a mxima variao permiss-vel desses valores. A sequncia de etapas no desenvolvimento do proceso normalmente se aproxima da seguinte:

17 Normalmente o projetista especifica a liga e a espessura do metal, o metal de adio, tipo de junta e posio de soldagem. Ele tambm pode especificar a geometria da junta. A corrente de soldagem relacionada principalmente com a espessura do metal, visto que o arco precisa ter energia trmica suficiente para conferir a penetrao requerida. Quando a corrente muito baixa, ocorre um retardo na formao do tamanho ideal da poa de fuso em condies de receber o metal de adio. Normalmente, a poa, de fuso para estar em condies de receber o metal de adio, leva de 3 a 5 segundos. Na situao inversa, corrente alta demais, pode eventualmente aquecer demais a junta, de tal forma que a velocidade de soldagem precisa ser superior quela em que o soldador se sente vontade. No processo TIG (CA), as velocidades de soldagem compreendidas entre 15 e 25 cm/min so aquelas em que o soldador comum se sente mais vontade. A bitola do eletrodo deve ser escolhida de acordo com o nvel decorrente a ser empregado na soldagem. A Tabela 3.11 fornece a faixa de corrente usual para cada bitola de eletrodo. Verifica-se que a faixa para cada bitola bem ampla e tambm que h uma considervel sobreposio das faixas. A bitola do eletrodo e o nvel de corrente afetam as dimenses do arco e da poa de solda. Essas, por sua vez, influenciam a escolha do dimetro do bocal de gs. Os bocais muito pequenos no conferem a proteo de gs necessria, exceto quando a velocidade do gs elevada ao ponto de causar turbulncia e introduzir ar no gs inerte. Enquanto que um bocal muito grande gera desperdcio de gs e tambm impede que o soldador tenha viso completa da poa e do cordo de solda no momento em que o mesmo se forma. A bitola da vareta escolhida para adequar a taxa na qual o metal de adio pode ser alimentado na poa de solda. A vareta muito grossa tende a interferir na proteo de gs e tambm dificulta a manipulao sem que ocorra contaminao do eletrodo. No caso de ela ser muito pequena, haver necessidade de uma movimentao excessiva para adicionar a quantidade de metal de adio suficiente a cada passada. O nmero de passes de solda pode ser especificado por intermdio de uma norma de soldagem ou, alternativamente, pode ser deixado a critrio do soldador. Passes adicionais podem introduzir defeitos de solda desnecessariamente. Por outro lado, cordes de solda grandes demais, feitos com velocidades baixas, ocasionam largas

18 zonas termicamente afetadas e deformaes excessivas. A sequncia de deposio dos cordes de solda pode ou no fazer parte do procedimento qualificado. 3.10.2- SOLDAGEM TIG (CC) O processo CC quase sempre utilizado com o eletrodo sendo o plo negativo, isto , com 80% do aquecimento do arco se dirigindo para a junta e somente 20% para o eletrodo. Embora se use muito ocasionalmente o processo com eletrodo positivo para se tirar proveito da ao de limpeza por ele proporcionada, as soldas resultantes so largas e com pouca penetrao, de modo que o eletrodo precisa ser muito grosso e resfriado convenientemente. Trata-se, obviamente, de um processo ineficiente. O processo com eletrodo negativo, por outro lado, tem sido mecanizado para soldagens de emendas de chapas finas para aplicaes aeroespaciais e outros usos especficos. Sua profundidade de penetrao e estabili-dade de arco produzem soldas de topo livre de defeitos e consistentes. Isto tudo possvel porque, embora o arco no promova a ao de limpeza como no caso com eletrodo positivo, quando se utiliza o hlio como gs de proteo, ele produz um arco mais quente e a pelcula de xido sobre o metal base acaba se destacando o suficiente para possibilitar a coalescncia. O acabamento superficial das soldas um pouco mais escuro e no apresenta tanto brilho como a solda TIG (CA), mas isso no chega a afetar sua qualidade. Equipamento Uma fonte de potncia CC projetada para a soldagem TIG. Tambm possvel adaptar alguns componentes adicionais a uma mquina de soldagem CC convencional, tais como um gerador de alta frequncia para dar incio ao arco e controles de gua e gs. No entanto, o uso de equipamentos adaptados raramente funcionam to bem quanto as mquinas construdas especificamente para este fim. Um suprimento de gs de proteo com regulador de presso e fluxmetro. Uma tocha de soldagem com todos os cabos necessrios, mangueiras para o cabo de energia, gs e gua de refrigerao e um bocal para o gs. Um eletrodo de tungstnio de bitola e tipo indicado. Um suprimento de gua de refrigerao. Metal de adio (alumnio ou liga de alumnio) na forma de varetas em peas retas ou arame enrolado em carretis.

19 Gs de Proteo Embora o argnio possa ser utilizado com o modo CEEP e na soldagem de material de espessura muito fina com o modo CCEN, as principais aplicaes TIG CC destinam-se a espessuras a partir de 3,2 mm empregando o modo CCEN com proteo de gs hlio. Neste modo, como comentado anteriormente, no h ao de limpeza do arco, mas o calor intenso do arco conseguido com o uso do hlio supera esta limitao. A consistncia de pureza elevada do gs de proteo essencial. O hlio com grau de soldagem deve ser fornecido com 99,995% de pureza e ponto de orvalho de no mnimo -60C. Conforme mencionado no item "Gs de Proteo -Soldagem TIG (CA)", todos os cuidados devem ser tomados para garantir efetivamente que o gs chegue at o arco com o nvel de pureza inicial. Eletrodos Os eletrodos toriados so os recomendados para a soldagem TIG (CC), porque resistem melhor ao calor do arco e so menos propensos contaminao. Alm disso, apresentam excelentes caractersticas de abertura de arco. Os eletrodos com 1% ou 2% de trio so os de uso mais comum. O eletrodo para o modo CCEN geralmente bem pequeno e usado de maneira diferente da soldagem CA. Ele no se funde e o arco no se origina a partir da ponta, mas de uma rea que se localiza acima do eixo do eletrodo. Dependendo do procedimento aplicado, a ponta do eletrodo pode apresentar formatos diferentes que vo desde uma extremidade quadrada at uma forma cnica bem alongada (incluindo ngulos to pequenos quanto 20). Esta ltima usada para se obter penetrao mxima.

3.10.3- Problemas operacionais e medidas corretivas Contaminao do Eletrodo O contato entre o eletrodo aquecido e o alumnio normalmente resulta na contaminao do eletrodo. A falta de firmeza ou inexperincia do soldador, assim como uma extenso excessiva da ponta do eletrodo so as causas mais frequentes da contaminao do eletrodo. Para superar esta dificuldade, verifique ou altere o seguinte :

20 Manipulao incorreta da tocha. Extenso excessiva do eletrodo (Ver "Eletrodos"). Perfil Inadequado do Eletrodo O perfil incorreto do eletrodo normalmente causado por correntes de soldagem elevadas para um dado dimetro de eletrodo. Eletrodos de tungstnio toriado no so recomendveispara a soldagem com corrente alternada. Os indicados so os de tungstnio puro ou zirconiado. Para superar este problema, verifique ou altere o seguinte: Bitola do eletrodo adequada corrente utilizada (ver Tab. 3.11). Material do eletrodo. Perfil da ponta do eletrodo. Dificuldade de Manipulao em Espaos Confinados Algumas vezes torna-se difcil aproximar suficientemente o eletrodo junta devido ao tamanho da tocha e do bocal de gs. Para superar esta dificuldade, verifique ou altere o seguinte: Tamanho da tocha - utilize uma menor. Tamanho do bocal de gs - utilize o menor possvel. Extenso do eletrodo. Comprimento do eletrodo - utilize eletrodos curtos. Pouca Visibilidade da Poa de Solda O soldador deve ver a poa de solda por todo o tempo. Se isto no for possvel, verifique ou altere o seguinte : Posio do soldador. Tamanho do bocal utilize o tamanho menor quando possvel. Lentes da mscara do soldador - utilize lentes mais largas. Posio da tocha (ver Figura 3.11). Cordo de Solda Sujo Um cordo de solda sujo pode ser ocasionado por uma proteo insuficiente de argnio, metal base ou materiais de adio sujos, ou contaminao do eletrodo com alumnio. Para superar esta dificuldade, verifique ou altere o seguinte: Taxa de vazo de argnio.

21 Comprimento do arco Posio da tocha Centralize os eletrodos no bocal de gs. Contaminao do eletrodo Use o bocal de gs de dimetro menor possvel. Limpeza do metal base e materiais de adio Vazamento de ar e gua na rede de argnio e tocha. Proteja o local de trabalho de fortes correntes de ar. Ao de limpeza do arco deficiente. Arco de soldagem instvel. Ao de Limpeza Inadequada Proporcionada pelo Arco Uma ao de limpeza precria pode ser identificada pela ausncia da linha prateada e brilhante que se forma ao longo de cada lado do cordo e a frente da poa de solda, e pela molhagem deficiente produzida pelo metal de adio no metal base. geralmente originada por uma instabilidade de arco ou pela insuficincia de limpeza do metal base. Para superar este problema, verifique ou altere o seguinte : Vazo do gs de proteo. Unidade de alta frequncia. Voltagem de circuito aberto da mquina de soldagem. A limpeza e a espessura do filme de xido sobre o metal base Voltagem baixa na entrada da fonte de potncia. Cordo de Solda Excessivamente Largo Um cordo de solda muito largo pode ser causado por um arco muito longo ou velocidade de soldagem bem baixa para a corrente utilizada. Para vencer este problema, verifique ou altere o seguinte: Correntes e velocidades de soldagem. Manipulao da tocha - mantenha um arco curto.. Extenso do eletrodo aumente para que seja possvel manter o arco curto. Posio da tocha Falta de Penetrao

22 A falta de penetrao pode ser ocasionada por correntes de soldagem baixas, velocidades de deslocamento altas e preparao imprpria das bordas da junta. Para superar esta dificuldade, verifique ou altere o seguinte: Corrente de soldagem e velocidade do arco. Preparao da borda e folga da junta. Comprimento do arco - reduza. Deixe que se forme uma poa de metal fundido convenientemente antes de depositar o metal de adio. Necessidade de pr-aquecimento, particularmente em materiais espessos. Deposio do metal de adio - metal de enchimento em excesso na poa de solda fundida. Dificuldade em Depositar o Metal de Adio Ocasionalmente pode ser difcil adicionar o metal de enchimento se o arco estiver instvel, pois o mesmo repele o metal de enchimento antes que ele seja introduzido na poa de solda. O mesmo acontece se a tcnica empregada no permitir uma deposio conveniente do metal de adio na poa de solda. Para superar este problema, verifique ou altere o seguinte: Manipulao da tocha e vareta de adio Bitola da vareta de adio, corrente de soldagem e velocidade de deslocamento do arco. Regulagem da unidade de alta frequncia. Isolao da unidade de alta frequncia ou dos cabos. Inabilidade no Direcionamento do Arco O arco que no possui estabilidade direcional (rigidez) dificulta o controle por parte do soldador em direcionar o calor do arco na junta. Equipamentos com caractersticas operacionais inadequadas so as causas mais comuns. Para superar este problema, verifique ou altere o seguinte: Voltagem do circuito aberto. Operao da unidade de alta frequncia. Bitola do eletrodo de acordo com corrente utilizada. Voltagem na fonte de potncia. Presena de material magntico prximo ao arco - remova-o.

23 Contaminao do Cordo de Solda Ocasionalmente partculas pequenas do eletrodo so transferidas para o interior da poa de pela ao do arco. Isto pode ser proveniente uma operao deficiente do equipamento ou do superaquecimento do eletrodo. Para superar este problema, verifique ou altere o seguinte: Bitola do eletrodo inadequada para a corrente utilizada. Operao do equipamento de soldagem. Material do eletrodo - eletrodos de tungstnio toriado no so indicados para a soldagem TIG (CA). Dificuldade para Iniciar o Arco O arco deve iniciarse prontamente quando o eletrodo aproximado a uma distncia de 2 mm da pea. Se isto no ocorrer prontamente, verifique ou altere o seguinte: Ajuste a abertura da fasca da alta frequncia. Aterramento conveniente da fbrica. Manipulao da tocha Superaquecimento da Fonte de Potncia Quando a demanda da fonte de potncia alta, pode ocorrer superaquecimento, o qual ocasionar um dano permanente ao transformador. Se a corrente de soldagem requerida for superior capacidade do transformador, deve-se ligar duas unidades em paralelo para dividir a carga. Entretanto, se a corrente utilizada estiver dentro da faixa de correntes para as quais o transformador foi projetado, verifique ou altere o seguinte: Fator de operao em relao capacidade da mquina. Operao do ventilador de refrigerao do transformador. Aterramento da unidade de alta frequncia, para evitar que corrente parasita de alta frequncia cause dano ao transformador. Todas as ligaes eltricas da mquina de soldagem. Sujeira nas placas retificadoras - manuteno preventiva. Superfcie do Cordo de Solda Rugosa

24 A rugosidade da superfcie do cordo de solda pode ser ocasionada por tcnica inadequada, corrente insuficiente, bem como, um arco instvel. Para superar este problema verifique ou altere o seguinte: Operao do equipamento de soldagem de tal forma que assegure a estabilidade do arco. Corrente de soldagem. Manipulao da tocha. Fadiga Excessiva do Soldador Frequentemente a causa da baixa qualidade da solda e baixas taxas de produo a fadiga do soldador. Para superar a fadiga excessiva do soldador, verifique ou altere o seguinte: Coloque a pea a ser soldada na posio plana sempre que possvel. Use a menor tocha adequvel ajunta. Use luvas leves e flexveis. Use mscaras com lentes largas para propiciar boa visibilidade e proteo. Propicie ventilao adequada. Vrias operaes secundrias (limpeza e goivagem) - providencie ajuda adicional. Peso dos cabos - reduza suspendendo-os sobre a cabea. Coloque as mesas de trabalho e os gabaritos de modo que o soldador possa sentarse durante a soldagem.

25 3.11- Processo MIG MAG A soldagem a arco com eletrodos fusveis sobre proteo gasosa, conhecida pelas denominaes de:

MIG, quando a proteo gasosa utilizada for constituda de um gs inerte, ou seja um gs normalmente monoatmico como Argnio ou Hlio, e que no tem nenhuma atividade fsica com a poa de fuso,

MAG, quando a proteo gasosa feita com um gs dito ativo, ou seja, um gs que interage com a poa de fuso, normalmente CO2 - dixido de Carbono.

GMAW, (abreviatura do ingls Gs Metal Arc Welding) que a designao que engloba os dois processos acima citados.

FIGURA 3.63 - Princpios bsicos do processo MIG / MAG Os dois processos diferem entre si unicamente pelo gs que utilizam, um vez que os componentes utilizados so exatamente os mesmos. A simples mudana do gs por sua vez, ser responsvel por uma srie de alteraes no comportamento das soldagens. Estes gases, segundo sua natureza e composio, tem uma influncia preponderante nas caractersticas do arco, no tipo de transferncia de metal do eletrodo pea, na velocidade de soldagem, nas perdas por projees, na penetrao e na forma externa da solda. Alm disto, o gs tambm tem influncia nas perdas de elementos qumicos, na temperatura da poa de fuso, na

26 sensibilidade a fissurao e porosidade, bem como na facilidade da execuo da soldagem em diversas posies. Os gases nobres (processo MIG) so preferidos por razes metalrgicas, enquanto o CO2 puro, preferido por razes econmicas. Como seria lgico de concluir, muitas das vezes impossibilitados

tecnicamente por um lado e economicamente por outro, acabamos por utilizar mistura dos dois tipos de gs, como por exemplo Argnio (inerte) com Oxignio (ativo), Argnio com CO2 e outros tipos. Existe certa indefinio de quais seriam os limites percentuais dos gases, a partir dos quais um mistura deixaria de ser inerte e passaria a ser ativa e vice-versa, porm uma discusso meramente terica. Assumimos na prtica o comportamento em soldagem e o modo como ocorre a transferncia metlica como determinantes da percentagem correta onde ocorre a transio. Assim, misturas cujo MENOR componente seja um gs ativo (exemplo: Argnio 98 % - Oxignio 2 % utilizado para a soldagem de aos inoxidveis), conservam as caractersticas gerais de gs inerte e so consideradas como gs inerte. Misturas cujo maior componente seja um gs ativo (CO2 75 % - Argnio 25 % usado para a soldagem de aos ao Carbono em posio diferente da posio plana), conservam as caractersticas gerais de gs ativo e so consideradas como gs ativo. O processo MAG utilizado somente na soldagem de materiais ferrosos, enquanto o processo MIG pode ser usado tanto na soldagem de materiais ferrosos quanto no ferrosos como Alumnio, Cobre, Magnsio, Nquel e suas ligas. Uma das caractersticas bsicas deste processo, em relao aos outros processos de soldagem manuais, sua alta produtividade, que motivada, alm da continuidade do arame, pelas altas densidades de corrente que o processo pode ser utilizado. A tabela abaixo apresenta uma comparao entre os valores de densidade de corrente dos processos MIG MAG e eletrodo revestido. Tabela 3.12- Valores comparativos de densidade de corrente Processo MIG MAG Densidade de Corrente 100 a 250 A/mm2

E. revestido 5 a 20 A/mm2

27 De um modo geral, pode-se dizer que as principais vantagens da soldagem MIG MAG so: alta taxa de deposio e alto fator de trabalho do soldador, grande versatilidade, quanto ao tipo de material e espessuras aplicveis, no existncia de fluxos de soldagem e, consequentemente, ausncia de operaes de remoo de escria e exigncia de menor habilidade do soldador, quando comparada soldagem com eletrodos revestidos. A principal limitao da soldagem MIG MAG a sua maior sensibilidade variao dos parmetros eltricos de operao do arco de soldagem, que influenciam diretamente na qualidade do cordo de solda depositado. Alm da necessidade de um ajuste rigoroso de parmetros para se obter um determinado conjunto de caractersticas para solda, a determinao desses parmetros para se obter uma solda adequada dificultada pela forte interdependncia destes, e por sua influncia no resultado final da solda produzida. O maior custo do equipamento, a maior necessidade de manuteno deste, em comparao com o equipamento para soldagem com eletrodos revestidos e menor variedade de consumveis so outras limitaes deste processo. A soldagem MIG MAG e a soldagem com arame tubular, tem sido as que apresentaram um maior crescimento em termos de utilizao, nos ltimos anos em escala mundial. Este crescimento ocorre principalmente devido tendncia substituio, sempre que possvel da soldagem manual por processos semiautomticos, mecanizados e automticos, para a obteno de maior produtividade em soldagem. Estes processos tem se mostrado os mais adequados dentre os processos de soldagem arco, soldagem automtica e com a utilizao de robs.

3.11.1 - Equipamentos do Processo MIG MAG A soldagem MIG MAG um processo em que a unio de peas metlicas produzida pelo aquecimento destas com um arco eltrico estabelecido entre um eletrodo consumvel sem revestimento, e a pea de trabalho. A proteo do arco e da regio de solda contra a contaminao da atmosfera, feita por um gs, ou uma mistura de gases.

28 O processo de soldagem MIG MAG considerado um processo semiautomtico, em que a alimentao do arame-eletrodo feita mecanicamente atravs de um alimentador motorizado, ficando para o soldador a responsabilidade pela iniciao e interrupo do arco, alm da conduo da tocha durante a execuo da soldagem. A alimentao do arco garantida pela contnua alimentao do arameeletrodo, enquanto que o comprimento do arco , em princpio, mantido aproximadamente constante pelo prprio sistema, dentro de certos limites, independente dos movimentos do soldador. O calor gerado pelo arco usado para fundir as peas a serem unidas e o arame-eletrodo que transferido para a junta como metal de adio. O processo de soldagem MIG MAG pode ser utilizado em materiais em uma ampla faixa de espessuras. No Brasil, o dimetro dos arame-eletrodos utilizados varia entre 0,8 e 3,2 mm. No Japo, encontramos arames de menores dimetros (0,5 mm) que iro facilitar os trabalhos em posies de soldagem diferentes da posio plana. A transferncia contnua de metal pela coluna de arco faz com que a eficincia do calor adicionado seja superior, neste caso, do que a soldagem pelo processo TIG. A transferncia to eficiente neste processo que at elementos muito ativos como o Titnio conseguem ser recuperados no metal de solda com relativa eficincia, desde que presentes no arame em forma de elementos de liga. O equipamento bsico para soldagem MIG MAG consiste de uma fonte de energia, uma tocha de soldagem com um jogo de bocais, um alimentador de arame, um sistema de controle, um par de cabos eltricos, um jogo de vlvulas redutoras para o gs de proteo, canalizaes para transporte do gs (gua se houver), uma fonte para o gs de proteo e uma garra para fixao do cabo a pea. Estes equipamentos podem ser vistos na figura 3.64 e so descritos em seguida.

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FIGURA 3.64 - Equipamento bsico para a soldagem MIG MAG

FONTES DE ENERGIA O processo utiliza corrente do tipo contnua que pode ser fornecida por um conjunto transformador-retificador ou por um conversor. A forma da caracterstica esttica da fonte pode ser do tipo corrente constante ou tenso constante, conforme o sistema de controle do equipamento.Quando se utiliza uma fonte do tipo tenso constante, a velocidade de alimentao do arame-eletrodo se mantm constante durante a soldagem. Este sistema mais simples e mais barato. Com a fonte de energia do tipo corrente constante o comprimento do arco controlado pelo ajuste automtico da velocidade de alimentao do arame. este tipo de sistema particularmente recomendado para arames de dimetro superior a 1.2 mm. Para certas aplicaes particulares, pode-se sobrepor corrente principal certa corrente pulsada, proveniente de um segundo gerador ligado ao primeiro.

TOCHA , BICOS DE CONTATO E BOCAIS

30 A tocha de soldagem consiste basicamente de um bico de contato, que faz a energizao do arame-eletrodo, de um bocal que orienta o fluxo de gs protetor e de um gatilho de acionamento do sistema. O bico de contato um pequeno tubo base de cobre,cujo dimetro interno ligeiramente superior ao dimetro do arameeletrodo, e serve de contato eltrico deslizante. O bocal feito de Cobre ou material cermico e deve ter um dimetro compatvel com a corrente de soldagem e o fluxo de gs a ser utilizado numa dada aplicao. O gatilho de acionamento movimenta um contator que est ligado ao primrio do transformador da mquina de solda, energizado o circuito de soldagem, alm de acionar o alimentador de arame e uma vlvula solenide, que comanda o fluxo de gs protetor para a tocha. As tochas para soldagem MIG MAG podem ser refrigeradas a gua ou pelo prprio gs de proteo, dependendo de sua capacidade, dos valores de corrente utilizados e do fator de trabalho. Quanto ao formato, as tochas podem ser retas ou curvas, sendo as mais utilizadas as do tipo "pescoo de cisne" que so as que oferecem maior manejabilidade. Na figura pode ser observado o esquema de uma tocha de soldagem MIG MAG.

FIGURA 3.65 - Tocha para soldagem MIG - MAG ALIMENTADOR DE ARAME O alimentador de arame normalmente utilizado, acionado por um motor de corrente contnua e fornece arame a uma velocidade constante ajustvel numa ampla faixa. No existe qualquer ligao entre o alimentador e a fonte de energia, entretanto ajustando-se a velocidade de alimentao de arame, ajusta-se a corrente de soldagem fornecida pela mquina, devido as caractersticas da fonte e do processo. O arame passado entre um conjunto de roletes chamados de roletes de

31 alimentao que podem estar prximos ou longe da tocha de soldagem e, dependendo da distncia entre o carretel de arame e a tocha de soldagem, um ou outro tipo de alimentador apresenta melhores resultados. SISTEMA DE CONTROLE O sistema de controle permite a verificao e o ajuste de alguns parmetros de soldagem, como por exemplo: velocidade de alimentao do arame, corrente e tenso de soldagem, etc. Estes vrios controles esto normalmente em um nico painel. Tambm neste processo, o sistema de controle a parte que consideramos o "corao" do equipamento de soldagem. Deve ser sempre manipulado com cuidado, especialmente, quando transportado, devido ao grande nmero de componentes eletro-eletrnicos que se encontram em seu interior. CABOS ELTRICOS E GARRAS DE FIXAO O processo necessitar, como no caso da soldagem com eletrodos revestidos, de cabos para transporte da eletricidade. As garras de fixao servem para prender o cabo de retorno da eletricidade. Deve ser verificado se prendem a pea com boa fixao, e se a fixao do cabo de soldagem nelas est feito de maneira adequada.

CANALIZAES E VLVULAS REDUTORAS A tocha de soldagem manipulada pelo operador conectada ao equipamento de soldagem por uma srie de cabos e canalizaes. Para alm do cabo de transporte da eletricidade e da espiral que leva em seu interior o arame-eletrodo, existem tambm as canalizaes do gs de proteo (obrigatria), e nos casos de tochas refrigeradas gua, as canalizaes para a gua. Estas canalizaes devem ser constitudas de mangueiras de resistncia compatvel com as presses de trabalho utilizadas, e, em suas extremidades, serem fixadas por abraadeiras. FONTE DE GS

32 Os diversos gases de proteo, que sero vistos mais adiante, esto normalmente contidos em garrafas de ao de alta resistncia. A garrafa colocada na instalao na proximidade do posto de trabalho, e equipada de um conjunto redutor-manmetro, que baixa a presso do gs a um valor conveniente para a alimentao da tocha de soldagem, e que permite a regulagem da vazo expressa em litros por minuto. No caso de vrias instalaes funcionarem na mesma oficina, a fonte de gs pode ser substituda de um cilindro nico, por uma central de vrios cilindros conectados entre si num sistema nico. Esta central deve ter um conjunto redutor nico, e o gs distribudo por canalizao presso desejada, a vazo regulada por cada operador por meio de um manmetro local e individual. No caso de consumos muito elevados pode-se adquirir o gs em sua forma lquida, ficando este tambm em uma instalao centralizada. Estas duas ltimas formas citadas so investimentos inicialmente maiores, porm proporcionam numerosas vantagens, das quais algumas so citadas seguir:

eliminao de garrafas no interior das oficinas ganho de espao melhor aproveitamento do contedo das garrafas funcionamento contnuo sem risco de interrupo da alimentao de gs durante a soldagem. ganhos de tempo (trocas de garrafas) aumento da segurana

3.11.3 - Consumveis do Processo MIG MAG

Os principais consumveis utilizados na soldagem MIG MAG, so o arameeletrodo e os gases de proteo. Os arames para soldagem so constitudos de metais ou ligas metlicas que possuem composio qumica, dureza, condies superficiais e dimenses bem controladas. Arames de m qualidade em termos destas propriedades citadas, podem produzir falhas de alimentao, instabilidade do arco e descontinuidades no cordo de solda. Arames de ao Carbono geralmente recebem uma camada superficial; de cobre com o objetivo de melhorar seu

33 acabamento superficial e seu contato eltrico com o bico de Cobre. Os arames de ao usados com proteo de CO2 contm maiores teores de Silcio e Mangans em sua composio, devido a sua ao desoxidante. A seleo do arame a ser utilizado em uma dada operao, feita em termos da composio qumica do metal de base, do gs de proteo a ser usado e da composio qumica e propriedades mecnicas desejadas para a solda. A tabela relaciona as especificaes AWS de arames para soldagem MIG MAG. Tabela 3.12 - Especificaes aws de materiais de adio para mig mag Especificao Materiais AWS - A 5.10 AWS - A 5.7 AWS - A 5.9 AWS - A 5.14 AWS - A 5.16 AWS - A 5.18 AWS - A 5.19 Alumnio e suas ligas Cobre e suas ligas Ao inx e aos com alto Cr Nquel e suas ligas Titnio e suas ligas Ao Carbono e baixa liga Magnsio e suas ligas

A interpretao da especificao para arames utilizados na soldagem de aos ao Carbono apresentada na Figura 3.66 a seguir.

GASES DE PROTEO Os gases de proteo utilizados em soldagem MIG MAG podem ser inertes, ativos ou misturas destes dois tipos. O tipo de gs influencia as caractersticas do arco e transferncia do metal, penetrao largura e formato do cordo de solda, velocidade de soldagem, tendncia a aparecimento de defeitos e o custo final do cordo de solda.

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FIGURA 3.66 Interpretao para arames Tabela 3.13 - Anlise qumica de arames conforme AWS Classificao C ER 70S- 2 ER 70S- 3 ER 70S- 4 ER 70S- 5 ER 706S- 6 ER 70S - 7 0,07 0,06 to 0,15 0,07 to 0,15 0,07 to 0,15 0,07 to 0,15 Mn Si P S

0.90 to 1.40 0,40 to 0,70 0,025 0,035 0,90 to 1,40 0,45 to 0,70 0,025 0,035 1,00 to 1,50 0,65 to 0,85 0,025 0,035 1,40 to 1,85 0,80 to 1,15 0,025 0,035 1,50 to 2,00 0,50 to 0,80 0,025 0,35

0,007 to 0,19 0,90 t0 1,40 0,30 t0 0,60 0,025 0,035

Os principais gases e misturas utilizados na soldagem MIG MAG so apresentados na tabela a seguir

Tabela 3.14 - Gases e misturas utilizados na soldagem mig mag Gs ou mistura Comportamento Aplicaes

35 qumico Argnio (Ar) Hlio (He) Ar + 20 a 50 % He Nitrognio (N2) Ar + 20 a 30 % N2 Ar + 1 a 2 % O2 Ar + 3 a 5 % O2 CO2 Ar + 20 a 50 % CO2 Ar + CO2 + O2 inerte inerte inerte inerte inerte ligeiram. oxidante oxidante oxidante oxidante oxidante quase todos os metais (- ao) Al, Mg, Cu e suas ligas dem He (melhor que 100% He) Cobre e suas ligas dem N2 (melhor que 100% N2) aos inx e alg. ligas Cu aos Carb. e alguns b. liga aos Carb. e alguns b. liga div. aos - transf. c. circ diversos aos

Os gases inertes puros so utilizados principalmente na soldagem de metais no ferrosos, principalmente os mais reativos como Titnio e Magnsio. Na soldagem de metais ferrosos, a adio de pequenas quantidades de gases ativos melhora sensivelmente a estabilidade do arco e a transferncia de metal. Para aos Carbono e baixa liga, o custo da soldagem pode ser reduzido com a utilizao de CO2 como gs de proteo. As misturas de gases inertes ou inertes com ativos, em diferentes propores, permitem a soldagem com melhor estabilidade de arco e transferncia de metal em certas aplicaes. Nitrognio e misturas com Nitrognio, so utilizados na soldagem de Cobre e suas ligas. De um modo geral, com a utilizao de Hlio e CO2 obtm-se maiores quedas de tenso e maior quantidade de calor gerado no arco de soldagem para uma mesma corrente e comprimento de arco, em relao ao Argnio, devido a maior condutividade trmica destes gases. Em geral, misturas contendo He so utilizadas em peas de maior espessura. A figura 3.67 mostra o perfil do cordo de solda caracterstico para diversos gases e misturas. Entretanto, deve-se lembrar que o perfil do cordo de solda tambm pode ser alterado por alteraes nos parmetros de soldagem.

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FIGURA 3.67 - Perfil de cordes de solda feitos com diferentes gases

GENERALIDADES SOBRE ALGUNS GASES DE PROTEO Argnio e Hlio So utilizados frequentemente para a soldagem de metais no ferrosos. Em ligas ferrosas, quando puros, causam instabilidade e salpicos. Hlio apresenta maior condutividade trmica do que o Argnio, o que resulta em maior rea de penetrao da soldagem. Para correntes iguais, o Hlio apresentar maior potncia de arco. Da a preferncia de seu uso em soldagens de materiais de elevada espessura, especialmente aqueles de elevada condutividade trmica, tais como Alumnio e Cobre. Para ligas ferrosas, em chapas finas ou em soldagens fora de posio, a preferncia pelo Argnio. O Hlio cerca de 10 vezes mais leve do que o Argnio, isto resultar em maior consumo para garantir a mesma proteo soldagem. A transferncia por spray melhor obtida com Argnio do que com Hlio. O custo do Hlio muito maior do que o do Argnio na maioria dos pases que no tem Hlio em suas riquezas naturais Adies de O2 e CO2 ao Argnio ou Hlio Adies de O2 e CO2 ao Argnio ou Hlio melhoram a transferncia metlica, estabilizam o arco e minimizam os salpicos nos aos. Em alguns casos pode causar porosidade e perdas de elementos de liga como por exemplo: Cromo, Vandio, Titnio, Mangans e Silcio devido ao seu poder oxidante. Para se evitar este problema, deve-se utilizar arames com desoxidantes. Em soldagens de aos inoxidveis com teor de Carbono menor que 0,07%, pode ocorrer aumento do teor de Carbono do metal depositado com a adio de CO2 no gs de proteo. Isto acarretar problemas futuros de corroso.

37 CO2 puro A utilizao de CO2 puro como gs de proteo apresenta, inicialmente, uma vantagem muito grande em comparao a utilizao de gases inertes que o custo do gs. Por isto sua utilizao na soldagem de aos Carbono tem aumentado muito ultimamente. A utilizao deste gs possibilita a transferncia metlica ocorrer tanto em modo globular ou curto circuito. A obteno de transferncia tipo spray com a utilizao deste gs discutvel, e de qualquer forma, instvel e com muitos salpicos. Uma outra caracterstica deste gs sua caracterstica oxidante. Na elevada temperatura do arco, o CO2 se decompe em monxido de Carbono (CO) e Oxignio (O2). O O2 livre oxida o ferro do metal de base dando FeO e este reage com o Carbono da poa de fuso liberando monxido de carbono (gs) que pode vir a provocar porosidades no cordo de solda.Em temperaturas mais baixas, parte deste CO se decompe em Carbono e Oxignio. De acordo com a quantidade original de Carbono na poa de fuso, o efeito final poder ser de aumentar ou diminuir o contedo definitivo de Carbono no cordo solidificado. Para evitar isto, os arames recomendados para a soldagem sob proteo de CO2, possuem em sua composio, quantidades altas de desoxidantes, principalmente Mangans e Silcio, pois estes apresentam maior afinidade qumica pelo O2 do que o Carbono. O silicato de Mangans assim formado se deposita sobre os cordes como uma capa fina e descontnua de escria facilmente destacvel. O mangans cumpre tambm a funo de dessulfurante, formando MnS. O Silcio e o Mangans remanescentes so transferidos para o metal de solda sob a forma de elementos de liga. Certas composies de arames conhecidos como "triplo-desoxidados" apresentam para alm do Mangans como desoxidante um outro elemento para esta funo. Este elemento pode ser: Alumnio, Titnio ou Zircnio.

38 3.11.4 - Variveis do Processo MIG MAG A habilidade manual requerida para o soldador no processo MIG MAG menor do que a necessria para a soldagem com eletrodos revestidos, uma vez que a alimentao do arame mecanizada, dispensando com isto o movimento de mergulho da tocha em direo a poa de fuso. No entanto, a otimizao de parmetros mais difcil de ser feita devido ao maior nmero de variveis existentes neste processo. A abertura do arco se d por toque do eletrodo na pea. Como a alimentao mecanizada, o incio da soldagem feita aproximando-se a tocha pea e acionando o gatilho. Neste instante iniciado o fluxo de gs protetor, a alimentao do arame e a energizao do circuito de soldagem. Depois da formao da poa de fuso, a tocha deve ser deslocada ao longo da junta, com uma velocidade uniforme. Movimentos de tecimento do cordo devem ser executados quando necessrios. Ao final da operao simplesmente se solta o gatilho da tocha que interromper automaticamente a corrente de soldagem, a alimentao do arame e o fluxo de gs, extinguindo com isto, o arco de soldagem. O processo de soldagem MIG MAG utiliza normalmente corrente contnua e polaridade inversa (eletrodo positivo), que o tipo de corrente que apresenta melhor penetrao e estabilidade de arco. Polaridade direta pode eventualmente ser utilizada para aumentar a velocidade de deposio, quando no for necessria grande penetrao (revestimentos), porm causa grande instabilidade de arco. A corrente alternada no normalmente utilizada em MIG MAG. As variveis mais importantes, que afetam a penetrao e a geometria do cordo so: CORRENTE DE SOLDAGEM Se forem mantidas constantes todas as demais variveis de soldagem, um aumento na corrente de soldagem (aumento na velocidade de alimentao do rame), ir causar aumento na profundidade e largura de penetrao, aumento na taxa de deposio e aumento do cordo de solda.

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TENSO DE SOLDAGEM Nas mesmas condies citadas acima, um aumento na tenso proporcionar alargamento e achatamento do cordo de solda, aumento da largura de fuso e aumento do aporte trmico que resultar em um aumento do tamanho da zona termicamente afetada. Uma tenso de soldagem muito alta poder causar porosidades, respingos e mordeduras. J uma tenso muito baixa tenderia a estreitar o cordo de solda e aumentar a altura do reforo do cordo. VELOCIDADE DE SOLDAGEM Uma velocidade de soldagem baixa resultar em um cordo muito largo com muito depsito de material. J velocidades muito altas produzem cordes estreitos e com pouca penetrao. Quando a velocidade excessivamente alta, a tendncia de que cause mordeduras no cordo de solda.

EXTENSO LIVRE DO ELETRODO Define-se como extenso livre do eletrodo ou stick-out a distncia entre o ltimo ponto de contato eltrico do arame (normalmente o tubo de contato), e a ponta do eletrodo ainda no fundida. Quando esta distncia aumenta, aumenta tambm a resistncia eltrica do eletrodo, que ter assim mais tempo para aquecerse por efeito Joule. Com esta elevao da temperatura do eletrodo, ser necessria uma menor corrente para fundir o eletrodo para a mesma taxa de alimentao, ou vendo de outra forma, para a mesma corrente de soldagem utilizada, se obter uma maior taxa de deposio, porm com menor penetrao. As extenses normalmente utilizadas situam-se na faixa entre 6 e 13 mm. para a transferncia por curto-circuito e entre 13 e 35 para os demais modos de transferncia.

INCLINAO DA PISTOLA DE SOLDAGEM

40 A inclinao da pistola de soldagem durante a execuo dos cordes, tem, em nvel de forma e penetrao do cordo, um efeito mais marcante do que algumas variaes em parmetros como velocidade e tenso de soldagem. Na soldagem esquerda, aponta-se o cordo para o metal de base frio, causando com isto cordes mais largos, achatados e de menor penetrao. J quando se solda no sentido oposto ( direita), apontando-se para a poa de fuso os cordes so mais estreitos, o reforo mais convexo, o arco mais estvel e a penetrao mxima.

FIGURA 3.68: Sentido da soldagem

Sentido Positivo: Nesse sentido de soldagem, ocasiona uma penetrao profunda e cordo estreito. Sentido Negativo: A configurao do cordo de solda nesse sentido o cordo de baixa penetrao e largo. Sentido Neutro: A configurao do cordo de solda nesse sentido de mdia penetrao como tambm a largura do mesmo.

DIMETRO DO ELETRODO Cada eletrodo de uma dada concepo e natureza, tem uma faixa de corrente utilizvel de trabalho. Esta faixa naturalmente delineada por efeitos indesejveis, tais como ausncia de molhabilidade em valores muito baixos de correntes, e salpicos e porosidades no caso de valores muito elevados Tanto a taxa de fuso de um eletrodo, como sua penetrao, so entre outras coisas funo da densidade de corrente. Assim, em igualdade de corrente, um eletrodo mais fino penetrar mais e depositar mais rapidamente do que um eletrodo de maior dimetro. Deve-se lembrar porm, que esta aparente vantagem acabar

41 saindo mais caro uma vez que, devido ao processo produtivo, em igualdade de peso, o arame de menor dimetro sempre mais caro.

3.11.5 - Caractersticas do Processo MIG MAG Na soldagem com eletrodos consumveis, o metal fundido na ponta do arame tem que ser transferido para a poa de fuso. O modo como esta transferncia ocorre, muito importante na soldagem MIG MAG, pois afeta muitas caractersticas do processo, como por exemplo: a quantidade de gases (principalmente Hidrognio, Nitrognio e Oxignio) absorvido pelo metal fundido, a estabilidade do arco, a aplicabilidade do processo em determinadas posies de soldagem e o nvel de respingos gerados. Os principais fatores que influenciam no modo de transferncia so:

Intensidade e tipo de corrente Tenso do arco eltrico Densidade da corrente Natureza do arame-eletrodo Extenso livre do eletrodo Gs de proteo Caractersticas da fonte de energia De uma forma simplificada, pode-se considerar que existem quatro modos

distintos de transferncia. Estes modos so apresentados seguir: TRANSFERNCIA GLOBULAR Em CC+ a transferncia globular toma lugar com nveis baixos de corrente, independente do tipo de gs de proteo. Com CO2 este tipo de transferncia ocorre com alta intensidade de corrente utilizvel) Este tipo de transferncia caracterizado pela formao de gotas maiores do que o dimetro do eletrodo. A transferncia globular e axialmente dirigida, pode ser obtida em uma atmosfera gasosa substancialmente inerte (teores de CO2 menores que 5%). O comprimento do arco deve ser longo bastante para garantir o destacamento da gota antes que mesma atinja a poa de fuso (curto-circuito). Entretanto, a solda

42 resultante no considerada de boa qualidade por tpicas faltas de fuso, insuficiente penetrao e reforo excessivo. Quando sob um gs ativo (CO2), a transferncia em tenses elevadas tipicamente globular, no axial. Isto devido o aparecimento de uma fora contraria (jato catdico) ao destacamento da gota. A gota cresce de uma forma desordenada, oscilando na ponta do arame, levando consigo o arco eltrico. A gota finalmente destacada, quer por excesso de peso (foras gravitacionais) ou por curto circuito com a pea (efeito Pinch). TRANSFERNCIA POR SPRAY Com uma proteo gasosa de pelo menos 80% de Argnio ou Hlio, a transferncia do metal de adio muda de globular para spray (ou aerossol) a partir de um determinado nvel de corrente conhecido como corrente de transio para um dado dimetro de eletrodo. Na transferncia spray pequenas gotas so arrancadas do arame-eletrodo e ejetadas em direo ao metal de base. A reduo do tamanho da gota acompanhado de um aumento na taxa de destacamento dos mesmos. Sob proteo de CO2 no h transio de globular para spray. Com o aumento da corrente, as gotas diminuem de tamanho, mas no so axialmente dirigidas. Com isto a quantidade de salpicos ser muito grande. Isto pode ser minimizado com a utilizao de um arco muito curto. Em metais ferrosos, a transferncia por spray limitada a posio plana, devido a grande quantidade de material transferido e a fluidez da poa de fuso. Tambm devido a grande penetrao, nestes mesmos materiais no o tipo de transferncia adequado para chapas finas. Em metais no ferrosos, pode ser utilizada com maior liberdade. TRANSFERNCIA POR CURTO-CIRCUITO A soldagem por curto circuito a caracterstica mais importante de utilizao das misturas de gases ativas (CO2 puro ou misturas com teor deste gs superior a 25%).

43 Com esta proteo gasosa em baixos nveis de corrente e tenso, os glbulos crescem algumas vezes o dimetro do eletrodo at que tocam na poa de fuso. Quando ocorre o curto, a gota na extremidade saliente do arame se estrangula por capilaridade ocasionando alta densidade de corrente que ir destacar, finalmente, a gota dando origem a novo arco. O eletrodo curto circuito a poa de fuso numa taxa de 20 a 200 vezes por segundo. Este tipo de transferncia produz uma poa de fuso pequena e de rpido resfriamento, sendo por isto adequada para chapas finas, soldagem fora de posio e passes de raiz. Por outro lado, como o calor transferido para a poa de fuso menor, ocorrero menores problemas de distores. Nesta transferncia alguns problemas de salpicos podero ocorrer, porm podem ser eficientemente controlados por modificaes de indutncia que so normalmente colocadas em srie com o circuito de soldagem, diminuindo assim a velocidade de estabelecimento do pico de corrente de curto circuito. TRANSFERNCIA CONTROLADA Sob esta denominao esto agrupados outros modos de transferncia que podem ser obtidos pela introduo de perturbaes controladas na corrente de soldagem e/ou na alimentao do arame. Estas perturbaes tem como objetivo obter uma transferncia controlada de metal de adio com as caractersticas desejveis da transferncia por spray, mas a nveis de corrente mdia bem mais baixos, de forma a permitir sua utilizao na soldagem de chapas finas ou fora da posio plana. A transferncia controlada mais usada a pulsada, que um tipo de transferncia mais estvel e uniforme obtido pela pulsao da corrente de soldagem em dois patamares, um inferior a corrente de transio e outro superior a esta, de modo que durante o perodo de tempo que a corrente baixa, uma gota se forma e cresce na ponta do arame e transferida quando o valor da corrente elevado. Para se obter este modo de transferncia deve-se utilizar fontes de energia especiais, capazes de fornecer corrente pulsada, com parmetros de pulso controlveis. Um problema acarretado pela adoo deste tipo de transferncia a introduo de quatro novas variveis no processo de soldagem MIG MAG (tempo de

44 pico, corrente de pico, tempo de pulso e corrente de pulso). Isto dificultar um pouco mais a seleo e otimizao dos parmetros de soldagem.

Tabela 3.13: Efeito do cumprimento do arco no processo MIG>

INTERRUPO DO ARCO Na soldagem MIG, logo que se interrompe a presso no gatilho da tocha e o arco extinto, cessa a alimentao do arame e a poa de solda solidifica-se sem que a quantidade suficiente de metal seja adicionada para preench-la, o que resulta na formao de crateras. As foras de contrao durante a solidificao normalmente produzem pequenas trincas a quente, as quais so denominadas trincas de cratera. Essas trincas so consideradas pelas normas de soldagem defeitos muito srios, pois atuam como um concentrador de tenses e podem ser o ponto de partida para a ocorrncia de falhas em servio. Assim sendo, o soldador deve adotar uma tcnica apropriada para evitar a formao de crateras no trmino das soldas. comum, em algumas aplicaes, o uso de um pedao de chapa sobre a qual o arco extinto, evitando deste modo que a cratera ocorra na junta. Todavia, nem sempre possvel empregar a tcnica acima, pois na maioria dos casos a interrupo da soldagem acontece na junta. Entretanto, nestes casos, a tcnica empregada se resume em reduzir o tamanho da poa atravs da acelerao da velocidade de deslocamento do arco no momento anterior cessao da presso no gatilho, de modo que a cratera resultante seja muito pequena e isenta de trincas.

3.11.6- SOLDAGEM AUTOMTICA Devido soldagem MIG ser semiautomtica por natureza, isto , todos os parmetros principais so pr-estabelecidos e as nicas variveis durante a soldagem so a manipulao da tocha e a velocidade de deslocamento, este

45 processo facilmente adaptvel soldagem automtica. A AWS ("American Welding Society") considera dois nveis de automao de soldagem, que so: a mecanizada e a automatizada. As duas so definidas similarmente, exceto pelo fato de que a mecanizada realizada "sob a constante observao e controle de um operador de soldagem", enquanto que a automatizada executada "sem precisar que o operador faa ajustes nos controles". Entretanto, a denominao "soldagem automtica" passou a ser de praxe na indstria para designar os dois modos. VANTAGENS DA SOLDAGEM MIG AUTOMTICA A soldagem MIG automtica possui vantagens importantes em relao ao modo semiautomtico. A fixao da altura e do ngulo da tocha possibilita que a solda fique sempre, adequadamente, protegida pelo gs, e a mecanizao da tocha permite que as velocidades de soldagem desenvolvidas sejam muito maiores e mais uniformes do que no processo semiautomtico (manual). Alm disso, soldas de grande extenso podem ser feitas sem as interrupes e reincios que normalmente so necessrios bm deve ser considerada na escolha de uma fonte de energia. E, sob condies inferiores s ideais, uma fonte do tipo tombante apresenta um comportamento de arco mais estvel do que uma do tipo potencial constante. O comportamento da dinmica da poa com uma fonte do tipo voltagem constante comea a ser prejudicada em nveis de corrente em torno de 375 amperes, enquanto com uma fonte tombante este problema raramente ocorre para valores de corrente at 600 amperes ou mais. ALIMENTADOR DE ARAME E TOCHA As diferenas principais dos alimentadores empregados na soldagem automatizada so a capacidade de alimentar arames de grandes dimetros e o circuito auxiliar que d incio e interrompe o arco. Existem alimentadores com capacidade de operar com eletrodos de at 4,8 mm de dimetro, os quais so destinados soldagem em chanfro de material espesso com gs hlio de proteo. Como neste tipo de operao o alimentador normalmente encontra-se montado muito prximo da tocha, o condute, quando existe, muito curto. Com uma fonte de energia do tipo tombante, necessrio que o alimentador possua um circuito auxiliar para a abertura do arco. De outra maneira, no haver corrente suficiente para iniciar o arco quando o eletrodo for alimentado com velocidade de soldagem. A soluo, ento, alimentar o arame a uma velocidade bem pequena at que o arco

46 seja estabelecido, e no momento seguinte a mesma deve aumentar at se equiparar com aquela prefixada para a soldagem. Esta caracterstica dos alimentadores conhecida como "slow run-in" (partida suave). Quando do momento da extino do arco, h uma interrupo simultnea da alimentao do arame e da corrente, a ponta do arame normalmente tende a solidificarse dentro da cratera de solda. Isto pode ser evitado, por meio de um controle ("stub burnoff control") que permite regular o fechamento do arco, de modo que a alimentao do arame seja interrompida ligeiramente antes da corrente cessar. O alimentador deve ser capaz de impulsionar o arame uniformemente na velocidade requerida. Os roletes acionadores devem segurar o arame sem torcer ou marc-lo. Os tipos recartilhados ou serrilhados no so recomendados, visto que quebram o filme de xido e pequenas partculas deste so liberadas e levadas para o interior da tocha, onde se acumulam e, eventualmente, obstruem o tubo de contato, impedindo que o arame alimente normalmente. As tochas para a soldagem MIG automatizada so usualmente projetadas para serem presas a um suporte com possibilidades de ajustes precisos nos ngulos, assim como na sua altura em relao junta. Em virtude de os nveis de energia e do regime de operao serem normalmente elevados no processo automatizado, a tocha quase sempre refrigerada a gua. Alm disso, os bocais de gs so maiores do que os da soldagem semiautomtica (manual). Para garantir que o arco fique sempre corretamente alinhado com a junta, recomenda-se o uso de um endireitador de arame. Nos procedimentos ditos de alta energia, isto , os que empregam correntes muito altas, o desempenho da tocha vem a ser de grande importncia. Por exemplo, a estabilidade da poa da solda em correntes altas pode facilmente ser perturbada atravs de uma proteo de gs inadequada. O hlio ou a mistura hlio-argnio possuem uma densidade menor do que a do argnio, de modo que requerem taxas de fluxo maiores, distncias do bocal pea curtas e ngulos da tocha maiores. GS DE PROTEO A escolha do gs de proteo para a soldagem automtica em chanfro baseada principalmente na espessura do metal a ser soldado. O argnio, por exemplo, fornece o arco mais estvel e a melhor aparncia de solda, e alm disso seu custo menor do que o do hlio. Entretanto, o hlio produz um arco muito mais quente do que o argnio, sendo vantajoso na soldagem do metal muito espesso.

47 Para alumnio com espessuras de at 12,7 mm, o hlio ou mistura hlio-argnio no apresentam vantagens em relao ao argnio que justifiquem os seus custos adicionais. J em espessuras entre 12,7 e 25,4 mm tanto o argnio como misturas argnio-hlio so utilizados, sendo que acima de 25,4 mm o hlio puro ou misturas argnio-hlio so os mais indicados.

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48 IV- CONTROLE DA QUALIDADE DA SOLDA O Controle da Qualidade na Soldagem necessrio, primeiramente, para assegurar que operadores, procedimentos e equipamentos sejam capazes de produzirem soldas que atendam as exigncias dos cdigos ou normas segundo as quais foram feitas e, por ltimo, garantir que esta qualidade seja mantida durante a produo. reconhecido que o custo da soldagem ser tanto mais quanto maior for o nvel de qualidade requerido pela solda, e maior ser a necessidade de superviso para manter esta qualidade. Portanto, muito importante que se tenha uma atitude realista, de modo que as soldas sejam produzidas com tima combinao de custo e qualidade. O controle da qualidade uma associao das responsabilidades de todas as pessoas envolvidas com a operao de soldagem. Ela comea com a adequada armazenagem e proteo do metal base e se encerra com um produto final aceitvel. Os principais fatores que podem afetar a qualidade da solda so listados: Projeto da junta (*). Procedimento de soldagem (*). Preparao do metal. Tipos e eficincia dos dispositivos. Desempenho dos equipamentos de soldagem. Qualidade dos consumveis de soldagem (*). Condies de trabalho na fbrica (ou no campo). Habilidade do soldador (*) e dedicao qualidade. 4.1- INSPEO E ENSAIO DE JUNTAS SOLDADAS Os mtodos de inspeo e de ensaio so classificados em dois grupos: 1) ensaios no-destrutivos; 2) ensaios destrutivos. Os mtodos de inspeo no-destrutivos so adequados para verificar a qualidade das soldas de produo, enquanto que os destrutivos se aplicam melhor qualificao de procedimento de soldagem.

49 4.1.1- ENSAIOS NO-DESTRUTIVOS O ensaio no-destrutivo se carateriza por no precisar cortar ou destruir a solda, ou o conjunto soldado. Os mtodos normalmente empregados so: inspeo visual, radiogrfica, por lquido penetrante e ultra-snica. Inspeo Visual A. inspeo visual o primeiro passo a ser tomado para se verificar a qualidade de uma junta soldada. Todos os outros exames no-destrutivos devem ser executados aps um bom exame visual, que pode ser feito vista desarmada ou com o auxlio de lupa. A inspeo visual utilizada antes e aps a soldagem. Antes, para detectar defeitos de geometria da junta (ngulo do bisel, ngulo do chanfro, nariz do bisel e abertura das partes a serem soldadas) e descontinuidades do metal base. Aps a operao de soldagem, o exame visual tem por finalidade detectar possveis defeitos induzidos durante a soldagem, tais como: perfil ou tamanho de solda incorreto, irregularidade na aparncia do cordo, poros superficiais, falta de penetrao em soldas topo feita de um s lado, trincas superficiais no metal de solda e na zona termicamente afetada, mordeduras e outros. Inspeo Radiogrfica O exame radiogrfico de grande aplicao industrial, sendo utilizado para determinar a presena e a natureza de defeitos ou descontinuidades estruturais no interior das soldas. O equipamento relativamente caro, bem como necessrio que o pessoal de operao e interpretao dos resultados seja qualificado. Recomenda-se o uso de penetrmetros em todas as radiografias para indicar o nvel de qualidade radiogrfica (sensibilidade). Alm daqueles defeitos listados na inspeo visual, o exame radiogrfico revela tambm: porosidade, incluses, trincas internas e falta de fuso. A inspeo radiogrfica no revela defeitos planares que estejam orientados paralelamente ao feixe, por exemplo, estrutura lamelar, assim como pode no revelar outros defeitos orientados segundo ngulos bem prximos de 0o com o feixe, por exemplo, falta de fuso. Em certos casos, mesmo a falta de penetrao no revelada, por exemplo, quando da soldagem MIG mecanizada de juntas de topo com bordas retas, onde praticamente no h folga entre as arestas da junta. Todavia, a confiabilidade da inspeo pode ser aumentada por meio de radiografias tiradas da solda de dois ou mais ngulos. (ver Figura 3.68)

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FIGURA 4.1 Podemos distinguir dois tipos de radiao penetrante usados em radiografia industrial: os Raios X e os Raios Gama. Eles se distinguem da luz visvel por possurem um comprimento de onda extremamente curto, o que lhes d a capacidade de atravessarem materiais que absorvem ou refletem a luz visvel. As propriedades das radiaes eletromagnticas, Raios X e Gama, so dependentes de seu comprimento de onda (ou energia). Quanto menor o comprimento de onda, maior a energia de radiao. Por possurem comprimento de onda muito curto, e consequentemente alta energia, os Raios X e gama apresentam propriedades e caractersticas, que os distinguem das demais ondas eletromagnticas. Os Raios-X As radiaes gama so aquelas que so emitidas do ncleo do tomo, o qual se encontra num estado excitado de energia, o que diferencia significativamente das radiaes X, as quais so emitidas das camadas eletrnicas dos tomos. Essas emisses no ocorrem deforma desordenada, mas possuem padro de emisso denominado espectro de emisso. Os Raios X, destinados ao uso industrial e mdico, so gerados numa ampola de vidro, denominada tubo de Coolidge, que possui duas partes distintas: o anodo e o catodo. O anodo e o catodo so submetidos a uma tenso eltrica da ordem de milhares de volts, sendo o polo positivo ligado ao anodo e o negativo no catodo. O anodo constitudo de uma pequena parte fabricada em tungstnio, tambm denominado de alvo, e o catodo de um pequeno filamento, tal qual uma lmpada incandescente, por onde passa uma corrente eltrica da ordem de miliamperes.

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FIGURA 4.2 Os Raios Gama: Com o desenvolvimento dos reatores nucleares, foi possvel a produo artificial de istopos radioativos atravs de reaes nucleares de ativao. O fenmeno de ativao, ocorre quando elementos naturais so colocados junto ao ncleo de um reator e, portanto, irradiados por neutrons trmicos, que atingem o ncleo do tomo, penetrando nele. Isto cria uma quebra de equilbrio energtico no ncleo, e ao mesmo tempo muda sua massa atmica, caracterizando assim o istopo. O estabelecimento do equilbrio energtico do ncleo do tomo, feito pela liberao de energia na forma de Raios gama.

FIGURA 4.3: Aparelho para Gamagrafia Sauerwein, usando Fonte Radioativa de Cobalto 60 com atividade mxima de 30 Curies , pesando 120 kg , projetado com tipo de canal reto.

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FIGURA 4.4: Radiografia de uma pea Fundida. Observe as trincas

FIGURA 4.5: Ensaio Radiogrfico da Turbina de um avio Incluso Gasosas (Poros). Durante a fuso da solda, pode haver o aprisionamento de gases, devido a vrias razes como o tipo de eletrodo utilizado, m regulagem do arco, deficincia na tcnica do operador, umidade etc. Estas incluses gasosas podem ter a forma esfrica ou cilndrica. Sua aparncia radiogrfica sob a forma de pontos escuros com o contorno ntido.

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FIGURA 4.6: Porosidades Incluso de Escria. So devidas ao aprisionamento de escria ou materiais estranhos durante o processo de soldagem. Elas apresentam-se com mais frequncia em soldas de passes mltiplos, principalmente quando a limpeza no bem efetuada entre um passe o outro.

FIGURA 4.7: Inclusao de escoria Falta de Penetrao e Fuso. A aparncia radiogrfica em ambos os casos uma linha escura, intermitente ou contnua, no centro do cordo.

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FIGURA 4.8: Falta de Penetrao e Fuso.

FIGURA 4.9: Imagem de radiogrfica contendo trinca e poro

Inspeo por Lquido Penetrante A inspeo por meio de lquido penetrante um exame relativamente simples, rpido e de fcil execuo. utilizado para detectar trincas e porosidade superficial e falta de fuso que se estende at a superfcie da solda. O lquido penetrante quanto sua visibilidade pode ser: fluorescente e no-fluorescente. O penetrante fluorescente utilizado em locais escuros, sendo visvel com luz ultra-violeta ("luz negra"), e o penetrante visvel (no-fluorescente) utilizado em locais claros, sendo visvel com luz natural. Os penetrantes visveis so empregados para detectar

55 defeitos superficiais grosseiros, enquanto os penetrantes fluorescentes para detectar defeitos muito pequenos. Nos dois tipos, penetrante visvel e fluorescente, a superfcie a ser examinada e todas as reas ao redor de pelo menos 25 mm devem ser limpas (eliminar graxa, leo e outras sujidades). Aps a limpeza inicial, aplica-se o lquido penetrante por meio de pincel, pulverizao ou derramamento sobre toda rea da solda a ser examinada, onde, por ao capilar, o penetrante migra para dentro de possveis defeitos superficiais. Decorrido o tempo de penetrao, o excesso de penetrante removido com gua, no caso de penetrantes fluorescentes solveis em gua; ou com um solvente, no caso de penetrantes base de leo. Depois que o produto utilizado na remoo do excesso de penetrante estiver seco, aplica-se o revelador na superfcie a ser examinada. Por fim, o inspetor realiza a inspeo visual da solda procura de possveis defeitos. A inspeo por lquido penetrante, alm de utilizada para detectar defeitos superficiais, muito comum ser empregada, tambm, para verificar a existncia de defeitos na raiz das soldas aps a operao de goivagem do lado reverso da junta aquele j soldado. E, no caso de existir algum defeito, o mesmo deve ser removido para, em seguida, a soldagem da junta ser completada. Princpios bsicos Preparao da superfcie - Limpeza inicial: A preparao da superfcie no incio do ensaio fundamental para que as demais etapas possam ser aplicadas corretamente.

Limpeza inicial: FIGURA 4.10

Aplicao do Penetrante:

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FIGURA 4.11: Aplicao do penetrante com pincel

FIGURA 4.12: Remoo do excesso de penetrante

. FIGURA 4.13: Aplicao do revelador

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FIGURA 4.14: Avaliao e Inspeo:

Inspeo por Ultra-som O ensaio por ultra-som de conjuntos soldados se realiza pela passagem de vibraes ultra-snicas atravs do material, e, depois, mede-se o tempo de transmisso e a amplitude de reflexo dessas vibraes. Para medir o intervalo de tempo e a amplitude dos sinais ultra-snicos recebidos, utiliza-se um osciloscpio. Com este mtodo de inspeo fica muito mais difcil diferenciar os vrios tipos de defeitos de s